DE2138968C3

DE2138968C3 - Drosselspule

Info

Publication number: DE2138968C3
Application number: DE19712138968
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenther 7151 Nellmersbach Koch; Guenter 7301 Berkheim Lubnau
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1971-08-04
Filing date: 1971-08-04
Publication date: 1978-06-29
Also published as: DE2138968A1; DE2138968B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule, insbesondere Luftdrosselspule, mit in Lagen in am Umfang gleichmäßig verteilten, aus mehreren axial geteilten Kammleisten bestehenden Stützpfeilern aufgewickeltem Leiter (CH-PS 3 39 290).

Luftdrosselspulen Finden Verwendung als TFH-Sperren, Strombegrenzungsdrosseln, Saugkreisdrosseln u. a. m. Es ist bekannt, die scheiben- oder röhrenförmig gewickelten Leiter einer derartigen Spule mit Isolierteilen aus Keramik zu distanzieren und mittels einer Spannkonstruktion zu verspannen. Es ist weiterhin bekannt, die Windungen in Pfeiler aus Beton oder Gießharz oder aber bei Scheibenspulen die Windungen völlig in Gießharz einzugießen. Alle diese Ausführungen sind sehr aufwendig, insbesondere ist ihre Herstellung sehr lohnintensiv. Im Hinblick auf die Kurzschlußfestigkeit der Luftdrosselspulen müssen die aus Gießharz oder Beton bestehenden Stützpfeiler entsprechend stark dimensioniert werden, so daß sich im allgemeinen relativ schwere Konstruktionen ergeben.

Zur Vereinfachung des Aufbaues und der Montage ist auch schon das Zusammensetzen der Stützpfeiler aus einzelnen Elementen bekannt, in deren Oberflächen den Leitern angepaßte Nuten eingearbeitet sind, die die Leiter aufnehmen, diese halten und gegeneinander isolieren.

Diese Elemente werden nach ihrem Aussehen im folgenden Kammleisten genannt

Beispielsweise bestehen in GB-PS 7 81250 die Stützpfeiler aus solchen radial verlegten und übereinander gestapelten Kammleisten, von denen jede eine Scheibenspule der Wicklung aufnimmt

Für eine einlagige Spule ist auch schon eine Ausbildung der Stützpfeiler aus längs eines Durchmessers geschnittenen Rohren bekannt, wobei in die

Schnittflächen die Nuten für die Aufnahme der Leiter

eingearbeitet sind, so daß die Halbrohre wieder zusammengesetzt die in einer Lage gewickelten

Windungen umfassen und festhalten (GB-PS 5 50 374). Weiter ist auch schon eine Drosselspule gemäß der

eingangs angegebenen Art bekannt die aus parallel verlaufenden koaxialen Lagen gewickelt ist, bei welcher die Stützpfeiler aus axial geteilten und axial verlaufenden Doppelkammleisten für jede Lage bestehen. In der Trennfläche der Doppelkammleisten sind mit gegenseitigen Abständen in jeder Leiste halbkreisförmige Nuten gearbeitet, so daß beim Zusammensetzen runde Bohrungen entstehen, in denen der Leiter verlegt ist (CH-PS 3 39 290).

Bei allen diesen Anordnungen sind die einzelnen

Lagen bzw. Scheibenspulen parallel zueinander verlegt, so daß der gegenseitige Abstand nach der maximal auftretenden Spannung zwischen zwei Lagen bzw. Spulen ausgelegt sein muß. Außerdem ist der Aufbau

konstruktiv und montagemäßig aufwendig.

Um bei elektrischen Wicklungen die Abstände zwischen den einzelnen Lagen bzw. Spulen der auftretenden Spannungsbeanspruchung anzupassen und dadurch kleinere Gesamtabmessungen ?.u erhalten, ist es auch schon bekannt, diese Abstände durch eine entsprechende konische Ausbildung der koaxialen muffenartigen Wicklungsträger der Lagen bzw. Scheiben der jeweils anstehenden Spannung anzupassen (FR-PS 3 70 955).

