EP2842141A1 - Self-supporting electrical cable - Google Patents

Self-supporting electrical cable

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Publication number
EP2842141A1
EP2842141A1 EP12718172.5A EP12718172A EP2842141A1 EP 2842141 A1 EP2842141 A1 EP 2842141A1 EP 12718172 A EP12718172 A EP 12718172A EP 2842141 A1 EP2842141 A1 EP 2842141A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
self
line
supporting
layer
electrical
Prior art date
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Granted
Application number
EP12718172.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2842141B1 (en
Inventor
Alexander Gregori
Martin Mairinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2842141A1 publication Critical patent/EP2842141A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2842141B1 publication Critical patent/EP2842141B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1895—Internal space filling-up means
    • 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
    • H01F27/2823—Wires
    • H01F27/2828—Construction of conductive connections, of leads

Definitions

  • the invention relates to a self-supporting electrical
  • Cable for an electric machine in particular for a transformer or a choke, with several layers of
  • Line strands each consisting of individual wires.
  • the winding of the transformer usually consists of one or more solid wires, usually made of copper.
  • solid wires usually made of copper.
  • stranded wire To connect the individual windings of the transformer with a control device or with external terminals either solid conductors or flexible strands of wire, so-called “stranded wire” are used, each consisting either bare, not insulated or mutually insulated, continuously stranded strands or strands.
  • the massive ladder must be bent, which is a
  • connecting lines which consist of flexible and stranded individual wires, overall more flexible and thus easier to handle in the manufacturing process.
  • stranded wire connection lines however, the problem arises that in the event of a short circuit on the
  • connection lines in transformer construction: during assembly, the line should be as flexible as possible, so that it can be adapted as simply as possible to the desired spatial form.
  • the connecting line When operating the transformer, the connecting line should be as rigid as possible in order to be able to absorb short-circuit forces, without the need for complex support devices.
  • the invention is based on the object, a
  • a self-supporting electrical line having the features of claim 1, or by a method for producing an electrical line with the features of claim 7, and by an electrical transformer according to claim 11, or by a method for producing a transformer according to the features of claim 12.
  • the inventive approach is based on a self-supporting electrical line in which between layers of conductor strands a layer is provided with a curable polymeric material and / or each individual wire from which a wiring harness is formed, with such a substance
  • the individual wires can be electrically isolated from each other or blank.
  • a conductor material for example, copper or aluminum can be used.
  • the polymeric material may be a thermosetting material, e.g. an adhesive. This achieves, on the one hand, that the electrical line during the
  • Line strands or individual wires so strong that the line over long distances can be installed freely supporting, so that comparatively few supports are required.
  • the polymer material is initially soft and can thus easily penetrate between adjacent and bundled wires of a wiring harness.
  • the subsequent cooling causes curing of the polymer material (for example, adhesive), which causes the individual wires or strands of the wiring harness
  • Heat treatment to a self-supporting, largely rigid line Depending on the composition of the polymer material (adhesive), its curing could also be brought about differently, for example by removal of oxygen. As a result, by curing the polymeric material, the initially flexible conduit at the end of the manufacturing process has a mechanical property similar to a solid copper conductor of the same cross-section.
  • connecting lines with which a connection between the windings or a passage through the housing is made can be carried out more cheaply.
  • the connecting lines can be easily brought into shape during assembly first. Their self-supporting or free-bearing property they get after the heat treatment, which is carried out anyway in the manufacture. As a result, the manufacturing process is easier, because it eliminates expensive devices for bending the massive copper conductors or support devices that are required in the operation of flexible lines away.
  • the layer between the individual layers is formed as a wrapping, which is impregnated with a thermosetting resin.
  • the resin can be introduced into the line without great effort.
  • Epoxy resin is particularly suitable.
  • the envelope or wrapping is designed differently. This allows the mechanical Adapt the properties of the self-supporting cable very well. This can be done, for example, by an appropriate
  • the Umbandelung can also be performed with distance from each other, creating a smaller
  • Stiffness can be achieved. Depending on the design, it is possible to adapt the self-supporting property along the line to the respective requirements.
  • Self-supporting property can be increased or decreased, for example, in certain sections, depending on which forces are to be expected in the event of a short circuit.
  • epoxy resin is very suitable as an adhesive. Epoxy resin can through the
  • the casing or sheath is formed from a strip-shaped fleece, a woven or knitted fabric made of polyester, glass fiber or another material.
  • the layer between adjacent layers is an epoxy resin-reinforced polyester nonwoven layer.
  • the layer between adjacent layers could also be formed by a paper wrapper covered with a polymeric material, e.g. an adhesive is coated or impregnated. This design is comparative
  • Figure 1 shows a cross section through an inventive
  • Figure 2 is a perspective view of another
  • Winding and a control switch is formed using a line according to the invention.
  • Figure 4 is a side view of the self-supporting
  • FIG. 1 shows in a cross-sectional illustration a self-supporting electrical line 1, which consists of individual ones
  • Line strands 2 is formed, each consisting of distributed individual wires 3 (copper strands).
  • the strands 2 are arranged concentrically in three layers in this example. Concentrically around an inner layer 6, an arrangement of six line strands 7, and As can be easily seen from the drawing of FIG. 1, a layer 4 or 5 is disposed between the inner layer 6 and the middle layer 7 and between the layers 8 and 7 , Each of these layers 4 and 5 acts as a carrier of a polymeric material
  • the carrier is a wrap of impregnated with epoxy resin polyester fleece.
