DE2340787A1

DE2340787A1 - Segmentpressung von transformatorenwicklungen mit stuetzzylindern

Info

Publication number: DE2340787A1
Application number: DE19732340787
Authority: DE
Inventors: Gottfried Broszat
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1973-08-11
Filing date: 1973-08-11
Publication date: 1975-03-06
Also published as: FR2240509B1; FR2240509A1; DE2340787B2

Description

TRANSFORMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT 7ooo 3tuttgart-5o, Deckerstra3e 5

Erf.-Hr.: FST 73/21 7/f Stuttgart, den 30.7.73

PT-S/Jr. Wolf/si

Segmentpressung von Transformatorenwicklungen mit Stützzylindern

Zur axialen Pressung der Wicklungen von Transformatoren, Drosseln und dgl. ist es bekannt, auf die 7/icklungsstirnseiten radial nach außen verlaufende Klötze aufzusetzen, wobei zwischen den einzelnen axial übereinanderliegenden Klötzen oft V/inkelringe oder andere Isolierbarrieren in Scheibenform angeordnet sind und der Druck von einem der Klötze jeweils auf den anderen übertragen wird. Ferner werden bei solchen Wicklungen, insbesondere bei Lagenwicklungen, bei denen keine tfinkelringe oder Isolierscheiben auf die Wicklung folgen, Stützzylinder verwendet, die unmittelbar auf der V/icklung oder über die 'Wicklung auf dem ganzen Umfang abdeckenden Isolierscheiben angeordnet , werden.

S09810/Q423 - 2 - bad original

Erf.-Nr.: FSH 7j/?1 ,Vf - ^ -

In allen Fällen hat rr.an auf der Stirnseite dieser Preßoder Isolierteile, ,vie Klötze mit .'/inkelringen und Scheiben oder Zylinder oder einer Kombination von beiden stets einen durchgehenden Holzring verwendet, der den stirnseitigen Abschluß der Vt'icklung, insbesondere gegen die oberen Joche,
bildet. Zwischen diesem Holzring und dem auf die oberen
Joche gelegten Joohpreßeisen hat man dann Preßelemente ge-.legt, die den Holzring gegen die Wicklung herunterdrücken,
wol:ei das Jo".hpreßeisen als 'Viderluger für die Pressung
dient. Als Preßelemente wurden früher Ivletallschrauben verwendet, neuerdings kommen vielfach vorübergehend eingesetzte pneumatische Pressen zum Einsatz. Nachdem diese Pressen den hölzernen Preßring mit der gewünschten Preiikraft in die gewünschte axiale Lare herunter_L ^repreßt haben, werden unter
Freßdruck zwischen den iiclzpreßring und das Preßeisen Teile oder Holzklötze eingelegt, welche die Distanz zwischen Holzpreßring und Preßeisen und damit den Anpreßdruck aufrechterhalten, wonach die pneumatischen Pressen entlastet und entfernt werden können.

Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß für die Pressung ein großer axialer Raum benötigt wird, da einmal die Holzpreßringe unter die Joche reichen und zum anderen nach der Pressung zwischen Holzpreßring und den Jochen ein freier ungenützter axialer Baum entsteht, der im nachstehenden als „Spiel" bezeichnet wird. Die axiale Höhe des Preßringes unter den Jochen plus das definierte axiale Spiel ist nun der axiale
Raum, der für die Unterbringung der ,Vicklung verlorengeht.

Ks ist Aufgabe der -vorliegenden Erfindung, diesen axialen
Raum, der mitunter weit über 1oo mm beträgt, für die Wicklung

609810/0423

Erf.-Nr.: FST 73/21 Wf - JtT-

nutzbar zu machen, d.h. in diesem Raumbereich zusätzlich Wickelkupfer unterzubringen, so daß die Gesamtwicklüng axial höher ausgeführt werden kann und dadurch radial weniger aufträgt. Solche „schlanken" Wicklungen kleinen Durchmessers sind weitaus wirtschaftlicher im Vergleich zu den bisherigen Wicklungsarten.

