EP0256329B1 - Unterspannungswicklung für luftgekühlte, giessharzisolierte Verteilungstransformatoren - Google Patents

Unterspannungswicklung für luftgekühlte, giessharzisolierte Verteilungstransformatoren Download PDF

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EP0256329B1 EP87110494A EP87110494A EP0256329B1 EP 0256329 B1 EP0256329 B1 EP 0256329B1 EP 87110494 A EP87110494 A EP 87110494A EP 87110494 A EP87110494 A EP 87110494A EP 0256329 B1 EP0256329 B1 EP 0256329B1
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cast
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resin
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Klaus Seeliger
Wolfgang Bendel
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Gerhard Dipl.-Ing. Altmann
Siegfried Dipl.-Ing. Weiss (Fh)
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    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support

Definitions

  • the invention relates to an undervoltage winding for air-cooled cast-resin-insulated distribution transformers.
  • a sheet metal strip serving as a winding conductor with a width equal to the axial winding length is spirally wound with intermediate layers of plastic film or resin-impregnated fabric that protrude on all sides, a cast resin ring being cast onto the end faces of the roll formed in this way, and being welded to the entire width of the sheet metal strip Rejects from conductor rails with a rectangular cross-section are glued to the winding with their broad side.
  • undervoltage windings are provided, for example, in winding arrangements of air-cooled transformers according to DE-OS 22 46 235.
  • the sprues on the annular end faces of the undervoltage windings serve to seal them against moisture and electrically.
  • peroxidically curing unsaturated polyester resins have usually been used for this purpose.
  • conductor rails serve as the rejection of the windings, which usually use pre-impregnated strips for heating action of the undervoltage winding already carrying the cast resin rings are glued to the winding body.
  • This glue point not only has to perform simple holding functions during assembly and operation, but also has to withstand the more or less often occurring short-circuit forces.
  • Short-circuit currents cause forces for the undervoltage winding, which is usually arranged on the inside, which act in the direction of the iron core. In particular, these forces also load current-carrying conductor rails arranged within the winding tube. As the rated power of the distribution transformers increases, the distance between the force caused by a short circuit and the maximum holding force that can be achieved by the adhesive connection becomes smaller and smaller. As a result, the executable nominal power is undesirably limited.
  • the invention is therefore based on the object of improving the fastening of the conductor rails of the leads of the undervoltage windings in distribution transformers in such a way that the holding force of the conductor rails can be carried out with a sufficiently large level even with larger nominal powers.
  • the armature made of metallic material exist and serve to reinforce the cast resin ring glass fiber fabric and that each anchoring serve two mirror images of each other in a plane perpendicular to the winding axis, each supported in the conductor rail by a compressed head and in the cast resin ring by an angled.
  • anchors belonging to the same anchoring are connected to one another in the circumferential direction by the glass fiber fabric serving simultaneously to reinforce the cast resin ring, or the anchors belonging to the same anchoring are coupled by an anchor plate penetrated by a plurality of holes. Furthermore, it is particularly expedient, in the case of very large nominal powers, to adjust the mechanical tension between the armatures and the conductor rail held by them after the cast resin ring has hardened, for example via threaded nuts carried by the armatures.
  • Undervoltage windings designed according to the invention are very advantageous because the mechanical strength of the connection between the winding tube and the conductor rail serving as rejection can be of any size, so that the dimensional stability of the winding tube itself determines the limit load in the event of a short circuit.
  • the improvement in strength is achieved without increasing the space requirement and without deteriorating the electrical strength.
  • An iron core 1 composed of sheet metal lamellae with yokes 2 is held together by bandages 3.
  • the yokes 2 are also held together by yoke press beams 4, which simultaneously transmit axial clamping forces of an undervoltage winding 5 and an overvoltage winding 6 to tension cover plates 7 resting on the iron core.
  • the yoke press beams 4 on the lower yoke 6 carry angles 8 which are part of a chassis 9 with rollers 10.
  • the undervoltage winding 5 and the high-voltage winding 6 are clamped between them press blocks, the required clamping force being set by pressing elements 13 which support the outer yoke 2.
  • the press blocks 11 are provided with elastic supports 12 which are rotated by approximately 45 ° with respect to the drawing plane, which at the same time compensate for manufacturing tolerances of the undervoltage winding 5 and the high-voltage winding 6 and decouple the windings in terms of vibration technology from the iron core 1 and the yokes 2.
