EP0746860B1 - Drilleiter für wicklungen elektrischer maschinen und geräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drilleiter für Wicklungen elektrischer Maschinen und Geräte, insbesondere Transformatoren, der aus einzelnen lackisolierten Teilleitern zu einem rechteckigen Querschnitt zusammengesetzt ist, wobei die Einzelleiter an den beiden Flachseiten des Querschnitts im entgegengesetzten Sinne schräg verlaufen und an den Schmalseiten des Querschnitts durch eine Kröpfung von einer Seite auf die andere übertreten und die übereinander angeordneten Teilleiter im Querschnitt, gegebenenfalls im Abstand, nebeneinander angeordnet sind und zwischen zwei übereinander angeordneten Teilleitern jedes Teilleiterstapels mindestens ein Distanzstück angeordnet ist.

Derartige Drilleiter, deren Teilleiter einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, sind bekannt. Bei der Verseilung der Teilleiter zum Drilleiter wechselt aus zwei nebeneinander liegenden Stapeln von Einzelleitern jeweils der oberste und unterste Leiter in den anderen Stapel über, wobei die Einzelleiter vorzugsweise um jeweils eine halbe Schrittlänge versetzt werden. Dabei wird bei ungeradzahligen Drilleitern eine gleichbleibende Gesamthöhe erreicht. Vorwiegend wurde die Isolation der fertig hergestellten Drilleiter mittels Papierumwicklung vorgenommen.

Ein sicherlich bahnbrechender Schritt bei der Entwicklung der Drilleiter war der sogenannte Großdrilleiter. Darunter versteht man Drilleiter mit einer Teilleiteranzahl von 35 bis zu 80 Leitern.

Aus der AT-PS 397.889 ist ein Drilleiter, der eingangs zitierten Art bekannt, bei dem im Abstandsraum zwischen den beiden Teilleiterstapeln im Bereich der Kröpfung Zwischenstücke angeordnet sind, sodaß ein Kühlkanal für den Kühlmitteldurchtritt in radialer Richtung gegeben ist. Dieser Drilleiter hat gegenüber dem konventionellen Drilleiter den Vorteil, daß eine bessere Kühlung erreicht wird. Natürlich wird dieser Drilleiter nicht kontinuierlich mit Papierisolation umwickelt, sondern er weist als Umhüllung ein großmaschiges Netzband auf.

Durch die große Bündelhöhe sind die radialen Kühlkanäle der Wicklung jedoch sehr lang. Da der Hauptstrom des Kühlmittels aber in axialer Richtung erfolgt, kann es im mittigen Bereich des Drileiters zu Wärmestaus kommen. Dieser Wärmestau muß vom Transformatorenberechner einkalkuliert werden, indem die Stromdichte entsprechend klein gewählt wird. Eine geringe Stromdichte bedingt jedoch einen hohen Kupferbedarf für die Wicklung.

Ein elektrischer Leiter der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 3 283 280 bekannt und findet bei sogenannten Shell-typ-Wicklungen Verwendung, wobei zwischen zwei übereinander angeordneten Teilleitern jedes Teilleiterstapels mindestens ein Distanzstück angeordnet ist. Die Einfügung dieser Isolierstücke erfolgt aus dem Zweck, daß die Kanten der verdrehten Teilleiter nicht die Isolation des überoder unterhalb liegenden Teilleiters zerstört wird. Die Verdrehung der Teilleiter an sich erfolgt aus Gründen der Streuflußbeherrschung. Die Stellen, die vor bzw. nach der unmittelbaren Twistung sind, werden vom gegensinnig laufenden korrespondierenden Teilleiter - weil eine geringe Steigung ist - wieder verschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drilleiter der eingangs zitierten Art zu schaffen, der einerseits die obigen Nachteile vermeidet und der anderseits den Bedürfnissen der Maschinen- und Gerätekonstrukteure Rechnung trägt, und eine höhere Ausnutzung des Materials bei vorzugsweise gleichzeitiger Verringerung der Bauhöhe erlaubt.

