EP3690902A1 - Vorrichtung zum pressen eines eine oder mehrere wicklungen aufweisenden blockes einer statischen elektrischen maschine - Google Patents

Vorrichtung zum pressen eines eine oder mehrere wicklungen aufweisenden blockes einer statischen elektrischen maschine Download PDF

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EP3690902A1
EP3690902A1 EP19154693.6A EP19154693A EP3690902A1 EP 3690902 A1 EP3690902 A1 EP 3690902A1 EP 19154693 A EP19154693 A EP 19154693A EP 3690902 A1 EP3690902 A1 EP 3690902A1
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EP
European Patent Office
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hydraulic
block
coil
pressure
pressing
Prior art date
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EP19154693.6A
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English (en)
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EP3690902B1 (de
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Markus Stockner
Alexander Hackl
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens 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
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/303—Clamping coils, windings or parts thereof together

Definitions

  • the invention relates to a device for pressing a block of one or more windings of a static electrical machine, in particular a coil of a transformer, comprising a pressure element for transmitting a pressing force acting on the block in an axial direction of the block.
  • the invention relates to a static electrical machine, in particular an electrical transformer, comprising at least one block having one or more windings and at least one device of the type described above.
  • the mostly cylindrical coils are held on their base surface and a surface or cover surface opposite this base surface between two pressure elements, for example pressure plates or rings, or between a pressure element and a counter-holding element and are subjected to a suitable pressing force via the pressure elements.
  • the pressing force is usually introduced into and over the pressure elements at several points Transfer spacers placed on the top and / or base of the coil to the coil.
  • An object of the invention is achieved by a device for pressing a block of one or more coils or windings of a static electrical machine, in particular a coil of a transformer, the device comprising a pressure element for transmitting a pressing force acting on the block in an axial direction of the block, solved by the device having at least one hydraulic element for arrangement between the pressure element and the block in order to regulate a distribution of a pressing pressure acting on the block.
  • the pressing pressure can be distributed more evenly or can be introduced specifically into certain areas of the block.
  • static electrical machine refers to electrical transformers or reactors.
  • the hydraulic element between the pressure element which can be designed, for example, as a pressure plate, pressure segment, pressure segment chain, or as a pressure ring, and the block, in particular a base or surface of a substantially cylindrical coil of a transformer
  • the hydrostatic pressure compensation in the hydraulic element or, in the case of several hydraulic elements a homogenized distribution of the pressing pressure acting on the coil can be achieved in all hydraulic elements, as a result of which, among other things, a better short-circuit strength of the block, in particular the coil, can be achieved.
  • the number of points at which the pressing force is introduced into the pressure element can also be reduced.
  • the vibration behavior of the windings can be influenced in a targeted manner, as a result of which the overall noise development of the static electrical machine, in particular of the transformer, can also be influenced.
  • the use of piezo actuators can also compensate for high-frequency pressure fluctuations.
  • the block in particular the coil, can be pressed by attaching a single device according to the invention, for example to the base surface or to the surface of the coil, or by attaching a device according to the invention to the base surface of the coil and a further device according to the invention to that opposite the base surface Surface of the coil is attached and the pressing force is introduced into the coil via both of these devices according to the invention.
  • the hydraulic element is formed by at least one hydraulic hose.
  • hydraulic hoses as hydraulic elements is particularly advantageous due to the high flexibility in their arrangement between the pressure element and the coil.
  • the arrangement of the hydraulic hose or, in the case of several hydraulic hoses, all hydraulic hoses can be flexibly adjusted.
  • the hydraulic hose is arranged in a spiral shape with respect to a longitudinal axis of the coil.
  • This preferred embodiment of the device according to the invention makes it possible to apply the same pressing pressure to the entire base or surface of the coil by means of a single hydraulic hose.
  • the hydraulic hose can be arranged in a spiral from a center of the coil in the direction of a jacket edge of the coil that closes the base or surface.
  • the entire hydraulic element can be controlled by means of a single control device.
  • the at least one hydraulic hose is arranged in a circular manner with respect to a longitudinal axis of the coil.