Diese Aufgabe ist durch eine Vorrichtung zum axialen Pressen von solchen Transformator- oder Drosselspulenwicklungen, an deren Stirnseiten offene oder geschlossene Stützzylinder aus Isolierstoff angeordnet sind, erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß lediglich im Bereich außerhalb der Joche besonde*- re, sich über Distanzelemente an den Jochpreßbalken abstützende Preßsegmente vorgesehen sind und daß diese Preßsegmente so ausgebildet und angebracht sind, daß sie die von den Distanzelementen auf sie ausgeübte Preßkraft unmittelbar oder mittelbar auf die Stützzylinder übertragen.

Die Erfindung geht dabei davon aus, daß die Stützzylinder, die auf die Wicklung gelegt werden, die gleichen Preßkräfte übernehmen können, wie die üblicherweise verwendeten Holzpreßringe und daß sie wie die Holzpreßringe in der Lage sind, auch die Kräfte am Umfang zu verteilen. Sie übernehmen damit auch die Kräfteverteilung über den Umfang, wie sie ohne Verwendung solcher Stützzylinder allein von den Holzpreßringen bewirkt wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die Holzpreßringe eingespart und der gewonnene axiale Raum, der gleich ist der axialen Dimension der Holzpreßringe unter den Jochen plus dem Spiel unter den Jochen, läßt sich nunmehr für die Wicklungs-

-4 -

509810/0423

Erf.-Nr.; F3T 73/21 ',Vf - fc -

dimensionierung ausnützen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die aus mechanisch festem Isoliermaterial "bestehenden Preßsegmente, welche nicht durch die Joche hindurchreichen, in mindestens vier Quadranten außerhalb der Joche so angeordnet, daß zwischen ihnen und der längs der Joche verlaufenden Jochpreßkonstruktion die Pressung auf einfache Weise mittels als Preßteile wirkenden Distanzelementen vorgenommen werden kann.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, di-e ein Ausführungsbeispiel der Anpreßvorrichtung schematisch veranschaulicht, noch näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, wobei diese im Bereich des äußersten Schenkels des Transformatorkerns wiedergegeben ist und nur die äußeren zwei Preßsegmente gezeichnet sind, die inneren zwei dagegen aus Erläuterungsgründen weggelassen sind.

Fig. 2 einen. Schnitt senkrecht durch das Joch außerhalb des Kernschenkels,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Figur 1.

In den Figuren sind mit 1 die vorzugsweise aus Preßschichtholz mit einer senkrecht zur Schichtung der Eisenbleche verlaufenden Schichtung bestehenden Preßsegmente, mit 2 die

509810/0423

Erf.-Nr.: FST 73/21 Wf .

Stützzylinder und mit 3 die Drähte der von den Stützzylindern gepreßten "Vicklungslage bezeichnet. Zwischen den Jochpreßeisen 4- und den Preßsegmenten 1 befinden sich Distanzelemente 5, welche den Preßdruck auf die Preßsegmente 1 und damit über die unter diesen befindlichen Stützzylinder 2 auf die Wicklung 3 übertragen. Die sichtbaren Teile des Kerns sind mit 6, diejenigen des Jochs mit 7 gekennzeichnet, während 8 den freien Abstand zwischen dem Joch 7 und den nächstfolgenden Wicklungsteilen, das sind hier die Stützzylinder 2, andeutet. ",Vie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist mit 9 der gegenseitige Abstand zwischen zwei Preßsegmenten 1 auf einer Seite des Joches angegeben, während 9' den Abstand der diesseits und jenseits des Joches angeordneten Freßsegmente darstellt. In den Bereichen 9 und 9' zwischen den Preßsegmenten 1 wird daher die den Stützzylindern 2 von den Preßsegmenten vermittelte Preßkraft mittelbar von den Stützzylindern auf den Wicklungsumfang übertragen. Die Schenkelpreßplatte 1o ist über eine Verbindung 11 starr mit dem Jochpreßeisen 4 verbunden, das beim Ausführungsbeispiel als Kastenprofil dargestellt ist.

