EP0056580B1 - Wicklung für einen luftgekühlten Trockentransformator oder für eine Drosselspule mit Distanzelementen in den Luftkanälen - Google Patents

Wicklung für einen luftgekühlten Trockentransformator oder für eine Drosselspule mit Distanzelementen in den Luftkanälen Download PDF

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EP0056580B1
EP0056580B1 EP82100047A EP82100047A EP0056580B1 EP 0056580 B1 EP0056580 B1 EP 0056580B1 EP 82100047 A EP82100047 A EP 82100047A EP 82100047 A EP82100047 A EP 82100047A EP 0056580 B1 EP0056580 B1 EP 0056580B1
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • 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 winding for a dry-type transformer or an inductor, in which the cavity between at least two winding layers is subdivided into a plurality of axially extending cooling channels by an axially aligned spacer arrangement, the spacer arrangement having supporting legs which are connected to one another at a distance.
  • the invention is therefore based on the basic idea of using individual spacer elements which do not have a full profile but a web profile.
  • Such spacer elements can be produced in a simple manner by extrusion from plastic.
  • the support legs can lie parallel to one another and, in cross section, form an H or ⁇ configuration together with the connecting web.
  • the H configuration has the advantage that the top and bottom are the same when inserting.
  • the ⁇ configuration again leads to a somewhat greater strength, since the connecting crossbar forms a kind of roof.
  • the spacer elements can, for example, be applied to an auxiliary carrier provided with an adhesive layer. It is also possible to connect them to one another at their free ends or in other areas via a spray skin or a thin film.
  • the film should be so thin or appropriately perforated that it can easily be torn again.
  • the partial winding which is shown in FIG. 1, is produced from winding wire or as a foil winding, as is known per se as prior art.
  • the spacer elements 3 are designed as an open profile, which has an IT- shaped cross section. This configuration consists of two support legs 4, 5, which are parallel to each other and rigidly connected to one another with a connecting web 6 lying perpendicular thereto are.
  • the wall thickness of the support legs is about 5-20% of the cross-sectional width or height.
  • This shape of the spacer elements enables the free part of the cross section of the spacer elements to be used for the heat transport through the cooling air, while at the same time a relatively dense covering of the circumference with spacer elements is possible to increase the strength. Due to this denser assignment, the winding can be wound with a higher proportion of metal (proportion of active material).
  • the spacer elements can be connected to one another at their feet or free ends 7 with a fine spray skin 8, so that insertion is facilitated.
  • a fine spray skin instead of a spray skin, a thin film, which is advantageously easy to tear, can also be used.
  • the spacer elements are preferably made of plastic in the extrusion process or of glass fiber reinforced plastic, the fiber preferred direction being in the element axis direction.
  • FIGS. 2a to d show a cross-sectional shape similar to that in FIG. 1.
  • the support legs 4, 5 end in foot-like widenings 9.
  • the spacer elements have stiffeners 10. In the present case, these stiffeners are thickened portions of the plastic mass used.
  • the cross-sectional shape shown in FIG. 2a is therefore suitable for absorbing a greater load than the profile of FIG. 1.
  • FIG. 2b shows a cross-sectional shape in which the support legs 4b, 5b diverge towards the free ends 9b, the ends which are close to one another being connected to one another by a connecting web 6b. This results in a trapezoidal shape in cross section. If the web 6b is omitted and a corresponding inclination of the legs 4b, 5b is selected, a V-shape can also result.
  • FIG. 2c shows an H configuration in which the support legs 4c, 5c are parallel to one another and are linked approximately in the middle by a connecting web 6c.
  • This configuration has the advantage that when inserting this profile cross section, it can be swapped at the top and bottom.
  • FIG. 2d shows a configuration in which the support legs 4d, 5d are parallel to one another and are connected to one another by an arch 6d instead of a straight web.
  • an arch can deflect the applied forces particularly well to the sides.
  • the height and length of the support legs in relation to the connecting webs or the bend results from the necessary distances between the winding layers to be cooled or from the heat dissipation requirements known to the person skilled in the art for a certain electrical winding power. Otherwise, the proportions of the parts relative to one another can be read from FIGS. 1 and 2.