Der erfindungsgemäße Drilleiter ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Distanzstücke gebildeten Querkanäle jedes Teilleiterstapels miteinander fluchten. Mit der Erfindung ist es erstmals möglich eine bessere Kühlung in axialer Richtung zu erreichen. Durch die bessere Kühlung kann jedoch die Stromdichte erhöht werden, sodaß ein geringer Kupferbedarf für die Wicklung erforderlich ist. Daraus ergeben sich weitere Vorteile, nämlich eine Einsparung beim Gewicht und eine kleinere Bauhöhe. Beide Faktoren tragen zu einer kostengünstigeren Herstellung bei.

Darüber hinaus strebt der Berechner eine oftmalige Unterteilung des Kupferquerschnittes an, und setzt die Schrittlänge des Drilleiters sehr kurz an. Damit wird eine Minimierung des Streufeldes und der Zusatzverluste erreicht. Auch diesen Forderungen steht die Erfindung nicht entgegen.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Querkanäle in einer Ebene des Teilleiterstapels im Abstand voneinander vorgesehen. Natürlich wird man, axial gesehen, mehrere Kanäle für den Kühlmitteldurchtritt vorsehen. Die damit erzielbare Kühlung schlägt sich in den erwähnten Vorteilen wieder.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Querkanäle in mindestens zwei verschiedenen Ebenen des Teilleiterstapels vorgesehen. Entsprechend der zu erwartenden Hot-Spots, die rechnerisch im voraus bestimmt werden können, ist die Anordnung derartiger Kühlkanäle unumgänglich.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die in verschiedenen Ebenen des Teilleiterstapels vorgesehenen Querkanäle übereinander angeordnet. Eine kontinuierliche Durchströmung der Wicklung in axialer Richtung ist dadurch gewährleistet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die in verschiedenen Ebenen des Teilleiterstapels vorgesehenen Querkanäle versetzt angeordnet. Insbesondere im Hinblick auf einen Drilleiter, der bereits einen radialen Kühlkanal aufweist, ist eine optimale Kühlmittelzirkulation gegeben.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Drilleiter mit einem großmaschigen Netzband umhüllt. Da der von der Maschine ablaufende Drilleiter auf eine Trommel oder einen Wicklungskern gewickelt wird, wird durch das Netzband das eventuelle Herausfallen der Distanzstücke vermieden. Darüber hinaus ist der Drilleiter auch besser und leichter aufzuwickeln.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Netzband eine mit teilvernetzem Epoxidharz vorimprägnierte Glasgewebebandage. Dadurch wird der Zusammenhalt des Leiterbündels gewährleistet und nach einer Wärmebehandlung die mechanische Stabilität des Drilleiters erhöht.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Umhüllung nur im Bereich der Kröpfung bzw. der Distanzstücke vorgesehen. Dadurch werden die bei Papierisolation auftretenden Aufbauschungen, die den Wickelspalt bzw. den Ölkanal verringern, sicher vermieden.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind die Distanzstücke zur Befestigung am Teilleiter auf mindestens einer Fläche mit Epoxidharz bestrichen bzw. weisen ein mit teilvernetzten Epoxidharz vorimprägniertes Glasfaserflies auf. Eine gute Haftung der Distanzstücke auf der Teilleiteroberfläche ist damit sichergestellt.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf Drilleiter mit Teilleitern, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen beschränkt. Im Sinne der Erfindung sind auch Runddraht-Drileiter oder Drilleiter mit seitlich integrierten Distanzstücken umfaßt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Drilleiter im Schaubild und Fig. 2 einen Aufriß.

Gemäß der Fig. 1 und 2 ist ein Drilleiter 1 dargestellt, wobei die aus Flachdrähten bestehenden Teilleiter 2 übereinander angeordnet sind. Dabei ist es an sich bekannt, daß der aus Flachdrähten bestehende Drilleiter aus bis zu zirka 80 Teilleitern besteht. Bei der Verdrillung der Teilleiter zum Drilleiter, die maschinell erfolgt, wechselt aus den zwei Teilleiterstapeln jeweils der oberste und der unterste Teilleiter 2 in den anderen Teilleiterstapel über, wobei vorzugsweise die Teilleiter um jeweils die halbe Schrittlänge versetzt werden. Diese Verformung für das Übertreten des Teilleiters 2 von einem Teilleiterstapel in das andere Teilleiterstapel ist die Kröpfung 3. Nach der Kröpfung 3 der Teilleiter 2 verlaufen sie schräg.