  • Polyester fleece has an overlap. In practice it has been shown that an overlap between 20% to 40% is favorable. It has also proved to be advantageous if the individual wires 3 are coated with epoxy resin, for example, in each case with layer thicknesses between 10 ⁇ m and 20 ⁇ m. Instead of a polyester fleece but can also be coated with a polymer or separated
  • the self-supporting ladder composite is produced in this example by the action of heat.
  • Heat treatment is carried out at about 125 ° C over a period of 24 hours.
  • the epoxy resin penetrates thereby in a low-viscosity state between the individual strands 3 of a wiring harness 2. After curing of the adhesive, the adhesive bond produces the desired
  • the layers 4, 5 are formed by a paper wrapper 9 soaked in epoxy resin.
  • the individual strands 2 are each stranded.
  • position 6 is the stranding of the
  • the transformer has a soft magnetic core 15 with a plurality of legs. Each of the legs carries a winding assembly 11. Of the
  • the connecting lines 10 extend in Figure 3 over long distances horizontally. The largely straightforward
  • connection lines 10 also lead to
  • connecting lines 10 have hitherto been designed as insulated copper bars or copper bars.
  • these connecting lines 10 are designed as a self-supporting electrical cable ("seif supporting lead cable”), that is, the interconnection is now carried out by means of self-supporting copper cables.
  • the production of bends 12 can be carried out manually during assembly, since the connecting lines 10 are sufficiently flexible, especially since the adhesive has not yet hardened. There are no bending tools required.
  • the transformer After mounting the connecting lines 10 and the end of the manufacturing process, the transformer is in a Drying oven heated to a temperature of about 120 ° Celsius.
  • the cost savings in the manufacture of the transformer thus results on the one hand, that no complex bending devices for bending of massive copper cables are required.
  • the interconnection with the flexible connecting lines 10 requires a comparatively small manual effort.
  • the invention is applicable to the construction of power transformers.
  • Supports 14 extend the connecting lines 10 self-supporting.
  • the heat treatment of the transformer gives the
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention
  • the individual wires are round wires, which in turn by
  • the conductor As a material copper is used for the conductor here, of course, the individual wires but also made of aluminum or another electrically conductive
  • the individual conductors of the copper cable are bare, that is, not electrically isolated from each other.
  • the invention is also understandable
  • the heat to cure the polymer material can pass through an oven, but also partially on the connecting line
  • suitable carriers for the adhesive are various absorbent materials,
  • fleece For example, fleece, knitted fabric and tissue.
  • the coating of the individual wires with adhesive can be done by a spray or a dipping process.

Abstract

A self-supporting electrical cable for an electrical machine, particularly a transformer or inductor, comprising: a plurality of layers (6, 7, 8) of cable strands (2), each consisting of individual wires (3), wherein a layer (4; 5) containing a curable polymeric substance is formed in each case between two adjacent layers (6, 7; 7, 8), and/or the individual wires (3) are coated with said polymeric substance, wherein a self-supporting composite conductor is produced when the polymeric substance has hardened.

Description

Beschreibung description
Selbsttragende elektrische Leitung Self-supporting electrical cable
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine selbsttragende elektrische The invention relates to a self-supporting electrical
Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit mehreren Lagen von Cable for an electric machine, in particular for a transformer or a choke, with several layers of
Leitungsträngen, die jeweils aus Einzeldrähten bestehen. Line strands, each consisting of individual wires.
Stand der Technik State of the art
Im Elektromaschinenbau werden elektrische Leitungen In electrical engineering, electrical cables
unterschiedlicher Bauart verwendet. Bei einem elektrischen Transformator, wie er in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt wird, besteht die Wicklung des Transformators üblicherweise aus einem oder mehreren massiven Drähten, meist aus Kupfer. Zur Verbindung der einzelnen Wicklungen des Transformators mit einer Regeleinrichtung oder mit äußeren Anschlüssen werden entweder massive Leiter oder flexible Leitungsstränge, so genannte "stranded wire" verwendet, die jeweils entweder aus blanken, nicht isolierten oder untereinander isolierten, fortlaufend verseilten Einzeldrähten beziehungsweise Litzen bestehen . used of different design. In an electrical transformer, as used in power distribution networks, the winding of the transformer usually consists of one or more solid wires, usually made of copper. To connect the individual windings of the transformer with a control device or with external terminals either solid conductors or flexible strands of wire, so-called "stranded wire" are used, each consisting either bare, not insulated or mutually insulated, continuously stranded strands or strands.
Um bei der Herstellung eines Transformators massiven To massive in the manufacture of a transformer
Verbindungsleitungen die gewünschte räumliche Form zu geben, müssen die massiven Leiter gebogen werden, was eine To give connection lines the desired spatial form, the massive ladder must be bent, which is a
entsprechende Kraftaufwendung und komplexe Biegevorrichtungen erforderlich macht. Demgegenüber sind Verbindungsleitungen, die aus biegsamen und verseilten Einzeldrähten bestehen, insgesamt flexibler und damit im Herstellungsprozess leichter zu handhaben. Bei diesen "stranded wire"-Verbindungsleitungen tritt aber das Problem auf, dass im Kurzschlussfall die auf die corresponding force and complex bending devices required. In contrast, connecting lines, which consist of flexible and stranded individual wires, overall more flexible and thus easier to handle in the manufacturing process. In these "stranded wire" connection lines, however, the problem arises that in the event of a short circuit on the
Verbindungsleitungen einwirkenden Kurzschlusskräfte so groß sein können, dass es zu einer unerwünschten Veränderung der örtlichen Lage kommen kann. Flexible Verbindungsleitungen erfordern daher relativ eng beabstandete Stützvorrichtungen. Short-circuit forces acting on connecting lines can be so great that an undesired change in the local situation can occur. Flexible connecting lines therefore require relatively closely spaced support devices.