Bei der gezeichneten Wicklung handelt es sich um eine Lagenwicklung, bei welcher vier Drähte oder Leiter 3 parallel aufgewickelt sind, so daß die Stützzylinder 2, deren Stirnseiten mit 2' bezeichnet sind, die Form offener Zylinder aufweisen. Die Stützzylinder 2 können in der Weise gefertigt werden, daß beispielsweise aus einer Preßspanplatte Streifen ausgesägt werden, welche insbesondere die in Figur 2 gezeigte Kontur aufweisen. Wenn die Streifen mit einer derartigen Kontur so aufgebogen sind, daß sie eine Ebene bilden, wird die Preßspanplatte in dieser Form in einer geeigneten Maschine so vorgebogen, daß sie den Durchmesser der betreffenden Wicklungslage einnimmt.' Die so zu Zylindern gebogenen Teile 2 werden vor dem Wickeln der Lage auf die Wickelbank gebracht.

509810/0423

Erf.-Hr.: F3T 73/21 Wf

Beim Wickelvorgang v/erden dann die Drähte 3 mit einer Vickelvorrichtung an die Zylinder 2 angepreßt, während sich die '.Vickelbank dreht.

So wird die gesamte Wicklung lagenweise hergestellt und anschließend zusammen mit den stirnseitigen Stützzylindern 2, von denen in den Figuren nur die oberen zu sehen sind, über den Kernschenkel 6 und ochenkelpreßplatte 1o geschoben. Dann werden die aus Holz oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehenden Preßsegmente 1 entweder unmittelbar auf die Stützzylinder 2 aufgesetzt oder aber mittelbar, indem auf die Stirnseiten 2' 'der Stützzylinder 2 erst noch radial verlaufende Klötze oder dgl. aufgeschoben oder Klötze und Ringscheiben aufgebracht werden und daraufhin die Preßsegmente 1 als stirnseitiger Abschluß der Wicklungsanordnung aufgesetzt werden. Auf die Preßsegmente 1 werden dann geeignete Distanzelemente 5 aufgelegt, welche den von den Jochpreßeisen A- auf sie ausgeübten Anpreßdruck über die Preßsegmente 1 und die darunterliegenden Stützzylinder 2 auf die Wicklung 3 übertragen.

Beim Ausführungsbeispiel liegt auf der Wicklung 3 stets zunächst der Stützzylinder 2, dessen Aufgabe es ist, die von den Preßsegmenten auf ihn ausgeübten Kräfte auch auf den Umfang der Wicklung zu übertragen, dem keine Preßsegmente 1 zugeordnet sind. Das ist der preßsegmentfreie Bereich 9, 9¹ axial unter den Jochen oben bzw. über den Jochen unten.

Die Fähigkeit zur Kraftübertragung der Stützzylinder wächst dabei mit deren axial zunehmender Dimension. Daher ist für die Preßvorrichtung nach der Erfindung eine Lagenwicklung geeignet, bei der radial zwischen den Lagen lediglich Papier-

509810/0423

Erf.-Nr.: FST 73/21 Wf - ψ -

schichten und Kühlkanalleisten zur axialen Kühlmittelströmung liegen und bei der stirnseitig der Wicklung die Papierschichten sich nur in axialer Richtung ausdehnen, also insbesondere nicht umgerissen werden. Eine solche Wicklungsanordnung, kurz umrißlose Lagenwicklung genannt, erlaubt dann im Gegensatz zu allen anderen Wicklungsanordnungen, auf radial verlaufende Klötze, die stirnseitig unmittelbar über die Wicklungen zu liegen kommen, zu verzichten und an deren Stelle direkt auf der randseitigen Windung 3 der Lage entsprechend Fig. 1 u. 2 Stützzylinder 2 aufzulegen. Damit zwischen den Enden der die axialen Kühlkanäle abgrenzenden Leisten und den Preßsegmenten eine Kühlmittelströmung Zustandekommen kann und das Kühlmittel außerhalb der Preßsegmente jochseitig ein- oder ausströmen kann, reichen die Kühlkanalleisten entweder nicht bis zu den Preßsegmenten, oder es werden zwischen den Preßsegmenten 1 und den Stützzylindern 2 radial verlaufende Klötze angeordnet, zwischen denen das Öl radial fließen kann.

