EP0004262A1 - Isoliermaterial für Hochspannungsgeräte oder dergl. - Google Patents
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- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
- H01F27/322—Insulating of coils, windings, or parts thereof the insulation forming channels for circulation of the fluid
Definitions
- the invention relates to a flat insulating material for highs annungsowski p or the like. With formed by raised portions extending in a first (longitudinal) direction of the longitudinal cooling channels, suitable for spacing-maintaining in particular the current-carrying parts relative to the bearing core of high-voltage devices or the like
- Such flat insulating materials with longitudinal or axial channels are used to isolate electrical high-voltage devices or the like. That is, in particular to isolate transformers, choke coils and converters, for example in the case of a transformer between the transfor core and the wound-up transformer windings, a space is to be kept free, through which a cooling liquid flows in the longitudinal direction for cooling the transformer.
- the coolant in particular cooling oil
- optimal cooling of the electrical high-voltage devices is disadvantageously not achieved, since the oil required for cooling can inevitably only be guided axially through the individual longitudinal channels. This results in a relatively high flow rate and thus only a short contact time of the cooling oil with the surfaces to be cooled.
- the invention has for its object the above to avoid disadvantages described and to create an insulating material in which an improved heat dissipation is achieved.
- this object is achieved in the case of a flat insulating material of the type mentioned at the outset in that the longitudinal channels are connected to one another by means of cross-connections extending in a second (transverse) direction and formed by interruptions of the raised portions arranged in the longitudinal direction at a mutual distance.
- an improved heat dissipation is achieved in that there is the possibility of cross-compensation of adjacent oil flows.
- the oil can distribute itself better when it flows through by flowing through the cross-connections between the longitudinal channels Surfaces results.
- a particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the raised sections are arranged offset to one another in the transverse direction. This ensures that there is no constriction of the oil ducts by the radial windings, even when there are strong forces which arise, for example, when operating a transformer.
- Another preferred embodiment provides that the individually standing, raised sections under free letting of intermediate spaces serving as longitudinal channels and cross connections are formed by material characteristics, this embodiment being particularly advantageous if pressboard is used as the insulating material.
- the raised sections are spherical caps, these raised sections with recesses on the back being produced by hot or cold stamping by means of a female and male mold.
- a piece of insulating material 10 according to the invention made of pressboard as insulation of a transformer is placed around a transformer core 12.
- transformer windings 14 wound around the insulating material 10 are indicated.
- the insulating material 10 is provided with embossed, raised sections 16 in the form of domes.
- the elevations of the domes 16 are directed toward the transformer core 12, that is to say inwards.
- the domes 16 are included aligned with one another in the longitudinal or axial direction of the transformer core 12, but offset from one another in the circumferential direction. In this way, there is a free passage in the adjacent longitudinal row next to each calotte 16 of a longitudinal row, before another calotte 16 follows at the same height as in the first longitudinal row in the next row of calottes.
- the individual domes 16 lie firmly against the transformer core and thus keep the remaining parts of the insulating material 10 at a distance from the transformer core 12.
- longitudinal channels 18 are formed on the inside of the insulating material 10 between the insulating material 10 and the transformer core 12 as cooling channels for a cooling liquid, which are each connected to one another by cross connections 20.
- a coolant for example oil
- a coolant for example oil
- the flowing oil is deflected along the calottes 16 from the longitudinal oil flow 22 to the side, so that tangential flow portions 24 form, wherein in particular flowing oil can emerge from a longitudinal channel 18 into the adjacent longitudinal channels.
- the transformer insulation 10 shown consists of pressboard into which the domes 16 are pressed.
- the domes 16 have a center-to-center distance of 50 mm in the longitudinal direction. Adjacent longitudinal rows of calottes are also arranged 50 mm away from the center line to the center line of the longitudinal rows of calottes. Calottes 16 cont bartter rows are each offset by 25 mm to each other in the longitudinal direction.
- the radius of curvature of the spherical caps 16 is 30 mm, the spherical caps themselves also have a diameter of approximately 30 mm, so that a spherical cap height of approximately 4 mm results.
- the pressboard has a thickness of 0.8 mm.
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Abstract
Flächiges Isoliermaterial für Hochspannungsgeräte oder dergleichen, mit durch erhabene Abschnitte (16) gebildeten, in einer ersten (Längs-)Richtung verlaufenden Längs-Kühlkanälen, verwendbar zum Auf-Abstand-Halten insbesondere der stromführenden Teile gegenüber dem tragenden Kern von Hochspannungsgeräten oder dergleichen, wobei die Längskanäle (18) mittels durch in der Längsrichtung mit gegenseitigem Abstand angeordnete Unterbrechungen der erhabenen Abschnitte gebildeter, an einer zweiten (Quer-)Richtung verlaufender Querverbindungen (20) miteinander verbunden sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein flächiges Isoliermaterial für Hochspannungsgeräte oder dergl. mit durch erhabene Abschnitte gebildeten, in einer ersten (Längs-)Richtung verlaufenden Längs-Kühlkanälen, verwendbar zum Auf-Abstand-Halten insbesondere der stromführenden Teile gegenüber dem tragenden Kern von Hochspannungsgeräten oder dergl.
