DE2349121A1

DE2349121A1 - Wicklungsabstuetzung fuer transformatoren, drosselspulen und dgl.

Info

Publication number: DE2349121A1
Application number: DE19732349121
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: BERTOS AG
Current assignee: BERTOS AG
Priority date: 1973-09-29
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1975-04-10

Description

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PATENTANWALT DIPL-ING. J. WENZEL 7 STUTTGART HAUPTMANNSREUTE

Bertos AG, Glarus (Schweiz)

Wicklungsabstützung für Transformatoren, Drosselspulen und dgl.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wicklungsabstützung, insbesondere für je für sich in Kunststoff eingebettete Wicklungen . und Transformatoren, Drosselspulen und dgl., mit Hilfe von Abstützvorrichtungen, die als Einzelelement ausgebildet und gleichmäßig am Umfang der abgestützten Wicklungen verteilt sind und auf den Stirnflächen einer oder mehrerer konzentrisch übereinader angeordneter Wicklungen aufliegen und unter dem Druck von Federeiementen stehend um den Haupt·

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streukanal wippenartig beweglich sind und auf die radial liegenden Wicklungen auch bei deren unterschiedlicher Ausdehnung die gleiche oder nahezu gleiche Preßkraft übertragen.

Es ist bereits eine derartige Wicklungsabstützung bekannt, bei der ebenso wie bei zahlreichen anderen Wlcklungsabstützungen dieser Art durch die im Kurzschlußfall auftretenden Kräfte die Wicklungen in axialer Richtung gepreßt und unter Vorspannung gehalten werden (DT-AS 1 538 024). Der Einbau der federnden Elemente ist hierbei nötig, weil der als starr anzusehende Gießkörper Wärmedehnungen in axialer Richtung ausführt, die bei starrer Abstützung zu Verformungen und/oder Bruchstellen im Bereich der Abstützteile an der Spule oder am Abstützteil führen können.

Bei dieser bekannten Wicklungsabstützung ist vorausgesetzt, daß eine ausreichende Lagesicherung gegen seitliches Verschieben der Wicklungen, z. B. beim Transport, gegeben ist. Zu dieser seitlichen Sicherung und Fixierung bzw. Zentrierung

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der Spulen ist bekannt, aufwendige Keilleisten oder ähnliche Distanzierungsmittel zu verwenden. Dabei ergibt sich aber der' Nachteil, daß runde oder vieleckige Distanzleisten im Hauptstreukanal von trockenisolierten MIttel- und Hochspannungstransformatoren im Betrieb Kriechbildungen zeigen können, die unerwünscht sind. Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß eine größere Anzahl von Einzelteilen benötigt wird, die relativ aufwendig sind. Außerdem ist hierdurch auch die Montage an dem Transformator oder der Drosselspule schwierig und erfordert gewisse Fachkenntnisse.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wicklungsabstützung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die Lagesicherung gegen seitliches Verschieben wesentlich vereinfacht ist, wobei die Abstützung elektrisch und mechanisch hochbelastbar sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß die einzelnen Abstützvorrichtungen als Abstützklötze mit Voroder Rücksprüngen zu ihrer Fixierung durch den Kern und zur radialen

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Festlegung einer oder mehrerer Wicklungen ausgebildet sind. Diese Abstützklötze werden vorzugsweise aus Kunststoff oder sonstigem Isolierstoff .ausgeführt. Dadurch kann die Preßkraft in axialer Richtung praktisch ungemindert auf die Wicklungen einwirken, und die Abstützklötze, sind selbst durch den Kern in ihrer Lage festgelegt, ohne daß die erwähnten Nachteile auftreten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorsprünge zur radialen Fixierung der Wicklungen als Zentrierkanten ausgebildet sind. Hierbei kann vorteilhaft sein, daß die an die Spulenflächen angrenzenden Flächen der Zentrierkanten abgeschrägt ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme wird einerseits die Montage vereinfacht, andererseits wird die durch die axiale Ausdehnung d,er Spule erforderliche Wippbewegung zwischen den radial innen-und außenliegenden Spulen ermöglicht.

