EP0061521B1 - Schirmkörper für Joche von Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen - Google Patents

Schirmkörper für Joche von Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen Download PDF

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EP0061521B1
EP0061521B1 EP81108636A EP81108636A EP0061521B1 EP 0061521 B1 EP0061521 B1 EP 0061521B1 EP 81108636 A EP81108636 A EP 81108636A EP 81108636 A EP81108636 A EP 81108636A EP 0061521 B1 EP0061521 B1 EP 0061521B1
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EP
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conductive
paper insert
yoke
conductive paper
screening
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Walter Lutz
Herbert Mössinger
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Transformatoren Union AG
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Transformatoren Union AG
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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
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material

Definitions

  • the invention relates to shield bodies made of several layers of insulating material with a conductive paper insert for yokes of stepped laminated iron cores of transformers and choke coils for shielding the yoke step edges against end faces or end shield rings of windings.
  • Such shield bodies are usually made up of several layers of insulating material, between which at least one layer of electrically conductive material is provided.
  • these electrically conductive layers are connected to a low-resistance grid which also covers them and is likewise made of electrically conductive material, in order thereby to prevent the occurrence of voltage differences within the layer of electrically conductive material provided for shielding.
  • These grids are usually made of copper braid or copper fabric tape and led out of the actual shielding body with a connecting conductor, and galvanically connected to the component to be shielded.
  • Such a shield is z. B. from DE-A-1 563 219 known.
  • the invention is therefore based on the object of creating a shield body for transformers and choke coils for their yoke parts facing the windings, which is both simple to manufacture and can be installed without complications and at the same time satisfies the physical requirements imposed on it.
  • this object is achieved in a shield body of the type mentioned at the outset in that the conductive paper insert is completely galvanically separated from all adjacent and mutually live parts, that the conductive layer in the conductive insert is high-impedance and free of voltage compensation conductors, that the electrical guided by the conductive insert Potential is set purely capacitively by the ratio of the distance between the yoke iron and the guide paper insert to the distance between the guide paper insert and the end face or end shield ring of the windings and that the edges of the guide paper insert on all sides are offset from the edges of the other layers of insulating material.
  • the insulating layer between the yoke iron and the conductive paper insert is single-layered and that the conductive paper insert is coated on the side facing away from the yoke iron with electrically conductive material and is covered on this side by an uncoated paper layer.
  • the conductive paper insert advantageously covers at least three steps in the circumferential direction of the yoke and is adapted in the longitudinal direction of the yoke to the penetration line of the yoke with a core leg.
  • the conductive paper insert To securely fix the conductive paper insert in place, it is glued to at least one of its neighboring insulating layers and the step-parallel edges of the shield body are bent in the direction of the yoke.
  • the step-parallel edges of the insulating layers are held together by caps which are arranged at a distance from one another and comprise the edges.
  • the shield body designed according to the invention is very advantageous because, due to its simple construction, it is also easy to manufacture and, as a result of connection leads which are not required, ensures extremely high operational reliability.
  • a core leg 1 carries windings 2 with an end insulation 3.
  • the core leg 1 is in a manner not shown with a lower yoke 4 interlocked so that the lower yoke 4 and the core leg 1 mechanically hold and support each other.
  • the pressing forces required for this are applied in the usual way by bandages and / or pressing iron and / or pressing bolts.
  • plates 5 made of insulating material are provided, the surfaces of which face the windings 2, together with the surface of the lower yoke 4 on the winding side, form the winding table on which the windings 2 are supported downward in a manner not shown are.