Zwischen zwei übereinander angeordneten Teilleitern 2 jedes Teilleiterstapels ist mindestens ein Distanzstück 4 angeordnet, wobei der derart gebildete Querkanal 5 jedes Teilleiterstapels miteinander fluchtet.

Die Distanzstücke 4 können in einer Ebene oder in verschiedenen Ebenen des Teilleiterstapels angeordnet sein. Es ergibt sich also ein Kühlkanal 5 für einen Kühlmitteldurchtritt. Bei einer Verwendung dieses Drilleiters in einer Transformatorenwicklung ist ein Kühlkanal in axialer Richtung gegeben.

Um das Zusammenhalten des Teilleiterbündels zu einem Drilleiter zu gewährleisten, kann eine Umhüllung vorgesehen sein. Diese Umhüllung kann eine großmaschige mit teilvernetzten Epoxidharz vorimprägnierte Glasgewebebandage sein.

Die Kühlkanäle 5 werden durch Einschub von Distanzstücken 4 zwischen die Teilleiter 2 gebildet. Vorzugsweise werden die Distanzstücke 4 für jedes Teilleiterstapel von einer Seite eingebracht. Natürlich werden die Distanzstücke 4 miteinander fluchten, sodaß ein guter Kühlmitteldurchtritt gewährleistet ist.

Die Distanzstücke 4 können mit einer Vorrichtung, die vorzugsweise nach dem Drillkopf angeordnet ist, ähnlich einer Beschickungsvorrichtung eingebracht werden. Die Distanzstücke 4 bestehen insbesondere aus Kunststoff.

Bei einem Großdrilleiter mit 80 Teilleitern kann eine Aufdehnung von 15 mm erreicht werden, sodaß eine gute Kühlmittelzirkulation gewährleistet ist.

Claims (9)

1. Drilleiter (1) für Wicklungen elektrischer Maschinen und Geräte, insbesondere Transformatoren, der aus einzelnen lackisolierten Teilleitern (2) zu einem rechteckigen Querschnitt zusammengesetzt ist, wobei die Einzelleiter an den beiden Flachseiten des Querschnitts im entgegengesetzten Sinne schräg verlaufen und an den Schmalseiten des Querschnitts durch eine Kröpfung von einer Seite auf die andere übertreten und die übereinander angeordneten Teilleiter (2) im Querschnitt, gegebenenfalls im Abstand nebeneinander angeordnet sind, und zwischen zwei übereinander angeordneten Teilleitern jedes Teilleiterstapels mindestens ein Distanzstück angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Distanzstücke (4) gebildeten Querkanäle (5) jedes Teilleiterstapels miteinander fluchten.
2. Drilleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkanäle (5) in einer Ebene des Teilleiterstapels im Abstand voneinander vorgesehen sind.
3. Drilleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkanäle (5) in mindestens zwei verschiedenen Ebenen des Teilleiterstapels vorgesehen sind.
4. Drilleiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in verschiedenen Ebenen des Teilleiterstapels vorgesehenen Querkanäle übereinander angeordnet sind.
5. Drilleiter nach Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, daß die in verschiedenen Ebenen des Teilleiterstapels vorgesehenen Querkanäle versetzt angeordnet sind.
6. Drilleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drilleiter (1) mit einem großmaschigen Netzband umhüllt ist.
7. Drilleiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzband eine mit teilvernetztem Epoxidharz vorimprägnierte Glasgewebebandage ist.
8. Drilleiter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung nur im Bereich der Kröpfung bzw. der Distanzstücke (4) vorgesehen ist.
9. Drilleiter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (4) zur Befestigung am Teilleiter (2) auf mindestens einer Fläche mit Epoxidharz bestrichen sind, bzw. ein mit teilvernetzten Epoxidharz vorimprägniertes Glasfaserflies aufweisen.

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