An Verbindungsleitungen werden im Transformatorbau also widersprüchliche Anforderungen gestellt: bei der Montage soll die Leitung möglichst flexibel sein, damit sie möglichst einfach an die gewünschte Raumform angepasst werden kann. Bei Betrieb des Transformators soll die Verbindungsleitung möglichst starr sein, um Kurzschlusskräfte aufnehmen zu können, ohne dass aufwändige Stützvorrichtungen erforderlich sind. Diese widersprüchlichen Anforderungen an eine solche Verbindungsleitung sind bislang nicht zufriedenstellend gelöst . Conflicting demands are placed on connecting lines in transformer construction: during assembly, the line should be as flexible as possible, so that it can be adapted as simply as possible to the desired spatial form. When operating the transformer, the connecting line should be as rigid as possible in order to be able to absorb short-circuit forces, without the need for complex support devices. These contradictory requirements for such a connection line have not been satisfactorily resolved.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine The invention is based on the object, a
selbsttragende elektrische Leitung anzugeben, die während des Herstellungsprozesses einer elektrischen Maschine möglichst flexibel ist, im Betriebsfall aber hinreichend starr ist, um die im Kurzschlussfall wirkenden Kräfte möglichst Specify self-supporting electrical line, which is as flexible as possible during the manufacturing process of an electric machine, but sufficiently rigid in operation, to the forces acting in the event of short circuit as possible
selbstständig aufzufangen, ohne dass dabei aufwändige to collect independently, without doing so consuming
Vorrichtungen zum Stützen erforderlich sind. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine selbsttragende elektrische Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, beziehungsweise durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, sowie durch einen elektrischen Transformator gemäß Anspruch 11, beziehungsweise durch ein Verfahren zur Herstellung eines Transformators gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12. Der erfindungsgemäße Ansatz geht von einer selbsttragenden elektrischen Leitung aus, bei der zwischen einzelnen Lagen von Leitersträngen eine Schicht mit einem härtbaren polymeren Stoff vorgesehen ist und/oder jeder Einzeldraht, aus dem ein Leitungsstrang gebildet ist, mit einem solchen Stoff Supporting devices are required. The solution of this object is achieved by a self-supporting electrical line having the features of claim 1, or by a method for producing an electrical line with the features of claim 7, and by an electrical transformer according to claim 11, or by a method for producing a transformer according to the features of claim 12. The inventive approach is based on a self-supporting electrical line in which between layers of conductor strands a layer is provided with a curable polymeric material and / or each individual wire from which a wiring harness is formed, with such a substance
beschichtet ist, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Leitung erhärtet ist und dieser eine frei tragende is coated, which is hardened under normal use of the line and this is a free-carrying
Eigenschaft verleiht. Die einzelnen Drähte können dabei voneinander elektrisch isoliert oder auch blank sein. Als Leiterwerkstoff kann beispielsweise Kupfer oder Aluminium verwendet werden. Der Polymerstoff kann ein durch Wärme härtender Stoff sein, z.B. ein Klebstoff. Dadurch erreicht man zum einen, dass die elektrische Leitung während der Lends property. The individual wires can be electrically isolated from each other or blank. As a conductor material, for example, copper or aluminum can be used. The polymeric material may be a thermosetting material, e.g. an adhesive. This achieves, on the one hand, that the electrical line during the
Montage (der Polymerstoff ist noch nicht gehärtet) leicht in die gewünschte Raumform gebracht werden kann. Zum anderen ist nach der Montage, in einem gehärteten Zustand des Mounting (the polymer material is not yet cured) can be easily brought into the desired spatial form. On the other hand, after assembly, in a hardened state of
Klebstoffes, der Verbund zwischen den einzelnen Adhesive, the bond between the individual
Leitungssträngen beziehungsweise Einzeldrähten so stark, dass die Leitung über weite Strecken frei tragend installiert werden kann, so dass vergleichsweise wenige Stützungen erforderlich sind. Line strands or individual wires so strong that the line over long distances can be installed freely supporting, so that comparatively few supports are required.
Üblicherweise wird am Ende des Fertigungsprozesses eines Transformators, wie er in Energie-Verteilungsnetzen  Usually, at the end of the manufacturing process of a transformer, as in energy distribution networks
eingesetzt wird, z.B. eines Leistungstransformators, ohnedies eine Wärmebehandlung durchgeführt, um die Feuchtigkeit aus der Zellstoff-Isolation zu entfernen. Diese Wärmebehandlung wird nun auch zur Aushärtung des Klebstoffes verwendet. Bei einer Temperatur von etwa 100°C bis unterhalb 140°C wird der Polymerstoff zunächst weich und kann dadurch leicht zwischen benachbarte und gebündelte Adern eines Leitungsstranges eindringen. Die anschließende Abkühlung bewirkt eine Härtung des Polymerstoffs (zum Beispiel Klebstoffes), wodurch sich die einzelnen Adern oder Litzen des Leitungsstranges is used, e.g. a power transformer, in any case a heat treatment performed to remove the moisture from the pulp insulation. This heat treatment is now also used to cure the adhesive. At a temperature of about 100 ° C to below 140 ° C, the polymer material is initially soft and can thus easily penetrate between adjacent and bundled wires of a wiring harness. The subsequent cooling causes curing of the polymer material (for example, adhesive), which causes the individual wires or strands of the wiring harness
miteinander durch Kohäsion verbinden. Die am Anfang des Fertigungsprozesses flexible Leitung wird dadurch nach derinterconnect by cohesion. The at the beginning of the production process flexible line becomes thereby after the
Wärmebehandlung zu einer selbsttragenden, weitgehend starren Leitung . Je nach Zusammensetzung des Polymerstoffs (Klebstoffes) könnte dessen Aushärtung auch anders herbeigeführt werden, beispielsweise durch Entzug von Sauerstoff. Im Ergebnis erreicht man, dass durch die Aushärtung des polymeren Werkstoffs die anfangs biegsame Leitung am Ende des Herstellungsprozesses eine mechanische Eigenschaft aufweist, welche einer massiven Kupferleiter gleichen Querschnitts ähnlich ist. Heat treatment to a self-supporting, largely rigid line. Depending on the composition of the polymer material (adhesive), its curing could also be brought about differently, for example by removal of oxygen. As a result, by curing the polymeric material, the initially flexible conduit at the end of the manufacturing process has a mechanical property similar to a solid copper conductor of the same cross-section.