  • the high-voltage winding 6 is completely encased in casting resin and consists of coils which are electrically connected in series and are not designated in any more detail.
  • the high-voltage windings 6 of the three phases of the same Transformers are connected to one another by switching strips 14, preferably in a delta connection.
  • the undervoltage winding 5 consists essentially of a spirally wound strip material 15, the width of which is approximately equal to the length of the iron core legs in the axial direction.
  • a foil 16 which is somewhat wider than the strip material 15 and consequently protrudes somewhat at both ends of the winding in the axial direction, is used for the electrical insulation of the turns lying on top of one another.
  • the winding of the strip material 15 and the film 16 is provided on its ring-shaped end faces with a cast resin ring 17 each.
  • Each of these cast resin rings 17 seals the winding end face covered by it and at the same time protects the edges of the film 16 which it surrounds from mechanical damage.
  • the ends of the winding conductor from the sheet metal strip 15 are welded over their entire width to conductor rails 18 serving as rejection, of which only the one lying within the undervoltage winding 5 is shown.
  • the conductor rail 18 extends down to the lower edge of the cast resin ring 17 and is led out of the winding at the top and is guided laterally away from the upper yoke 2 by means of bends.
  • the upper free end of the conductor rail 18 is provided in a manner not shown with holes and is used to connect the undervoltage winding 5 to a low-voltage supply network, also not shown.
  • the conductor rail 18 has two holes at the level of the cast resin rings 17, each of which has an armature 19 are enforced.
  • the ends of the anchors 19 protruding into the cast resin rings 17 are bent by approximately 90 ° and, together with the heads of the anchors 19 which are conically compressed within the conductor rails 18, ensure a positive connection between the parts carrying them.
  • the conductor rail 18 is also glued in a manner not shown, both with the cast resin rings 17 and with the winding from the sheet metal strip 15 and the plastic film 16.
  • a reinforcement 20 preferably made of glass fiber fabric.
  • the reinforcement 20 in particular also absorbs tensile forces occurring between the anchors 19.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Unterspannungswicklung für luftgekühlte gießharzisolierte Verteilungstransformatoren,
    wobei ein als Wickelleiter dienendes Blechband mit einer der axialen Wicklungslänge gleichen Breite spiralig mit allseitig überstehenden Zwischenlagen aus Kunststofffolie oder harzgetränktem Gewebe aufgewickelt ist, wobei an die Stirnseiten des so gebildeten Wickels je ein Gießharzring angegossen ist und wobei über die volle Breite des Blechbandes an dieses angeschweißte Ausleitungen aus Leiterschienen mit Rechteckquerschnitt mit ihrer Breitseite an den Wickel angeklebt sind.
  • Derartige Unterspannungswicklungen sind beispielsweise in Wicklungsanordnungen von luftgekühlten Transformatoren gemäß DE-OS 22 46 235 vorgesehen. Dabei dienen die Angüsse auf den ringförmigen Stirnflächen der Unterspannungswicklungen, zu deren feuchtigkeitsdichtem und elektrisch isolierenden Abschluß. Hierzu werden bisher üblicherweise peroxidisch härtende ungesättigte Polyesterharze verwendet.
  • Als Wicklungsausleitung dienen in derartigen Unterspannungswicklungen Leiterschienen, die meist unter Verwendung von vorimprägnierten Streifen bei der Wärmebe handlung der bereits die Gießharzringe tragenden Unterspannungswicklung mit dem Wicklungskörper verklebt werden. Diese Klebstelle hat nicht nur einfache Haltefunktionen während der Montage und im Betrieb zu erfüllen, sondern muß auch den mehr oder weniger oft auftretenden Kurzschlußkräften standhalten.
  • Kurzschlußströme verursachen für die üblicherweise innen angeordnete Unterspannungswicklung Kräfte, die in Richtung auf den Eisenkern wirken. Diese Kräfte belasten insbesondere auch innerhalb der Wicklungsröhre angeordnete stromführende Leiterschienen. Mit zunehmender Nennleistung der Verteilungstransformatoren wird der Abstand zwischen der von einem Kurzschluß verursachten Kraft und der diese aufnehmenden durch die Klebverbindung maximal erreichbaren Haltekraft immer kleiner. Dadurch wird in unerwünschter Weise die ausführbare Nennleistung begrenzt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Befestigung der Leiterschienen der Ausleitungen der Unterspannungswicklungen bei Verteilungstransformatoren so zu verbessern, daß die Haltekraft der Leiterschienen auch bei größeren Nennleistungen mit Sicherheit ausreichend groß ausführbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anker aus metallischem Werkstoff bestehen und zur Armierung des Gießharzringes Glasfasergewebe dient und daß je Verankerung zwei zueinander spiegelbildlich in einer rechtwinklig zur Wickelachse liegenden Ebene vorgesehene Metallbolzen dienen, die sich jeweils in der Leiterschiene über einen gestauchten Kopf und in dem Gießharzring über eine Abwinklung abstützen.
  • Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils zu derselben Verankerung gehörende Anker durch das gleichzeitig zur Armierung des Gießharzringes dienende Glasfasergewebe in Umfangsrichtung miteinander verbunden oder sind die jeweils zu derselben Verankerung gehörenden Anker durch eine von einer Vielzahl von Löchern durchsetzte Ankerplatte gekoppelt. Weiterhin ist es insbesondere bei sehr großen Nennleistungen zweckmäßig, die mechanische Verspannung zwischen den Ankern und der von ihnen gehaltenen Leiterschiene nach dem Aushärten des Gießharzringes, beispielsweise über von den Ankern getragene Gewindemuttern, einzustellen.
  • Erfindungsgemäß gestaltete Unterspannungswicklungen sind sehr vorteilhaft, weil die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen der Wicklungsröhre und der als Ausleitung dienenden Leiterschiene beliebig groß ausführbar ist, so daß die Formstabilität der Wicklungsröhre selbst die Grenzbelastung im Kurzschlußfall bestimmt. Dabei wird die Festigkeitsverbesserung ohne Vergrößerung des Raumbedarfs und ohne Verschlechterung der elektrischen Festigkeit erreicht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
    • FIG 1 Ansicht und Halbschnitt von einem Gießharztransformator.
    • FIG 2 einen achsparallelen Querschnitt durch eine Unterspannungswicklung in größerem Maßstab und
    • FIG 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in FIG 2 ebenfalls in größerem Maßstab.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ein aus Blechlamellen zusammengesetzter Eisenkern 1 mit Jochen 2 wird durch Bandagen 3 zusammengehalten. Die Joche 2 werden außerdem durch Jochpreßbalken 4 zusammengehalten, die gleichzeitig axiale Einspannkräfte einer Unterspannungswicklung 5 sowie einer Oberspannungswicklung 6 auf an dem Eisenkern anliegende Zugdeckplatten 7 übertragen. Die Jochpreßbalken 4 am unteren Joch 6 tragen Winkel 8, die Teil eines Fahrgestelles 9 mit Rollen 10 sind.
  • Die Unterspannungswicklung 5 und die Oberspannungswicklung 6 sind zwischen ihnen gemeinsamen Preßklötzen eingespannt, wobei die erforderliche Spannkraft durch sich am an dem äußeren Joch 2 abstützende Preßelemente 13 eingestellt ist. Die Preßklötze 11 sind mit elastischen, gegenüber der Zeichnungsebene um etwa 45° verdrehten Auflagen 12 versehen, die gleichzeitig Fertigungstoleranzen der Unterspannungswicklung 5 sowie der Oberspannungswicklung 6 ausgleichen und die Wicklungen schwingungstechnisch von dem Eisenkern 1 und den Jochen 2 entkoppeln.
  • Die Oberspannungswicklung 6 ist vollständig in Gießharz eingehüllt und besteht aus elektrisch in Reihe geschalteten nicht näher bezeichneten Spulen. Die Oberspannungswicklungen 6 der drei Phasen des gleichen Transformators sind durch Schaltleisten 14, vorzugsweise in einer Dreiecksschaltung, miteinander verbunden.
  • Die Unterspannungswicklung 5 besteht im wesentlichen aus einem spiralig aufgewickelten Bandwerkstoff 15, dessen Breite annähernd gleich der Länge der Eisenkernschenkel in Achsrichtung ist. Zur elektrischen Isolierung der aufeinanderliegenden Windungen dient eine Folie 16, die etwas breiter ist als der Bandwerkstoff 15 und demzufolge an beiden Enden des Wickels in Achsrichtung etwas vorsteht.
  • Der Wickel aus dem Bandwerktoff 15 und der Folie 16 ist auf seinen ringförmigen Stirnseiten mit je einem angegossenen Gießharzring 17 versehen. Jeder dieser Gießharzringe 17 versiegelt die von ihm abgedeckte Wicklungsstirnfläche und schützt gleichzeitig die von ihm umhüllten Ränder der Folie 16 vor mechanischen Beschädigungen.
  • Die Enden des Wickelleiters aus dem Blechband 15 sind über ihre gesamte Breite mit als Ausleitung dienenden Leiterschienen 18 verschweißt, von denen jedoch nur die innerhalb der Unterspannungswicklung 5 liegende dargestellt ist. Die Leiterschiene 18 erstreckt sich nach unten bis an den unteren Rand des Gießharzringes 17 und ist oben aus der Wicklung heraus- und durch Abbiegungen seitlich vom oberen Joch 2 weggeführt. Das obere freie Ende der Leiterschiene 18 ist in nicht dargestellter Art und Weise mit Bohrungen versehen und dient zum Anschluß der Unterspannungswicklung 5 an ein ebenfalls nicht dargestelltes Niederspannungsversorgungsnetz.
  • Die Leiterschiene 18 weist jeweils in Höhe der Gießharzringe 17 zwei Löcher auf, die von je einem Anker 19 durchgesetzt sind. Die jeweils in die Gießharzringe 17 hineinragenden Enden der Anker 19 sind um etwa 90° abgebogen und sorgen so zusammen mit den innerhalb der Leiterschienen 18 kegelförmig gestauchten Köpfen der Anker 19 für eine formschlüssige Verbindung zwischen den sie tragenden Teilen. Die Leiterschiene 18 ist darüber hinaus in nicht dargestellter Art und Weise sowohl mit den Gießharzringen 17 als auch mit dem Wickel aus dem Blechband 15 und der Kunststoffolie 16 verklebt. Zur besseren Ausnutzung der mechanischen Festigkeit der Gießharzringe 17 sind diese im Bereich der Anker 19 durch eine Armierung 20, vorzugsweise aus Glasfasergewebe, verstärkt. Dabei werden durch die Armierung 20 insbesondere auch zwischen den Ankern 19 auftretende Zugkräfte aufgenommen.
  • Bei besonders großen Belastungen ist es zweckmäßig, die im Bereich der Gießharzringe 17 umgebogenen und paarweise angeordneten in Umfangsrichtung durch die Armierung 20 zusammengehaltenen Anker 19 durch nicht dargestellte, von einer perforierten in Umfangsrichtung innerhalb der Gießharzringe 17 angeordneten Platte gehaltenen Bolzen zu ersetzen, deren die Leiterschienen 18 durchdringende Enden mit Gewinde versehen sind, das über ebenfalls nichtdargestellte Muttern ein Nachstellen der Anpreßkraft der Leiterschiene 18 gegen die Gießharzringe 17 gestattet.

Claims (7)

  1. Unterspannungswicklung für luftgekühlte gießharzisolierte Verteilungstransformatoren
    - wobei ein als Wickelleiter dienendes Blechband (15) mit einer der axialen Wicklungslänge gleichen Breite spiralig mit allseitig überstehenden Zwischenlagen aus Kunststoffolie oder harzgetränktem Gewebe (16) aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    - an die Stirnseiten des so gebildeten Wickels je ein Gießharzring (17) angegossen ist und
    - wobei über die volle Breite des Blechbandes (15) an dieses angeschweißte Ausleitungen aus Leiterschienen (18) mit Rechteckquerschnitt mit ihrer Breitseite an den Wickel angeklebt sind und
    - daß mindestens die innerhalb der Wicklungsröhre (5) wie sie beim Wickeln des Blechbandes (15) gebildet wird liegende Ausleitung mindestens an ihrem aus dem Wikkel herausgeführten Ende über Anker (19) in den benachbarten Gießharzring (17) eingreift und
    - daß der Gießharzring (17) mindestens im Bereich jedes Ankers (19) armiert (20) ist.
  2. Unterspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (19) aus metallischem Werkstoff bestehen und daß zur Armierung (20) des Gießharzringes (17) Glasfasergewebe dient.
  3. Unterspannungswicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je Verankerung zwei zueinander spiegelbildlich in einer rechtwinklig zur Wickelachse liegenden Ebene vorgesehene Metallbolzen als Anker (19) dienen, die sich jeweils in der Leiterschiene (18) über einen gestauch ten Kopf und in dem Gießharzring (17) über eine Abwinklung abstützen.
  4. Unterspannungswicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zu derselben Verankerung gehörende Anker (19) durch das gleichzeitig zur Armierung (20) des Gießharzringes (17) dienende Glasfasergewebe in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind.
  5. Unterspannungswicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zu derselben Verankerung gehörende Anker (19) durch eine von einer Vielzahl von Löchern durchsetzte Ankerplatte miteinander verbunden sind.
  6. Unterspannungswicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verspannung zwischen den Ankern (19) und der von ihnen gehaltenen Leiterschiene (18) nach dem Aushärten des Gießharzringes (17) einstellbar ist.
  7. Unterspannungswicklung nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß die Einstellung dieser mechanischen Verspannung über von den die Leiterschiene (18) durchsetzende Enden der Anker (19) getragene Gewindemuttern erfolgt.
EP87110494A 1986-07-31 1987-07-20 Unterspannungswicklung für luftgekühlte, giessharzisolierte Verteilungstransformatoren Expired - Lifetime EP0256329B1 (de)

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EP0256329A1 EP0256329A1 (de) 1988-02-24
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DE (1) DE3768171D1 (de)
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ATE61151T1 (de) 1991-03-15
GR3001612T3 (en) 1992-11-23
ES2020534B3 (es) 1991-08-16
DE3768171D1 (de) 1991-04-04

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