DE2316830A1

DE2316830A1 - DEVICE FOR IMPROVING THE COOLING OF TRANSFORMERS WITH LAYER WINDING

Info

Publication number: DE2316830A1
Application number: DE19732316830
Authority: DE
Inventors: Walter Nimmrichter; Heinz Dipl Ing Ubl
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1973-04-04
Publication date: 1974-10-17

Description

Vorrichtung zur Verbesserung der Kühlung von Transformatoren mit Lagenwicklung Für die thermische Auslegung von Lagenwicklungstransformatoren mit erzwungenem ölumlauf ist die Wärmeübergangszahl des Wärmestromes zwischen Wicklung und kühlendem Öl von erheblichem Einfluß. Insbesondere bei langen Spulen bildet sich nach den Anlaufstrecken eine laminare ölströmung aus. Nach bekannten Theorien kann der Wärmeübergang entscheidend verbessert werden, wenn durch wirbelerzeugende Elemente in geeigneten Abständen eine turbulente Strömung erzwungen wird. Device to improve the cooling of transformers with Layer winding For the thermal design of layer winding transformers with forced oil circulation is the heat transfer coefficient of the heat flow between the winding and cooling oil of considerable influence. Forms especially with long coils A laminar oil flow emerges after the infeed sections. According to known theories the heat transfer can be significantly improved if by vortex-generating Elements at suitable intervals a turbulent flow is forced.

Immer wieder neue Anlaufstrecken, in denen Turbulenz herrscht, wurden bei Transformatoren mit Lagenwicklung und erzwungener ölströmung in den Kühlkanälen schon dadurch verwirklicht, daß die wirbelerzeugenden Elemente in Form von aus der Lage radial herausragendem Beilauf aus Preßspan zwischen den Windungen der Lagen eingewickelt sind (OXS 1 638 928). Eine solche Ausbildung und Anordnung der wirbelerzeugenden Elemente ist insofern unzulänglich, als einmal der Füllfaktor der Spule verschlechtert wird und die Anordnung der Wirbelelemente auf Zwischenräume zwischen den Windungen beschränkt ist und zum andern die wirbelerzeugenden Elemente auf der Wickelbank zwischen die betreffenden Windungen eingebracht werden müssen, wodurch sich die Fertigungskosten erheblich erhöhen.There were always new approaches in which there is turbulence for transformers with layer windings and forced oil flow in the cooling ducts already realized by the fact that the vortex-generating elements in Form of pressboard filler that protrudes radially from the position between the windings of the layers are wrapped (OXS 1 638 928). Such a training and arrangement of the vortex-generating elements is inadequate in that, once, the fill factor the coil is deteriorated and the arrangement of the vortex elements on gaps is limited between the turns and on the other hand the vortex-generating elements must be inserted between the windings concerned on the winding bench, whereby the manufacturing costs increase significantly.