  • the new spacer elements are inserted and attached, as is known.
  • auxiliary spacer elements during the winding and to remove them again after the winding has hardened.
  • glue the spacer elements onto a carrier film and to attach them in the desired arrangement within the windings.
  • the spacer elements can be introduced within the high-voltage or low-voltage winding or can be inserted between the high and low-voltage winding.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Transformer Cooling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wicklung für einen Trockentransformator oder eine Drosselspule, bei der der Hohlraum zwischen wenigstens zwei Wicklungslagen durch eine axial ausgerichtete Abstandshalteanordnung in mehrere axial verlaufende Kühlkanäle unterteilt ist, wobei die Abstandshalteanordnung miteinander in Abstand verbundene Stützschenkel aufweist.
  • Es ist bekannt (US-A-1 938 421), bei luftgekühlten Transformatoren Luftkanäle durch Distanzelemente offen zu halten. Die bekannten Distanzelemente sind U-förmig aufgebaut, wobei zwischen die U-Schenkel ein Füllelement eingeschoben ist und die nach außen abgebogenen Schenkel in einem mit angepaßter Aussparung versehenen Streifen gehalten sind. Die Distanzelemente weisen demnach keine versteiften Stützschenkel auf, sondern werden in den stockwerkartig übereinanderliegenden Streifen gehalten. Dadurch werden sie vor dem Knicken bewahrt. Das Füllelement nimmt außerdem weitere Belastungen auf. Der Querschnitt der bekannten Distanzelemente steht praktisch nicht für eine Luftströmung zur Verfügung.
  • Weiterhin ist bekannt (DE-B-20 51 883), während des Wickelns von Trockentransformatoren zwischen die Wickellagen jeweils Formstücke einzulegen, die Wellenform haben und die als Distanzhalter dienen. Diese bekannten Distanzhalter lassen sich nur schwer so gestalten, daß sie entsprechend den unterschiedlich auftretenden Kräften um die Peripherie der Wicklung verteilte Stützschenkel aufweisen. Dies ist deshalb nachteilig, weil z. B. diejenigen Wicklungslagen, die direkt um den Kernschenkel herum angeordnet sind im Kurzschlußfall mit erheblich höheren Kräften in Richtung kern gedrückt werden, als die weiter außen liegenden Wicklungslagen, bei denen radial nach außen gerichtete Kräfte auftreten. Im letzteren Falle kann, über den Umfanggemessen, die Distanz von Stützschenkel zu Stützschenkel im Mittel größer sein als im ersteren Falle. Eine Veränderung dieser Umfangsdistanzen kann aber mit gewellten Formstücken praktisch nicht erreicht werden. Außerdem kann die Länge der Stützschenkel nicht durch Abfeilen oder Abschneiden geändert werden.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, bei möglichst straff aufzubringender Wicklung für Trockentransformatoren bzw. Drosselspulen eine relativ dichte Belegung des Hohlraumes mit Stützschenkeln und gleichzeitig eine möglichst hohe Kühlleistung zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Wicklung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass bei der Abstandshalteanordnung jeweils zwei der Stützschenkel frei enden und paardweise zu einzelnen Distanzelementen starr miteinander verbunden sind.
  • Die Erfindung beruht demnach auf dem Grundgedanken, einzelne Distanzelemente zu verwenden, die kein Vollprofil, sondern ein Stegprofil aufweisen. Derartige Distanzelemente können in einfacher Weise durch Extrudieren aus Kunststoff hergestellt werden.
  • Es sind verschiedene Querschnittsformen der Distanzelemente möglich. Die Stützschenkel können parallel zueinander liegen und im Querschnitt zusammen mit dem Verbindungssteg eine H- oder π-Konfiguration bilden. Die H-Konfiguration hat den Vorteil, daß bei dem Einlegen Ober- und Unterseite gleich sind. Die π-Konfiguration wieder führt zu einer etwas größeren Festigkeit,da der verbindende Quersteg eine Art Dach bildet.