Bei einem Leistungstransformator oder einer Leistungsdrossel können daher Verbindungsleitungen, mit denen eine Verbindung zwischen den Wicklungen oder eine Durchführung durch das Gehäuse hergestellt ist, kostengünstiger ausgeführt werden. Die Verbindungsleitungen können zunächst bei der Montage leicht in Form gebracht werden. Ihre selbsttragende oder frei tragende Eigenschaft erhalten sie nach der Wärmebehandlung, die ohnedies bei der Herstellung durchgeführt wird. Dadurch ist der Herstellungsvorgang einfacher möglich, denn es entfallen aufwändige Vorrichtungen zum Biegen der massiven Kupferleiter oder Stützvorrichtungen, die bei Betrieb von flexiblen Leitungen erforderlich sind, weg. In a power transformer or a power reactor, therefore, connecting lines with which a connection between the windings or a passage through the housing is made, can be carried out more cheaply. The connecting lines can be easily brought into shape during assembly first. Their self-supporting or free-bearing property they get after the heat treatment, which is carried out anyway in the manufacture. As a result, the manufacturing process is easier, because it eliminates expensive devices for bending the massive copper conductors or support devices that are required in the operation of flexible lines away.
Hinsichtlich der Herstellungskosten ist es günstig, wenn die Schicht zwischen den einzelnen Lagen als eine Umwicklung ausgebildet ist, die mit einem wärmehärtbaren Harz getränkt ist. Dadurch kann das Harz je nach Ausbildung der Umwicklung ohne großen Aufwand in die Leitung eingebracht werden. With regard to the production cost, it is favorable if the layer between the individual layers is formed as a wrapping, which is impregnated with a thermosetting resin. As a result, depending on the design of the wrapping, the resin can be introduced into the line without great effort.
Besonders geeignet ist dabei Epoxydharz. Epoxy resin is particularly suitable.
Für eine besonders kostengünstige Ausführung kann es günstig sein, wenn die Umwicklung aus einem Papierstreifen For a particularly cost-effective design, it may be beneficial if the wrapping of a paper strip
hergestellt ist, welcher zuvor mit einem Harz beschichtet oder getränkt wurde. made previously coated or soaked with a resin.
Es kann hierbei günstig sein, wenn in Längserstreckung der Leitung gesehen die Umhüllung oder Umwicklung unterschiedlich ausgebildet ist. Dadurch lassen sich die mechanischen Eigenschaften der selbsttragenden Leitung sehr gut anpassen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechend It may be advantageous in this case, when seen in the longitudinal direction of the line, the envelope or wrapping is designed differently. This allows the mechanical Adapt the properties of the self-supporting cable very well. This can be done, for example, by an appropriate
überlappende, oder eine nebeneinander liegende Umwicklung erreicht werden. Die Umbandelung kann auch mit Abstand zueinander ausgeführt werden, wodurch eine geringere overlapping, or a side-by-side wrapping can be achieved. The Umbandelung can also be performed with distance from each other, creating a smaller
Steifigkeit erreicht werden kann. Je nach Ausführung ist es möglich, die selbsttragende Eigenschaft entlang der Leitung auf die jeweiligen Erfordernisse anzupassen. Die  Stiffness can be achieved. Depending on the design, it is possible to adapt the self-supporting property along the line to the respective requirements. The
selbsttragende Eigenschaft kann beispielsweise in bestimmten Abschnitten erhöht oder erniedrigt werden, je nach dem, mit welchen Kräften im Kurzschlussfall zu rechnen ist. Self-supporting property can be increased or decreased, for example, in certain sections, depending on which forces are to be expected in the event of a short circuit.
Es hat sich herausgestellt, dass Epoxydharz als Klebstoff sehr gut geeignet ist. Epoxydharz vermag durch die It has been found that epoxy resin is very suitable as an adhesive. Epoxy resin can through the
Kapillarwirkung sehr gut in das Leitungsgeflecht einzudringen und die einzelnen Litzen eines Leitungsstranges miteinander zu verkleben. Capillary effect very well penetrate into the wire mesh and glue the individual strands of a wiring harness together.
In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Umkleidung oder Umhüllung aus einem streifenförmigen Vlies, einem Gewebe oder Gewirke aus Polyester, Glasfaser oder einem anderen Werkstoff gebildet ist. Besonders günstig ist dabei eine Ausführung, bei der die Schicht zwischen benachbarten Lagen eine epoxydharzgekränkte Polyester-Vlies- Schicht ist. In another embodiment, it may also be provided that the casing or sheath is formed from a strip-shaped fleece, a woven or knitted fabric made of polyester, glass fiber or another material. Particularly favorable is an embodiment in which the layer between adjacent layers is an epoxy resin-reinforced polyester nonwoven layer.