  • a specific winding of the coil can be subjected to a predetermined pressing pressure in a targeted manner, or the pressing pressure prevailing in a specific winding can be applied can be specifically monitored and regulated while the transformer is in operation.
  • the entire base or surface of the coil can be divided into annular sections, in each of which a predetermined pressing pressure prevails.
  • the individual annular sections can, for example, correspond to the areas of different windings.
  • Both the at least one hydraulic hose and the further hydraulic hoses can preferably have the shape of a ring segment or be designed in the form of a circular arc, instead of forming a completely closed circle.
  • the hydraulic element is formed by a plurality of hydraulic hoses arranged radially outward with respect to a longitudinal axis of the coil.
  • Hydraulic pressure equalization can therefore always take place between the individual hydraulic hoses, which leads to a particularly homogeneous distribution of the pressing pressure acting on the spool.
  • the hydraulic element is formed by a plurality of hydraulic cylinders.
  • At least two, preferably all, hydraulic cylinders are hydraulically connected to one another.
  • Hydraulic pressure equalization can therefore always take place in the individual hydraulic cylinders, which leads to a particularly homogeneous distribution of the pressing pressure acting on the spool.
  • the hydraulic element is formed by at least one hydraulic hose and by at least one hydraulic cylinder.
  • An object on which the invention is based is also achieved by a transformer comprising at least one coil and at least one device of the type described above, the at least one, preferably each, hydraulic element being pressed between the pressure element and the coil.
  • the pressing force introduced into the pressure element is transmitted to the coil via the hydraulic element, that is to say, for example, via one or more hydraulic hoses or via one or more hydraulic cylinders or via a combination arrangement of hydraulic hoses and cylinders.
  • the hydraulic element according to the invention By using the hydraulic element according to the invention, a particularly homogeneous distribution of the resulting pressing pressure acting on the coil can be achieved over the base or surface of the coil.
  • At least one, preferably several, spacers is arranged between the hydraulic element and the coil.
  • the spacers are, compared to the hydraulic element, rigid elements which are arranged between the hydraulic element and the individual turns of the coil in order to optimize the power transmission to the coil and to allow an oil flow necessary for cooling in the operating state of the transformer.
  • FIG. 1 The basic functioning of the device according to the invention is achieved by Fig. 1 illustrated.
  • a substantially cylindrical coil 1 of a transformer is clamped between a device according to the invention and a counter-holding element, not shown.
  • the device according to the invention comprises a pressure element 2 and a hydraulic element 4, which is arranged between the pressure element 2 and a surface 9 of the coil 1.
  • the surface 9 lies opposite a base 8 of the coil 1, on which base 8 the coil 1 is in engagement with the counter-holding element.
  • the coil 1 - in particular windings of the coil 1 - is pressed between the counter-holding element and the device according to the invention.
  • a pressing force is introduced into the pressure element 2, which can be designed as a pressure plate or pressure ring, of the device via a plurality of force introduction points and subsequently transmitted to the coil 1 via the hydraulic element 4 and the spacers 6.
  • the pressing force has at least one component which acts on the coil 1 along an axial direction 3 of the coil 1, the Axial direction runs parallel to a longitudinal axis 5 of the coil 1.
  • Fig. 2 shows the arrangement Fig. 1 , wherein a further device according to the invention is provided instead of the counter-holding element. Accordingly, this is arranged on the base 8 of the coil 1 and also applies a pressing force to the coil 1, which acts on the coil 1 in the axial direction of the coil 1 and is therefore opposed to that pressing force which is arranged on the surface 9 of the coil 1 Device is transferred to the coil 1.
  • the pressing forces transmitted via the two devices can be identical or different in amount.
  • the hydraulic elements 4 of the devices are connected to one another via a hydraulic connection 7, so that differences in the pressing forces acting on the two pressure elements 2 are compensated for due to the hydrostatic pressure compensation.
  • the 3, 4, 5, 6 and 7 each show a sectional view along section line AA (see Fig. 1 ), but in each case for different design variants of the device according to the invention.
  • the printing element 2 lies in front of the drawing plane and is therefore not visible.
