JP2014039031A - 中波変圧器 - Google Patents

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Abstract

【課題】既知のＭＦ変圧器の前述の不利点の全てを回避し得る中波変圧器を提供する。
【解決手段】ハウジングを備える中波変圧器に関し、ハウジング内には、一次巻線と二次巻線とを有する多数の巻線チャンバ２，３が配置され、ハウジングは、少なくとも部分的に、絶縁液体で充填される。変圧器は、殆どの部分に関して、巻線のみが絶縁媒体によって取り囲まれるよう、絶縁液体が充填された多数の巻線チャンバがハウジング内に配置され、少なくとも１つの巻線が各巻線チャンバ内に配置される。好ましくは、巻線チャンバは、絶縁分離壁５，６を用いて互いに封止及び分離され、巻線は、巻線チャンバ内の所定の場所に位置付けられ且つ固定され、巻線チャンバには絶縁液体が充填される。よって、巻線の間には、少なくとも２つの絶縁バリアがあり、それらは同時に機能し、ハウジング及び分離壁の形態の固形物絶縁体と、絶縁液体とで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、典型的な架空線電圧を１５ｋＶ、２５ｋＶ、１６ ２／３Ｈｚ及び２５ｋＶ ５０Ｈｚから１．８〜３．６ｋＶのＤＣリンクに変換させるための、例えば鉄道における、コンバータ変圧用の中波変圧器（ＭＦ変圧器）に関する。本来的に、この種類のＭＦ変圧器は他の用途にも適する。
変圧コンバータにおけるＭＦ変圧器は、それらのために開発されたパワーエレクトロニクスを備え、一次側で直列に接続され、二次側で並列に接続されることを想定し得る。
このＭＦ変圧器技術を用いるならば、従来的な変換器の重量及び容積を有意に減少させ得る。更に、ＭＦ変圧器-コンバータがより高い異なる動作電圧のために構成されるならば、異なる電圧及び周波数を変換する可能性がある。
コンバータ変圧は、鉄道エンジンにおいて依然としてＡＣ電圧で運転される従来的な列車及び乗物内に駆動装置を据え付ける可能性を開く。これは最大で４０％のエネルギ節約を可能にする。
他方、変圧コンバータを鉄道エンジン及び高速列車内に据え付けることも可能である。何故ならば、この変圧器技術を用いるならば、異なる電圧及び周波数を有する国又はシステム境界を通過することが可能だからである。
この変圧器技術のためのフレームワークデータは、動作電圧に関して１５．２５〜２５ｋＶであり、サージ電圧に関して１２５〜１７０ｋＶであり、或いは、試験ＡＣ電圧に関して４８〜７２ｋＶである。
これらの動作電圧及び試験電圧は、ＭＦ電力変圧器に関する従前の通常の電圧を相当程度に越える。これは−比較的より低い電力出力を用いてさえも−ＭＦ変圧器に関して３〜６ｋＶの動作電圧又が試験電圧を越えることは希であることを意味する。１５〜２５ｋＶの動作電圧で８０ｋＶＡより上の電力変圧は、この産業分野において珍しい。
これはこの種類のＭＦ変圧器に関するデータが新しい以前には非通常的な技術及び設計を必要とすることを意味する。
加えて、所要のオシレータ（発振器）及び共振回路のためのコンデンサ容量及び重量が可能な限り低く維持されるために、低い漏出の誘導に関する高い要求がある。
本発明の枠組において、これは未知の種類のＭＲ変圧器及び着想をもたらす。これらの開発の実質的な部分において、反対の技術的な物理的な要求に許容可能な一般的な共通点が与えられなければならない。
その上、下流コンバータを備える一連のＭＦ変圧器で構成される実際のコンバータ変圧の全体的な効率が、四分円チョッパ及びコンバータ構成を備える従前の公称１６ ２／３Ｈｚ又は５０Ｈｚ変圧器よりも高いために、これらのＭＦ変圧器の電気損失は低く維持されなければならない。
１５〜２５ｋＶ及び８〜１１ｋＨｚ用のＭＲ変圧器が特許文献１から既知であり、一次巻線と二次巻線との間のその絶縁は、マイカ及びエポキシ樹脂鋳造化合で作製される。
その不利点は、このＭＲ変圧器ばかりでなく、一次巻線と二次巻線との間のより低い漏れインダクタンスを得るための固定で作製される絶縁体を極めて薄い壁として設計しなければならないことである。更に、これらの種類の絶縁体は、如何なる空気ポケットをも含んではならず、それは大きな程度の困難性及び費用を伴って得ることができるだけである。