Wenn beispielsweise die in radialer Richtung innenliegende

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Wicklung eine Niederspannungswicklung ist, so kann auf die innere Zentrierkante verzichtet werden, so daß dann zweckmäßig ist, daß nur eine radial-äußere Zentrierkante vorgesehen ist.

Als besonders vorteilhaft erweist sich ferner , daß eine oder mehrere in den Kern eingreifende Fixiernasen an dem Abstützklotz angeordnet ist/sind. Dadurch wird der Abstützklotz auch gegen eine mögliche leichte Verdrehung und nicht nur eine seitliche Verschiebung in axialer Richtung gesichert.

Schließlich sieht die weitere Ausgestaltung noch vor, daß die Federelemente in Vertiefungen der Abstützklö.tze angeordnet sind. Hierbei ist vorteilhaft, daß ein in der Vertiefung lose geführter Preßbdlzen zur Übertragung der Federkraft auf die Abstützplatte vorgesehen ist. Diese Maßnahmen ergeben nicht nur eine kompakte und sehr einfache Bauweise, sondern sichern gleichzeitig die gesamte Federanordnung gegen ein seitliches Verschieben zusammen mit der Abstützplatte ,

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ferner Ist die Zahl der hierbei verwendeten Einzelteile denkbar gering und die Montage äußerst einfach.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht auf die erste Ausführungsform?

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 1 bei der zweiten Ausführungsform und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 3·

In Figur 1 ist nur ein Abstützklotz 1 dargestellt, solche Abstützkötze sind aber gleichmäßig am Um£ang der koaxial-

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stehenden Spulen 2 und 3 angeordnet und durch eine oder mehrere Nasen 10 In einer oder mehreren Schichtecken des abgestuften Eisenkernes 11 festgelegt. Durch die Zentrlerkante 6 des Abstützklotzes 1 ist die radial außenliegende Spule 2 gegenüber dem Kern 1 in Ihrer Lage genau festgelegt. Dabei ist es unerheblich ob - wie dargestellt diese Spule 2 oder mehrere Hauptlagen enthält, zwischen denen Nebenstreukanäle 13 liegen, oder ob nur eine Hauptlage ohne Nebenstreukanal vorhanden ist, siehe auch Figur 2. Die In den Hauptstreukanal 12 hineinragenden Zentrierkanten 8 und 9 zeigen auf der den Spulen zugewandten Seite Abschrägungen l6 und 17, wodurch die Montage vereinfacht ist, und hierdurch wird auch die im Erwärmungsspiel durch die axiale Dehnung der Spulen erforderliche Wippbewegung zwischen radial innen-und außenliegenden Spulen ermöglicht.

Zur Aufnahme der Federelemente 5 sind eine oder mehrere Löcher 4 in dem Abstützklotz 1 nach der Erfindung vorgesehen. Diese reichen aus, um die in Kunstharz vergossenen Wicklungen gegenüber anderen Wicklungen wesentlich verminderten axialen

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Kräfte im Kurzschlußfall aufzunehmen und auch die Wärmedehnungen der Spule auszugleichen. Zwischen den Abstützplatten 6 und den Eederelementen 5 ist ein Druckbolzen 7 angeordnet, der die Kraft der Pederelemente auf die Abstützplatte überträgt. In der Regel ist diese Abstützplatte 6 vorteilhaft as ein Teil des oberen und/oder unteren Preßeisens ausgebildet. Die Druckbolzen 7 und auch die Pederelemente 5 sind im Durchmesser etwas kleiner gehalten als das Loch 4, z. B. ca. 1 - 3 mm kleiner, so daß sich bei unterschiedlicher Ausdehnung der innen- und außenliegenden Wicklung der Klotz wippenartig um den Hauptstreukanal 12 bewegen kann, siehe auch Figur 2.