  • the pressing force acts in the axial direction 3, which is normal to the drawing plane and penetrates into it.
  • the hydraulic element 4 of the device is formed by a single hydraulic hose. This is arranged spirally around the center of the surface 9 or about the longitudinal axis 5 of the coil 1 and is provided with a single control device 10.
  • the hydraulic element 4 is formed by four concentrically arranged hydraulic hoses which are connected to one another and to a single control device 10 via a hydraulic connection 7.
  • the hydraulic element 4 is formed by a plurality of circular hydraulic hoses and by a plurality of hydraulic cylinders.
  • the individual hydraulic hoses can either be hydraulically connected to one another and provided with a common control device 10, or not connected to one another and each provided with a separate control device 10; The same applies to the individual hydraulic cylinders. Separate hydraulic hoses and hydraulic cylinders can be pressurized separately.
  • In 6 and 7 is the hydraulic element 4 formed by a plurality of radially arranged hydraulic hoses.
  • the individual hydraulic hoses are not connected to one another and are therefore each provided with their own control device 10.
  • the individual hydraulic hoses can each be pressurized separately with a certain pressure.
  • the variant according to Fig. 7 only a single control device 10, the individual hydraulic hoses being connected to one another via a hydraulic connection 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressen eines eine oder mehrere Wicklungen aufweisenden Blockes einer statischen elektrischen Maschine, vorzugsweise einer Spule (1) eines Transformators, umfassend ein Druckelement (2) zur Übertragung einer in eine Axialrichtung (3) des Blockes auf den Block wirkenden Presskraft, wobei die Vorrichtung zumindest ein Hydraulikelement (4) zur Anordnung zwischen dem Druckelement (2) und dem Block aufweist, um eine Verteilung eines auf den Block wirkenden Pressdruckes zu regeln.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressen eines eine oder mehrere Wicklungen aufweisenden Blockes einer statischen elektrischen Maschine, insbesondere einer Spule eines Transformators, umfassend ein Druckelement zur Übertragung einer in eine Axialrichtung des Blockes auf den Block wirkenden Presskraft.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine statische elektrische Maschine, insbesondere einen elektrischen Transformator, umfassend zumindest einen eine oder mehrere Wicklungen aufweisenden Block sowie zumindest eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art.
    • Stand der Technik
  • Um die für den sicheren Betrieb notwendige mechanische Stabilität von Spulen eines elektrischen Transformators sicherzustellen, werden diese in der Regel mechanisch gepresst.
  • Zu diesem Zweck werden die meist zylinderförmigen Spulen an ihrer Grundfläche und einer dieser Grundfläche gegenüberliegenden Oberfläche bzw. Deckfläche zwischen zwei Druckelementen, beispielsweise Druckplatten bzw. -ringen, oder zwischen einem Druckelement und einem Gegenhalteelement gehalten und über die Druckelemente mit einer geeigneten Presskraft beaufschlagt. Die Presskraft wird dabei meist an mehreren Stellen in die Druckelemente eingeleitet und über auf der Ober- und/oder Grundfläche der Spule platzierte Abstandhalter auf die Spule übertragen.
  • Aufgrund der lokalen Beaufschlagung der Druckplatte mit der Presskraft kommt es jedoch zu einer inhomogenen Verteilung des auf die Spule wirkenden Pressdruckes, was sich in einer Über- oder Unterpressung der Wicklungen äußern und die Lebensdauer des Transformators beeinträchtigen kann. Insbesondere im Falle einer Unterpressung können auch Probleme im Kurzschlussfall auftreten.
  • Um eine homogenere Druckverteilung zu erreichen, sind mehrere Maßnahmen bekannt - etwa die Vergrößerung der Druckelemente, das Vorsehen zusätzlicher und breiterer Unterlagen an den Druckeinleitungsstellen, sowie die Erhöhung der Anzahl der Druckeinleitungsstellen. All diese Maßnahmen gehen jedoch mit einem erhöhten Aufwand in der Fertigung des jeweiligen Transformators einher und führen somit zu höheren Fertigungskosten.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Pressen eines eine oder mehrere Spulen oder Wicklungen aufweisenden Blockes einer statischen elektrischen Maschine, insbesondere eines Transformators, bereitzustellen, mittels welcher insbesondere die Unterpressung und Überpressung von Spulen oder Wicklungen des Blockes vermieden werden kann.