Die Preßvorrichtung nach der Erfindung ist jedoch grundsätzlich auch für alle anderen Wicklungsanordnungen zu verwenden, insbesondere bei solchen, bei denen stirnseitig der Wicklungen keinerlei Isolierwinkel vorgesehen zu werden brauchen. Bei solchen Wicklungen sind naturgemäß die Jochabstände etwas größer zu wählen als bei den Wicklungen mit stirnseitigen Winkelringen, da diese Winkelringe die freien ölstrecken in axialer Richtung stirnseitig der Wicklungen unterteilen und somit elektrisch geringer beanspruchen als bei Wicklungen ohne solche Winkelringe. Die bei solchen winkelringlosen oder umrißlosen Wicklungen vergrößerten Abstände zwischen den Preßsegmenten 1 sind aber nicht so viel größer, daß sich nicht ein wirtschaftlicher Nutzen dadurch ergibt, daß auf einen geschlossenen Preßring aus Holz und das axiale Spiel zwischen

509810/0423

Erf.-Nr.: FST 73/21 Wf

diesem Holzpreßring und dem Joch verzichtet werden kann. Bei geeigneter Auslegung sind sogar die resultierenden Jochabstände kleiner als die Jochabstände bei herkömmlichen Wicklungen. Auf jeden Fall ist jedoch die Einsparung an Material und Arbeitszeit bei Verwendung der Preßvorrichtung nach der Erfindung erheblich größer als bei den herkömmlichen Preßvorrichtungen mit ringförmigen Holzpreßringen. Natürlich ist es denkbar, anstelle der Holzpreßsegmente auch noch eiserne oder Preßteile aus anderem Material zu verwenden, nur ist darin kein Vorteil zu sehen, weil die Freßsegmente aus Preßschichtholz die niedrigsten Kosten und die niedrigsten Zusatzverluste verursachen. Alle solchen Teile, die nicht unter das Joch reichen, aber dieselbe Funktion ausüben wie die Preßsegmente 1 sind daher grundsätzlich als erfindungsgemäße Preßvorrichtung anzusehen, auch wenn die Formgebung nicht der Segmentform, wie sie am deutlichsten aus Fig. 3 ersichtlich ist, entspricht, sondern andere Formen gewählt werden. Das Entscheidende ist, daß in einem Bereich 9', (siehe Fig. 3)» unterhalb der Joche keine zur Pressung dienenden Teile 1 verwendet werden, so daß dort der mit 8 bezeichnete Abstand zwischen den Jochen und den nächstfolgenden Wicklungsteilen, wozu alle Aufbauteile, die stirnseitig der Wicklung folgen, gezählt werden, so klein wie möglich gewählt werden kann.

Nach dem fertigen Aufbau der Wicklung einschließlich der Preßsegmente 1 auf den Kern wird entsprechend den gezeigten Beispielen das Jochpreßeisen 4 bei 11 in 1o eingesetzt, wobei 11 ein Verbindungsbolzen sein kann oder jede andere starre Verbindung zwischen 1o und 4, etwa eine Verschweißung von 4 mit 11, die zweckmäßig an der Oberkante von 4 erfolgen kann. Dann wird das obere Joch 7 eingeschichtet und anschließend werden zwi-

509810/0423

Erf.-Nr.: FST 75/21 Wf -zischen 4 und 1 Distanz- und Preßelemente 5 eingesetzt, welche die Preßsegmente 1 gegen die Stützzylinder 2 und diese wiederum gegen die Wicklung 3 pressen, so daß die W-icklung auf das gewünschte Maß gebracht werden kann. Im zusammengepreßten Zustand werden dann die endgültigen Preßteile 5 zwischen· 4 und 1 eingesetzt und die äußere Pressung, die etwa mit pneumatischen Pressen aufrechterhalten wurde, dann entfernt. Bei Verwendung von Druckschrauben anstelle von pneumatischen Fressen haben die Druckschrauben selbst die Funktion der Distanz- und Preßelemente 5 und verbleiben im Aktivteil.

Im Gegensatz zu den üblichen Preßvorrichtungen mit unter die Joche reichenden Ringen oder Preßteilen, die unter den Jochen Platz benötigen, wird durch die erfindungsgemäße Preßvorrichtung somit erreicht, daß die gesamte axiale Höhe zwischen den wicklungsnächsten Teilen und dem Joch, die bei der Verwendung der herkömmlichen Preßkonstruktion besonders bei hohen übertragenen Kräften einen sehr großen Betrag ausmacht, entfallen kann, so daß das freiwerdende Axialmaß zur Dimensionierung einer schlankeren Wicklung kleinen Durchmessers verwendet werden kann, womit in erheblichem Maße Material und infolge der einfachen Konstruktion auch Fertigungszeit gespart werden kann. Zweckmäßigerweise wird die Anordnung symmetrisch oben und unten angewandt, wobei sinngemäß natürlich nur von oben gepreßt wird, so daß als Preßelemente 5 unten nur einfache Holzauflagen verwendet werden können, die sich auf das untere Jochpreßeisen 4 stützen.