前述のＭＲ固体変圧器を用いるならば、一次巻線及び二次巻線は、絶縁のために不均等な膨張係数を有する長方形の中空管において実施される。層状の絶縁及び／又は中空ポケットのない鋳造物体をもたらすことが可能であり、それらの部分放電性能（ＰＤ性能）に関して受容可能であるときでさえ、この種類の変圧器がどれぐらい長く機能し続けるかは未解決なままである。
固体絶縁体を用いるならば、製造のための初期検査に続き、大量の剛的な中空の導体が中間又は接地絶縁体から離層する可能性が依然としてある。これは変圧器の初期始動のずっと後にも起こり得る。一例として、ＰＤ値を増大させることは、一次巻線絶縁体と二次巻線絶縁体との間に伝導性炭素トンネル又は「木−枝分かれ通路」(tree-branching channel)をもたらし得る。
例えば、３〜６ｋＶの間のより低い動作電圧を用いるならば、トンネル又は枝分かれ通路形成又はＰＤ熱破裂の可能性は比較的低い。何故ならば、中空空間における場の強度及びＰＤ強度は通常余り高くなく、絶縁体中の伝導性トンネル形成の形態における伝導性の形成のために十分ではない。
１５〜２５ｋＶの動作電圧を有するＭＲ変圧器を用いるならば、それらの関係は根本的に異なる。典型的なＭＦ変圧器と比較して、有意により高い場の強度が一次巻線と二次巻線との間の絶縁体内で優勢である。
初期始動の数年後にも起こり得る最小中空空間又は離層は、許容不能なＰＤ値が生じるのを可能にするために既に十分であり、これらの電圧で進行性経路指定トンネル形成を伴う。
加えて、破裂放電の場合、高い短絡容量が生じ、それによって、この種類の発生を用いて、高い短絡容量を架空線から駆動領域又はコンバータのパワーエレクトロニクスに移転し得る。この種類の短絡移転の結果として有意な損傷が起こり得る。主としてこれらの理由のために、この種類のＭＦ電力変圧器のための恒久的な安全が最大に重要である。
特許文献１において好適とされるようなアルミニウム又は銅製の中空導体は、対応する大きさの冷却機を必要とする熱の形態において放出されなければならない高い特定の電流強度を有するのが普通であるＭＦストランドと比較して、より高い損失を示す。ＭＦ変圧器内で銅又はアルミニウム製の中空導体を使用するならば、熱損失は、極めて狭くて長い管を通じる純水の流れを用いて放散されるのが普通であり、それによって、この種類の変圧器の追加的な不利点は、巻線導体中の電流変位損失及び渦電流損失である。しかしながら、より重要なことは、以前に標準的な変圧器に対する絶縁の相違である。
同軸巻線構成を備える他のＭＦ変圧器が特許文献２に開示されている。平面的な設計において同軸巻線を備えるＭＦ変圧器の不利点は、システムによって決定される。即ち、比較的高い電力損失、せいぜい片面の液体冷却、同軸導体間の困難な絶縁である。ＭＦ変圧器の他の開示を非特許文献１から引き出し得る。これは明らかに典型的なオイル変圧器用のモデルに従って着想されるＭＦ変圧器に関し、一次巻線及び二次巻線は、所要の数のＭＦ変圧器を収容するオイル容器内のオイル間隙を備える中間絶縁層の上にある。これは数多くの不利点を有する。
しかしながら、安定的な比較的厚壁の、よって、より重いオイル容器は、従来的な１６４３又は５０Ｈｚ変圧器におけるよりも軽いが、より多量のオイルを更に備える。何故ならば、これらの変圧器は、中間空間を有するコア及び巻線の外側もオイルで満たされるからである。本発明に従ったＭＦ変圧器集団と比較すると、これは変圧器オイル／エステル比に関して５０倍だけより重く且つより多量であり、所要の容積及び重量に関して２〜３倍だけより重く且つより多量である。
欧州特許第１３４４２３０Ｂ１号 欧州特許出願公開第０８７４３７１Ａ２号
「Kleiner, leichter, efficienter」、ABB-Wissenschfts-Zeitschrift、ABB-Technikt 1/12、11ff頁
この理由のために、本発明の主要な意図及び目的は、既知のＭＦ変圧器の前述の不利点の全てを回避し得る中波変圧器を創成することである。１５〜２５ｋＶ電圧及び１６ ２／３又は５０Ｈｚ並びにＡＣ電圧に特に適した、高い移転性能を備える、極めて確実で、耐久性があり、且つ、コンパクトな変圧器が創成されなければならず、それは変圧コンバータ容積及びより軽くより少ない液体の使用の組み合わせの枠組において有意により低い火災荷重も有する。