Eine solche Isoliertechnik, bei welcher die Zwischenräume zwischen allen Lagen und Windungen mit festem Isolierstoff ausgefüllt sind, erschwert natürlich die Ableitung der Stromwärme aus dem Inneren einer Spule und das insbesondere bei Luftkühlung, so daß aus thermischen Gründen eine erhebliche Überdimensionierung vorgenommen werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Drosselspulenkonstruktion zu schaffen, die einer Verminderung der Spannungsabstände und damit der Gesamtabmessungen auf ein Minimum ermöglicht, die auf einfache Weise herstellbar ist und die besonders hinsichtlich der Kurzschlußfestigkeit allen Belastungen während des Betriebes gerecht wird.

Zur Lösung dieser A ufgabe schlägt die Erfindung eine Drosselspule mit Lagenwicklung und mit aus mehreren axial geteilten Kammleisten bestehenden am Umfang gleichmäßig verteilten Stützpfeilern vor, bei welcher erfindungsgemäß die Kammleisten in der Weise keilförmig ausgebildet sind, daß an jedem Lagenübergang der kleinste Abstand zwischen den benachbarten stirnseitigen Lagenenden und am anderen Ende der Lagen der größte Abstand vorhanden ist und daß jede Kammleiste an der einen Schmal-Längsseite mit einer Nut, auf der anderen mit einer Feder versehen ist und daß vorhandene Kröpfstellen der einzelnen Windungen sich über mindestens zwei am Umfang aufeinanderfolgende Zwischenräume der Stützpfeiler erstrecken.

Bei mehrlagigen Spulen ist eine der Lagenzahl entsprechende Zahl von Kammleisten radial übereinander angeordnet Die Kammleisten, die insbesondere im Hinblick auf ihre mechanische Festigkeit vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt werden, sind hierbei keilförmig ausgebildet, so daß sich entsprechend dem Spannungsgefälle entlang der einzelnen Wicklungslagen keilförmige Lagenabstände ergeben. Auf diese Weis? können die Abstände zwischen den Windungen entsprechend den tatsächlichen Spannungsbeanspruchungen ausgelegt werden, so daß die Abmessungen der Luftdrosselspule relativ klein bleiben. Durch so die Ausbildung der langen Schmalseiten jeder Kammleiste mit Nut bzw. Feder ist eine einfache gleich richtig und ohne besondere Hilfsmittel ausgerichtete Montage möglich und insbesondere die Kurzschlußfestigkeit erheblich verbessert, die noch weiter erhöht wird, wenn die benachbarten Kammleisten in den durch Nut und Feder vergrößerten und miteinander verkeilten Oberflächen verklebt wird.

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken können die Kriechwege zwischen Windungen benachbarter Lagen dadurch verlängert werden, daß man die Kammleisten mit axial verlaufenden und in Umfangsrichtung der Drosselspule weisenden Längsrippen versieht.

Die Nuten der Kammleisten, die zur Aufnahme der Windungsleiter dienen, können sowohl dem Querschnitt als auch der Form der Windungsleiter angepaßt sein, u. Ii., sie können rechteckig, konisch oder rund ausgebildet sein. Bei größeren Windungsquerschnitten ist es ohne weiteres möglich, den Querschnitt in mehrere parallele Leiter aufzuteilen, die in einander benachbarten Nuten der Kammleisten eingelegt werden. Auf diese Weise läßt sich eine Ausführung der Kammleisten für verschieden große Drosselspulen verwenden.