  • These plates 5 cover the plate packs lying further outwards of the laminated lower yoke 4, which is cross-sectionally adapted to a predetermined curve shape.
  • both the windings 2 and the stepped lower yoke 4 are provided with large-area shields.
  • the winding-side shielding is installed in the end-side insulation 3 of the windings in a manner which is not illustrated in any more detail.
  • Filling bodies 7 and 8 serve to mechanically support the thin-walled shield body 6, which fill the step spaces enclosed by the steps of the lower yoke 4 and the shield body 6.
  • the fillers 7 and 8 are made, for example, of wood, pressboard or pressed wood.
  • Fig. 2 shows on a greatly enlarged scale the layered structure of the shield body 6 from insulating layers.
  • These layers of insulating material consist, beginning on the side of the shield body 6 facing the lower yoke 4, of a layer of press chip 9 approximately 1 mm thick, followed by a 0.145 mm thick layer of conductive paper 10 with a conductive pad 11 facing the winding 2, which in turn is 0.145 mm thick thick paper layer 12 is covered.
  • 1 mm thick layers of pressboard 13 and 14 are provided above these layers.
  • at least the paper layers 10 and 12 are glued together point by point.
  • the conductive pad 11 itself is very thin and therefore relatively high resistance. Since a substantial part of the conductive pad 11 lies at a distance of 1.145 mm above the main laminated core of the lower yoke 4 and the distance of the conductive pad 11 from the end face of the windings 2 is very much greater, the conductive pad 11 practically does this due to capacitive coupling Potential of the lower yoke 4 without being electrically connected to it. This makes it possible to dispense with a low-resistance articulated grating for the conductive support 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft Schirmkörper aus mehreren Isolierstofflagen mit einer Leitpapiereinlage für Joche von gestuft lamellierten Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen zur Schirmung der Jochstufenkanten gegen Stirnflächen bzw. Endschirmringe von Wicklungen.
  • Solche Schirmkörper sind üblicherweise aus mehreren Lagen von Isolierstoffen aufgebaut, zwischen denen mindestens eine Schicht aus elektrisch leitendem Werkstoff vorgesehen ist. Diese elektrisch leitenden Schichten sind bei bekannten Anordnungen mit einem sie abdeckenden niederohmigen Gitter aus ebenfalls elektrisch leitendem Werkstoff verbunden, um dadurch das Auftreten von Spannungsdifferenzen innerhalb der zur Schirmung vorgesehenen Schicht aus elektrisch leitendem Werkstoff zu verhindern. Diese Gitter sind üblicherweise aus Kupferlitze oder Kupfergewebeband hergestellt und mit einem Anschlußleiter aus dem eigentlichen Schirmkörper herausgeführt, sowie galvanisch mit dem abzuschirmenden Bauteil verbunden. Ein derartiger Abschirmkörper ist z. B. aus der DE-A-1 563 219 bekannt.
  • Nachteilig ist bei diesen Anordnungen der nicht unwesentliche Aufwand zur Einbringung dieses niederohmigen Gitters und dabei insbesondere die mechanische Sicherung des aus dem Schirmkörper herausgeführten Anschlußleiters. Darüber hinaus bewirkt gerade dieser Anschlußleiter eine Inhomogenität im elektrischen Feld und erfordert aufgrund seiner vergleichsweise niedrigen mechanischen Festigkeit und seiner schwachen Verankerung im Schirmkörper besondere Vorsichtsmaßnahmen während des Zusammenbaus des zu schirmenden Eisenkerns mit den zugehörigen Wicklungen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Transformatoren und Drosselspulen für deren den Wicklungen zugekehrte Jochteile einen Schirmkörper zu schaffen, der sowohl einfach herzustellen als auch ohne Komplikationen einbaubar ist und dabei die an ihn gestellten physikalischen Anforderungen gut erfüllt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Schirmkörper der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Leitpapiereinlage galvanisch vollständig von allen benachbarten und gegeneinander Spannung führenden Teilen getrennt ist, daß die Leitschicht in der Leiteinlage hochohmig und frei von Spannungsausgleichsleitern ist, daß das von der Leiteinlage geführte elektrische Potential rein kapazitiv durch das Verhältnis des Abstandes Jocheisen - Leitpapiereinlage zu dem Abstand Leitpapiereinlage - Stirnfläche bzw. Endschirmring der Wicklungen eingestellt ist und daß die Ränder der Leitpapiereinlage auf allen Seiten gegenüber den Rändern der übrigen Isolierstoffschichten zurückstehen.
  • Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Isolierstofflage zwischen dem Jocheisen und der Leitpapiereinlage einschichtig ist und daß die Leitpapiereinlage auf der dem Jocheisen abgekehrten Seite mit elektrisch leitendem Werkstoff beschichtet und auf dieser Seite durch eine unbeschichtete Papierlage abgedeckt ist.