この目的は請求項１中に与えられる属性を有する中波変圧器を用いて達成される。
本発明の好適な設計及び更なる有利な属性は従属項中に与えられる。
既述の中波変圧器は、絶縁材料で作製されるハウジングを含み、ハウジング内には、多数の巻線が配置され、ハウジングは、少なくとも部分的に絶縁液体媒体で充填される。
本発明は、基本的に巻線だけが絶縁媒体液体によって取り囲まれるよう、多数の巻線チャンバがハウジング内に配置され、巻線チャンバには絶縁媒体が充填され、少なくとも１つの巻線が各巻線チャンバ内に配置されることによって区別される。
巻線チャンバは、絶縁分離壁並びに「床」及び「蓋」を用いて互いに封止され且つ分離されるのが好ましい。巻線は巻線チャンバ内に位置付けられ、その中に固定され、巻線チャンバは絶縁液体で完全に満たされる。
本発明によれば、例えば、鋳造樹脂で作製される、閉塞された巻線チャンバがもたらされるのに対し、巻線、好ましくは、ＭＦストランド巻線３１−３２は、ハウジング構成部品が製造された後に、第１に配置される。本発明及び技術的な前進は、具体的には、これまで従来技術において実施されているように、ＭＦ変圧器全体、コア等が絶縁液体で充填され且つ取り囲まれるのではなく、変圧器の巻線のみが絶縁液体媒体によって取り囲まれる点に見られる。巻線チャンバは、絶縁液体が巻線の周りだけを取り囲み且つ流れるよう設計される。液体内に浸される１つ又はそれよりも多くのＭＦ変圧器が収容される液体容器を表す、例えば金属で作製される追加的なハウジングは、不要である。
本発明の主な利点は、絶縁液体で充填される従前既知の変圧器と比べて、所要の量の絶縁液体を劇的に削減し得ることである。本発明によれば、所要の絶縁液体の量は、容器内に浸される従来的なＭＦ変圧器のために必要とされる量の最大１−２％になる。
絶縁液体で充填される閉塞巻線チャンバの結果、巻線は、２つの独立した絶縁バリアを用いて、変圧器の単尾部分から常に電気的に絶縁される。２つの独立した絶縁バリアは、第１に、固形物で作製される分離壁であり、第２に、絶縁液体である。
「捕捉空気」又はガスポケット形成が巻線内で必ず防止されるために、巻線はそれらの製造と無関係に巻線チャンバ内に配置される。次に、巻線チャンバは、エステル８７、変圧器オイル８８、ドープ純水８９、冷却剤９０、コンデンサ絶縁オイル９１、又はガスのような、絶縁液体で充填される。液体循環中の空気分離及び真空方法を用いて、液体媒体内のあらゆる空気ポケットを取り除き得る。適切な圧力及び定格電圧で、六弗化硫黄ＳＦ６のような絶縁ガス、様々な冷却剤、及び空気圧力の増大も可能である。
巻線は空気ポケットのない絶縁オイル、エステル、又は純水によって取り囲まれるので、固形物絶縁体で起こる層剥離、間隙及び中空空間の形成の問題は解消される。
本来的には、ＩＥＣ及びＶＤＥに従って構築される、例えば、１５．２５又は２５ｋＶの動作電圧を有する従来的な変圧器のための条件は、少なくとも満足されなければならない。
巻線を取り囲む連続的に構成される一連の絶縁体の利点は、エステル、オイル、ドープ純水、又はガスの形態の液体絶縁体が、ＭＦストランド及び巻線並びにブッシング及び接続部からの効果的な熱放散及び絶縁に適していることである。
前述から明らかなことは、ＩＥＣ電圧要求を越えるＭＦ変圧器を備える変圧コンバータのために、新しい技術的な要求を考案し得ることであるのに対し、一次巻線３２と二次巻線３１との間の低い漏れインダクタンスに関しては、任意的な二次巻線−例えば、コンバータ巻線も可能である。絶縁の目的のために、一方では、一次巻線と二次巻線との間の小さな間隔が、他方では、巻線内の最低可能な巻き数がもたらされる。これは、ここにおいて記載するような低い漏れインダクタンスに関しても、新しい変圧器の範疇をもたらす。
例えば、１５．２５ｋＶ用の変圧器が、従来技術から既知になっており、そこでは、一次巻線と二次巻線との間の中間絶縁は、マイカ、鋳造樹脂、又は他の絶縁材料から従来的に生成される。これらの種類の固形物絶縁は、１５−２５ｋＶの間で同視されるＭＲ変圧器を構築する可能性を提示する。しかしながら、一貫して低いＰＤ値、例えば、１５ｐＣ未満の閾値を実施することは、従来技術において極度に困難である。これは、部分的には、消磁パディング手段が実施されるときでさえ、変圧器鋳造化合物中の剛性導体の故である。樹脂の硬化後、有意に異なる膨張並びに収縮が、巻線、層状絶縁体、及び鋳造化合物に対して作用し続ける。そして、これらのＭＦ変圧器を−３０℃〜＋１４０℃の間で動作させ得るが、数多くの機械的な交互の荷重が、例えば、３０−５０年の動作中に起こり得る。