  • Es ist auch möglich, die Stützschenkel zu ihren freien Enden hin divergieren zu lassen, wobei sie im Querschnitt gegebenenfalls zusammen mit einem Verbindungssteg, eine Trapez- oder V-Form bilden. Diese Konfiguration hat den Vorteil, daß die schrägliegenden Stützschenkel eine relativ große Knicklast aufnehmen können. Schließlich ist noch möglich, daß bei parallelen oder im Winkel zueinander stehenden Stützschenkeln diese durch einen Bogen miteinander verbunden sind.
  • Es besteht außerdem der Vorteil, daß die Stützschenkel durch Feilen oder Hobeln in einfacher Weise nachträglich gekürzt werden können.
  • Die Distanzelemente können beispielsweise auf einem mit Klebschicht versehenen Hilfsträger aufgebracht sein. Es ist auch möglich, sie an ihren freien Enden oder in anderen Bereichen über eine Spritzhaut oder eine dünne Folie miteinander zu verbinden. Die Folie sollte so dünn oder entsprechend perforiert sein, daß sie auch leicht wieder eingerissen werden kann.
  • Weitere Eigenschaften, von denen ein Teil auch in den Unteransprüchen erwähnt ist, werden im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert. Die zugehörige Zeichnung umfaßt folgende Figuren :
    • Figur 1 zeigt einen Teil einer Wicklung, bei denen zwischen zwei Wicklungslagen Distanzelemente eingebaut sind ;
    • Figuren 2a-d zeigen verschiedene Querschnitte von Distanzelementen.
  • Die Teilwicklung, die in der Figur 1 dargestellt ist, ist aus Wicklungsdraht oder als Folienwicklung hergestellt, wie dies an sich als Stand der Technik bekannt ist. Die zwischen zwei Wicklungslagen 1, 2 in Achsenrichtung (oder im wesentlichen in Achsenrichtung) liegenden, über den Umfang verteilten, stabförmigen Distanzelemente 3 sind relativ dicht angeordnet, jedenfalls in Umfangsrichtung enger und dichter, als es bei den bekannten Vollprofil-Stabelementen üblich ist. Die Distanzelemente 3 sind als ein offenes Profil gestaltet, das einen lT-förmigen Querschnitt hat. Diese Konfiguration besteht aus zwei Stützschenkeln 4, 5, die parallel zueinander liegen und mit einem senkrecht dazu liegenden Verbindungssteg 6 miteinander starr verbunden sind. Die Wandstärke der Stützschenkel beträgt etwa 5-20% der Querschnittsbreite bzw. -höhe. Diese Gestalt der Distanzelemente ermöglicht, daß auch der freie Teil des Querschnittes der Distanzelemente für den Wärmetransport durch die Kühlungsluft ausgenutzt wird, während gleichzeitig eine relativ dichte Belegung des Umfanges mit Distanzelementen zur Erhöhung der Festigkeit möglich ist. Durch diese dichtere Belegung kann die Wicklung mit höherem Metallanteil (Anteil an aktivem Material) gewickelt werden.
  • Die Distanzelemente können an ihren Füßen bzw. freien Enden 7 mit einer feinen Spritzhaut 8 untereinander verbunden sein, so daß Einlegen erleichtert wird. Anstelle einer Spritzhaut kann auch eine dünne Folie, die vorteilhafterweise leicht einzureißen ist, verwendet werden. Die Distanzelemente sind vorzugsweise aus Kunststoff im Extrudierverfahren oder aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, wobei die Faservorzugsrichtung in Element-Achsenrichtung liegt.
  • Andere Möglichkeiten der Querschnittskonfiguration sind in den Figuren 2a bis d dargestellt. Figur 2a zeigt eine Querschnittsform ähnlich der in Figur 1. Die Stützschenkel 4, 5 enden in fußartigen Verbreiterungen 9. Im Bereiche der Übergänge von Stützschenkel zum Verbindungssteg 6 weisen die Distanzelemente Versteifungen 10 auf. Diese Versteifungen sind im vorliegenden Falle in den Winkeln angebrachte Verdickungen der verwendeten Kunststoffmasse. Die in Figur 2a dargestellte Querschnittsform ist daher geeignet, eine größere Belastung aufzunehmen als das Profil der Figur 1.
