DE2621762C2 - Preßeinrichtung für die Wicklungen eines Transformators - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Preßeinrichtung für die Wicklungen eines Transformators mit einem Magnetkern aus wenigstens zwei Schenkeln, bei der die auf beiden Stirnseiten der Wicklungen vorgesehenen, gleichartigen Preßelemente unter Zwischenlage von Druckplatten über Zugstangen verbunden sind und mit Hilfe von Mitteln zur Erzeugung der Preßkraft auf die Wicklungsstirnseiten wirken.

Die Wicklungen von Transformatoren sind im Kurzschlußfall hohen Kräftebeanspruchungen ausgesetzt. In axialer Richtung der Wicklungen werden diese Beanspruchungen einerseits durch die vom Kurzschlußstrom verursachten Kontraktionskräfte und andererseits durch die axialen Verschiebungskräfte, welche von unvermeidbaren Asymmetrien im Wicklungsaufbau herrühren, hervorgerufen.

Die axialen Verschiebungskräfte erlangen erhöhte Bedeutung bei einer stark asymmetrischen axialen Lage der Wicklungen zueinander, insbesondere bei Transformatoren mit sogenannter gespaltener Unterspannungswicklung, bei denen die herkömmliche Unterspannungswicklung in zwei elektrische voneinander getrennte Unterspannungswicklungen gleicher Nennspannung und halber Transformatorennennleistung aufgeteilt ist.. Um jeweils die gleiche Kurzschlußspannung zwischen Unterspannungs- und Oberspannungswicklung zu erreichen, sind diese beiden Unterspannungswicklungsteile im Wicklungsaufbau axial übereinander angeordnet. Bei h-> Eintreten eines Kurzschlusses in einem der beiden Unterspannungsnetze werden die Verspannkonstruktionen der Wicklungen neben den Kontraktionskräften zusätzlich durch die axialen Verschiebungskräfte hoch belastet Transformatoren mit erheblichen Asymmetrien im Wicklungsaufbau erfordern daher Preßeinrichtungen besonders hoher Festigkeit

Es sind Einrichtungen zur Wicklungspressung bekannt, bei denen der Magnetkern in Verbindung mit anderen Bauelementen zur Kraftübertragung eingesetzt wird. Dabei sind die längs der Joche d°s. Kernes angeordneten Jochpreßeinrichtungen mit biegesteifen Bauteilen kombiniert, v/elche die für die Wicklungspressung erforderlichen Preßelemente, wie z. B. Druckschrauben, aufnehmen und diese Bauteile gegen die Jochpreßeinrichtungen abstützen. Zur Aufnahme der axialen Kurzschluß- bzw. Preßkräfte werden die oberen und unteren Jochpreßteile über Zugglieder kraftschlüssig miteinander verbunden. Als Zugglieder werden einerseits Stangen kreisförmigen Querschnitts verwendet,.die im Bereich außerhalb der Wicklungen in einem von den Potentialverhältnissen bestimmten Abstand angeordnet sind. Hierbei treten aber hohe Biege- und Verdrehbeanspruchungen der Jochpreßteile auf, die ihre Dimensionierung ungünstig beeinflussen. Andererseits ist aus der DE-AS 10 62 807 eine Preßvorrichtung bekannt, bei der als Zugglieder innerhalb der Wicklungen befindliche, an den Kernschenkeln anliegende Spannplatten verwendet sind. Bei dieser Preßvorrichtung sind auf den Wicklungsstirnen Druckplatten aufgelegt, auf denen lose aufsitzend Druckrahmen angeordnet sind, wobei bei Kernen mit mehreren in einer Flucht angeordneten Wicklungen tragenden Schenkeln die Druckrahmen und Druckplatten sich über sämtliche Wicklungsstirnen erstrecken. Ein der oberen Jochstirn des Kernes vorgelagertes Querstück verbindet jeweils zwei verlängerte Spannplattenenden. An den aus den Spannplatter, herausragenden Enden des Querstückes sind Druckschrauben eingeschraubt, die auf die lose aufgelegten Druckrahmen wirken und samt den anliegenden Druckplatten gegen die obere Wicklungsstirn pressen und damit die Wicklungen auf die unteren, durch Spännbolzen fest mit dem Kern verbundenen Preßteile drücken, wobei die Spannplatten als Zugorgane dienen. Die Druckrahmen dienen mittels der Querstücke und Spannbolzen gleichzeitig der Jochpressung.

Bei dieser Lösung ist von Nachteil, daß durch die Anordnung der Zugglieder an den Ksrnschenkeln die Preßvorrichtung schlecht anbringbar ist Soll diese Lösung für Transformatorenwicklungen angewendet werden, bei denen große Axialkräfte zu beherrschen sind, so kann der erforderliche Querschnitt der Zugglieder nicht oder nur auf Kosten des Schenkelquerjchnittes untergebracht werden. Unabhängig von der Art der eingesetzten Zugelemente sind die Jochpreßteile im Falle ihrer Einbeziehung für die Wicklungspressung sowohl für die Joch- als auch für die Wicklungspressung zu dimensionieren. Gegenüber dem einfachen Belastungsfall nur durch die Jochpreßkräfte ergeben sich dadurch große und massive Jochpreßkonstruktionen, die einen erhöhten Aufwand an Material und zusätzlichen Raum beanspruchen. Der erhöhte Raumbedarf wirkt sich nachteilig auf das Herausleiten der Wicklungsenden, insbesondere an den Wicklungsstirnseiten und für das Verlegen der Ableitungen aus.