空気又はガス空隙又は間隙の混入を伴う、一次巻線と二次巻線との間の最小限化された間隔の形態の、例えばマイカで作製される中間絶縁体は、外部放出（ＰＤ）を示す傾向を有する。これは、層状の固形物絶縁体を備える並びに備えない巻線を空気ポケット及び空隙を伴わずに生成することは殆ど不可能だからである。更に、これらの巻線絶縁に伴う危険性も常にある。何故ならば、例えば、液体絶縁体中に浸されるコンデンサの場合のように、「自動回復」特性が存在しないからである。従来的な固形物絶縁部に中空空間がないとしても、並びに、部分的な排出に関して許容可能であるよう生成し得るとしても、剛性導体からの層剥離が後の動作中に起こり得、よって、ＰＤ強度の増大を招き、或いは、後に破裂電気放電を招き得る。
第１のＭＦ高性能又は牽引変圧器は、例えば、純水冷却のために、巻線として銅又はアルミニウムの長方形管を含んだ。精巧な巻線及び緩衝技法にも拘わらず、絶縁体からの導体層剥離及び絶縁体内の間隙形成は常に予期されなければならない。加えて、例えば、ＭＦ又はＨＦストランド導体から成る巻線を用いるよりも３−４％より多くの、有意により大きい電力損失が起こる。ここにおいて既述の変圧器の場合のように、相応して封止され且つ入れ子状にされるチャンバが存在するならば、それらを「外側から」冷却し得る。
本発明において使用されるような、絶縁液体（流体）によって取り囲まれるストランド巻線は、実質的に耐ＰＤである。何故ならば、絶縁液体（流体）は継続的に交換され且つ／或いは洗浄及びフィルタリングされるからである。巻線は閉塞された固形物チャンバＰ１−３内に配置されるので、−従来的なオイル変圧器の場合のように−巻線の始端と終端との間にリント又は他の不純物の蓄積はなく、一次巻線３２と二次巻線３１との間に、或いは、接地、例えば、コアＰ４５に対して、低い電圧サージをもたらす。
加えて、ストランド巻線Ｐ９２は、巻取りプロセス中に曲げるのが困難であり且つ他の場合には作業するのも困難である管よりも、それらの生産に関して、有意に問題がより少ない。
損失を低減させるために、一次巻線／二次巻線３１，３２，３３は入れ子状にされるのが好ましい。巻線自体はＭＲストランド又はＨＦストランドで構成されるのが好ましい。
１０〜３６ｋＶの間の５０Ｈｚコンバータ技術に類似する、現在の典型的な固形物絶縁体を、本発明に従った絶縁システムと比較した。本発明では、高電圧（ＨＶ）範囲と低電圧（Ｖ）範囲の分離、及び全体的に固形物及び液体絶縁体で作製される巻線は、この種類の変圧器の信頼性、電圧、及び性能の有意な増大をもたらす。エステル、変圧器オイル、又は純水ドーピングのような、液体絶縁媒体の間の相違は、変圧器オイルで約３−４、ドーピングに依存して、純水で５０−１００、空気で１、ＳＦ６で約３である異なる比誘電率、並びに、破裂放電電圧、粘性、発火温度で実質的に構成され、発火温度は、例えば、エステルを用いる方が変圧器オイルを用いるよりも有意により高い。加えて、無危険生物分解性も考慮事項であり、それはエステルを用いる場合に主要に重要である。従って、エステルは、絶縁液体と共に好適な中間絶縁体である。何故ならば、この場合、脱イオン化カートリッジは不要だからである。代替は、加圧空気、ＳＦ６、及び、冷却剤ガスである。それらは特別な用途のためにのみ考え得る。
よって、例えば、エステル−液体絶縁体は、通常動作中に並びに電圧試験中に、有意により高い電圧部分を取ることも当て嵌まる。逆に、グリコールでドープ処理された液体純水を用いるならば、この関係において変圧器の固形物絶縁のために取られるべき電圧部分は有意により高い。
本発明によれば、特により低い電圧のために、より高い圧力での六弗化硫黄ＳＦ６、並びに、例えば、空気又は窒素のような電気陰性ガスも、絶縁液体媒体として使用し得るが、上述のように、これらは特別な用途のためにのみ考え得る。
以下、図面を参照して本発明をより詳細に記載する。図面及び以下の記載から更なる属性及び利点を引き出し得る。