Die Länge des Druckbolzens 7 ist so gehalten, daß bei der höchsten zulässigen Temperatur der Spulen, d. h. deren größte Längendehnung_tdie Abstützplatte 6 noch nicht direkt auf dem Abstützklotz 1 aufliegt. Andererseits muß bei der tiefsten denkbaren und zulässigen Temperatur der Spulen der Preßbolzen noch in dem Loch k geführt sein. Die Vorspannkraft J? , nach welcher die Federelemente vorgespannt und bemessen sein massen,

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richtet sich nach der im Kurzschlußfall noch auf die Abstützung übertragene Kraft. Wenn die Wicklungen beispielsweise gießharzvergossen und glasfaserverstärkt sind, werden die auftretenden Kräfte innerhalb der einzelnen Wicklungen aufgenommen. Die Abstützung hat dann nur noch

Un- · . · die durch die Symmetrie zwischen den Wicklungen resultierenden

Kräfte aufzunehmen.

Um die Toleranzen auszugleichen, die die Stirnflächen der Wicklungen 2 und 3 und auch die unteren Abstützflächen des Abstützklotzes aus fertigungstechnischen Gründen aufweisen, ist vorteilhaft, zwischen den Abstützklötzen und den Spulen eine dünne Schicht 14 eines elastischen Materials, z. B. aus Silikon-Kunststoff, anzuordnen. Die Schicht kann z. B. ein bis drei Millimeter dick sein. Dadurch ist gewährleistet, daß die Flächenpressung gleichbleibend ist, auchjfür den Fall, daß sich die Wicklungen verschieden ausdehnen.

Durch die am Abstützklotz 1 angebrachte Fixiernase 10, die

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Zentrierungskante 8 und gegebenenfalls die Kante 9 ist die Position der Wicklungen 2 und 3 eindeutig festgelegt und gegen die erwähnten Kräfte gehalten. Dadurch werden im Hauptstreukanal keine Distanzierungsleisten mehr benötigt. Es ist auch eine Kriechwegbildung ausgeschlossen.

Der zwischen denStirnflachen der Wicklungen über die Abstützklötze inögliche Kriechpfad kann durch geeignete Formgebung, nämlich den Rücksprung 15 verlängert werden, siehe Figur 1. Diese Kriechstrecke ist Jedoch unkritisch, weil die elektrischen Leiterwerkstoffe in der Regel nicht direkt an den Abstützklotz heranreichen, sondern von diesem durch den die axiale Stirnfläche der Spulen abschließenden Isolierstoff ,nach" Figur en 1 undr3?', ferngehalten werden.

In Figur 2 sieht man insbesondere, daß der Abstützklotz 1 mit nur einer Nase 10 versehen ist, die in eine entsprechende Ausnehmung des Kerns 11 eingreift, so daß der Abstützklotz auch gegen Drehung gesiohert ist.

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Uenn die radial innen dargestellte 3 Kauptlagen enthaltende Wicklung eine Niederspannungswicklung ist, so kann auf die innere Zentrierkante 9 ßenäß Figur 3 verzichtet werden, v/eil dann diese Wicklung zwischen ihrer ersten Lage und dem Eisenkern 11 nitels der Keilleisten in bekannter Weise verkeilt werden dnd damit in Ihrer Position genau fixiert und festgehalten werden kann· In diesen Fall kann der Abstützklotz für verschieden breite Hauptstreukanäle 12 verwendet werden, was die Lagerhaltung vereinfacht.

Ist die radial innenliegenden Wicklung Jedoch eine Hochspannungswicklung, so wird diese Wicklung durch die Zentriernase 9 zentriert und gehalten. Für die dargestellte Art der Zentrierung und Abstützung ist es ebenfalls unerheblich wieviele Lagen die radial innenliegende Wicklung enthält·

Die Figuren 3 und k zeigen nur ein Federeleiaent 5, während gemäß den Figuren 1 und 3 Je zwei Federelemente 5 für Je eineünAbstützklotz 1 vorgesehen sind. Ferner zeigt Figur k, daß mehrere, nämlich In diesem Falle zwei Nasen 10 an dem AbstQtz-

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klotz 1 angeordnet sind.

Um hohe Tangentialfeldstärken zwischen Hochspannungswicklungen Z und/oder 3 und Preßeisen an der Oberfläche der Abstützklötze zu vermeiden, ist zweckmäßig, die Abstützklötze aus dem gleichenMaterial wie die Isolierung der Hochspannungswicklung zu fertigen. Derartige Klötze können aus gemagertem Epoxydharz gegossen werden. Die Gießformen lassen sich einfach und billig herstellen. Dt Vor- und Rücksprünge wie die Nasen 8 und 10 werden hierbei leicht und einfach einstückig mit den Abstutzklötzen 1 ausgebildet.