Alternativ hierzu könnte die Schicht zwischen benachbarten Lagen auch durch eine Papierumwicklung gebildet sein, die mit einem Polymerstoff, z.B. einem Klebstoff beschichtet oder getränkt ist. Diese Ausführung ist vergleichsweise Alternatively, the layer between adjacent layers could also be formed by a paper wrapper covered with a polymeric material, e.g. an adhesive is coated or impregnated. This design is comparative
kostengünstig . inexpensive.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung kann sich bei der A particular advantage of the invention can be found in the
Herstellung eines Transformators oder einer Drossel großer Leistung ergeben, wobei für die Verbindung der Wicklungsenden mit einer Regeleinrichtung oder mit äußeren Anschlüssen der Maschine eine Leitung gemäß Anspruch 1 bis 6 verwendet wird. Kurzbeschreibung der Zeichnungen Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele zu entnehmen sind. Producing a transformer or a choke large power result, wherein for the connection of the coil ends with a controller or with external terminals of the machine, a line according to claim 1 to 6 is used. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For further explanation of the invention, reference is made in the following part of the description to drawings, from which further advantageous embodiments, details and further developments of the invention can be gathered by way of non-limiting exemplary embodiments.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Figure 1 shows a cross section through an inventive
selbsttragende elektrische Leitung, die aus drei Lagen von Leitungssträngen gebildet ist;  self-supporting electrical line formed of three layers of strands;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Figure 2 is a perspective view of another
Ausführungsform einer der selbsttragenden Leitung;  Embodiment of one of the self-supporting line;
Figur 3 einen Transformator, bei dem die 3 shows a transformer in which the
Verbindungsleitung zwischen der elektrischen  Connecting cable between the electrical
Wicklung und einem Regelschalter unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitung ausgebildet ist;  Winding and a control switch is formed using a line according to the invention;
Figur 4 eine Seitendarstellung der selbsttragenden Figure 4 is a side view of the self-supporting
elektrischen Leitung gemäß Figur 1.  electrical line according to FIG. 1
Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention
Die Figur 1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine selbsttragende elektrische Leitung 1, die aus einzelnen FIG. 1 shows in a cross-sectional illustration a self-supporting electrical line 1, which consists of individual ones
Leitungssträngen 2 gebildet ist, die jeweils aus verteilten Einzeldrähten 3 (Kupfer-Litzen) bestehen. Line strands 2 is formed, each consisting of distributed individual wires 3 (copper strands).
Die Leitungsstränge 2 sind in diesem Beispiel konzentrisch in drei Lagen angeordnet. Um eine innere Lage 6 gruppiert sich konzentrisch eine Anordnung von sechs Leitungssträngen 7, und um diese wiederum eine Anordnung von zwölf Leitungssträngen in einer äußeren Lage 8. Wie der Zeichnung der Figur 1 leicht entnommen werden kann, ist zwischen der inneren Lage 6 und der mittleren Lage 7, sowie zwischen den Lagen 8 und 7 eine Schicht 4 beziehungsweise 5 angeordnet. Jede dieser Schichten 4 und 5 fungiert als Träger eines Polymerstoffes The strands 2 are arranged concentrically in three layers in this example. Concentrically around an inner layer 6, an arrangement of six line strands 7, and As can be easily seen from the drawing of FIG. 1, a layer 4 or 5 is disposed between the inner layer 6 and the middle layer 7 and between the layers 8 and 7 , Each of these layers 4 and 5 acts as a carrier of a polymeric material
(Kunststoffs), hier eines Klebstoffes. (Plastic), here an adhesive.
Im vorliegenden Beispiel ist der Träger eine Umwicklung aus mit in Epoxydharz getränktem Polyestervlies. Das In the present example, the carrier is a wrap of impregnated with epoxy resin polyester fleece. The
Polyestervlies weist eine Überlappung auf. In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine Überlappung zwischen 20% bis 40% günstig ist. Als vorteilhaft hat es sich ebenfalls erwiesen, wenn die einzelnen Drähte 3, mit Epoxydharz beschichtet sind, beispielsweise jeweils mit Schichtdicken zwischen 10 ym und 20 ym. Anstelle eines Polyestervlies kann aber auch eine mit einem Polymerstoff beschichtet oder getrennte  Polyester fleece has an overlap. In practice it has been shown that an overlap between 20% to 40% is favorable. It has also proved to be advantageous if the individual wires 3 are coated with epoxy resin, for example, in each case with layer thicknesses between 10 μm and 20 μm. Instead of a polyester fleece but can also be coated with a polymer or separated
Papierumwicklung verwendet werden. Die Herstellung des selbsttragenden Leiterverbundes erfolgt in diesem Beispiel durch die Einwirkung von Wärme. Die Paper wrapping can be used. The self-supporting ladder composite is produced in this example by the action of heat. The
Wärmebehandlung erfolgt bei etwa 125°C über einen Zeitraum von 24 Stunden. Das Epoxydharz dringt dadurch in einem dünnflüssigen Zustand zwischen den einzelnen Litzen 3 eines Leitungsstranges 2 ein. Nach der Aushärtung des Klebstoffs entsteht durch die Klebeverbindung der gewünschte Heat treatment is carried out at about 125 ° C over a period of 24 hours. The epoxy resin penetrates thereby in a low-viscosity state between the individual strands 3 of a wiring harness 2. After curing of the adhesive, the adhesive bond produces the desired
selbsttragend Leitungsverbund, so dass diese Leitung self-supporting power line, so this line
beispielsweise bei einem Transformator, wie er typischerweise in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt wird, über weite Strecken freitragend installiert werden kann. Von besonderem Vorteil ist der Einsatz der Erfindung bei For example, in a transformer, as it is typically used in energy distribution networks, can be installed over long distances cantilevered. Of particular advantage is the use of the invention
Leistungstransformatoren . Power transformers.