Die räumlich eindeutige Fixierung der tage der wirbelerzeugenden Elemente ist insbesondere deshalb nachteilig, weil es nicht möglich ist, im Bereich-der axialen Erstreckung eines Leiters mehrere Elemente in einer bestimmten räumlichen Zuordnung zueinander anzubringen.The spatially unambiguous fixation of the days of the vortex-generating elements is particularly disadvantageous because it is not possible in the area of the axial Extension of a conductor several elements in a specific spatial assignment to be attached to each other.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die wirbelerzeugenden Elemente so auszubilden und in den Kiihlkanälen so anzuordnen, daß die im vorstehenden erwähnten Nachteile vermieden sind und hinsichtlich der Art, Gestaltung und räumlichen An- und Zuordnung der wirbelbildenden Elemente ein weiter Variationsspielraum gegeben ist.It is the object of the present invention to provide the vortex-generating elements to be designed and to be arranged in the cooling ducts in such a way that the above-mentioned Disadvantages are avoided and in terms of type, design and spatial and assignment of the vortex-forming elements given a wide range of variation is.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die wirbelerzeugenden Elemente erfindungsgemäß mit die Wicklung in Umfangsrichtung ganz oder teilweise umschließenden Trägern vereinigt sind. Diese Träger können längs der axialen Ausdehnung der Wicklung an jeder beliebigen Stelle angebracht und die wirbelerzeugenden Elemente an den Trägern so befestigt'werden, daß jeweils innerhalb einer Turbulenzzone zwecks Erzielung optimaler Turbulenz und größt möglicher Wärmeübergangszahl mehrere Elemente axial und/oder radial zueinander versetzt sind. Dabei können einzelne der wirbelerzeugenden Elemente sich auch unterschiedlich weit in den Kühlkanälen hinein erstrecken.This object is achieved in that the vortex-generating elements according to the invention with completely or partially enclosing the winding in the circumferential direction Carriers are united. These carriers can be along the axial extent of the winding attached at any point and the vortex-generating elements to the Beams are attached so that each within a turbulence zone for the purpose of achieving optimal turbulence and the greatest possible heat transfer coefficient several elements axially and / or are offset radially from one another. Some of the vortex-generating Elements also extend differently into the cooling channels.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung werden die Träger für die Distanzleisten zugleich als Halterung für die wirbelerzeugenden Elemente benutzt, und die aus Distanzleisten, Traggurtenund wirbelerzeugenden Elementen bestehende Einheit ist als Gitter vorfertigbar, das anschließend in einem Arbeitsgang an der Wicklung befestigt werden kann.According to a further idea of the invention, the carrier for Spacer bars also used as a holder for the vortex-generating elements, and those consisting of spacers, risers, and vortex-generating elements Unit can be prefabricated as a grid, which can then be attached to the Winding can be attached.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung für Transformatoren mit Lagenwicklung und erzwungener ölströmung schematisch veranschaulicht, noch näher erläutert.The invention is in the following with reference to the drawing, which a Embodiment of a cooling device for transformers with layer winding and forced oil flow illustrated schematically, explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 die Frontansicht eines Teils einer aus Traggurten, Distanzteisten und wirbelerzeugenden Elementen gebildeten, vorgefertigten Gittereinheit, Fig. 2 eine Teildraufsicht auf eine Wicklungsanordnung, um welche eine Gittereinheit gemäß Fig. 1 herumgelegt ist, Fig. 3 eine Wirbelzone mit axial und radial gegeneinander versetzten wirbe lerzeugenden Elementen, Fig. 4eine Wirbelzone mit in Umfangsrichtung und axial gegeneinander versetzten wirbelerzeugenden Elementen, Fig. 5 Wirbelzonen mit zur Hauptströmungsrichtung geneigt angeordneten wirbelerzeugenden Elementen.They show: FIG. 1 the front view of part of a carrying belt, Prefabricated grid unit formed by spacer bars and vortex-generating elements, Fig. 2 is a partial plan view of a winding arrangement around which a grid unit according to Fig. 1 is laid around, Fig. 3 shows a vortex zone with axially and radially against each other offset vortex oil-generating elements, Fig. 4 a vortex zone with in the circumferential direction and vortex-generating elements axially offset from one another, FIG. 5 vortex zones with vortex-generating elements inclined to the main flow direction.

Bei der Gittereinheit gemäß Fig. 1 stellt 1 einen durch einen aus Isolierstoff, beispielsweise Preßspan, Gewebe, Folie oder Papier verkörperten Träger dar, an dem Distanzleisten 2 sowie wirbelbildende Elemente 3 beispielsweise mittels Klebung befestigtind. Die wirbelbildenden Elemente können auch Teile der Träger selbst sein, beispielsweise in der Form, daß einzelne Lappen der Träger hochgezogen sind.In the grid unit of FIG. 1, 1 issues one through one Insulating material, for example pressboard, fabric, film or paper embodied carriers is on the spacer strips 2 and vortex-forming elements 3, for example by means Bonded. The vortex-forming elements can also be parts the Be carrier itself, for example in the form that individual tabs pulled up the carrier are.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ragen die an dem um die Wicklung 4 straff herumgelegten Träger 1 angebrachten wirbelerzeugenden Elemente 3 ein Stück in das Innere des Kühlkanals 5 und verhindern in diesem Bereich die Ausbildung einer laminaren Strömung bei erzwungenem Ölumlauf. Der Träger kann sowohl an der Wicklungslage 4, also innen, als auch an der Wicklungslage Ganl.iegen, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Die Kühlkanäle 5 sind in Umfangsrichtung seitlich durch die Distanzleisten 2 und in radialer Richtung durch'eine konzentrisch zur Wicklungslage 4 angeordnete Wicklungslage 6 begrenzt.As can be seen from FIG. 2, the protrudes on the around the winding 4 Tightly wrapped carrier 1 attached vortex-generating elements 3 one piece in the interior of the cooling channel 5 and prevent the formation of a in this area laminar flow with forced oil circulation. The carrier can be attached to both the winding layer 4, i.e. inside, as well as on the winding layer Ganl., as indicated in Fig. 3 is. The cooling channels 5 are laterally in the circumferential direction through the spacer strips 2 and in the radial direction through a concentric to the winding layer 4 Winding layer 6 limited.