  • Weitere der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung deutlich.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Pressen einer eine oder mehrere Spulen oder Wicklungen aufweisenden Blockes einer statischen elektrischen Maschine, insbesondere einer Spule eines Transformators, wobei die Vorrichtung ein Druckelement zur Übertragung einer in eine Axialrichtung des Blockes auf den Block wirkenden Presskraft umfasst, gelöst, indem die Vorrichtung zumindest ein Hydraulikelement zur Anordnung zwischen dem Druckelement und dem Block aufweist, um eine Verteilung eines auf den Block wirkenden Pressdruckes zu regeln. Etwa kann der Pressdruck gleichmäßiger verteilt oder aber gezielt in bestimmte Bereiche des Blockes eingeleitet werden.
  • Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck "statische elektrische Maschine" elektrische Transformatoren oder Reaktoren.
  • Durch die Verwendung des Hydraulikelementes zwischen dem Druckelement, welches beispielsweise als Druckplatte, Drucksegment, Drucksegmentkette, oder als Druckring ausgebildet sein kann, und dem Block, insbesondere einer Grund- oder Oberfläche einer im Wesentlichen zylinderförmigen Spule eines Transformators, kann durch den hydrostatischen Druckausgleich im Hydraulikelement bzw., im Falle mehrerer Hydraulikelemente, in allen Hydraulikelementen eine homogenisierte Verteilung des auf die Spule wirkenden Pressdruckes erreicht werden, wodurch unter anderem eine bessere Kurzschlussfestigkeit des Blockes, insbesondere der Spule, erreicht werden kann. Dadurch kann auch die Anzahl jener Stellen, an denen die Presskraft in das Druckelement eingeleitet wird, reduziert werden. Bei Blöcken, insbesondere Spulen, mit mehreren Wicklungen können alle Wicklungen mit dem gleichen Pressdruck beaufschlagt werden, oder es kann der auf jede einzelne Wicklung wirkende Pressdruck separat gewählt werden. Durch passive oder aktive Druckregelung in dem Hydraulikelement bzw. in den Hydraulikelementen können zudem Druckschwankungen gezielt kompensiert werden. Die Frequenzen dieser Druckschwankungen können dabei, im Rahmen der in statischen elektrischen Maschinen auftretenden Bereiche, beliebig hoch sein. Weiters wird es möglich, einen konstanten hydraulischen Pressdruck vorzugeben; durch den Einsatz einer mit dem Hydraulikelement in Wirkverbindung stehenden Regeleinrichtung kann ein für den Block, insbesondere die Spule, optimaler Pressdruck während der gesamten Lebenszeit der statischen elektrischen Maschine, insbesondere des Transformators, garantiert werden. Zusätzlich kann durch Regelung des auf den Block, insbesondere die Spule, wirkenden Pressdrucks das Schwingungsverhalten der Wicklungen gezielt beeinflusst werden, wodurch sich auch die Geräuschentwicklung der statischen elektrischen Maschine, insbesondere des Transformators, insgesamt beeinflussen lässt. Außerdem können, beispielsweise alterungsbedingte oder thermische, Druckschwankungen ausgeglichen werden; etwa durch den Einsatz von Piezoaktuatoren können so auch hochfrequente Druckschwankungen kompensiert werden. Durch Überwachung eines Betriebszustandes des Hydraulikelementes kann der im Betriebszustand der statischen elektrischen Maschine, insbesondere des Transformators, vorherrschende Pressdruck überwacht werden. Die Pressung des Blockes, insbesondere der Spule, kann erfolgen, indem eine einzige erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise an die Grundfläche oder an die Oberfläche der Spule angebracht wird, oder indem eine erfindungsgemäße Vorrichtung an die Grundfläche der Spule und eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung an die der Grundfläche gegenüberliegende Oberfläche der Spule angebracht wird und die Presskraft über beide dieser erfindungsgemäßen Vorrichtungen in die Spule eingeleitet wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass das Hydraulikelement durch zumindest einen Hydraulikschlauch ausgebildet ist.