In der Figur 2 ist eine andere Ausführung einer In the figure 2 is another embodiment of a
selbsttragenden Leitung 1 in einer perspektivischen Ansicht zu sehen. Die Schichten 4, 5 sind durch eine in Epoxydharz getränkten Papierumwicklung 9 gebildet. In den einzelnen Lagen 6, 7 und 8 sind die einzelnen Leitungsstränge 2 jeweils verseilt. In der Lage 6 ist die Verseilung der self-supporting line 1 to see in a perspective view. The layers 4, 5 are formed by a paper wrapper 9 soaked in epoxy resin. In the individual layers 6, 7 and 8, the individual strands 2 are each stranded. In position 6 is the stranding of the
Leitungsstränge 2 rechtsgängig, in der mittleren Lage 7 linksgängig und in der äußeren Lage 8 wieder rechtsgängig. Die Umbandelung ist in den Schichten 4, 5 in einem Line strands 2 right-handed, left-handed in the middle layer 7 and right again in the outer layer 8. The Umbandelung is in the layers 4, 5 in one
spiralförmigen Abstand der einzelnen Lagen zueinander spiral distance of the individual layers to each other
angeordnet . arranged.
Die Figur 3 zeigt einen Blick in das Innere eines 3 shows a view into the interior of a
Leistungstransformators. Der Transformator weist einen weichmagnetischen Kern 15 mit mehreren Schenkeln auf. Jeder der Schenkel trägt eine Wicklungsanordnung 11. Von den Power transformer. The transformer has a soft magnetic core 15 with a plurality of legs. Each of the legs carries a winding assembly 11. Of the
Anschlüssen der Wicklungsanordnung 11 führen Lead terminals of the winding assembly 11
Verbindungsleitungen 10 zu einer Regel- oder Stelleinrichtung 13. Die Verbindungsleitungen 10 verlaufen in Figur 3 über weite Strecken waagerecht. Der weitgehend geradlinige  Connecting lines 10 to a control or actuating device 13. The connecting lines 10 extend in Figure 3 over long distances horizontally. The largely straightforward
Leitungsverlauf geht dann in starke Krümmung 12 über. Einige der Verbindungsleitungen 10 führen auch zu Line course then goes over into strong curvature 12. Some of the connection lines 10 also lead to
Leitungsdurchführungen, die in Figur 3 nicht dargestellt sind . Cable bushings, which are not shown in Figure 3.
Diese Verbindungsleitungen 10 wurden bislang als isolierte Kupferstangen beziehungsweise Kupferschienen ausgeführt. These connecting lines 10 have hitherto been designed as insulated copper bars or copper bars.
Gemäß der Erfindung sind diese Verbindungsleitungen 10 als selbsttragende elektrische Leitung („seif supporting lead cable") ausgebildet, das heißt, die Verschaltung erfolgt nun mittels selbsttragenden Kupferseilen. According to the invention, these connecting lines 10 are designed as a self-supporting electrical cable ("seif supporting lead cable"), that is, the interconnection is now carried out by means of self-supporting copper cables.
Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, verlaufen die As can be seen from Figure 3, run the
Verbindungsleitungen 10 zwischen benachbart relativ weit auseinander liegenden Stützungen 14 frei. Die Herstellung von Biegungen 12 lässt sich bei der Montage manuell leicht durchführen, da die Verbindungsleitungen 10 hinreichend flexibel sind, zumal der Klebstoff noch nicht gehärtet ist. Es sind keine Biegewerkzeuge erforderlich. Connecting lines 10 between adjacent relatively widely spaced supports 14 free. The production of bends 12 can be carried out manually during assembly, since the connecting lines 10 are sufficiently flexible, especially since the adhesive has not yet hardened. There are no bending tools required.
Nach der Montage der Verbindungsleitungen 10 und zum Ende des Fertigungsprozesses wird der Transformator in einen Trocknungsofen auf eine Temperatur von etwa 120° Celsius erhitzt. Das in den Verbindungsleitungen 12 enthaltene After mounting the connecting lines 10 and the end of the manufacturing process, the transformer is in a Drying oven heated to a temperature of about 120 ° Celsius. The contained in the connecting lines 12
Epoxydharz härtet aus. Dies verleiht den installierten Epoxy resin hardens. This gives the installed
Verbindungsleitungen 10 die gewünschte Steifigkeit. Nach der Zeit im Trocknungsofen, können etwaige angebrachte Hilfs- Stützvorrichtungen wieder entfernt werden, so dass der Connecting lines 10 the desired stiffness. After the time in the drying oven, any attached auxiliary support devices can be removed again, so that the
Transformator kostengünstiger hergestellt werden kann. Transformer can be produced more cheaply.
Es kommt durch Wärmeinwirkung zu der gewünschten Verfestigung der installierten Verbindungsleitungen 10. Die Verfestigung des Harzes verleiht den Verbindungsleitungen 10 eine frei tragende Eigenschaft. Der Leitungsverbund ist dadurch im Betriebsfall in der Lage, die bei einem Kurzschluss It comes by heat to the desired solidification of the installed connecting lines 10. The solidification of the resin gives the connecting lines 10 a free-bearing property. The line network is thus able to operate in the event of a short circuit
auftretenden Kräfte weitgehend selbst aufzunehmen. largely absorb itself occurring forces.