Die Festigkeit der Verbindung radial übereinanderliegender Kammleisten kann durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen, wie beispielsweise durch Verstiften oder Vernieten, weiter erhöht werden.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden die Neigungswinkel der mit Nut und Feder versehenen Schmalseiten der Kammleisten symmetrisch zu deren Längsachse gewählt, so daß sich für Nut und Feder die gleiche Länge ergibt Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist dadurch zum Aufbau der erfindungsgemäßen Drosselspule nur eine einzige Ausführung der Kammleiste erforderlich, da sie durch abwechselndes Schwenken um ihre Querachse mit ihrem schmalen Ende nach oben bzw. nach unten weisend zum Aufbau des Spulenkörpers verwendet werden kann.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Drosselspule werden nachstehend anhand der F i g. 2 bis 6 näher erläutert Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch eine Drosselspule. Der Windungsleiter 11 ist in die Nuten der Kammleisten 1 von oben nach unten bzw. von unten nach oben fortschreitend eingelegt Durch die Keilform der Kammleisten 1, die mit ihrem schmalen Ende abwechselnd nach unten bzw. nach oben weisend eingebaut sind, ergeben sich den Spannungsbeanspruchungen entsprechende Abstände zwischen den Windungen benachbarter Lagen. Zur Verlängerung der durch die kurzen Lagenabstände bedingten Kriechwege sind die Kammleisten mit axial verlaufenden, in Umfangsrichtung weisenden Längsrippen 4 versehen. Die radial aufeinanderfolgenden Kammleisten sind durch die in F i g. 4 gezeigte Nut- und Federverbindung 3 zu einem einzigen Stützpfeiler vereinigt. Durch eine zusätzliche Verklebung der Nut- und Federverbindung erreicht man eine innige Verbindung zwischen den einzelnen Kammleisten. Zur Verbindung der Kammleisten können jedoch noch zusätzliche konstruktive Maßnahmen vorgesehen werden. Die innere und die äußere Begrenzung des aus den keilförmigen Kammleisten 1 bestehenden Stützpfeilers wird durch die Abdeckleisten 2 gebildet die einseitig glatt sind und nur auf der der Wicklungslage zugewandten Seite mit einer Längsnut bzw. einer Feder und mit den zur Aufnahme der Windungsleiter dienenden Nuten versehen sind.

Die gesamte Drosselspule ist zwischen einem oberen und einem unteren Tragstern 5 eingespannt. Die Enden der Arme der Tragsterne 5 sind als Traversen 12 ausgebildet, an denen mit Eingußteilen 10 versehene Isolatoren 8 starr befestigt sind, die an mindestens zwei Stützpfeilern der Luftdrosselspule angreifen (F i g. 3 und 6)·

Wie aus F i g. 5 hervorgeht sind die Kröpfstellen der Windungsleiter 11 über mindestens zwei Pfeilerteilungen verteilt so daß sich ein im Hinblick auf die im Kurzschluß auftretenden Beanspruchungen ein kleiner, günstiger Steigungswinkel der Windungsleiter ergibt. Es ist dabei von Vorteil, die Angriffspunkte 6 der Traversen 12 an die Stützpfeiler zu legen, zwischen denen die Kröpfung der Windungsleiter erfolgt. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken läßt sich die Kurzschlußfestigkeit der Luftdrosselspule dadurch erhöhen, daß man die Stützpfeiler an den Traversen 12 so befestigt.

daß sie bei einer Kurzschlußbeanspruchung eine Bewegung in radialer Richtung auszuführen vermögen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man die zwischen den Stützpfeilern 7 und den Traversen 12 angeordneten Isolatoren 8 mit Längsnuten 9 versieht, in denen die Stützpfeiler 7 gleiten können (F i g. 6). Zum Befestigen der Tragsterne dient der Spannbolzen 13, der die Zentren des oberen und des unteren Tragsternes miteinander verbindet.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Luftdrosselspule kommen insbesondere bei deren Herstellung zur Geltung. Nach dem Festlegen der inneren Abdeckleisten 2 auf einem Hilfszyiinder oder einer geeigneten Haltekonstruktion kann die Spule ohne Lötstellen innerhalb der Wicklung durchgehend gewickelt werden. Nach dem Durchlaufen der ersten Lage werden die Kammleisten für die zweite Lage aufgelegt, in deren Nuten anschließend die Windungen der zweiten Lage eingelegt werden. Hierbei erweist sich die bereits erw hnte universelle Verwendbarkeit der erfindungsgemäb vorgeschlagenen Kammleisten als besonders vorteilhaft, da eine einzige Ausführung der Kammleiste für den gesamten Spulenaufbau ausreicht. Weiterhin ist es möglich, statt eines größeren Leiterquerschnittes mehrere parallele Leiter zu verwenden, die ir benachbarten Nuten der Kammleisten eingelegt werden. Der Abstand zwischen den aus den Kammleister bestehenden Stützpfeilern am Umfang der Spule kanr so gewählt werden, daß die Leiter nicht übermäßig aul Biegung beansprucht sind. Auf diese Weise lassen sich auch größere Spulendurchmesser herstellen, wobei die Anzahl der am Umfang verteilten Stützpfeiler entsprechend erhöht wird.