Bei diesen gleichzeitig der Jochpressung dienenden Preßvorrichtungen ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten bei der Montage von zufällig zu langen Spulen. In diesem Falle kann das Joch nicht eingeschichtet und folglich die Preßvorrichtung nicht angebracht sowie zur

Reduzierung des Längenmaßes mit anschließendem Ofenprozeß genutzt werden.

Es ist des weiteren aus der DE-PS 9 73 343 ein Transformator bekannt, bei dem die konzentrisch angeordneten Wicklungen stirnseitig mit jeweils einer ringförmigen Druckplatte bedeckt sind. Dabei sieht eine Variante vor, Ober die Druckplatten jochartig angeordnete Spannplatten zu legen, die über außerhalb der Wicklungen befindliche Spannbolzen miteinander verbunden sind. Mittels mehrerer zwischen Spannplatten und Druckplatten wirkender Druckschrauben wird die erforderliche Preßkraft erzeugt.

Eine ähnliche Lösung beschreibt die DE-AS 12 37 214, bei der aber statt der Spannplatten biegesteife Halteteile und als Zugelemente am Kernschenkel anliegende Zugstangen verwendet sind.

Bei beiden Lösungen ist von Nacnteil, daß die Druckschrauben bei der Montage sehr schlecht zugänglich sind und auf die Druckplatten über die Druckschrauben nur punktuelle. nichtverteilte Preßkräfte wirken, was sich bei der Dimensionierv.ig der Druckplatten nachteilig auswirkt. Auch können mit der Lösung gemäß . der DE-PS 9 73 343 nur geringe Axialkräfte beherrscht werden, da sich die Spannplätten leicht durchbiegen. Bei der anderen Lösung tritt hingegen der zusätzliche Nachteil auf, daß die Anbringung der Preßvorrichtung mit den an den Kernschenkeln anliegenden Zugstangen schwierig ist und die Lösung nicht für Transformatoren mit Mehrschenkelkernen anwendbar ist.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Preßeinrichtung für die Wicklungen von Transformatoren mit geringem Raumbedarf und bei Vermeidung eines vergrößerten Bauvolumens oder Materialeinsatzes für andere Baugruppen des Transformators.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wicklungspreßeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglicht, hohe axiale Kurzschlußkräfte einschließlich größerer Verschiebungskräfte sicher aufzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes lediglich der Wicklungspressung dienende Preßelement nur an Druckplatten zweier benachbarter, auf verschiedenen Kernschenkeln befindlicher Wicklungen angreift und sich höchstens über iine Länge von einem Kernschenkel bis zum benachbarten Kernschenkel erstreckt, wobei die jeweils zwei Preßelemente verbindende Zugstange im Bereich des Zwickels jeweils zweier benachbarter Wicklungen angeordnet ist.

Vorzugsweise erfolgt die Wicklungspressung an der verlängerten ! ängsachse des Magnetkernes und rechtwinklig zu ihr durch weitere, jochartig ausgebildete Preßelemente. In vorteilhafter Weise sind die die Preßkraft erzeugenden Mittel Druckschrauben, die im Bereich der Zugstangenenden vorgesehen sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird dadurch erreicht, daß die Preßelemente und/oder Zugstangen Anschlagmittel für den Transport des Magnetkernes mit den aufgebrachten Wicklungen aufweisen.

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Aktivteil eines Transformators in der Vorderansicht.

F i g. 2 die Draufsicht gemäß F-" i g. I.

Fig. 3 ein brückenförmiges Prcßelcment im Halbschnitt,

Fig.4 ein brückenförmiges Preßelement in der Draufsicht

In der F i g. 1 ist der Aktivteil eines Transformators dargestellt, wobei zwei Joche 1 eines Dreischenkelschichtkernes von Jochpreßvorrichtungen 2 zusammengepreßt werden und die Kernschenkel mit Wicklungen 3 versehen sind. Die axiale Pressung der Wicklungen 3 erfolgt weitgehend mit Hilfe von brückenförmigen Preßelementen 4; 5 unter Verwendung je einer. Zugstange 6 zwischen zwei gegenüberliegenden Preßelementen 4 und 5.