Die Kostenersparnis bei der Herstellung des Transformators ergibt sich also einerseits dadurch, dass keine aufwändigen Biegevorrichtungen zum Biegen von massiven Kupferleitungen erforderlich sind. Zum anderen erfordert die Verschaltung mit den flexiblen Verbindungsleitungen 10 einen vergleichsweise geringen manuellen Aufwand. Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung beim Bau von Leistungstransformatoren anwendbar. The cost savings in the manufacture of the transformer thus results on the one hand, that no complex bending devices for bending of massive copper cables are required. On the other hand, the interconnection with the flexible connecting lines 10 requires a comparatively small manual effort. With particular advantage, the invention is applicable to the construction of power transformers.
Wie in Figur 3 dargestellt, werden die Verbindungsleitungen 10 mittels Stützen 14 gestützt. Zwischen den einzelnen As shown in Figure 3, the connecting lines 10 are supported by supports 14. Between the individual
Stützen 14 verlaufen die Verbindungsleitungen 10 freitragend. Die Wärmebehandlung des Transformators verleiht den  Supports 14 extend the connecting lines 10 self-supporting. The heat treatment of the transformer gives the
Verbindungsleitungen 10 im Verbund eine solche Stabilität, dass der Abstand zwischen den einzelnen Stützen 14 im Connecting lines 10 in the composite such stability that the distance between the individual supports 14 in
Vergleich zum nicht stabilisierten Zustand sehr groß gewählt werden kann. Compared to the non-stabilized state can be very large.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführung der Erfindung FIG. 4 shows a further embodiment of the invention
dargestellt, bei dir in einer Seitendarstellung einen Leiter mit einer spiralförmigen Umbandelung mit einem axialen shown in a side view of a conductor with a spiral Umbandelung with an axial
Abstand zwischen den einzelnen Windungen zu sehen ist. Obwohl die Erfindung in Detail durch dieses bevorzugte Distance between the individual turns can be seen. Although the invention in detail by this preferred
Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung natürlich nicht durch die offenbarten Of course, as the embodiment has been illustrated and described in more detail, the invention is of course not disclosed by the ones disclosed
Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Examples are limited and other variations can be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Im dem hier dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Einzeldrähte Runddrähte, die wiederum durch In the embodiments shown here, the individual wires are round wires, which in turn by
Verseilung/Verdrillung rundförmige Leitungsstränge ergeben. Sowohl die Querschnittsform der Einzeldrähte als auch die Querschnittsform der Leitungsstränge kann vom dargestellten Beispiel abweichen. Selbstverständlich können auch mehr als drei Lagen Stranding / twisting result in circular strands of wire. Both the cross-sectional shape of the individual wires and the cross-sectional shape of the cable strands may differ from the example shown. Of course, more than three layers
Einzelseile zur Anwendung kommen. Single ropes are used.
Als Werkstoff wird für den Leiter hier Kupfer verwendet, selbst verständlich können die Einzeldrähte aber auch aus Aluminium oder aus einem anderen elektrisch leitfähigen As a material copper is used for the conductor here, of course, the individual wires but also made of aluminum or another electrically conductive
Material bestehen. Material exist.
Die einzelnen Leiter des Kupferseiles (Verbindungsleitung) sind blank, das heißt voneinander nicht elektrisch isoliert. Selbst verständlich ist die Erfindung aber auch dann The individual conductors of the copper cable (connecting line) are bare, that is, not electrically isolated from each other. Of course, the invention is also understandable
anwendbar, wenn die Einzeldrähte elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sind. applicable, when the individual wires are electrically insulated from each other.
Anstelle Epoxydharz, kann natürlich auch ein anderer Instead of epoxy resin, of course, another
geeigneter Klebstoff verwendet werden. suitable adhesive can be used.
Die Wärme zur Aushärtung des Polymerstoffs kann durch einen Ofen, aber auch partiell auf die Verbindungsleitung The heat to cure the polymer material can pass through an oven, but also partially on the connecting line
eingetragen werden. be registered.
Wie bereits gesagt, kommen als Träger für den Klebstoff verschiedene saugfähige Werkstoffe in Betracht, As already mentioned, suitable carriers for the adhesive are various absorbent materials,
beispielsweise Vlies, Gewirke und Gewebe. Die Beschichtung der Einzeldrähte mit Klebstoff kann durch einen Sprühvorgang oder einen Tauchvorgang erfolgen. For example, fleece, knitted fabric and tissue. The coating of the individual wires with adhesive can be done by a spray or a dipping process.
Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen Compilation of the reference numbers used
1 selbsttragende elektrische Leitung 1 self-supporting electrical cable
2 Leitungsstrang  2 wiring harness
3 Einzeldraht  3 single wire
4 Schicht  4 layer
5 Schicht  5 layer
6 innere Lage  6 inner position
7 mittlere Lage  7 middle position
8 äußere Lage  8 outer layer
9 Papierumwicklung  9 paper wrapping
10 Verbindungsleitung  10 connection line
11 Wicklungsanordnung  11 winding arrangement
12 Krümmung von 10  12 curvature of 10
13 Regel- oder Stelleinrichtung  13 regulating or adjusting device
14 Stützen  14 columns
15 weichmagnetischer Kern  15 soft magnetic core

Claims

Patentansprüche claims
1. Selbsttragende elektrische Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Transformator oder eine Drossel, umfassend: mehrere Lagen (6,7,8) von A self-supporting electrical conduit for an electric machine, in particular a transformer or a reactor, comprising: a plurality of layers (6, 7, 8) of
Leitungsträngen (2), die jeweils aus Einzeldrähten (3) bestehen, wobei zwischen zwei benachbarten Lagen (6,7; 7,8) jeweils eine Schicht (4; 5) enthaltend einen härtbaren Polymerstoff ausgebildet ist, und/oder die Einzeldrähte (3) mit diesem Polymerstoff beschichtet sind, wobei in einem erhärteten Zustand des  Conductor strands (2) each consisting of individual wires (3), wherein in each case a layer (4; 5) containing a hardenable polymer material is formed between two adjacent layers (6, 7; 7, 8) and / or the individual wires (3 ) are coated with this polymer material, wherein in a hardened state of
Polymerstoffs ein selbsttragender Leiterverbund  Polymerstoffs a self-supporting ladder composite
hergestellt ist.  is made.
2. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch 2. Electric cable according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Schicht (4; 5) zwischen benachbarten Lagen (6,7; 7,8) einen Klebstoff enthalten ist.  in that an adhesive is contained in the respective layer (4; 5) between adjacent layers (6, 7; 7, 8).
3. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch 3. Electrical line according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) aus einem mit einem Epoxydharz getränkten Polyester-Vlies gebildet ist.  in that the respective layer (4; 5) is formed from a polyester fleece soaked with an epoxy resin.
4. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch 4. Electric cable according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) als Papierumwicklung (9) ausgebildet ist, die mit einem Klebstoff beschichtet oder mit einem Klebstoff getränkt ist .  in that the respective layer (4; 5) is designed as a paper wrapping (9) which is coated with an adhesive or impregnated with an adhesive.
5. Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) in Längserstreckung der Leitung (1) gesehen 5. Electrical line according to one of claims 1 to 4, characterized in that the respective layer (4; 5) seen in the longitudinal extension of the line (1)
unterschiedlich ausgebildet ist.  is formed differently.
6. Elektrischer Leitung nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein wärmehärtbares Harz, vorzugsweise ein Epoxydharz ist. 6. Electrical line according to one of claims 2, 4 or 5, characterized in that the adhesive is a thermosetting resin, preferably an epoxy resin.
7. Verfahren zum Herstellen einer selbsttragenden 7. Method for producing a self-supporting
elektrischen Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere Transformator oder Drossel, umfassend folgende Verfahrensschritte:  electrical line for an electrical machine, in particular transformer or choke, comprising the following method steps:
- konzentrisches Anordnen von zumindest zwei Lagen von Leitungsträngen (2), die jeweils aus Einzeldrähten (3) gebildet sind;  - Concentric arrangement of at least two layers of conductor strands (2), which are each formed of individual wires (3);
- Ausbilden jeweils einer Schicht (4; 5) zwischen zwei benachbarten Lagen (6, 7; 7,8), wobei die Schicht (4; 5) als Träger für einen härtbaren Kunststoff fungiert, und/oder  Forming a respective layer (4; 5) between two adjacent layers (6, 7; 7, 8), wherein the layer (4; 5) acts as a carrier for a hardenable plastic, and / or
- Beschichten der Einzeldrähte (3) mit einem Kunststoff .  - Coating the individual wires (3) with a plastic.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4; 5) zwischen benachbarten Lagen ( 6,7; 7,8) durch ein mit Epoxydharz getränktes Polyestervlies oder eine Papierumwicklung (9), die mit einem Klebstoff getränkt oder beschichtet ist, gebildet wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the layer (4; 5) between adjacent layers (6,7; 7,8) by impregnated with epoxy resin polyester fleece or paper wrapping (9) soaked with an adhesive or coated is formed.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch 9. The method according to claim 7 or 8, characterized
gekennzeichnet, dass die Schicht (4; 5) in  characterized in that the layer (4; 5) in
Längserstreckung der Leitung (1) gesehen unterschiedlich ausgebildet wird.  Longitudinal extent of the line (1) is formed differently.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff ein wärmehärtbares Harz, vorzugsweise ein wärmehärtbares Epoxydharz 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the plastic is a thermosetting resin, preferably a thermosetting epoxy resin
verwendet wird.  is used.
11. Elektrischer Transformator oder Drossel, umfassend: 11. An electrical transformer or choke comprising:
- einen weichmagnetischen Kern (15),  a soft magnetic core (15),
- eine Wicklungsanordnung (11), die auf dem Kern (14) angeordnet ist,  a winding arrangement (11) arranged on the core (14),
- mehrere Verbindungsleitungen (10), welche die  - Several connecting lines (10), which the
Wicklungsanordnung (11) mit einer Regleinrichtung (13) oder mit einer Leitungsdurchführung verbinden, wobei zumindest eine der Verbindungsleitungen (10) durch eine selbsttragende Leitung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildet ist. Connect winding assembly (11) with a regulator (13) or with a cable feedthrough, wherein at least one of the connecting lines (10) is formed by a self-supporting line (1) according to one of claims 1 to 6.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen 12. Method for producing an electrical
Transformators oder einer Drossel mit folgenden  Transformers or a throttle with the following
Verfahrensschritten :  Process steps:
- Bereitstellen eines weichmagnetischen Kerns (15), Providing a soft-magnetic core (15),
- Anbringen eine Wicklungsanordnung (11) auf dem Kern (15), Attaching a winding arrangement (11) on the core (15),
- Verbinden der Wicklungsanordnung (11) mit einer  - Connecting the winding assembly (11) with a
Regleinrichtung (13) oder mit einer  Regulator (13) or with a
Transformatordurchführung mittels mehrerer  Transformer implementation by means of several
Verbindungsleitungen (10), wobei zumindest eine dieser Verbindungsleitungen (10) durch eine selbsttragende Connecting lines (10), wherein at least one of these connecting lines (10) by a self-supporting
Leitung (1) gemäß einem der Ansprüche Anspruch 1 bis 6 gebildet wird. Line (1) according to one of Claims 1 to 6 is formed.
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