変圧器、並びに、巻線、接合ボックス、及びコアを通じる切断を示す概略図である。 変圧器、並びに、巻線を通じて９０°回転させられ、且つ巻線ブッシングを通じてある角度について回転させられる切断を示す概略図である。 同じ円周断面を備える変圧器ハウジング及び長円形の巻線チャンバを示す様々な概略図である。 巻線チャンバを備える変圧器並びに分離壁及び外壁の波形を示す概略図である。 波形分離壁を備える、変圧器及び巻線のためのブラケットを示す概略図である。 変圧器及び蓋ハウジングとして台形変圧器を示す様々な概略図である。 拡大された窓及びコア断面のための図６からの変圧器ハウジングを示す概略図である。 ＭＦ変圧器、巻線チャンバ、外部巻線、及びハウジング内の液圧回路構成を示す概略図である。 変圧器、巻線を備える巻線チャンバ、及びそれらの電気回路構成を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 閉塞チャンバを備える全体的な変圧器ハウジングを形成するために変圧器ハウジング上のハウジング蓋の配置を示す概略図である。 接合ボックス封止蓋を備えないストレッチャフレームを備える単一のＭＦ変圧器を示す概略図である。 ハウジングとコアとの間に間隔及び通気構造設計を備えるＭＦ変圧器の直線側を通じる切断を示す概略図である。 ＨＶ及びＬＶ接合ボックス上の絶縁封止蓋を備える単一のＭＦ変圧器を示す概略図である。 コアの張力機構を示す概略図である。 ナット及びボルト接続部又は冷却対を備えるストレッチャフレームを示す概略図である。
図１乃至１６は、例えば、固形物エステル又は純水絶縁体、特に、一次巻線及び二次巻線３１，３２のための分離チャンバ技術と、一次接続部及び二次接続部と、液圧接続部５９，６０と、コア４５と、コア保持及び接続フレーム５０，５１と、ハウジング又はカスケード内の機械的付着物とを備える、ＭＦ変圧器の基本構造を示している。変圧器及びカバーハウジング２００，２０１は、閉塞チャンバ技術において実施され、液圧ブリッジ及び流れ通路のような更なる基本ユニットは、一次巻線３１と二次巻線３２との間に電圧バリアとして組み込まれている。電荷キャリア封止ＨＶ−ＬＶ接合ボックス及びＨＶ／ＬＶ絶縁シール１９，２８を備えるシール蓋１８，２５が、ＤＣ／ＡＣ電流変換器における様々なＡＣ中電圧及び周波数のための第１ビームスポットに基づく無先端ＭＦ変圧器を可能にする。
ＭＦ変圧器を高電圧（ＨＶ）又は低電圧（ＬＶ）コンバータハウジング又は変圧器ハウジング内に据え付け且つ実装し得、それはフロア、隔壁パネル、又は積重ね組立体を可能にするが、ＬＶ範囲内のフロア、蓋、又は化スケート組立体を備える隔壁パネル上の組立体も可能にする。
変圧器及びカバーハウジングの接続技術及び設計が示されており、図１０Ａ乃至１０Ｄに従ったカスケード配列における又は図１０Ｅ及び１０Ｆに従った多機能ハウジングの形態における多数の変圧器を含む。
継続的に高い革新密度の本発明を用いるならば、平均より十分に上の絶縁の確実性及び冷却は別として、巻線３１，３２及びコアにおける損失は、従来の典型的なＭＦ変圧器よりも有意に少なく、１６ ２／３又は５０Ｈｚの周波数のための従来的な変圧器を用いるよりも相当に少ない。
これは、とりわけ、巻線３１，３２，３３が、従来の場合のように中空又は中実な導体で作製されず、むしろ、それらの代わりに、Ｒ又はＨＦストランド巻線９２が抗皮膚及び近接導体として使用され、それらの個々のワイヤは、例えば、絶縁ワニスで塗工される。
コア損失も同様に低く維持されるために、ナノ結晶コア材料４５が使用されるが、これは必須ではない。ナノ結晶材料からの熱損失は、ハウジング及び変圧器の内部の弾性プレート基板４９を部分的に通じて伝導され、そこへ放出され得る。他の冷却システムのために必要な軽い空気流は、過剰な熱を放出する。
列挙されない理由のために、より高い損失を伴って、他のコア材料、例えば、アモルファス材料がコア４５のために使用されるとき、コア分離切取り５０，５１の領域において、表面コア冷却システム５３、図１６も任意的に組み込み得る。この目的のために、冷却機５３として設計されて同様に構成される平坦ロッドを備える絶縁コアフレーム５０，５１内の接続ロッド５４を交換する必要があるだけである。
更なるコンバータ変圧における更なる可能な革新刺激のために、より一層封止されるＭＦ変圧器を、図１０に従った多数実装において実装し得、それは更なる重量及び容積低減並びに組立て及び構成部品の単純化を表す。
