DE2557696C3

DE2557696C3 - Layer winding transformer with forced coolant flow

Info

Publication number: DE2557696C3
Application number: DE19752557696
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 8500 Nuernberg Stein
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-12-20
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2557696B2; JPS5280424A; DE2557696A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit Lagenwicklung und erzwungener Kühlmittelströmung w in von einander benachbarten Wicklungslagen und Abstandslcistcn gebildeten axialen Kühlkanälen, in die quer /u diesen angeordnete, mit ihrem Fuß in einer dieser Wicklungslagen gehaltene, Strömungswirbel erzeugende Elemente hineinragen, die aus Streifen eines v> temperatur-, feuchte- und formbeständigen elastischen Werkstoffs bestehen.The invention relates to a transformer with layer winding and forced coolant flow w in axial cooling channels formed by adjacent winding layers and spacer bars, into which flow vortex-generating elements, which are arranged transversely and are held with their foot in one of these winding layers, protrude from strips of a v> consist of temperature, moisture and dimensionally stable elastic material.

Für die thermische Auslegung von Lagenwicklungstransformatoren mit erzwungener Kühlmittelströmung ist die Wärmeübergangszahl des Wärmestromes von w> der Wicklung zum Kühlmittel von erheblichem Einfluß. Insbesondere bei langen Spulen bildet sich nach den sogenannten Anlaufstrecken eine laminare Strömung des Kühlmittels mit einer sehr ungünstigen Wärmeübergangszahl aus. (,->For the thermal design of layer winding transformers with forced coolant flow, the heat transfer coefficient of the heat flow is w> the winding to the coolant has a considerable influence. Especially in the case of long coils, the so-called start-up sections a laminar flow of the coolant with a very unfavorable heat transfer coefficient the end. (, ->

Nach bekannten Anordnungen kann der im Bereich der laminaren Strömung sehr schlechte Wärmeübergang entscheidend verbessert werden, wenn durch in geeigneten Abständen angeordnete, Strömungswirbel erzeugende Elemente anstelle der laminaren Strömung eine turbulente Strömung über die gesamte Wicklungsiänge erzwungen wird.According to known arrangements, the very poor heat transfer in the area of laminar flow can occur can be significantly improved if by means of flow vortices arranged at suitable intervals Generating elements instead of the laminar flow a turbulent flow over the entire winding length is forced.

Eine zu diesem Zweck vorgesehene Einrichtung ist durch die DD-PS 62 620 bekannt geworden. Bei dieser Einrichtung sind die wirbelerzeugenden Elemente in Form von jeweils aus der obersten Lage radial herausragendem Beilauf aus Preßspan zwischen die Windungen der Lagen eingewickelt Als Beilauf dienen dabei Streifen aus temperatur-, feuchte- und formbeständigem Preßspan mit aus Fertigungsgründen verhältnismäßig großer Dicke. Diese Ausbildung der wirbelerzeugenden Elemente ist insofern unbefriedigend, weil durch sie der Füllfaktor der Spule beeinträchtigt wird und die jeweiligen Enden des Preßspanbeilaufs durch besondere Maßnahmen in der Wicklung verankert werden müssen.A device provided for this purpose has become known from DD-PS 62 620. At this Device are the vortex-generating elements in the form of each radial from the top layer outstanding filler made of pressboard wrapped between the turns of the layers. Serve as filler while strips of temperature, moisture and dimensionally stable pressboard with for manufacturing reasons relatively great thickness. This formation of the vortex-generating elements is unsatisfactory because through them the fill factor of the coil is affected and the respective ends of the Preßspanbeilaufs through special measures must be anchored in the winding.