- Derartige flächige Isoliermaterialien mit Längs- oder Axialkanälen dienen zur Isolierung elektrischer Hochspannungsgeräte oder dergl., also insbesondere zur Isolierung von Transformatoren, Drosselspulen und Wandlem, wobei beispielsweise bei einem Transformator zwischen dem Transformatorkern und den aufgewickelten Transformatorwicklungen ein Raum freigehalten werden soll, den zur Kühlung des Transformators eine Kühlflüssigkeit in Längsrichtung durchströmt.
- Bei den bekannten Isoliermaterialien der genannten Art geschieht dies beispielsweise dadurch, daß ein wellenartig verformter Preßspan, dessen Wellenform durch Einprägen von trapez- oder sinusförmigen Querrillen hergestellt wurde, verwendet wird. Es ist auch bekannt, sogenannte Leistenbänder zu verwenden, bei denen durch Aufkleben von in Längsrichtung ausgerichteten und in Quer-oder Tangentialrichtung des Transformators mit Abstand an geordneten Preßspan- oder Holzleisten auf einen isolierenden Preßspan- oder Papierträger Kühlkanäle gebildet sind. Ebenfalls ist es bekannt, Preßspanleisten unmittelbar auf den Tragzylinder für die Wicklungen, also beispielsweise den Transformatorkern, zu leinen oder aber nach der Montage von Einzelspulen Preßspanleisten zwischen Tragzylinder und Wicklungen einzuschieben. Das Kühlmittel, insbesondere Kühlöl kann dann zwischen den Leisten oder durch die Querrillen lediglich in Längs- oder Axialrichtung fließen und dabei die beim Betrieb des elektrischen Hochspannungsgeräts entstehende Wärme abführen. Hierdurch wird in nachteiliger Weise keine optimale Kühlung der elektrischen Hochspannungsgeräte erreicht, da das zur Kühlung benötigte öl zwangsweise ausschließlich axial durch die einzelnen Längskanläe geführt werden kann. Hieraus resultieren eine verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit und damit eine nur kurze Kontaktzeit des Kühlöles mit den zu kühlenden Flächen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Isoliermaterial zu schaffen, bei dem eine verbesserte Wärmeabführung erreicht wird.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem flächigen Isoliermaterial der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Längskanäle mittels durch in der Längsrichtung mit gegenseitigem Abstand angeordnete Unterbrechungen der erhabenen Abschnitte gebildeter, in einer zweiten (Quer-)Richtung verlaufender Querverbindungen miteinander verbunden sind.
- Bei der Erfindung wird also mit anderen Worten eine verbesserte Wärmeabführung dadurch erreicht, daß die Möglichkeit eines Querausgleiches benachbarter ölströme besteht. Hierdurch kann sich das öl beim Hindurchströmen besser verteilen, indem es durch die Querverbindungen zwischen den Längskanälen fließt.Bezogen auf eine vorgesehene Längsabmessung des Isoliermaterials ergibt sich auch eine gerringere Längs-Strömungsgeschwindigkeit des öles, woraus ein verlängerter, die Wärmeabführung fördernder Kontakt mit den zu kühlenden Flächen resultiert.
- Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die erhabenen Abschnitte in Querrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei starken auftretenden Kräften, die sich beispielsweise beim Betrieb eines Transformators ergeben, keine Abschnürung der Ölkanäle durch die radialen Wicklungen auftritt.
- Eine andere bevorzugte Ausfiihrungsform sieht vor, daß die einzeln stehenden, erhabenen Abschnitte unter Freilassung von als Längskanäle und Querverbindungen dienenden Zwischenräumen durch Materialausprägung gebildet sind, wobei diese Ausführungsform insbesondere dann günstig ist, wenn als Isoliermaterial Preßspan verwendet wird.
- Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die erhabenen Abschnitte Kalotten sind, wobei diese erhabenen Abschnitte mit rückseitigen Vertiefungen durch Warm- oder Kaltprägen mittels Matrize und Patrize hergestellt werden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:
- Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen flächigen Isoliermaterials bei Verwendung als Transformatorisolierung in der Seitenansicht; und
- Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II von Fig. 1.
- In der Zeichnung ist ein Stück eines erfindungsgemäßen Isoliermaterials 10 aus Preßspan als Isolierung eines Transformators um einen Transformatorkern 12 gelegt. Im oberen Teil der Fig. 1 sind um das Isoliermaterial 10 gewickelte Transformatorwicklungen 14 angedeutet.
