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Flüssigkeitsgekühlte Transformatorwicklung Die Erfindung bezieht
sich auf eine flüssigkeitsgekühlte, vorzugsweise in Scheibenform aufgebaute Transformatorwicklung,
bei der das Kühlmedium durch ein Kühlrohr geführt wird, welches gleichzeitig mit
der Herstellung der Wicklung in derselben untergebracht wird.
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Bei direkter Flüssigkeitskühlung von Transformatorwicklungen wird
die erforderliche Länge der Kühlrohre sehr groß, wenn das Kühlrohr dem Leiter in
dessen ganzer Länge folgen soll.
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Dies gilt insbesondere für Hochspannungswicklungen, die eine sehr
hohe Windungszahl haben, die in vielen Fällen über 1000 liegt.
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e,Jen der großen Länge der Kühlschlange, die mehrere tausend Steter
betragen kann, ist es auch unvertretbar, nur einen blii an und einen Ausgang ftr
das Kühlmittel vorzusehen. Entweder
meute man einen sehr hohen
Pumpendruck anwenden, um eine ausreichende Kühlmenge durch eine solche Schlange
zu pressen, oder aber der Querschnitt der Kühlschlange müßte sehr groß gemacht werden,
was zu einem nicht vertretbaren Füllfaktor des für die Wicklung zur Verfügung stehenden
Raumes führen würde. In der Praxis ist daher eine Aufteilung in mehrere, vorzugsweise
parallele Kühlkreise notwendig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche
Kühlanordnung zu entwickeln, bei der der Zu- und Auslauf für die Kühlflüssigkeit
in einfacher und praktischer Art angeordnet ist und die Länge der Kühlrohre auf
ein mit Rücksicht auf die Kosten und den Füllfaktor der Wicklung vertretbares Maß
begrenzt ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine flüssigkeitsgekühlte Transformatorwicklung
der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen
genannten Merkmale gekennzeichnet ist.
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Anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles einer
Scheibenwicklung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig.
1 einen Vertikalschnitt durch einen Teil der Wicklung, Fig. 2 einen Teil des Kühlleiters,
Fig. 3 einen Querschnitt durch zwei Scheibenspulen, wobei sich eine Scheibenspule
im Fertigungsvorgang befindet.
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Das Leiterbündel, aus dem die im folgenden beschriebene Wicklung nach
der Erfindung hergestellt wird, besteht aus fünf massiven Teilleitern a, b, c, d
und e sowie einem Kühlrohr f. Von diesen Teilleitern sind die Teilleiter a, b und
c normale Kupferleiter, die bei der Herstellung der Wicklung von ihren zugehörigen
Haspeln entnommen werden, während die Teilleiter d und e sowie das Kühlrohr f zu
einem gemeinsamen Kühlleiter verbunden werden, der vor Herstellung der Wicklung
hergestellt wird. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht deUhlleiter aus einem durchgehenden
Teilleiter b des gleichen Typs wie die Teilleiter a, b und c und aus einem Teilleiter
e, der zusammen mit den vier vorher genannten Teilleitern a, b, c und d in die Wicklungsscheiben
eingeht, die keine Kühlung enthalten. In den Wicklungsscheiben mit Kühlung wird
der Teilleiter e durch das Kühlrohr f ersetzt, und am Anfang und Ende des Kühlrohrabschnittes
wird
der Teilleiter e mit dem Kühlrohr f durch eine Lötstelle 1
verbunden (Fig. 2). Die erforderliche Länge des KUhlrohrabschnittes f bzw. des Teilleiterabschnittes
e sowie die erforderliche Lage der Lötstellen 1 lassen sich mit Hilfe der Angaben
über den Durchmesser der Wicklung, die Windungszahl pro Scheibe u.dgl. im voraus
berechnen. Bei der Herstellung des Kühlleiters wird der Einlauf 2 an den beiden
Enden des Kühlrohrabschnittes angebracht und der Auslauf 3 in der Mitte des Kuhlrohrabschnittes.
Der gesamte Kühlleiter ist auf eine eigene Haspel aufgespult und wird zusammen mit
den Teilleitern a, b und c zur Scheibe gewickelt.
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Index weiteren Beschreibung wird vorausgesetzt, daß die Scheibenwicklung
in bekannter Weise ausgeführt wird, die Scheiben also abwechselnd von innen nach
außen bzw. von außen nach innen gewickelt werden. Bei dem tbergang von einer Scheibe
zu der benachbarten Scheibe entsteht eine Permutation der Teilleiter, die zur Folge
hat, daß der Teilleiter, der in der vorangegangenen Scheibe am weitesten außen liegt,
in der folgenden Scheibe am weitesten innen liegt.
