DE645063C

DE645063C - Transformator mit durch Glasschmelzfluss isolierten Spulen

Info

Publication number: DE645063C
Application number: DES119730D
Authority: DE
Inventors: Anton Lutz
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1935-09-12
Filing date: 1935-09-12
Publication date: 1937-05-24

Description

Die Erfindung· bezieht sich auf einen Transformator mit durch einen Glasschmelzfluß isolierten Spulen. Gemäß der Erfindung sind die wärmeabgebenden Teile, mindestens aber die Transformatorspulen, unmittelbar in Kühlwasser eingesetzt. Eisenkern und Wicklungen können dabei in einen Glasblock eingeschmolzen sein, der für erhöhte Kühlwirkung von Kühllängskanälen durchzogen sein kann. Es können aber auch die einzelnen Leiter bzw. die einzelnen Spulenwindungen je für sich in den Glasschmelzfluß eingeschmolzen werden.

Um die mit dem Wasser in Berührung kommenden Metallteile vor Korrosion zu schützen, empfehlen sich Schutzanstriche. Insbesondere der Eisenkern kann hierbei mit einem Glasfluß überzogen bzw. emailliert sein oder verzinnt bzw. verzinkt werden.

ao Durch das unmittelbare Einsetzen des glasisolierten Transformators in das Kühlwasser wird ein hochbelastungsfähiger Apparat geschaffen.

Die Herstellung der Isolation einer Transformatorwicklung erfolgt etwa in folgender Weise:

Die aus mehreren Wicklungslagen 1 bis 5 bestehende Transformatorspule 6 (Fig. 1) wird zuerst aus Blankkupfer gewickelt, und zwar in bekannter Weise mit Hilfe eines Wickeldornes und unter Einfügen der Distanzstücke 7. Die einzelnen Lagen sind durch Distanzstücke 8, deren Länge etwa der Länge der Lage entspricht, gegeneinander abgestützt. Außerdem sind auch zwischen den einzelnen Windungen Distanzstücke 9 (Fig. 2) vorgesehen. Diese können aus Glas oder Stahl hergestellt sein. Es empfiehlt sich, die Distanzstücke 8 aus Stahl herzustellen und später aus der Wicklung zu entfernen. Wenn die Wicklung über dem Blechzylinder fertig gewickelt ist, wird sie von einem weiteren äußeren Blechmantel umgeben, der einen etwa der Stärke der Isolierschicht entsprechenden Abstand von der Wicklung haben muß. An den Stirnflächen kann die Wicklung durch Blechböden abgedeckt werden. Nunmehr wird die flüssige oder zähflüssige Glasschmelze 10 zwischen die Blechzylinder eingegossen. Wenn die Glasschmelze nahezu erstarrt ist, werden die Distanzstücke 8 aus-Stahl herausgezogen. Die frei bleibenden Löcher werden mit Glasfluß vergossen, wenn sie nicht als Kühlkanäle offen gelassen werden. Distanzstücke aus Glas werden mit dem Glasschmelzfluß verschweißen. Je nach der Zusammensetzung des Glasschmelzflusses kann man den Ausdehnungskoeffizienten der Glasisolation dem des elektrischen Leitermaterials so anpassen, daß in dem isolierten Wicklungskörper keine die Festigkeit des Isolierkörpers übersteigende Spannungen auftreten. Auch kann

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Anton Luis in Nürnberg.

durch Wahl der Legierungsbestandteile das I ebenfalls aus Glas bestehen kann. Ein be-Angleichen der Ausdehnungskoeffizienten er; sonderer Abschlußdeckel ist an sich nicht erforderlich, es empfiehlt sich aber mit Rück^ ■£sjcht auf Spritzwasser, den Behälter nach ¹ "en abzuschließen. Der Deckel kann ebenfalls

folgen; Kupferlegierungen und auch miniumlegierungen können nahezu den glei^:4i chen Ausdehnungskoeffizienten wie Glas haböiiavV'

Wenn Spannungen, die bei der betriebsmäßig ^iIs Glas bestehen und mit oder ohne Durch

gen Erwärmung der elektrischen Leiter auftreten können, die Festigkeit des Isolierkörpers bedrohen, empfiehlt es sich, während der ίο Abkühlperiode des Glasschmelzflusses die elektrischen Leiter zu erhitzen, z. B. indem man Strom durch die Wicklung schickt. Der Leiter wird so lange geheizt, bis der Isolierkörper vollständig abgekühlt ist. Nach Abkühlung der Wicklung ist in dem Schmelzfluß der nötige Raum für die Wicklung vorhanden. Unter Umständen muß man sogar während der Abkühlung des Leiters den Schmelzfluß wieder so weit erwärmen, daß er nachgiebig wird und der Formänderung des sich zusammenziehenden Leiters folgen kann. So ist für die Wärmeausdehnung der Leiter in beiden Richtungen der nötige Raum geschaffen. Als Isoliermaterial kommen sowohl Weichglas als auch Hartglas in Frage. Gewisse Quarzsorten sind gegen Wärmespannungen derartig unempfindlich, daß schroffe Temperaturwechsel den Isolierkörper nicht gefährden. Sehr geeignet sind z. B. folgende Glassorten:

	Bleioxydglas (Kristallglas) 7..	Weichglas "Ίι	Preßhart glas
SiO	51	bis 40	75.63 2
	0,2 39.6 7.4 0.7	bis 0,1 bis 50	8
CaO
PbO.	6,38 8,84 0,03 0,12
K₂O"
Na., O
MgO
Fe, O,