- Das Tsoliermaterial 10 ist mit eingeprägten, erhabenen Abschnitten 16 in Form von Kalotten versehen. Die Erhebungen der Kalotten 16 sind zum Transformatorkern 12, also nach innen, gerichtet. Die Kalotten 16 sind dabei in Längs- oder Axialrichtung des Transformatorkerns 12 miteinander ausgerichtet, jedoch in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Derart befindet sich neben jeder Kalotte 16 einer Längsreihe ein freier Durchgang in der benachbarten Kalotten-Längsreihe, bevor in der übernächsten Kalotten-Längsreihe wieder eine Kalotte 16 auf gleicher Höhe wie in der ersten Kalotten-Längsreihe folgt. Die einzelnen Kalotten 16 liegen fest gegen den Transformatorkern an und halten so die restlichen Teile des Isoliermaterials 10 vom Transformatorkern 12 auf Abstand. Derart sind auf der Innenseite des Isoliermaterials 10 zwischen Isoliermaterial 10 und Transformatorkern 12 Längskanäle 18 als Kühlkanäle für eine Kühlflüssigkeit gebildet, die durch Querverbindungen 20 jeweils miteinander verbunden sind.
- Beim Betrieb des Transformators wird zwischen Transformatorkern 12 und Isoliermaterial 10 eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise öl, in Längs- bzw. Axialrichtung des Transformators hindurchgeschickt, so daß sich eine ölströmung 22 durch die Längskanäle 18 bildet. Das strömende Öl wird entlang der Kalotten 16 aus der Längs-ölströmung 22 zur Seite hin abgelenkt, so daß sich tangentiale Strömungsanteile 24 ausbilden, wobei insbesondere strömendes Öl aus einem Längskanal 18 in die benachbarten Längskanäle treten kann. Hierdurch wird eine wesentlich verbesserte Kühlwirkung erreicht.
- Die dargestellte Transformator-Isolierung 10 besteht aus Preßspan, in den die Kalotten 16 eingepreßt sind. Die Kalotten 16 haben in Längsrichtung einen Mittelpunktsabstand von 50 mm. Ebenfalls sind benachbarte Kalotten-Längsreihen von Mittellinie zu Mittellinie der Kalotten-Längsreihen 50 mm entfernt angeordnet. Kalotten 16 benachbarter Reihen sind in Längsrichtung jeweils um 25 mm zueinander versetzt angeordnet. Der Krümmungsradius der Kalotten 16 beträgt 30 mm, die Kalotten selbst haben einen Durchmesser von ebenfalls etwa 30 mm, so daß sich eine "Kalottenhöhe von etwa 4 mm ergibt. Die verwendete Preßspanplatte weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dicke von 0,8 mm auf.
- Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung, sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Claims (23)
1. Flächiges Isoliermaterial für Hochspannungsgeräte oder dergl. mit durch erhabene Abschnitte gebildeten, in einer ersten (Längs-) Richtung verlaufenden Längs-Kühlkanälen, verwendbar zum Auf-Abstand-Halten insbesondere der stromführenden Teile gegenüber dem tragenden Kern von Hochspannungsgeräten oder dergl., dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanäle (18) mittels durch in der Längsrichtung mit gegenseitigem Abstand angeordnete Unterbrechungen der erhabenen Abschnitte (16) gebildeter,'an einer zweiten (Quer-) Richtung verlaufender Querverbindungen (20) miteinander verbunden sind.
2. Isoliermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) in Querrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
3. Isoliermntorial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) lediglich auf einer Seite der Materialebene angeordnet sind.
4. Isoliermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) beidseitig der Materialebene angeordnet sind.
5. Isoliermaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzeln stehenden, erhabenen Abschnitte (16) unter Freilassung von als Längskanäle (18) und Querverbindungen (20) dienenden Zwischenräumen durch Materialausprägung gebildet sind.
6. Isoliermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem ebenen, flächigen Isolierstoff separate erhabene Distanzhalter aus Isoliermaterial als erhabene Abschnitte (16) vereinzelt stehend angeordnet sind.
7. Isoliermaterial nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial insgesamt bzw. der Isolierstoff aus Vulkanfiber besteht.
8. Isoliermaterial nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial bzw. der Isolierstoff aus Preßspan besteht.
9. Isoliermaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff aus Papier besteht.
10. Isoliermaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff aus Kunststoff-Folie besteht.
11. Isoliermaterial nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 8 bis 10 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter aus Preßspan bestehen und auf den Isolierstoff aufgeklebt sind.
12. Isoliermaterial nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 8 bis 10 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter aus Kunststoff bestehen.
13. Isoliermaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter auf den Isolierstoff aufgeklebt sind.
14. Isoliermaterial nach Anspruch 6 und 7 oder einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter mit dem Isolierstoff verschweißt sind.
15. Isoliermaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) eine runde Basisfläche aufweisen.
16. Isoliermaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte Kalotten (16) sind.
17. Isoliermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind.
18. Isoliermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) Kegelstumpfform aufweisen.
19. Isoliermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (14) eine vieleckige Basisfläche aufweisen.
20. Isoliermaterial nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine trapezförmige Basisfläche der erhabenen Abschnitte (14).
21. Isoliermaterial nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine in Längsrichtung gestreckte Basisfläche der erhabenen Abschnitte (16).
22. Isoliermaterial nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) im wesentlichen senkrechte Seitenwände aufweisen.
23. Isoliermaterial nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abschnitte (16) Pyramidenstumpfform aufweisen.
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