  • Figur 2b zeigt eine Querschnittsform, bei der die Stützschenkel 4b, 5b, zu den freien Enden 9b hin divergieren, wobei die nahe zueinander liegenden Enden durch einen Verbindungssteg 6b miteinander verbunden sind. Dadurch ergibt sich im Querschnitt eine Trapezform. Wird der Steg 6b weggelassen und eine entsprechende Neigung der Schenkel 4b, 5b gewählt, so kann sich auch eine V-Form ergeben.
  • Figur 2c zeigt eine H-Konfiguration, bei der die Stützschenkel 4c, 5c, parallel zueinander liegen und etwa in der Mitte durch einen Verbindungssteg 6c verknüpft sind. Diese Konfiguration hat den Vorteil, daß beim Einlegen dieses Profilquerschnittes oben und unten vertauscht werden kann.
  • Figur 2d zeigt eine Konfiguration, bei der Stützschenkel 4d, 5d parallel zueinander liegen und anstelle eines geraden Steges durch einen Bogen 6d miteinander verbunden sind. Wie bekannt, kann ein Bogen die aufliegenden Kräfte besonders gut nach den Seiten hin ableiten.
  • Die Höhe und Länge der Stützschenkel im Verhältnis zu den Verbindungsstegen bzw. dem Bogen ergibt sich aus den notwendigen Abständen der zu kühlenden Wicklungslagen bzw. aus den dem Fachmann bekannten Wärmeabführungsnotwendigkeiten bei bestimmter elektrischer Wicklungsleistung. Im übrigen lassen sich aus den Figuren 1 und 2 in etwa die Größenverhältnisse der Teile zueinander ablesen.
  • Bei der Montage der Wicklung werden die neuen Distanzelemente eingelegt und angebracht, wie dies bekannt ist. Beispielsweise ist auch möglich, Hilfsdistanzelemente während des Wickelns einzulegen und nach dem Aushärten der Wicklung wieder zu entfernen. Es ist auch möglich, die Distanzelemente auf eine Trägerfolie aufzukleben und in der gewünschten Anordnung innerhalb der Wicklungen anzubringen. Wie bekannt, können die Distanzelemente innerhalb der Oberspannungs- oder Unterspannungswicklung eingebracht oder zwischen die Ober- und Unterspannungswicklung eingelegt werden.

Claims (8)

1. Wicklung für einen Trockentransformator oder eine Drosselspule, bei der der Hohlraum zwischen wenigstens zwei Wicklungslagen (1, 2) durch eine axial ausgerichtete Abstandshalteanordnung in mehrere axial verlaufende Kühlkanäle unterteilt ist, wobei die Abstandshalteanordnung miteinander in Abstand verbundene Stützschenkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abstandshalteanordnung jeweils zwei der Stützschenkel (4, 5 ; 4b, 5b ; 4c, 5c ; 4d, 5d) frei enden und paarweise zu einzelnen Distanzelementen (3) starr miteinander verbunden sind.
2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Stützschenkel (4, 5 ; 4c, 5c) parallel zueinander liegen und zusammen mit einem Verbindungssteg (6 ; 6c) einen H- oder π-förmigen Querschnitt bilden (Figur 2a, 2c).
3. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschenkel (4b, 5b) zu den freien Enden (9b) hin divergieren und einen Trapez- oder V-förmigen Querschnitt bilden (Figur 2).
4. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschenkel (4d, 5d) parallel oder gewinkelt zueinander liegen und durch einen bogenförmigen Verbindungssteg (6d) untereinander verbunden sind (Figur 2d).
5. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente im Bereich der Übergänge von Stützschenkel zum Verbindungssteg oder Bogen Versteifungen (10) aufweisen.
6. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Distanzelemente mit fußartigen Verbreiterungen (9) versehen sind.
7. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Distanzelemente an den freien Enden der Verbindungsstege über eine Spritzhaut (8) oder eine dünne Folie miteinander verbunden sind.
8. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente (3) aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sind, wobei die Faservorzugsrichtung in Elementachsenrichtung liegt.
EP82100047A 1981-01-16 1982-01-07 Wicklung für einen luftgekühlten Trockentransformator oder für eine Drosselspule mit Distanzelementen in den Luftkanälen Expired EP0056580B1 (de)

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EP0056580A1 EP0056580A1 (de) 1982-07-28
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