  • Vorteilhaft überdeckt die Leitpapiereinlage in Umfangsrichtung des Joches außer dem mittleren Blechpaket nach beiden Seiten wenigstens drei Stufen und ist sie in Längsrichtung des Joches jeweils an die Durchdringungslinie des Joches mit einem Kernschenkel angepaßt.
  • Zur sicheren Fixierung der Leitpapiereinlage ist diese mit wenigstens einer ihrer benachbarten Isolierstoff lagen punktweise verklebt und sind die stufenparallelen Ränder des Schirmkörpers in Richtung auf das Joch abgebogen. Die stufenparallelen Ränder der Isolierstofflagen sind gemäß einem weiteren Fortbildungsmerkmal der Erfindung von im Abstand zueinander angeordneten, die Ränder umfassenden Kappen zusammengehalten.
  • Der erfindungsgemäß ausgebildet Schirmkörper ist sehr vorteilhaft, denn er ist aufgrund seines einfachen Aufbaus auch einfach herstellbar und gewährleistet in Folge von nicht erforderlichen Anschlußleitern eine extrem große Betriebssicherheit.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt den Querschnitt durch ein Joch eines Transformators mit mehreren bewickelten Kernschenkeln und
    • Figur 2 eine Einzelheit bei X in Fig. 1 in sehr stark vergrößertem Maßstab.
  • Ein Kernschenkel 1 trägt Wicklungen 2 mit einer stirnseitigen Isolierung 3. Der Kernschenkel 1 ist in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem unteren Joch 4 so verzahnt, daß sich das untere Joch 4 und der Kernschenkel 1 gegenseitig mechanisch halten und stützen. Die hierzu erforderlichen Preßkräfte sind in üblicher Weise durch Bandagen und/oder Preßeisen und/oder Preßbolzen aufgebracht.
  • Seitlich anschließend an die beiden Längsseiten des unteren Joches 4 sind Platten 5 aus Isolierwerkstoff vorgesehen, deren den Wicklungen 2 zugekehrte Oberflächen zusammen mit der wicklungsseitigen Oberfläche des unteren Joches 4 den Wicklungstisch bilden, auf dem die Wicklungen 2 in nicht dargestellter Art und Weise nach unten abgestützt sind. Diese Platten 5 überdecken dabei die weiter außen liegenden Blechpakete des im Querschnitt stufenförmig an eine vorgegebene Kurvenform angepaßten lamellierten unteren Joches 4.
  • In Folge der üblichen Erdung des unteren Joches 4 und der auf Hochspannungspotential liegenden Wicklungen 2 besteht zwischen diesen beiden Baugruppen ein erheblicher Potentialunterschied, zu dessen leichterer und sichererer Beherrschung zumindest bei sehr hohen Nennspannungen sowohl die Wicklungen 2 als auch das Stufen aufweisende untere Joch 4 mit großflächigen Abschirmungen versehen sind. Die wicklungsseitige Abschirmung ist beim Ausführungsbeispiel in nicht näher dargestellter Art und Weise in die stirnseitige Isolierung 3 der Wicklungen eingebaut.
  • Zur Abschirmung des unteren Joches 4 dient ein Schirmkörper 6, der im Zwischenraum zwischen den Platten 5 über dem unteren Joch 4 angeordnet ist. Zur mechanischen Unterstützung des dünnwandig ausgeführten Schirmkörpers 6 dienen Füllkörper 7 und 8, die die von den Stufen des unteren Joches 4 und dem Schirmkörper 6 eingeschlossenen Stufenräume ausfüllen. Die Füllkörper 7 und 8 sind beispielsweise aus Holz, Preßspan oder Preßholz hergestellt.
  • Fig. 2 zeigt in stark vergrößertem Maßstab den schichtweisen Aufbau des Schirmkörpers 6 aus Isolierstofflagen. Diese Isolierstofflagen bestehen beginnend auf der dem unteren Joch 4 zugekehrten Seite des Schirmkörpers 6 aus einer Schicht etwa 1 mm starken Preßspans 9, gefolgt von einer 0,145 mm starken Schicht Leitpapiers 10 mit einer der Wicklung 2 zugekehrten leitenden Auflage 11, die wiederum von einer 0,145 mm starken Papierschicht 12 bedeckt ist. Über diesen Schichten sind beim Ausführungsbeispiel noch jeweils 1 mm starke Schichten aus Preßspan 13 und 14 vorgesehen. Zur gegenseitigen Lagesicherung der einzelnen Schichten sind mindestens die Papierlagen 10 und 12 punktweise miteinander verklebt.
  • Die leitende Auflage 11 selbst ist sehr dünn und dadurch verhältnismäßig hochohmig. Da ein wesentlicher Teil der leitenden Auflage 11 in einem Abstand von 1,145 mm über dem Hauptblechpaket des unteren Joches 4 liegt und der Abstand der leitenden Auflage 11 von der Stirnseite der Wicklungen 2 sehr viel größer ist, führt die leitende Auflage 11 aufgrund kapazitiver Kopplung praktisch das Potential des unteren Joches 4, ohne galvanisch mit diesem verbunden zu sein. Dadurch ist es möglich, auch auf ein niederohmiges Anlenkgitter für die leitende Auflage 11 zu verzichten.
  • Wie darüber hinaus Versuche gezeigt haben, ergibt sich ein besonders günstiger Feldverlauf, wenn die zur Jochachse parallelen Längskanten des Schirmkörpers 6 J.l.m etwa 90° abgebogen sind und sich mit ihren Rändern an eine Stufenkante des unteren Joches 4 anlegen.