図１は、本発明に従った変圧器を断面図において示している。好ましくは、変圧器のハウジングは、２つの部分として設計され、変圧器ハウジング２００と、変圧器ハウジングに恒久的に接続され得るカバーハウジング２０１とで構成される。しかしながら、巻線が変圧器ハウジング及びカバーハウジング内に組み立てられた後に、変圧器ハウジング及びカバーハウジングが封止的に一体に接着されるならば、ハウジングは一体形ハウジングであってもよい。変圧器ハウジング２００は、多数の巻線チャンバ１−３を含む。これらの巻線チャンバ１−３は、絶縁ハウジング壁４，７及び絶縁分離壁５，６によって互いに分離される。変圧器ハウジング２００がカバーハウジング２０１で封止されるとき、封止された巻線チャンバ１−３は、絶縁シールを用いて得られ、その場合、一次巻線３２又は二次巻線３１のいずれか、並びに、任意的に、二次巻線３３が、各巻線チャンバ１−３内に収容される。巻線は、変圧器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１内の電気ブッシングを介して、変圧器ハウジング２００及び／又はカバーハウジング２０１内に一体化される接合ボックス１１，１７を用いて電気接続部３６に接続される。接合ボックス１１，１７は、即ち「電圧技術」に関して、蓋１２，１８及び絶縁シール１３，１９を用いて封止的に閉塞される。１つ又はそれよりも多くのコア４５が巻線及びそれらのハウジングの直線側に配置される。個々の巻線チャンバ１乃至３には、絶縁液体８７−９１、例えば、エステル又は絶縁ガスが完全に充填される。本発明によれば、ストランド巻線９２が巻線チャンバ１−３内に配置され、巻線チャンバは、エステル、変圧器オイル、ドープ純水、冷媒、又は適切なガスで充填される。
本発明に従った変圧器を用いるならば、互いに分離された巻線チャンバ１−３は、例えば、真空又は加圧ゲル鋳造化合物手法において、巻線なしに製造される。変圧器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１は、先ず、巻線なしに製造され、具体的には、分離壁５，６の領域において、欠陥なしに並びに空隙又は間隙ポケットなしに製造され得る。仮に鋳造欠陥が起こるとしても、これらの欠陥は、特殊なＰＤ測定又はＸ線手法を用いて検出され得る。
変圧器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１は、例えば、接着結合又は鋳造を用いて、材料係止的に互いに接続されるか、或いは、それらは圧力係止的及び／又は形態係止的に機械的手段によって互いに接続され、或いは、ハウジングの外部に配置される張力装置２５，２７，４６を用いて互いに接続される。具体的には、変圧器ハウジング２００をカバーハウジング２０１及び蓋に接続するために、好ましくはバネ構成部品４５を備える付着手段７４が、接合ボックスの上に設けられ、それはカバーハウジング及び蓋を変圧器ハウジングに自動締付け式に接続する。
他方、従来的な鋳造化合物−固形物絶縁技術を用いるならば、変圧器巻線、「楕円形−放射状」配置される巻線の境界構成部品及び中間絶縁体内の欠陥を現在の測定及び診断手法を用いて検出するのは殆ど不可能である。さもなければ、欠陥は、偶然を用いて、即ち、物体破壊手段を用いて特定されるだけである。そのような試験をシステムチェックとしてとにかく使用し得るのは明らかであるが、個々の部品の検査としてではない。
固体管−中空導体技術における巻線の製造の他の不利点は、最も高さ特有の電流強度又はＭＦ周波数と共に、特異により高い皮膚及び近接損失が、均等な断面又はより大きな断面を有する本発明に従って使用されるＨＦ又はＭＦストランド９２を用いるよりも起こる。