- Patentansprüche -

Claims

Jo

TRANSFORMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT 7ooo 3tuttgart-5o, Deckerstraße 5

Erf.-Nr.: F3T 73/21 'Vf ' Stuttgart, den 3ο.7·73

PT-S/Dr. Wolf/si

Patentansprüche

(i.Vorrichtung zum axialen Pressen von Transformator- oder Drosselspulenwicklungen, an deren Stirnseiten offene oder geschlossene Stützzylinder aus Isolierstoff angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich im Eereich außerhalb der Joche besondere, sich über Distanzelemente (5) an den Jochpreßbalken ('+) abstützende Preßsegmente (1) vorgesehen sind und daß diese Preßsegmente (1) so ausgebildet und angebracht sind, daß sie die von den Distanzelementen (5) auf sie ausgeübte Preßkraft unmittelbar oder mittelbar auf die Stützzylinder (2) übertragen.

50981Q/0A23

Erf.-Nr.: FST 73/21 Wf

■2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der über einen Kernschenkel (6) geschobenen kompletten Wicklungseinheit stirnseitig jeweils vier Preßsegmente (1) zugeordnet sind.

3· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßsegmente (1) aus mechanisch festem Isoliermaterial bestehen.

4·. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Preßsegmente (1) aus Preßschichtholz mit einer senkrecht zur Wicklungsachse verlaufenden Schichtung bestehen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-4-, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Preßsegmenten (1) und den Stirnseiten (2¹) der Stützzylinder Klötze und/oder Ringscheiben vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5i dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Preßsegmente (1) und die Jochpreßbalken (4-) zunächst pneumatische Pressen geschoben sind, mit deren Hilfe die Preßsegmente (1) gegen die Stützzylinder (2) und die Wicklung gepreßt werden, wobei die Jochpreßbalken (4-) als Widerlager dienen, und daß nach dem Herunterpressen unter Druck zwischen Jochpreßbalken und Preßsegmente Distanzstücke (5) aus Isolierstoff eingefügt und die pneumatischen Pressen entfernt werden.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von hydraulischen Pressen Preßschrauben verwendet werden, mittels deren die Jochpreßbalken (4-) von der Preßkonstruktion (11) aus gegen die Wicklungen (3) gedrückt werden.

- 3 -» B09810/0423

ORIGINAL INSPECTED

Erf.-Nr.: FST 73/21 Wf - ^-

8. Preßvorrichtung nach den Ansprüchen 1-7».dadurch gekennzeichnet, daß die Pre3segmente (1) in ihrer Außenkontur der Außenkontur der Wicklung folgen, aber höchstens die Ausdehnung eines Viertels des Wicklungsumfanges haben und daß die jochseitige Kontur der Jochkontur angepaßt ist, insbesondere schräg verläuft.

9- Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle zwischen den Preßsegmenten (1) und den Stützzylindern (2) auf den Stirnseiten der Wicklung angeordneter Klötze zwischen diesen das Kühlmittel in radialer Richtung strömt.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß bis auf die Distanzelemente (5) der gleiche Konstruktionsaufbau oben und unten im Bereich zwischen Jochpreßbalken (4) und 'Vicklung (5) gewählt ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßsegmente (1) unmittelbar auf den Stützzylindern (2) aufliegen und daß die zwischen den einzelnen Stützzylindern (2) befindlichen, die axialen ölkanäle abgrenzenden Leisten nicht bis zu den Preßsegmenten (1) reichen, so daß zwischen den Enden dieser Leisten und den Preßsegmenten (1) eine Kühlmittelströmung in Umfangsrichtung erfolgen kann und das Kühlmittel außerhalb der Preß— segmente jochseitig ein- oder ausströnen kann.

509810/0*23

Leerseite