  • Sämtliche der im Folgenden im Zusammenhang mit der Spule eines Transformators getätigten Aussagen treffen analog im Zusammenhang mit dem eine oder mehrere Spulen oder Wicklungen umfassenden Block einer statischen elektrischen Maschine zu.
  • Die Verwendung von Hydraulikschläuchen als Hydraulikelemente bietet sich vor allem aufgrund der hohen Flexibilität bei deren Anordnung zwischen Druckelement und Spule an. Je nachdem, ob die gesamte Grund- bzw. Oberfläche der Spule mit demselben Pressdruck beaufschlagt werden soll, oder ob einzelne Wicklungen gezielt mit einem erhöhten oder verringerten Pressdruck beaufschlagt werden sollen, kann die Anordnung des Hydraulikschlauches bzw., im Falle mehrerer Hydraulikschläuche, aller Hydraulikschläuche flexibel angepasst werden.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Hydraulikschlauch bezogen auf eine Längsachse der Spule spiralförmig verlaufend angeordnet ist.
  • Durch diese bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es möglich, die gesamte Grund- bzw. Oberfläche der Spule mittels eines einzigen Hydraulikschlauches mit demselben Pressdruck zu beaufschlagen. Dabei kann der Hydraulikschlauch von einem Zentrum der Spule spiralförmig in Richtung einer die Grund- bzw. Oberfläche abschließenden Mantelkante der Spule verlaufend angeordnet sein. Das gesamte Hydraulikelement kann dabei mittels einer einzigen Regeleinrichtung geregelt werden.
  • Alternativ ist es bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der zumindest eine Hydraulikschlauch bezogen auf eine Längsachse der Spule kreisförmig verlaufend angeordnet ist.
  • Dadurch kann eine bestimmte Wicklung der Spule gezielt mit einem vorbestimmten Pressdruck beaufschlagt werden bzw. kann der in einer bestimmten Wicklung vorherrschende Pressdruck während des Betriebszustandes des Transformators gezielt überwacht und geregelt werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass weitere Hydraulikschläuche ebenfalls kreisförmig und konzentrisch mit dem zumindest einen Hydraulikschlauch angeordnet sind.
  • Somit kann die gesamte Grund- bzw. Oberfläche der Spule in ringförmige Abschnitte unterteilt werden, in denen jeweils ein vorbestimmter Pressdruck vorherrscht. Die einzelnen ringförmigen Abschnitte können dabei beispielsweise den Bereichen unterschiedlicher Wicklungen entsprechen.
  • Bevorzugt können sowohl der zumindest eine Hydraulikschlauch als auch die weiteren Hydraulikschläuche die Form eines Ringsegmentes aufweisen bzw. kreisbogenförmig ausgebildet sein, anstatt einen vollständig geschlossenen Kreis auszubilden.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass das Hydraulikelement durch mehrere, bezogen auf eine Längsachse der Spule jeweils radial nach außen verlaufend angeordnete Hydraulikschläuche ausgebildet ist.
  • Dadurch wird es möglich, die Grund- bzw. Oberfläche der Spule in Kreissektoren zu unterteilen, in denen jeweils ein vorbestimmter Pressdruck vorherrscht. Außerdem kann durch diese Anordnung der Hydraulikschläuche eine besonders gleichmäßige Verteilung des Pressdruckes auf der gesamten Grund- bzw. Oberfläche der Spule erreicht werden.
  • Im Falle der Ausbildung des Hydraulikelementes durch mehrere Hydraulikschläuche kann es vorteilhaft sein und ist es bei entsprechenden, bevorzugten Ausführungsformen der Fall, dass jedem Hydraulikschlauch eine separate hydraulische Regeleinrichtung zugewiesen ist.
  • Alternativ dazu ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zumindest zwei, vorzugsweise sämtliche, Hydraulikschläuche hydraulisch miteinander verbunden sind.