Wenn die Wicklung in dieser Weise isoliert ist, die Leiter also allseitig in den in den Fig. 1 und 2 mit 10 bezeichneten Glaskörper eingebettet sind, wird die Wicklung in bekannter Weise über den Eisenkern 11 geschoben, weitere Wicklungen, die in ähnlicher Weise isoliert sein können, werden ebenfalls auf die Schenkel 11 gesetzt. Die Distanzstücke 7 und 12 werden dabei vorzugsweise aus Glas hergestellt und mit dem Isolierkörper an den Stellen 13 verschweißt. Der Eisenkern selbst kann ebenfalls vollständig mit einem Glasfluß 14 überzogen sein oder verzinkt werden, um das Kernblech vor Rost zu schützen. Zur Kühlung wird der Transformator in einen wassergefüllten oder wasserdurchströmten Behälter eingesetzt, der führungsisolatoren ausgerüstet sein. Auch Deckel aus Metall, z. B. aus Eisenblech, sind in gewissen Fällen vorteilhaft, insbesondere 7» wenn der ganze Transformator an den Deckel anzuhängen ist. Der von den Zuleitungen durchdrungene Teil des Eisendeckels wird dann aus Glas hergestellt, damit die Wirbelstrombildung unterdrückt wird. Die Zuleitungen können in dieser Klemmenplatte aus Glas eingegossen sein. Bei Durchführungsisolatoren aus Glas kann der Durchführungsbolzen in den hohlen Leiter eingesetzt oder in einem vollen Glasisolator eingegos- βο sen sein.

Leiterverbindungen im Inneren der Wick lung müssen verschraubt oder verschweißt sein, da selbst Hartlötstellen im Glasschmelz fluß infolge der hohen Temperaturen unter Umständen aufgehen können. Der Anschluß an die aus dem Block 10 herausragenden Wicklungsenden 15 und 16 (Fig. 2) erfolgt beliebig durch Schrauben, Schweißen oder ^! Löten. Durch die Glasisolation der Tran*- formatorwicklungen wird der Einbau ron Schaltern, z. B. von Ausschaltern oder Regel schaltern, für die Stufenschaltung der Wick lungen insofern wesentlich vereinfacht, als herabfallende Metallteile, z. B. Schmelzperlen, von den Schalterkontakten die Betriebs sicherheit der Wicklungsisolation nicht beeinflussen können. Die Schalter können in unmittelbarer Nähe der Wicklungen angeord net werden oder oberhalb der Wicklungen «oo in den Transformatorkessel eingebaut sein. Eine Verschmutzung des Dielektrikums ist durch die Schalter und durch die Arbeit der Schalterkontakte nicht zu befürchten. Auch ölschalter können etwa in der in Fig. 3 an- »05 gedeuteten Weise mit dem Transformator selbst zusammengebaut sein. Der Transfor mator 20 mit den glasisolierten Wicklungen 21 ist in den das Kühlwasser 22 enthaltenden Kessel 23 eingesetzt, das Kühlwasser wird »10 durch die Rohrleitung 24 zugeführt, bei 25 ist ein Überlauf vorgesehen, durch den das Kühlwasser den Kessel 23 wieder verläßt; Oberhalb der Wicklungen sind die Schalter eingebaut, und zwar arbeiten ihre Kon- »»5 takte in einer Schaltflüssigkeit 27, die ein ge-; ringeres spezifisches Gewicht als das flüssige Kühlmittel 22 des Transformators hat. Es k^nn beispielsweise als Schaltflüssigkett ein Isolieröl verwendet werden. Dieses schwimmt »»0 auf dem durch die Linie 28 angedeuteten Wasserspiegel. An Stelle des Öles werden

natürlich auch mit Vorteil feuersichere Isolierflüssigkeiten, z. B. halogeniertes Naphthalin oder Trichlorbenzol oder chloriertes Diphenyl, verwendet.

Der Vorteil des Transformators gemäß der-Erfindung beruht auf seiner außerordentlichen Belastungsfähigkeit. Es können sehr hohe Übertemperaturen zugelassen werden. Auch die Kühlung ist sehr vereinfacht, da

ίο das Wasser die Wicklung unmittelbar bespülen kann und die Wärme unmittelbar den Stellen entzieht, an denen sie entwickelt wird. Ein besonderes Zwischenkühlmittel, z. B. öl, kommt damit in Fortfall. Außerdem ist jegliche Feuersgefahr vermieden, da der Transformator keinerlei brennbare Stoffe, wie Baumwolle, Papier oder öl, enthält. Bei Überschlagen oder Durchschlägen der Wicklungsisolation als Folge von Überspannungen und Blitzschlägen kann kein Brand entstehen. Derartig isolierte Wicklungen werden auch mit Vorteil in Betrieben verwendet, in denen die Feuersgefahr mit Sicherheit beseitigt werden muß, z. B. in Bergwerken, außerdem auch in Betrieben, in denen große Wärme, chemische Gase, Verstauben und Verschmutzen die Wicklungsisolation der Maschinen und Apparate verschlechtern und unter Umständen zerstören kann, z. B. in Gießereien, Walzwerken, in der chemischen Industrie oder in landwirtschaftlichen Betrieben.

Claims

Patentansprüche:

1. Transformator mit durch Glas-Schmelzfluß isolierten Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeabgebenden Teile, mindestens aber die Transformatorspulen, unmittelbar in Kühlwasser eingesetzt sind.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den · Spulen zusammen in das Kühlwasser eingesetzte Eisenkern mit einem Glasschmelzfluß überzogen ist.

3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenkern und Wicklungen zusammen mit einem Glasschmelzfluß vergossen sind.

4. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Leiter und den Eisenkern enthaltende Glasblock mit Kanälen für die Führung des Kühlmittels versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen