HU182901B - Layer winding of transformer and method for making thereof - Google Patents

Description

A találmány tárgya egyrészt réteges tekercsként, előnyösen nagyfeszültségű réteges tekercsként kialakított, szalag alakú vezetékből készült transzformátortekercs, álról a szalag alakú vezeték szigetelése a réteges tekercselés folyamán kialakítható egy olyan szigetelőszalaggal, amelynek szélessége közel háromszorosa a vezeték szélességének, és így a szigetelőszalag kétszer a vezeték köré hajtható. A találmány tárgya másrészt az ilyen transzformátortekercs előállítási eljárása.

A bevezetőben említett fajtájú fojtó- vagy transzformátortekercsek szalag alakú vezetékeinek szigetelésére szolgáló eljárást ismertetnek pl. az 1 563 458 számú NSZK-beli közrebocsátási leírásban. Ennek az ismert eljárásnak az a hátránya, hogy a vezeték szigetelésének és ezzel egyidejűleg az egyes papírrétegeknek rögzítésére a hajtogató berendezések előtt mindig ragasztóanyagot kell odavezetni. Ez az. intézkedés ugyan a vezeték köré hajtott szigetelés kielégítő felragasztásához vezet, a tekercsrétegek rögzítését mégis csak akkor érik el, ha több ragasztóanyagot visznek fel a szigetelőpapírra, úgy, hogy a ragasztóanyag egy része a hajtogatási hézagokon átnyomódik, és ezáltal lehetővé teszi, hogy a tekercsréteg összeragadjon a következő réteg megfelelő meneteivel. Egy ilyen eljárás nem alkalmas arra, hogy egy sok rétegből álló réteges tekercsnek főképp nagyfeszültségű réteges tekercsnek a szükséges mechanikai szilárdságot megadja. Az irányított impregnálást is megnehezíti, mert az egyes rétegek közti ragasztási helyek messzemenően meghatározatlanok.

A találmány feladata, hogy a bevezetőben említett típusú, réteges tekercsként, előnyösen nagyfeszültségű réteges tekercsként kialakított transzformátortekercset úgy tökéletesítse, hogy mechanikai szilárdsága nagy rétegszámoknál is kielégítően nagy legyen. Emellett az egyes tekercsrétegek rögzítését szolgáló intézkedéseknek nem szabad az impregnálást akadályozniuk. Elsősorban azonban teljesen automatizált, lehetőleg programvezérelt tekercselési eljárást kell lehetővé tennie.

Ezt a feladatot a találmány szerinti transzformátortekercsnél azáltal oldjuk meg, hogy a szigetelőszalag a vezeték szigetelése mellett a rétegek közötti szigetelést is biztosítja, és a rétegek kerületén, de csupán a vezeték szigetelésének külső oldalán előre meghatározott távolságokban a rákövetkező réteg rögzítésére szolgáló pontszerű ragasztási helyek vannak kialakítva, továbbá a rétegek hossza rétegről rétegre úgy rövidül, hogy a réteges tekercs keresztmetszete eleinte trapéz alakú vagy legalább közelítőleg trapéz alakú és a réteges tekercs szabad külső végéhez vezető átmenet egyetlen körívből vagy több, egymástól különböző sugarú körívből áll.

A teljesen automatizált tekercselési eljáráshoz fontos, hogy a vezeték szigetelése mindjárt a rétegszigetelést is kiadja. Ezáltal megszűnik a rétegszigetelések fáradságos betekercselése ill. bevezetése, ami az ismert réteges tekercsek előállítását jelentősen megnehezítette és megdrágította. Az is kedvező, hogy a vezeték szigetelésének külső oldalára irányítottan felvitt, pontszerű ragasztási helyek kitűnően rögzítik az egyes tekercsrétegeket, és ezáltal kompakt tekercsfelépítést biztosítanak. Emellett a ragasztási helyek közt fennmaradó rések kielégítő, folyékony vagy gáz halmazállapotú impregnáló szerrel végzett impregnálást tesznek lehetővé. Kedvező még az is, hogy — a tekercs trapéz alakú vagy közel trapéz alakú részétől a réteges tekercs szabad külső végéhez vezető, 2 körív alakú átmenet révén — az előnyösen magas potenciálon levő árnyékoló elektróda nagyon egyszerűen kialakítható. A választott tekercsfelépítés révén ebből adódóan kitűnő rétegvezérlést kapunk. Rétegvezérlésen az egyes tekercsrétegeken belül a feszültségnek az ott indukált feszültségek összehasonlító mérséklésének megfelelő vezérlését értjük.

Előnyös továbbá az is, hogy az egy rétegbe tartozó, a szalag alakú vezetékből annak szigetelésével együtt alkotott egyes menetek közvetlenül egymás mellett helyezkednek el. Olyan szalag alakú vezeték alkalmazása, melynek szélessége lényegesen nagyobb, mint a vastagsága, rétegről rétegre hézagmentes tekercselést tesz lehetővé anélkül, hogy a rétegfeszültség túl naggyá válna a pótlólagos rétegszigetelés hiánya ellenére. A folyékony vagy gáz halmazállapotú impregnáló szerrel végzett impregnáláshoz sincs szükség hézagra a réteg egyes menetei között. Viszont a milliméter törtrészeinek megfelelő nagyságú, a gyártásból adódó rések szintén nem zavaróak, sőt elősegíthetik az impregnálást folyamatot.

A jelen leírásban az az utalás, hogy a réteges tekercs keresztmetszete legalább közelítőleg trapéz alakú, azt jelenti, hogy a réteges tekercs keresztmetszetének nem kell matematikailag pontos trapéz alakúnak lennie. így a réteges tekercs szabad homlokfelületei keresztmetszetben exponenciális függvényként kezdődhetnek, majd átmehetnek egy egyenes vonalú részbe, amelyhez aztán egy lezáró körív csatlakozik (4a ábra). Lehetséges azonban közvetlen átmenet is az exponenciális függvénynek megfelelően görbülő oldalfelületből a kör alakú záróívbe (4b ábra).

A találmány tárgya továbbá egy eljárás réteges tekercsként, előnyösen nagyfeszültségű réteges tekercsként kialakított, szalag alakú vezetékes transzformátortekercs előállítására, ahol a szalag alakú vezeték szigetelését a vezeték réteges tekercselése folyamán visszük fel, és ahol az alkalmazott szigetelőszalag szélessége közel háromszorosa a vezeték szélességének, és így a szigetelőszalag kétszer a vezeték köré hajtható. Az eljárást az jellemzi, hogy a szigetelőszalagnak a szalag alakú vezeték köré való hajtása több fokozatban történik, a szigetelt vezetéket egy terelő csigán át úgy vezetjük, hogy a terelő csigára felfutó és a terelő csigáról lefutó vezetékrész hegyesszöget alkot, és a már meglevő réteg megfelelő menetének külső oldalán a tekercselés irányában, röviddel az új menet feltekercselése előtt pontszerű ragasztási helyeket alakítunk ki.

Az a tény, hogy a szigetelőszalagot több szakaszban hajtjuk rá a szalag alakú vezetékre, viszonylag egyszerűen előállítható hajtogató berendezés alkalmazását teszi lehetővé. A szigetelt szalag alakú vezetéknek a terelő csigán át való vezetése révén elérjük, hogy a szigetelőanyag szorosan rásimul a vezetékre, s így az átlapolódó szigetelőszalag részek összeragasztása elmaradhat.