Claims (10)

1. Schirmkörper aus mehreren Isolierstofflagen (9, 12, 13, 14) und einer Leitpapiereinlage (10) für Joche (4) von gestuft lamellierten Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen zur Schirmung der Jochstufenkanten gegen Stirnflächen bzw. Endschirmringe von Wicklungen, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Leitpapiereinlage (10) galvanisch vollständig von allen benachbarten und gegeneinander Spannung führenden Teilen (2, 4) getrennt ist,
- daß die Leitschicht (11) in der Leitpapiereinlage (10) hochohmig und frei von Spannungsausgleichsleitern ist,
- daß das von der Leiteinlage (10) geführte elektrische Potential rein kapazitiv durch das Verhältnis des Abstandes Joch (4) - Leitpapiereinlage (10) zu dem Abstand Leitpapiereinlage (10) - Stirnfläche bzw. Endschirmring der Wicklungen (2) eingestellt ist und
- daß die Ränder der Leitpapiereinl'age (10) auf allen Seiten gegenüber den Rändern der übrigen Isolierstoffschichten (9, 12, 13, 14) zurückstehen.
2. Schirmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstofflage (9) zwischen dem Joch (4) und der Leitpapiereinlage (10) einschichtig ist.
3. Schirmkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitpapiereinlage (10) auf der dem Joch (4) abgekehrten Seite mit elektrisch leitendem Werkstoff (11) beschichtet und auf dieser Seite durch eine unbeschichtete Papierlage (12) abgedeckt ist.
4. Schirmkörper nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitpapiereinlage (10) und die auf deren beschichteter Seite liegende Papierlage (12) jeweils 0,145 mm stark sind und daß alle anderen Isolierstofflagen (9, 13, 14) aus etwa 1 mm starkem Papier oder Preßspan bestehen.
5. Schirmkörper nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitpapiereinlage (10) in Umfangsrichtung des Joches (4) außer dem mittleren Blechpaket nach beiden Seiten wenigstens drei Stufen abdeckt.
6. Schirmkörper nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitpapiereinlage (10) in Längsrichtung des Joches (4) jeweils an die Durchdringungslinie des Joches (4) mit einem Kernschenkel (1) angepaßt ist.
7. Schirmkörper nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Leitpapiereinlage (10) mit wenigstens einer ihrer benachbarten Isolierstofflagen (9, 12, 13, 14) punktweise verklebt ist.
8. Schirmkörper nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenparallelen Ränder des Schirmkörpers (6) in Richtung auf das Joch (4) um etwa 90° abgebogen sind.
9. Schirmkörper nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenparallelen Ränder der Isolierstofflagen (9, 10, 12, 13, 14) von im Abstand zueinander angeordneten, die Ränder umfassenden Kappen zusammengehalten sind.
EP81108636A 1981-03-20 1981-10-21 Schirmkörper für Joche von Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen Expired EP0061521B1 (de)

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EP0061521A1 EP0061521A1 (de) 1982-10-06
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