空隙のない薄い固形物分離壁５，６、又は多数の分離壁及び外壁４，７と組み合わせられて、液体絶縁体８７−９１は有利である。何故ならば、一方では、固形物絶縁体の最大の確実性が得られ、他方では、循環液体絶縁体又は循環ガスを用いて巻線３２，３１の熱損失を直ちに放出し得るからである。絶縁ガス及び冷却媒体、例えば、エステル、純水、又はガス、例えば、加圧空気又はＳＦ６、冷媒ガスは、管の狭い断面及び長大な長さを通じてポンピングされる必要はなく、その代わり、継続的に交換される「外表面冷却剤」の形態の絶縁体を表す。仮に、例えば、製造と無関係に遂行される作業の故に、即ち、製造プロセスの外側から来る、気泡が液体絶縁体内に存在し、電圧が印可されるとしても、欠陥は起こらない。何故ならば、巻線３１，３２は、絶縁分離壁５，６を有する、封止された巻線チャンバ１−３（図１）内に配置されるからである。結果的に、急速に変化する気泡の集まりが、変圧器内の絶縁液体の循環によって生成され、それは破裂放電又はサージを可能にしない。何故ならば、一時的なＰＤ強度は、絶縁の欠如の故に損傷が起こるのが可能であるよりも迅速に、連続的に且つ極めて迅速に変化し或いは恒久的な空気分離の結果として消失するからである。
固形物絶縁変圧器並びに従来的なオイル又はエステル変圧器に対する相違は、一次巻線３２と二次巻線３１との間の、エステル、純水、又はガス１０６，１０７を有する、プラスチック絶縁区画内にカプセル化される一次巻線３２及び二次巻線３１である。個々の巻線チャンバ１−３は、接続通路を含み、接続通路は、ハウジング２００の上に別個に配置され（図１）、或いは、ハウジング２００内に一体化される（図８）。
気泡も、適度に湿分に富むエステル又はオイル８７も、液体絶縁体内のリント又は限定的な不純物の短い又は長いストランド（撚線）も、巻線３２、３１、又は３３の間の破裂放電を引き起こし得ない。これは交差接続部として中電圧用に寸法取られるチャンバ壁４−７及び液圧ブリッジが破裂放電又はサージを物理的に許容しないからである。
変圧器の初期組立中の排気手法は、例えば、シルク内に入れられるストランド９２の内表面より下の中空空間及びそれらの微小中空空間が、絶縁液体で充填されることを保証する。絶縁液体８７−９１を用いた１−３内のストランド９２のワイヤ中間空間及びケーシングの徹底的な湿潤は、高電圧でさえも限定的なＰＤ強度を得るための実質的な要因である。第２の実質的な要因は、ストランドワイヤ９２が液体絶縁体を介して熱伝導式に連続的に接続されることであり、それは絶縁液体の流れにおいてストランドプロファイルから外向きの熱放散を決定的に促進する。
オイル又はエステルで充填される従来的な変圧器に対する熱技術の相違は、特にここで起こる。「遅い内部的な」対流は変圧器の金属ハウジング内の冷却効果を決定しないので、その代わり、能動的にポンピングされる循環する流れは、巻線３１，３２及びブッシング９，３０並びに接続部７６を越えて流れ、且つ、環状接点３９を間接的に越え且つ接触力−ネジ締め移行抵抗器１１２及び３９を直接的に越えて流れるので、結果としての熱損失は、従来的な多量のオイルで充填されるが増加されて沈降される、より小さい容器内のＭＦ変圧器における、如何なる他の冷却方法で可能であるよりもずっと高い程度で放出される。優れた冷却システムの故に、一次巻線及び二次巻線の負荷電流は、電力定格によって与えられるよりも有意に高い値を取る。それは、例えば、始動及び制動手法のために並びに長期傾斜で決定的に有利である。
本発明に従ったＭＦ変圧器によれば、図１−１６、巻線チャンバ内に充填される絶縁液体８７−９１又は１０６及び１０７は、強制的な流れにおいて移動される。比較的少ない充填量の故に、これは短い循環期間と、巻線３２，３１、ブッシング９，３０，１１１、接続部７６、及び接点１１２，３９の外表面の効果的で確実な冷却とをもたらす。これが意味することは、変圧器の放出される熱損失は、熱交換器に直接的に運ばれ、放熱器（ラジエータ）を用いて大気に送り込まれ得る。熱交換器及び放熱器は外部的であり、本発明の主題ではない。液体媒体を用いたＭＲ変圧器の冷却は、トラクション（牽引）のパワーエレクトロニクスの冷却の二次的な側面として実施されるだけである。
絶縁液他、例えば、８７−９１又は１０６，１０７を用いた、効果的な強制冷却システムは、コンバータ半導体又は他の構成部品のための脱イオン装置を用いずに、有意に異なる電圧で、ＭＦ変圧器冷却システムを使用し得るという点で、純水冷却を備える剛的な中空巻線導体に対して利点を有し、それは変圧コンバータの全体的なシステムの有意な単純化をもたらす。