Durch die deutschen Offenlegungsschriften 23 16 830 und 24 22 677 ist es auch schon bekannt, wirbelerzeugende Elemente an Kühlkanäle offenhaltende Abstandsleisten oder an die Abstandsleisten tragenden, die Wicklungen umfassenden Gürteln zu befestigen. Diese Lösungen erfordern jedoch einen nicht unerheblichen Montageaufwand und sind daher in vielen Fällen unwirtschaftlich.By the German Offenlegungsschrift 23 16 830 and 24 22 677 it is also already known to be vortex-generating Elements on cooling channels keeping open spacer strips or on the spacer strips supporting the To fasten belts encompassing windings. However, these solutions require a not inconsiderable one Installation effort and are therefore uneconomical in many cases.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die wirbelerzeugenden Elemente aus temperatur-, feuchte- und formbeständigem, elastischem Werkstoff so auszubilden und in Bezug auf die Kühlkanäle und die Wicklung so anzuordnen, daß der Füllfaktor der Wicklung nicht beeinträchtigt wird und besondere Maßnahmen für die Montage der wirbelerzeugenden Elemente vermieden sind und trotzdem über die gesamte Wicklungslänge durchgehend eine turbulente Strömung des Kühlmittels erzwungen ist.The invention is therefore based on the object, the vortex-generating elements from temperature, humidity and to form dimensionally stable, elastic material and in relation to the cooling channels and the Arrange winding so that the fill factor of the winding is not impaired and special Measures for the assembly of the vortex-generating elements are avoided and still have the a turbulent flow of the coolant is forced through the entire winding length.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Strömungswirbel erzeugenden Elementen dadurch gelöst, daß als Elemente sehr dünne Streifen parallel zu ihrer Länge in sich um 90° abgewinkelt sind und einen L-förmigen Querschnitt haben, daß der im Querschnitt den kürzeren Schenkel darstellende Teil des Streifens unter einen Leiter einer der den Kühlkanal begrenzenden Wicklungslagen eingewickelt ist, und daß der andere im Querschnitt den längeren Schenkel darstellende Teil des Streifens die Oberfläche der ihn haltenden Wicklungslage überragt und radiale Einschnitte aufweist.According to the invention this object is achieved with flow vortex generating elements in that as Elements very thin strips parallel to their length are angled in on themselves by 90 ° and an L-shaped Have cross-section that the part of the strip which is the shorter leg in cross-section under one Head of one of the winding layers delimiting the cooling duct is wrapped, and that the other is in the Cross section of the longer leg showing part of the strip the surface of the winding layer holding it protrudes and has radial incisions.

Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind die Streifen 0,1 bis 0,25 mm stark und bestehen aus durch Kalandrieren hochverdichteten Fasern aus aromatisiertem Polyamid. Von den Einschnitten in den die Wicklungslage überragenden Teil des Streifens reicht nur jeder Dritte bis auf den Grund des im Querschnitt längeren Schenkels. Nach einer besonderen Ausgestaltung sind diese tiefen Einschnitte zu einem V-förmigen Ausschnitt erweitert und ragen zwischen den Ausschnitten stehenbleibenden Trapeze mit ihrer der kleineren Grundlinie zugekehrten Seite in den Kühlkanal hinein.According to advantageous embodiments of the invention, the strips are 0.1 to 0.25 mm thick and consist of by calendering highly compressed fibers made of flavored polyamide. From the incisions in the the part of the strip protruding from the winding layer only extends to the bottom of the im Cross-section of a longer leg. According to a special embodiment, these deep incisions are one V-shaped neckline and trapezoids protrude between the cutouts with their the side facing the smaller baseline into the cooling duct.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der die Wicklungslage überragende Teil des Streifens jeweils im Bereich der Abstandsleisten auf die Wicklungsoberfläche gekippt und ist in dieser Lage von den Abstandsleisten selbst festgehalten.According to an expedient development of the invention, the part protruding from the winding layer is Strip is tilted in the area of the spacer strips on the winding surface and is in this position of held the spacer bars themselves.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung und Anordnung der Strömungswirbel erzeugenden Elemente ist sehr vorteilhaft, weil sie mit nur geringem Aufwand an Werkstoff und Fertigungszeit einsetzbarThe design and arrangement of the flow vortices that are proposed according to the invention Elements is very advantageous because they can be used with little effort in terms of material and manufacturing time