Fig. 3 zeigt zwei im Bereich der axialen Ausdehnung eines Leiters 7 befestigte, übereinander angeordnete und radial zueinander versetzte wirbelerzeugende Elemente 3, von denen das obere eine Durchtrittsöffnung 8 für das Kühlmittel 9 aufweist.Fig. 3 shows two in the area of the axial extent of a conductor 7 fixed, superimposed and radially offset from each other vortex generating Elements 3, of which the upper one has a passage opening 8 for the coolant 9.

Mit einer solchen oder einer ähnlichen Anordnung werden Anlaufstrecken für die Strömung erreicht, in denen verstärkte Turbulenz herrscht, wodurch der Wärmeübergang zum Kühlmittel verbessert wird, was gleichbedeutend ist mit einer intensiveren Kühlung.With such an arrangement or a similar arrangement, run-up sections are created for the flow achieved in which there is increased turbulence, thereby reducing the heat transfer to the coolant is improved, which is equivalent to a more intensive cooling.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind die wirbelerzeugenden Elemente 3 in Umfangsrichtung der Wicklung 4 und axial zueinander versetzt am Träger 1 angebracht.In the arrangement of FIG. 4, the vortex-generating elements are 3 attached to the carrier 1 in the circumferential direction of the winding 4 and axially offset from one another.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, können die wirbelerzeugenden Elemente 3 auch im Winkel zur Hauptströmungsrichtung am Träger 1 angebracht sein. Dadurch wird der Kühlmittelstrom seitlich abgelenkt, so daß eine Art Drallströmung entsteht. Die Höhe dieser Elemente ist kleiner gleich der Kühlkanalhöhe zu bemessen. Dahei besteht auch die Möglichkeit, die im Endbereich der Strömungsanlaufstrecke folgenden wirbelerzeugenden Elemente, die in Fig. 5 mit 3 bezeichnet sind, in Gegenrichtung geneigt am Träger anzuordnen. Die wirbelerzeugenden Elemente können auch innerhalb einer Wirbel- oder Drallzone unterschiedliche Neigung aufweisen.As can be seen from Fig. 5, the vortex-generating elements 3 can also be attached to the carrier 1 at an angle to the main flow direction. Through this the coolant flow is deflected laterally, so that a kind of swirl flow is created. The height of these elements should be dimensioned to be less than or equal to the height of the cooling duct. Dahei there is also the possibility of the following in the end area of the flow start-up section vortex-generating elements shown in Fig. 5 are denoted by 3, to be arranged inclined in the opposite direction on the carrier. The vortex-generating elements can also have different inclinations within a vortex or swirl zone.

- Patentansprüche -- patent claims -

Claims

Claims 1. Device for improving the cooling of transformers with layer winding and forced oil flow in the cooling channels, consisting of in the vortex-generating elements protruding into the cooling channels, characterized in that that the vortex-generating elements (3, 3 ') with the winding (4, 6) in the circumferential direction fully or partially enclosing carriers (1) are combined.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the vortex-generating Elements (3) attached to the supports (1) for the spacer strips (2) or from the Carriers themselves are formed.

3. Device according to claims 1-2, characterized in that the belt unit - vortex-generating elements or the belt spacer bar unit - Vortex-generating elements are prefabricated as a grid and in one operation can be attached to the winding cylinder.

4. Device according to claims 1-3, characterized in that at least in the area of individual turbulence zones several axially and / or radially opposite one another offset vortex-generating elements are provided.

.5. Device according to claims 1-4, characterized in that the vortex-generating elements are glued to the carrier.

6. Device according to claims 1-3 and 5, characterized in that that the vortex-generating elements inclined to the main flow direction of the coolant are arranged.

7. Apparatus according to claim 6, characterized by different Inclination of the vortex-generating elements within one and / or in the case of successive ones Vertebral zones.

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