Bei der Herstellung der aus Isolierstoff bestehender Kammleisten können bereits die mechanischen unc dynamischen Beanspruchungen, denen die Spule während des Betriebs ausgesetzt ist, insofern berücksichtigi werden, als man für die Herstellung der Kammleister entsprechend geeignetes Material, beispielsweise glasfaserverstärkten Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärkte Polyesterpreßmasse verwendet.

In besonderen Fällen kann die Festigkeit der Spule beispielsweise durch Bandagen erhöht werden, die nach dem Aufbringen der äußeren Abdeckleisten auf die Kammleisten um die Spule herumgelegt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, eine zusätzliche Lage au« Stahlseil über weitere Kammleisten aufzubringen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drosselspule, insbesondere Luftdrosselspule, mit in Lagen in am Umfang gleichmäßig verteilten, aus mehreren axial geteilten Kammleisten bestehenden Stützpfeilern aufgewickeltem Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammlensten (1) in der Weise keilförmig ausgebildet sind, daß an jedem Lagenübergang der kleinste Abstand zwischen den benachbarten stirnseitigen Lagenenden und am anderen Ende der Lagen der größte Abstand vorhanden ist und daß jede Kammleiste (1) an der einen Schmal-Längsseite mit einer Nut, auf der anderen mit einer Feder versehen ist und daß vorhandene Kröpfstellen der einzelnen Windungen sich über mindestens zwei am Umfang aufeinanderfolgende Zwischenräume der Stützpfeiler (7) erstrecken (F i g. 2,4 und 5).

2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesteckten benachbarten Kammleisten (1) an Nut und Feder miteinander verklebt sind.

3. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseiten der Kammleisten (1) symmetrisch zur Längsachse geneigt sind.

4. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammleisten beidseitig mit Aufnahmenuten für die Leiter versehen sind.

5. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammleiste mit axial verlaufenden und in Umfangsrichtung weisenden Längsrippen (4) versehen ist.

6. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammleisten zusätzlich durch Bolzen o. dgl. miteinander verbunden sind.

7. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammleisten aus glasfaserverstärkter Polyesterpreßmasse bestehen.

8. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außenliegenden Kammleisten mit einseitig glatten Abschlußleisten (2) abgedeckt sind.

9. Drosselspule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule mittels einer über die äußere Abschlußleiste (2) aufgebrachten Bandage oder durch eine zusätzliche Wicklungslage aus Stahlseil verfestigt ist

10. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Kröpfstellen liegenden Stützpfeiler zwischen zwei an ihren Stirnseiten angeordneten Tragsternen (5) eingespannt sind, wobei jeder Arm eines jeden Tragsternes mittels einer am Ende des Armes vorgesehenen Traverse (12) an den beiden Stützpfeilern angreift (F ig. 2,3).

11. Drosselspule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Enden der Traversen (12) befestigten Isolatoren (8) in radialer Richtung verlaufende Längsnuten (S) zur Aufnahme der Stützpfeiler (7) aufweisen, die eine Radialbewegung der Stützpfeiler gestatten (F i g. 6).

12. Verfahren zur Herstellung einer Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Längsrichtung verlaufende Kammleisten auf einem Hilfszylinder ödci' einer riiiiskoiiSiiükiiun bcfcSiigi wci'ucfi, üäu

nach dem darauffolgenden Einlegen des Windungsleiters der ersten Wicklungslage ?n die Nuten der Kammleisten die radial folgenden Kammleisten mit den radial innenliegenden Kammleisten verbunden werden, daß anschließend die nächste Wicklungslage in die Nuten der radial außenliegenden Kammleisten eingelegt wird und so fort und daß nach dem Aufbringen der letzten Wicklungslage die äußersten Kammleisten mit einseitig glatten Abdeckleisten abgedeckt werden.