Das obere Preßeiement 4 ist zur Wicklungspressung kraftschlüssig und in axialer Richtung verstellbar mit der Zugstange 6 verbunden, während das untere Preßelement 5 starr oder beweglich an der Zugstange 6 befestigt ist Zur vollständigen Pressung der auf den beiden äußeren Kernschenkeln befindlichen Wicklungen 3 sind zusätzlich zu den brickenförmigen Preßelementen 4; 5 weitere, rechtwinklig zu diesen und zur verlängerten Längsachse des Magnetkernes angeordnete jochartige Preßelemente 7; 8 vorhanden, die ebenfalls durch Zugstangen 6 verbunden sind. D'e erforderliche Preßkraft wird, wie auch bei den brückenföiinigen Preßelementen 4; 5 und weiter unten näher beschrieben, durch Druckschrauben aufgebracht, die an den Preßelementen 7; 8 im Bereich der Zugstangen 6 vorgesehen sind. Es ist jedoch auch möglich, die Zugstangen 6 mit den jeweiligen Preßelementen 7; 8 zu einem starren Rahmen zu verbinden und beispielsweise an den Preßelementen 7 Platten anzuschweißen, die Druckschrauben aufnehmen, welche sich an Druckplatten 9 abstützen und auf diese Weise die Preßkraft aufbringen. Die Übertragung der Preßkraft j auf die Wicklungsstirnseiten erfolgt in bekannter Weise über die Druckplatten 9, die den überwiegenden Teil der Wicklungsstirnseiten bedecken, wie dies besonders in Fig.2 erkennbar ist. Hieraus ist auch die Lage der Zugstangen 6 im Zwickel zwischen den Wicklungen 3 und die Ausbildung der Preßelemente 4; 5 in Form von biegesteifen Brücken erkennbar. Die detaillierte Gestaltung der Preßelemente 4; 5 ist aus den Fig.3 und 4 ersichtlich. Die für die Wicklungspressung erforderliche Preßkraft wird durch mehrere in einem Spcnnbock. 10

-n befindliche Druckschrauben 11 aufgebracht und über die Preßelemente 4, die aus einer Kombination von biegesteifen Stegen 12 und Verbindungsplatten 13 bestehen, sowie mittels der Druckplatten 9 auf die Wicklungsstirnflächen übertragen. Die Preßkraft wird

"'" mit Hilfe einer Scheibe 14 und mehrerer Kraftaufnahmeelemente 15 in die Zugstange 6 eingeleitet. Dies führt zur Beteiligung der unteren, den Preßelementen 4 gleicl.enuen Preßelemente 5 an der Kraftübertragung und jede Zugstange 6 übernimmt anteilig die erfordert:·

■j > ehe Preßkraft der Wicklungen 3. Sofern die Zugstange 6, für die in bekannter Weise metallische Werkstoffe oder glasfaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt werden können, aus Stahl besteht ist sie derart gestaltet, daß sie sowohl die Forderungen nach mechanischer Festigkeit

«i bei geringem Materialeinsatz erfüllt, als auch hochspannungstecbnisch die Feldverhältnisse nich; ungünstig beeinflußt, d. h. sie besitzt z. B. kreisringförmigen Querschnitt.

Ein besonderer Vortril der Erfindung besteht auch

f ""> darin, die Aufgaben der Pressung der Wicklung und des Transports des Aktivteils miteinander zu verbinden. Dies läßt sich erreichen, indem die Preßelemcnte4;5: 7: 8 und/oder die Zugstangen G mit hier nicht gezeigten

Anordnungen zur Aufnahme von Anschlagmitteln, ι. B. in Form von Bohrungen oder Tragösen ausgerüstet werden. Dabei werden die oberspannungs- und unterspannungsscitig befindlichen PreBeinrichtungen untereinander mit einem unterhalb des unteren Joches angeordneten Bauelement verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Preßeinrichtung für die Wicklungen eines Transformators mit einem Magnetkern, aus wenigstens zwei Schenkeln, bei der die auf beiden _ä Stirnseiten der Wicklungen vorgesehenen gleichartigen Preßelemente unter Zwischenlage von Druckplatten über Zugstangen verbunden sind und mit Hilfe von Mitteln zur Erzeugung der Preßkraft auf die Wicklungsstirnseiten wirken, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß jedes lediglich der Wicklungspressung dienende Preßelement (4; 5) nur an Druckplatten (9) zweier benachbarter, auf verschiedenen Kernschenkeln befindlicher Wicklungen (3) angreift und sich höchstens über eine Länge von einem Kernschenkel bis zum benachbarten Kernschenkel erstreckt, wobei die jeweils zwei Preßelemente (4; 5) verbindende Zugstange (6) im Bereich des Zwickels jeweils zweier benachbarter Wicklungen (3)? geordnet ist _

2. Preßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der verlängerten Längsachse des Magnetkernes und rechtwinklig zu ihr weitere Preßelemente (7; 8) jochartig ausgebildet sind.

3. Preßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dip Preßkraft erzeugenden Mittel im Bereich der Zugstangenenden vorgesehene Druckschrauben (11) sind.

4. Preßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente (4; 5; 7; 8) un;'/oder Zugstangen (6) Anschlagmittel für den Transport des Magne'.kernes mit den aufgebrächten Wicklungen (3) aufweisen.