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Aus Fig. 1 und 3 geht somit hervor, daß der Kühlleiter mit seinem
Kühlrohr f in Scheibe A ganz innen liegt, jedoch nach vier Windungen, wenn die Scheibe
A fertig ist, eine Permutation im Zusammenhang mit dem Ubergang zu Scheibe B stattfindet,
so daß der Kühlleiter mit dem Kühlrohr f in dieser ganz außen liegt. Wenn die Scheibe
B fertig ist, erfolgt der Übergang
zur Scheibe C durch Permutation
der Leiter, so daß die Scheiben A und C gleichen Aufbau haben.
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Wie aus Fig. 3 erkennbar, ist-der Kühlleiter in der Scheibenspule
A gemäß Fi;. 2 so ausgeführt, daß das Kühlrohr der innersten Windung, nachdem die
Permutation der vorausgehenden, in der Figur nicht gezeigten Windung beendet ist,
ganz innen liegt. Die mit einem Einlauf 2 versehenen U;bergangsstellen zwischen
dem Teilleiter e und dem Kühlrohr f liegen gerade an den Stellen, die in Fig. 2
ganz oben und ganz unten dargestellt sind. Die Einlaufstellen 2 des Kühlrohre f
liegen somit an der Innenseite der Wicklung. Nach vier Windungen ist die Scheibenspule
fertig und die Permutation hinüber zu der Scheibenspule B beginnt damit, daß der
Teilleiter a hinübergeht. lach nahezu einer weiteren Windung ist die Permutation
beendet, unå das Kühlrohr f liegt ganz außen. An dieser Stelle kommt der Auslauf
3 hervor, der somit auf der Außenseite der Wicklung plaziert wird. Nachweiteren
vier Windungen ist die Scheibenspule B fertig, und das Leiterbündel ist hinubergegangen
und bildet nun die innerste Windung in Scheibe C, wobei sich das Kühlrohr wieder
ganz innen befindet, mit dem anderen Einlauf 2 auf der Innenseite der Wicklung.
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Der Teil einer Scheibenspule, an dem das Fililrohr zugänglich ist,
entweder auf der Innenseite der Wicklung wie bei der Scheilje,ls^)ule Ä oder auf
der Außenseite der Wicklung wie bei der
Scheibensjpule B, ist in
der Größenordnung von einigen dm, abhängig von dem Wicklungsdurchmesser sowie davon,
ob die Permutation gleichmäßig über die ganze Windung verteilt ausgeführt wird oder
nur über einen Teil derselben. Bei gleichmäßiger Verteilung und mit den im Beispiel
vorhandenen fünf parallelen Teilleitern wird die genannte Strecke ein Fünftel des
Umkreises. Beträgt der mittlere Durchmesser der Wicklung 1,5 m, so wird die-genannte
Strecke ca. 1 m lang.
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Man kann dann, wie in Fig. 2 gezeigt, ein T-Rohr auf dem Kühlrohr
anbringen und einen gemeinsamen Auslauf für zwei Scheibenspulen oder separaten Ein-
und Auslauf für jede Scheibenspule vorsehen.
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Da der Teilleiter e aufhört, wenn das Kühlrohr beginnt, kann das Kühlrohr
als Teilleiter dienen, wenn es aus einem elektrisch leitenden Material besteht.
Die gesamte stromleitende Fläche in einer Scheibenspule mit Kühlrohr ist zwar etwas
kleiner als in einer Scheibenspule ohne Kühlrohr; dafür ist die Kühlung in der erstgenannten
Scheibenspule jedoch intensiver.
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Eine nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel hergestellte TransformatorwicSlung
wird daner eine Anzahl Scheibenspulen mit Kühlleiter haben, die vorzugsweise annähernd
gleichmäI-ig über die Wicklung verteilt sind, am besten jeweils zwei zusammen, wie
es aus Fig. 1 hervorgeht. Der Einlauf der Wuhlrohre
ist auf der
Innenseite der Wicklung angebracht und der Auslauf an der Außenseite oder umgekehrt.
Sowohl Einlauf als auch Auslauf sind an gemeinsame Speiseleitungen an den Seiten
der Wicklung angeschlossen, so daß die Kühlrohre parallelgeschaltet sind.
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Aufgrund der großen Flexibilität hinsichtlich Anzahl und Plazierung
der mit Kühlrohr versehenen Scheibenspulen hat man praktisch unbegrenzte Möglichkeiten
hinsichtlich der Anordnung einer gekCihlten Scheibenspule in der Wicklung, so daß
man überall in der Wicklung die erforderliche Kühlung erhält. Die Dichte der Scheibenspulen
mit Kühlrohr kann z.B, von unten nach oben, wo die höchste Temperatur herrscht,
zunehmen.