  • Somit kann zwischen den einzelnen Hydraulikschläuchen stets ein hydraulischer Druckausgleich stattfinden, was zu einer besonders homogenen Verteilung des auf die Spule wirkenden Pressdrucks führt.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass das Hydraulikelement durch mehrere Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
  • Dadurch wird eine besonders gezielte Einleitung des Pressdruckes in die Spule ermöglicht. Dabei können den einzelnen Hydraulikzylindern jeweils separate Regeleinrichtungen zugewiesen sein.
  • Alternativ dazu ist es bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zumindest zwei, vorzugsweise sämtliche, Hydraulikzylinder hydraulisch miteinander verbunden sind.
  • Somit kann in den einzelnen Hydraulikzylindern stets ein hydraulischer Druckausgleich stattfinden, was zu einer besonders homogenen Verteilung des auf die Spule wirkenden Pressdrucks führt.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass das Hydraulikelement durch zumindest einen Hydraulikschlauch sowie durch zumindest einen Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
  • Dabei handelt es sich also um eine Kombination der oben beschriebenen Ausführungsvarianten des Hydraulikelementes, wodurch die jeweiligen oben beschriebenen Effekte in Kombination miteinander genutzt werden können.
  • Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch einen Transformator umfassend zumindest eine Spule sowie zumindest eine Vorrichtung der vorhergehend beschriebenen Art gelöst, wobei das zumindest eine, vorzugsweise jedes, Hydraulikelement zwischen dem Druckelement und der Spule gepresst ist.
  • Dabei wird die in das Druckelement eingeleitete Presskraft über das Hydraulikelement, also beispielsweise über einen oder mehrere Hydraulikschläuche oder über einen oder mehrere Hydraulikzylinder oder über eine Kombinationsanordnung von Hydraulikschläuchen und -zylindern, auf die Spule übertragen. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Hydraulikelementes kann eine über die Grund- bzw. Oberfläche der Spule besonders homogene Verteilung des resultierenden, auf die Spule wirkenden Pressdruckes erreicht werden.
  • Besonders bevorzugt ist zwischen dem Hydraulikelement und der Spule zumindest ein, vorzugsweise mehrere, Abstandhalter angeordnet.
  • Bei den Abstandhaltern handelt es sich um im Vergleich zu dem Hydraulikelement formstarre Elemente, welche zwischen dem Hydraulikelement und den einzelnen Windungen der Spule angeordnet sind, um die Kraftübertragung auf die Spule zu optimieren sowie einen im Betriebszustand des Transformators zur Kühlung nötigen Ölfluss zuzulassen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen, auf die dabei Bezug genommen wird, sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
  • Die Zeichnungen stellen die erfindungsgemäße Vorrichtung auf einem Transformatorschenkel eines Aktivteils dar. Dabei zeigt
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Spule eines elektrischen Transformators mit einer an der Oberfläche der Spule angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer Spule eines elektrischen Transformators mit einer an der Oberfläche der Spule angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie einer weiteren, an der Grundfläche der Spule angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    Fig. 3
    eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A aus Fig. 1, wobei das Hydraulikelement durch einen spiralförmig angeordneten Hydraulikschlauch ausgebildet ist,
    Fig. 4
    eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A aus Fig. 1, wobei das Hydraulikelement durch konzentrisch angeordnete Hydraulikschläuche ausgebildet ist,
    Fig. 5
    eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A aus Fig. 1, wobei das Hydraulikelement durch mehrere kreisbogenförmige Hydraulikschläuche sowie durch mehrere Hydraulikzylinder ausgebildet ist,
    Fig. 6
    eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A aus Fig. 1, wobei das Hydraulikelement durch mehrere radial verlaufend angeordnete Hydraulikschläuche ausgebildet ist, und
    Fig. 7
    eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A aus Fig. 1 zeigt, wobei das Hydraulikelement durch mehrere radial verlaufend angeordnete und hydraulisch miteinander verbundene Hydraulikschläuche ausgebildet ist.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die grundsätzliche Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch Fig. 1 veranschaulicht. Eine im Wesentlichen zylinderförmige Spule 1 eines Transformators ist dabei zwischen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem nicht dargestellten Gegenhalteelement eingespannt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Druckelement 2 sowie ein Hydraulikelement 4, welches zwischen dem Druckelement 2 und einer Oberfläche 9 der Spule 1 angeordnet ist. Die Oberfläche 9 liegt einer Grundfläche 8 der Spule 1 gegenüber, an welcher Grundfläche 8 die Spule 1 mit dem Gegenhalteelement in Eingriff steht. Zwischen dem Hydraulikelement 4 und der Oberfläche 9 der Spule 1 befinden sich mehrere Abstandhalter 6, welche im Vergleich zu dem Hydraulikelement 4 formstarr ausgebildet sind.
  • Um der Spule 1 die für einen sicheren Betrieb des Transformators erforderliche mechanische Stabilität zu verleihen, wird die Spule 1 - insbesondere Wicklungen der Spule 1 - zwischen dem Gegenhalteelement und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gepresst. Dazu wird eine Presskraft über mehrere Krafteinleitungsstellen in das Druckelement 2, welches als Druckplatte oder Druckring ausgebildet sein kann, der Vorrichtung eingeleitet und in weiterer Folge über das Hydraulikelement 4 und die Abstandhalter 6 auf die Spule 1 übertragen. Die Presskraft hat dabei zumindest eine Komponente, welche entlang einer Axialrichtung 3 der Spule 1 auf die Spule 1 wirkt, wobei die Axialrichtung parallel zu einer Längsachse 5 der Spule 1 verläuft.
  • Durch den Einsatz des Hydraulikelementes 4 kann eine verglichen mit herkömmlichen Pressvorrichtungen homogene Verteilung des resultierenden Pressdruckes, welcher auf die Spule 1 bzw. auf die Oberfläche 9 der Spule 1 wirkt, erzielt werden. Dies wird insbesondere aufgrund des hydrostatischen Druckausgleichs im Hydraulikelement bzw., im Falle mehrerer Hydraulikelemente, in allen Hydraulikelementen erreicht.
  • Fig. 2 zeigt die Anordnung aus Fig. 1, wobei anstelle des Gegenhalteelementes eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist. Diese ist demnach an der Grundfläche 8 der Spule 1 angeordnet und beaufschlagt die Spule 1 ebenfalls mit einer Presskraft, welche in Axialrichtung der Spule 1 auf die Spule 1 wirkt und somit jener Presskraft entgegengerichtet ist, welche über die auf der Oberfläche 9 der Spule 1 angeordnete Vorrichtung auf die Spule 1 übertragen wird.
  • Grundsätzlich können die über die beiden Vorrichtungen übertragenen Presskräfte betragsmäßig identisch oder verschieden sein. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hydraulikelemente 4 der Vorrichtungen über eine hydraulische Verbindung 7 miteinander Verbunden, sodass aufgrund des hydrostatischen Druckausgleiches Unterschiede in den auf die beiden Druckelemente 2 wirkenden Presskräften ausgeglichen werden.
  • Die Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 zeigen jeweils eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A (siehe Fig. 1), jedoch jeweils für unterschiedliche Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Druckelement 2 liegt dabei vor der Zeichenebene und ist daher nicht zu sehen. Die Presskraft wirkt jeweils in Axialrichtung 3, welche normal auf die Zeichenebene steht und in diese eindringt.
  • In Fig. 3 ist das Hydraulikelement 4 der Vorrichtung durch einen einzigen Hydraulikschlauch ausgebildet. Dieser ist spiralförmig verlaufend um den Mittelpunkt der Oberfläche 9 bzw. um die Längsachse 5 der Spule 1 angeordnet und mit einer einzigen Regeleinrichtung 10 versehen.
  • In Fig. 4 ist das Hydraulikelement 4 durch vier konzentrisch angeordnete Hydraulikschläuche ausgebildet, welche über eine hydraulische Verbindung 7 miteinander sowie mit einer einzigen Regeleinrichtung 10 verbunden sind.