ist Insbesondere tritt praktisch keine Änderung des Füllfaktors der Wicklung auf und im Bereich der AbstandsSeisten sind keine Aussparungen der Strömungswirbel erzeugenden Elemente erforderlich, da sich die entsprechenden Teile der sehr dünnen Streifen in die ohnehin vorhandene Isolation der einzelnen Leiter eindrücken lassen. Die Verwendung derartig dünner Elemente ist möglich, weil der durch die Kühlmittelströmung verursachte Staudruck weit unterhalb von 1 p/cm² liegt Die notwendige Stärke der wirbelerzeugenden Elemente wird also nicht vom Staudruck, sondern von der Verarbeitbarke.it und der mechanischen Eigenstabilität unter den Bedingungen im Transformator bestimmt.In particular, there is practically no change in the fill factor of the winding and in the area of the spacer bars no recesses for the flow vortex-generating elements are required, since the corresponding parts of the very thin strips can be pressed into the insulation of the individual conductors that is already present. The use of such thin elements is possible because the back pressure caused by the coolant flow is far below 1 p / cm ² Transformer determined.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert Im einzelnen zeigtAn embodiment of the invention is based on a drawing explained in more detail shows

F i g. 1 einen Abschnitt von einem Strömungswirbel erzeugenden Element in der Seitenansicht undF i g. 1 a section of a flow vortex generating element in the side view and

F i g. 2 einen Schnitt durch dieses ElementF i g. 2 shows a section through this element

F i g. 3 zeigt die Anordnung dieser Elemente in der Wicklungslage einer Transformatorwicklung.F i g. 3 shows the arrangement of these elements in the winding layer of a transformer winding.

Ein Streifen 1 aus 0,1 bis 0,25 mm starkem Werkstoff ist um eine parallel zu seiner Längsausdehnung verlaufende Kante 2 um 90° abgewinkelt und hat dadurch einen L-förmigen Querschnitt mit einem im Querschnitt kürzeren Schenkel 3 und einem im Querschnitt längeren Schenkel 4. Als Werkstoff werden dabei vorzugsweise Bahnen aus durch Kalandrieren hochverdichteten Fasern aus aromatisiertem Polyamid verwendet.A strip 1 made of 0.1 to 0.25 mm thick material is angled by 90 ° around an edge 2 running parallel to its longitudinal extent and has thereby an L-shaped cross-section with a leg 3 shorter in cross-section and an im Cross-section of longer leg 4. The material used is preferably sheets made by calendering High-density fibers made from flavored polyamide are used.

Der im Querschnitt längere Schenkel des L-förmigen Profils ist von seiner freien Kante her in Abständen von jeweils etwa 5 mm mit kurzen Einschnitten 9 und tiefen Einschnitten 10 versehen. Vorzugsweise ist jeder dritte Einschnitt ein tiefer Einschnitt 10, der sich bis an die Kante 2 erstreckt Die Einschnitte 9 und 10 ermöglichenThe leg of the L-shaped profile, which is longer in cross section, is at intervals of from its free edge each about 5 mm provided with short incisions 9 and deep incisions 10. Preferably every third is Incision a deep incision 10, which extends to the edge 2. The incisions 9 and 10 allow eine Anpassung des Streifens 1 an den von der Wicklung gebildeten Zylindermantel unter Vermeidung von Zugspannungen in dem hochstehenden Schenkel 4 des Streifens 1an adaptation of the strip 1 to the cylinder jacket formed by the winding while avoiding Tensile stresses in the upstanding leg 4 of the strip 1

Die Streifen 1 werden beim Aufwickeln von Leitern 11 auf Wicklungstragzylinder 5 in den erforderlichen axialen Abständen in die jeweils oberste, einen Kühlkanal begrenzende Wicklungslage mit eingewikkt-lt Dabei legt sich der kurze Schenkel 3 unter denThe strips 1 are when winding conductors 11 on winding support cylinder 5 in the required axial distances in the uppermost winding layer delimiting a cooling channel with wrapped-in. The short leg 3 lies under the Leiter U und wird von diesen in radialer Richtung festgehalten. Der lange Schenkel 4 ist zwischen zwei benachbarte Windungen des Leiters U eingeklemmt und so gegen Verschiebungen in axialer Richtung ebenfalls gesichert Der lange Schenkel 4 ist langer alsHead U and is held by these in the radial direction. The long leg 4 is between two adjacent turns of the conductor U clamped and so against displacement in the axial direction also secured The long leg 4 is longer than

ι s die Leiter 11 einschließlich ihrer Isolation stark sind undι s the conductors 11 including their insulation are strong and ragt somit in den Kühlkanal 7 hinein, der in Richtung desthus protrudes into the cooling channel 7, which extends in the direction of the

Pfeiles 8 von einem flüssigen Kühlmittel, beispielsweiseArrow 8 of a liquid coolant, for example

von Transformatoröl, durchströmt istis flowed through by transformer oil

Bei der Anpassung des Streifens 1 an die gebogeneWhen adapting the strip 1 to the curved

Oberfläche des Wicklungstragzylinders 5 werden die Einschnitte 9 und 10 V-förmig erweitert, so daß die in den Kühlkanal 7 hineinragenden Enden des langen Schenkels 4 in Umfangsrichtung in verhältnismäßig kurzen Abständen unterbrochen sind und durch dieSurface of the winding support cylinder 5, the incisions 9 and 10 are widened in a V-shape, so that the in the cooling channel 7 protruding ends of the long leg 4 in the circumferential direction in relatively short intervals are interrupted and by the

2^r) Unterbrechungsschlitze zusätzliche Turbulenzen erzeugen. 2 ^r ) interruption slots generate additional turbulence.

Dieser Effekt kann unter besonderen Voraussetzungen dadurch unterstützt werden, daß die tiefen Einschnitte 10 von vornherein V-förmig geschnittenUnder special conditions, this effect can be supported by the fact that the deep Incisions 10 cut in a V-shape from the start

so sind.so are.

Ein weiterer Grund für die Begünstigung und die Entstehung von Turbulenzen ist die sehr geringe Stärke des Streifens 1, derzufolge die in den Kühlkanal 7 hineinragenden Enden des Schenkels 4 sehr leicht inAnother reason for favoring and creating turbulence is the very low strength of the strip 1, as a result of which the ends of the leg 4 protruding into the cooling channel 7 very easily into

!■> Schwingungen versetzt werden können.! ■> Vibrations can be displaced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Transformer with layer winding and forced coolant flow in adjacent one another Winding layers and spacer strips formed, axial cooling channels in the transverse to these arranged, with their foot held in one of these winding layers, generating flow vortices Elements protrude from strips of temperature, moisture and dimensionally stable elastic Material exist, characterized in that the strips (1) are very thin and are angled by 90 ° parallel to their length and have an L-shaped cross-section that the part of the strip (1) showing the shorter leg (3) in cross section under a ladder (11) one of the winding layers delimiting the cooling duct (7) is wrapped, and that the other in cross section the longer leg (4) representing part of the strip (1) the surface of it holding winding layer protrudes and has radial incisions (9,10)

2. Transformer with layer winding according to claim 1, characterized in that the strips (1) 0.1 to 0.25 mm thick and made of flavored fibers that are highly compressed by calendering for 2 seconds Consist of polyamide.

3. Transformer with layer winding according to claim 1 or 2, characterized in that only every third incision (10) extends to the bottom of the leg, which is longer in cross section

4. Transformer with layer winding according to one of claims 1 to 3, characterized in that every third incision (10) is widened to a V-shaped cutout and the between the Cut-outs standing trapezoids with their side facing the smaller base line in the The cooling duct (7) protrude.

5. Transformer with layer winding according to one of claims 1 to 4, characterized in that the part of the strip (1) protruding beyond the winding layer, in each case in the area of the spacer strips is tilted onto the winding surface and is held in this position by the spacer bars.