A találmány további sajátosságait és előnyeit rajzok segítségével kiviteli példákon mutatjuk meg részletesebben, ahol az

1. ábra a találmány szerinti, szalag alakú vezetékből előállítható réteges tekercs gyártásának elvi vázlatát mutatja, a

2. ábra távlati kép egy többfokozatú hajtogató berendezésről, mely a szalag alakú vezeték szigetelésének felvitelére szolgál, a

3. ábra egy találmány szerinti réteges tekercs keresztmetszete, a

-2182901

4a—4c ábrák a 3. ábrán látható réteges tekercs egy részletének változatai, keresztmetszeti rajzban, az

5a és 5b ábra pedig nagyított méretű keresztmetszeti képe egy szalag alakú vezetéknek, amely egy ill. két, kétszeresen behajtott szigetelőszalaggal van ellátva.

Az 1. ábrán látható a két 1 és 2 tekercs, az egyik a szalag alakú 3 vezetéké, ami előnyösen alumíniumból van, a másik pedig a 3 vezeték köré tekerendő 4 szigetelőszalagé. A 4 szigetelőszalag az impregnáló szertől függően lehet műanyag fóliából vagy szerves anyagból, pl. kábelpapírból vagy hasonlóból. Különösen alkalmas impregnáló anyagok az olaj vagy a gáz, éspedig főként a kénhexafluorid. Az 5 és 6 bevezető kerekeken át vezetjük a 3 vezetéket és a 4 szigetelőszalagot egy többfokozatú 7 hajtogató berendezésbe. A 7 hajtogató berendezés az utána kapcsolt 8 terelő csigával együtt olyan hatást fejt ki, hogy a 4 szigetelőszalag, melynek szélessége kb. háromszorosa a 3 vezeték szélességének, a tekercselés folyamán szorosan a 3 vezeték köré záródik. A 8 terelő csiga kb. merőlegesen helyezkedik el a 9 tekercstest A tengelyére és úgy, hogy a 8 terelő csigára felfutó szigetelt 3 vezeték és a 8 terelő csigáról lefutó szigetelt 3 vezeték 40° és 70° közé eső hegyesszöget zár be egymással. A 8 terelő csiga és a 9 tekercstest eme elrendezésével elősegítjük, hogy a 4 szigetelőszalag szorosan körülfogja a 3 vezetéket. A tekercselés irányában kicsivel azelőtt a hely előtt, ahol a szigetelt 3 vezeték érintő irányban felfut a már meglevő tekercsrétegre, legalább egy 10 ragasztó berendezés helyezkedik el, amellyel egy korábbi tekercsrétegnél a tekercs már meglevő szigetelésének külső oldalán elosztva több 10a ragasztási helyet alakítunk ki. Egy menet kerületén előnyösen 3—7 ragasztási helyet alakítunk ki annak érdekében, hogy kompakt tekercsfelépítést kapjunk.

A 2. ábra megvilágítja a többfokozatú 7 hajtogató berendezés felépítését és működését. Ez tartalmaz egy csuklósán elhelyezett 11 bevezető kereket, melyhez a szalag alakú 3 vezetéket és a 4 szigetelőszalagot — amint az az 1. ábrán látható - együtt vezetjük oda. Egy 12 alaplemez el van látva több 13, 14 és 15 kereszttartóval, melyeken egyre kisebb 16, 17 és 18 nyílások vannak a szigetelt 3 vezeték áthaladásához. A 12 alaplemez el van látva továbbá egyre kisebbedő 19, 20 és 21 vezető hornyokkal, melyek elősegítik a 4 szigetelőszalagnak a 3 vezeték köré való záródását. Egy 22 kivezető vájaton és egy 23 kivezető keréken keresztül hagyja el a 4 szigetelőszalaggal teljesen körülvett 3 vezeték a 7 hajtogató berendezést.

A 3. és 4a-4c ábrákon a bemutatott réteges tekercsnek 24 tekercsteste és A tengelye van. A tekercs különböző L_b L2, L₃, . . . L_x rétegeinek egyes 25 menetei szorosan vagy alig látható kis résekkel fekszenek fel egymás mellett. Az egyes 25 meneteket csak a 4 szigetelőszalag veszi körül, amint azt az 5a ábra mutatja. Az L_b Lí, L₃,.. . L_x rétegek közt nincs rétegszigetelés.

A 3 vezeték menetszigetelése úgy van kialakítva, hogy az A tengelyhez képest külső 26. vezetékfelület dupla 28 és 29 szigetelőszalag-réteggel, belső 27 vezetékfelület pedig egyszeres 30 szigetelőszalag-réteggel van borítva (5 a ábra). Mivel a B vezetékszélesség és a D vezetékvastagság viszonya aránylag nagy, pl. 50:1 és 100:1 közé esik, látható, hogy a 4 szigetelőszalag szélessége legalább közelítőleg háromszorosa a 3 vezeték B vezetékszélességének. A D vezetékvastagságot gyakorlatilag elhanyagolhatjuk.

A 3. ábra szerinti réteges tekercs ismert trapéztekercsként van kialakítva, melynek oldalsó 31 és 32 homlokfelületei R sugarú domború ívben mennek át az utolsó tekercsrétegekbe. A legkülső L_x réteget - kb. a hengeresen végződő része fölött - körülveszi egy 33 gyűrűs elektródát alkotó felhasított fémszalag.

Amint a 4a-4c ábrák mutatják, a réteges tekercsnek a találmány szerint a trapéz alaktól bizonyos mértékben eltérő profilja is lehet.

így az oldalsó 34 homlokfelület először felfuthat egy exponenciális függvény szerint, aztán átmehet egy egyenes részbe, mielőtt az R sugarú körív átvezet az utolsó rétegekhez.

A 4b ábrán látható kiviteli alak szerint az oldalsó 35 homlokfelület úgy is kialakítható, hogy az exponenciális függvény módjára felfutó tekercsrész közvetlenül átmegy az R sugarú körív alakú részbe.

A 4c ábra egy olyan kiviteli alakot mutat, melynél az oldalsó 36 homlokfelület eleinte pontosan trapéz alakúan fut, majd ehhez a tekercsrészhez egy különböző, csökkenő R_b R₂ és R₃ sugarú körívekből álló rész csatlakozik

Amint azt az 5b ábra mutatja, a 3 vezeték szigetelését két 4a és 4 b szigetelőszalagból is kialakíthatjuk, s ezeket egyrészt az A tengelyhez képest külső 37 vezetékfelületre, másrészt ahhoz képest belső 38 vezetékfelületre hajtjuk rá.

A találmány szerinti réteges tekercs mechanikai szilárdságának növelése érdekében különösen nagy rétegszámoknál előnyös lehet, ha a ragasztási helyeket menetről menetre a menet kerületének különböző helyein alakítjuk ki.

A réleges tekercs szabad külső végéhez vezető, körív alakú átmeneteket meghatározó sugarak előnyösen 20 és 100 mm közé esnek.

A találmány szerint előállított réteges tekercsek mindenféle transzformátorhoz alkalmazhatók, különösen mérő- és vizsgálati transzformátorokhoz, és előnyösen alkalmazhatók induktív feszültségátalakítókhoz. Egyik legfőbb alkalmazási területüket az SF₆-tal szigetelt, induktív feszültségátalakítók adják.

A találmány szerinti réteges tekercs lehetővé teszi a gyártási folyamat jelentős racionalizálását, mert a közös szigetelési és tekercselési eljárás az első réteg első menetétől az utolsó réteg utolsó menetéig megfelelő programvezérléssel teljesen automatizálható.

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Réteges tekercsként, előnyösen nagyfeszültségű réteges tekercsként kialakított transzformátortekercs szalag alakú vezetékkel, amelynek szigetelése a réteges tekercselés folyamán kialakítható, valamint olyan szigetelőszalaggal, amelynek szélessége közel háromszorosa a vezeték szélességének, és így a szigetelőszalag kétszer a vezeték köré hajtható, azzal jellemezve, hogy a szigetelőszalag (4) a vezeték (3) szigetelése mellett a rétegek (L_b L₂, Lj, .. . Lx) közötti szigetelést is biztosítja és a rétegek (Lj, L₂, L₃, ... Lx) kerületén, de csak a vezeték (3) szigetelésének külső oldalán, előre meghatározott távolságokban, a rákövetkező réteg rögzítésére szolgáló pontszerű ragasztási helyek (10a) vannak kialakítva, továbbá a rétegek (L_b Lj, L₃, . .. Lx) hossza rétegről 3

   -3182 901 rétegre úgy rövidül, hogy a réteges tekercs keresztmetszete eleinte trapéz alakú vagy legalább közelítőleg trapéz alakú és a réteges tekercs szabad külső végéhez vezető átmenet egyetlen körívből vagy több, egymástól különböző sugarú (R_b R₂, R₃) körívből áll.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti transzformátor-tekercs kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a rétegek (L_b L₂, L₃, ... Lx) egyes menetei (25), melyek a szalag alakú vezetékből (3) és a rajta levő szigetelőszalagból (4) állnak, közvetlenül egymás mellett fekszenek.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti transzformátortekercs kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szigetelőszalag (4) úgy veszi körül a szalag alakú vezetéket (3), hogy a tekercs tengelyéhez (A) képest külső vezetékfelületen (26) kétszer annyi szigetelőréteg van, mint a belső vezetékfelületen (27).
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti transzformátortekercs kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szalag alakú vezeték (3) szigetelése két szigetelőszalagból (4a, 4b) van kialakítva, amelyek egyrészt a tekercs tengelyéhez (A) képest külső vezetékfelületre (37), másrészt az ahhoz képest belső vezetékfelületre (38) vannak ráhajtva.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti transzformátortekercs kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a rétegek (L_b L₂, L₃, ... 1^) a réteges tekercs belső végétől kiindulva úgy rövidülnek, hogy a réteges tekercs homlokfelületei (34) eleinte exponenciális függvény formáját veszik fel, majd ehhez csatlakozik a réteges tekercs egyenes vonalú, trapéz alakú része.
6. 6. Íz 1. igénypont szerinti transzformátortekercs kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a rétegek (L_b L₂,

   L₃, ... Lx) a réteges tekercs belső végétől kiindulva úgy rövidülnek, hogy a réteges tekercs homlokfelületei (35) eleinte exponenciális függvény formáját veszik fel, melyhez közvetlenül csatlakozik egy vagy több körívrész mint

   5 átmenet a réteges tekercs szabad külső végéhez.
7. 7. Az 1—6. igénypontok bármelyike szerinti transzformátortekercs kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a legkülső réteget (Lx) a hengeres tekercsrész tartományában gyűrűs elektródát (33) alkotó, felhasított fémszalag

   1 o veszi körül.
8. 8. Eljárás réteges tekercsként, előnyösen nagyfeszültségű réteges tekercsként kialakított, szalag alakú vezetékes transzformátortekercs előállítására, ahol a szalag alakú vezeték szigetelését a vezeték réteges tekercselése

   15 folyamán visszük fel, és ahol az alkalmazott szigetelőszalag szélessége közel háromszorosa a vezeték szélességének, és így a szigetelőszalag kétszer a vezeték köré hajtható, azzal jellemezve, hogy a szigetelőszalagnak a szalag alakú vezeték köré való hajtása több fokozatban

   20 történik, a szigetelt vezetéket egy terelő csigán át úgy vezetjük, hogy a terelő csigára felfutó és a terelő csigáról lefutó vezetékrész hegyesszöget alkot, és a már meglevő réteg megfelelő menetének külső oldalán a tekercselés irányában, röviddel az új menet feltekercselése előtt

   25 pontszerű ragasztási helyeket alakítunk ki.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy egy réteg minden egyes menetén több ragasztási helyet alakítunk ki.
10. 10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eljárás foganatosí30 tási módja, azzal jellemezve, hogy a ragasztási helyeket menetről menetre a menet kerületének különböző részein alakítjuk ki.