Die Abstützklötze können sowohl am oberen als auch am unteren Preßeisen Federelemente 5 enthalten. In vielen Fällen genügt Jedoch eine Federung nur auf einer Seite, d. h. z. B. die unteren Abstützklötz'e werden ohne Federelemente aufgelegt, die oberen Klötze erhalten eine Federung, wie erwähnt." Außerdem kann die in dem Loch k angeordnete Federung auch durch, eine elastische Auflage, z. B. aus Silikon-Kautschuk gebildet

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sein, die eine entsprechende Dicke zwischen der Oberseite des Abstützklotzes und der Preßplatte aufweist. Diese Maßnahme ist für kleinere Transformatoren sinnvoll. Bei größeren Transformatoren, Drosselspulen und dgl. ist eine solche Ausführung dadurch behindert, daß z. B. diese Silikon oder ähnliche Stoffe auch bei entsprechender Armierung nur eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen.

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Claims

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■ PATENTANSPRÜCHE

1.1 WlcklungsabStützung, insbesondere für je für sich in Kunststoff eingebettete Wicklungen von Transformatoren, Drosselspulen und dgl., mit Hilfe von Abstützvorrichtungen, die als Einzelelemente ausgebildet und gleichmäßig am Umfang der abgestützten Wicklungen verteilt sind und auf den Stirnflächen einer oder mehrerer konzentrisch übereinander angeordneter Wicklungen aufliegen und unter dem Druck von Federelementen stehend um den Hauptstreukanal wippenartig beweglich sind und auf die radial übereinanderliegenden Wicklungen auch bei deren unterschiedlicher Ausdehnung die gleiche oder nahezu gleiche Preßkraft übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abstützvorrichtungen als Abstützklötze (1) mit Vor- und Rücksprüngen (8, 9, 10) zu ihrer Fixierung durch den Kern (11) und zur radialen Festlegung einer oder mehrerer Wicklungen (2, 3) ausgebildet sind.

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2. Wicklungsabstützung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge zur radialen Fixierung der Wicklungen (2, 3) als Zentrierkanten (8, 9) ausgebildet sind.

3. Wicklungsabstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Spulenflächen angrenzenden Flächen (16, 17) der Zentrierkanten (9, 8 ) abgeschrägt ausgebildet sind.

4. Wicklungsabstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine radial-äußere Zentrierkante (8) vorgesehen ist.

5. Wicklungsabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere in den Kern (11) eingreifende 'Fixiernasen (10) an dem Abstützklotz (1) angeordnet ist/ sind.

6. Wicklungsabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (5) in Vertiefungen ( i»_;) der Abstützklötze (1) angeordnet sind.

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7. Wieklungsabstützung nach einem oder mehreren der voran gegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das

: die Preßkraft auf die einzelenen Abstützklötze erzeugende ; Material ein Isolier-» und/oder Kunststoff, wie z. B. Silikon-Kautschuk ist und zwischen Preßplatte und Abstützklotz und/ oder zwischen Abstützklotz und Stirnfläche der abgestützten Wicklungen angebracht ist.

8. Wicklungsabstützung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Vertiefung (4) lose geführter Preßbolzen

(7) zur übertragung der Federkraft (Pv) auf die Abstützplatte (6) vorgesehen ist.

9. WicklingsabStützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abstützklotz (1) und den Stirnflächen der Wicklungen (2, 3) und /oder zwischen dem Abstützklotz und der Abstützplatte (6) zusätzlich eine Schicht (IiI) eines elastischen Materials wie Silikon-Kautschuk angeordnet ist.

10. Wicklungsabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützklotz (l) durch Gießen eines geeigneten Gießharzes In einer Form hergestellt wird.

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12. WicklungsabStützung nach einen oder mehreren der vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zentrierkanten (8,'9) bzw. der Zentrierkante und der Innenwicklung (3) eine verlängerte Kriechstrecke durch * einen Rücksprung (15) ausgebildet ist.

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