  • Es sind jedoch auch solche, Fig. 4 entsprechenden Ausführungsbeispiele vom Erfindungsgedanken erfasst, bei denen die konzentrischen Hydraulikschläuche nicht miteinander verbunden sind und jeder Hydraulikschlauch mit einer eigenen Regeleinrichtung 10 versehen ist. Somit kann jeder einzelne der Hydraulikschläuche separat mit einem bestimmten Pressdruck beaufschlagt werden.
  • In Fig. 5 ist das Hydraulikelement 4 durch mehrere kreisbogenförmige Hydraulikschläuche sowie durch mehrere Hydraulikzylinder ausgebildet. Dabei können die einzelnen Hydraulikschläuche entweder hydraulisch miteinander verbunden und mit einer gemeinsamen Regeleinrichtung 10 versehen sein, oder aber nicht miteinander verbunden und jeweils mit einer eigenen Regeleinrichtung 10 versehen sein; Selbiges gilt für die einzelnen Hydraulikzylinder. Separate Hydraulikschläuche und Hydraulikzylinder können dabei separat mit einem bestimmten Pressdruck beaufschlagt werden.
  • In Fig. 6 und Fig. 7 ist das Hydraulikelement 4 durch mehrere radial verlaufend angeordnete Hydraulikschläuche ausgebildet. In der in Fig. 6 abgebildeten Ausführungsvariante sind die einzelnen Hydraulikschläuche nicht miteinander verbunden und sind daher jeweils mit einer eigenen Regeleinrichtung 10 versehen. Hier können die einzelnen Hydraulikschläuche jeweils separat mit einem bestimmten Pressdruck beaufschlagt werden. Hingegen umfasst die Ausführungsvariante gemäß Fig. 7 lediglich eine einzige Regeleinrichtung 10, wobei die einzelnen Hydraulikschläuche über eine hydraulische Verbindung 7 miteinander verbunden sind.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Spule
    2
    Druckelement
    3
    Axialrichtung
    4
    Hydraulikelement
    5
    Längsachse
    6
    Abstandhalter
    7
    hydraulische Verbindung
    8
    Grundfläche
    9
    Oberfläche
    10
    Regeleinrichtung

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Pressen eines eine oder mehrere Wicklungen aufweisenden Blockes einer statischen elektrischen Maschine, vorzugsweise einer Spule (1) eines Transformators, umfassend ein Druckelement (2) zur Übertragung einer in eine Axialrichtung (3) des Blockes auf den Block wirkenden Presskraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein Hydraulikelement (4) zur Anordnung zwischen dem Druckelement (2) und dem Block aufweist, um eine Verteilung eines auf den Block wirkenden Pressdruckes zu regeln.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikelement (4) durch zumindest einen Hydraulikschlauch ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikschlauch bezogen auf eine Längsachse (5) des Blockes spiralförmig verlaufend angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Hydraulikschlauch bezogen auf eine Längsachse (5) des Blockes kreisförmig verlaufend angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Hydraulikschläuche ebenfalls kreisförmig und konzentrisch mit dem zumindest einen Hydraulikschlauch angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikelement (4) durch mehrere, bezogen auf eine Längsachse (5) des Blockes jeweils radial nach außen verlaufend angeordnete Hydraulikschläuche ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, vorzugsweise sämtliche, Hydraulikschläuche hydraulisch miteinander verbunden sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikelement (4) durch mehrere Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, vorzugsweise sämtliche, Hydraulikzylinder hydraulisch miteinander verbunden sind.
  10. Statische elektrische Maschine umfassend zumindest einen eine oder mehrere Wicklungen aufweisenden Block, sowie zumindest eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zumindest eine, vorzugsweise jedes, Hydraulikelement (4) zwischen dem Druckelement (2) und dem Block gepresst ist.
  11. Statische elektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hydraulikelement (4) und dem Block zumindest ein, vorzugsweise mehrere, Abstandhalter (6) angeordnet sind.
  12. Statische elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei diese als elektrischer Transformator ausgebildet ist und wobei der Block als Spule (1) des Transformators ausgebildet ist.
  13. Statische elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei diese als elektrischer Reaktor ausgebildet ist und wobei der Block als Spule (1) des Reaktors ausgebildet ist.
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