閉塞巻線チャンバ１−３の他の利点は、ハウジング及び分離壁４−７の設計である、図５及び７。ハウジング及び分離壁は、一体化された突起又は別個の間隔構成部品を示し、それによって、巻線３１は径方向に位置付けられ、巻線チャンバ内の所定の場所に締結される。ハウジング及び分離壁は、例えば、波形９５，９６又は台形１１６であってよく、一巻線３２及び二次巻線３１を互いに空間的に分離する。通常動作に亘ってのみならず、強い震動及び衝撃応力又は短絡の間も、巻線チャンバ１−３の間のこれらの波形及び台形の分離壁９５，９６，１１６（図５及び５Ａ）は、変圧器の中心的な素子である。ストランド表面上に直接的には別として、分離壁９５，９６，１１６の「波形」又は「台形」は、電場強度が液体及び固形物血縁体内でほぼ均一なレベルに維持されるよう成形される。
一次巻線３２と二次巻線３１との間に、接地４５，４６に向かって、本発明に従って２つの絶縁バリアがあり、それは「蓄積」し、ハウジング及び分離壁４−７及び液体絶縁体８７−９１並びに部分外部空気経路１６−２９の形態において固形物絶縁体で作製される（図１３）。液体絶縁体は、動作中に連続的な流れ内に維持され、絶縁体が関連するＭＦ変圧器の内側及び外側の場所に連続的に「再生する液体絶縁体」を形成する。
接合ボックス１１，１７及びブッシング９，３０内及び上のそれぞれの大小のアーキング距離又はクリープ距離１６−２９及び４２−５５の組み合わせも、絶縁場所によって中断されるアーキング距離、クリープ経路着想に属する。
本発明に従った絶縁のためのこの着想は、一次巻線３２と二次巻線３１との間の電気破裂放電又はサージが実際には起こり得ないという決定的な利点を有する。既に説明したように、絶縁バリア及び封止バリアが存在しないとき、これは、さもなければ心配される、絶縁液体内の或いは変圧器の外部構造に沿うリント又はフィラメントの存在にも当て嵌まる。
分離壁５，６を使用して、一次巻線及び二次巻線のための巻線チャンバ１−３内の全ての側で固形物及び液体絶縁体で巻線を取り囲むことの故に、それによって引き起こされる短絡又は破裂放電又はサージが一次巻３２とび二次巻線３１と間で或いは接地（コア４５，４６）に対して起こるのは、ほぼ不可能である。
分離壁５，６は、それらの自体の上で一次巻線３２と二次巻線３１との間で一時的に短くされる電圧差に適合するので、これは監視される液体流の故に起こらない。
それらの間が液体絶縁体８７−９１又は気体絶縁体で充填される、分離壁及び外壁４，６，４，７に対するそれぞれの巻線３２，３１の間隔は、平均して、絶縁分離壁の厚さと同じ大きさである。これは特定のＰＤ閾値へのコンプライアンス又は特定のＰＤ閾値内に留まることと確実性との高度の組み合わせをもたらす。
確実性は、多数の側面において蓄積し、第１に、巻線チャンバの分離壁及び外壁内の試験、並びに、変圧器の全ての部分における、即ち、巻線チャンバ１−３及びブッシング領域９，３０等内で軸方向に並びに径方向における液体又は気体絶縁体の連続的な交換を用いて決定し得るような、確実に得られる空隙又は微小空隙の欠如の故である。固形物絶縁体とは異なり、絶縁体を通じて伝導性通路の形成はほぼ不可能である。
図５及び７に示すように、分離壁５，６は、互いに鏡面画像であるよう配置された、片寄った（オフセットした）波形輪郭９５，９６を示し、それは常に巻線を分離壁９５，９６の間の「中心化された」位置内に維持し且つ保持する。これが意味することは、固形物絶縁体に加えて、巻線の対向する表面上の波ピークで、倍加された液体絶縁体又は気体絶縁体８７−９１又は１０６，１０７がそれぞれ常にあるということである。
変圧器ハウジングとカバーハウジングとの間のインターフェースでの二部構成ハウジングを用いたこの確実性の側面の損失を防止するために、巻線の前方端部の両側に配置される軸方向ストッパ又はスペーサ９８，９９（図２）があり、それらの各々は、一次巻線及び二次巻線と巻線３２，３１に対する巻線チャンバ１−３の軸方向に封止された端部との間並びにハウジング接合領域（図１，２）内の電場強度を特にコア及び張力ストラップ４５，４６に対して重大でないレベルまで下げるために、巻線より軸方向に「下」又は「上」に配置される。加えて、ハウジングの外側領域には所謂凹部４２，４３（図１３）もあり、コア４５の全ての側に空気通過間隔を形成する。
図１及び８は、変成器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１のハウジング壁４，７と分離壁５，６との間の接合が、溝９９内に収容される液圧電気チャンバシール６８−７１を備えることを示している。このようにして、変圧器ハウジング／カバーハウジング内の溝９９の基部上のそれぞれの限界に対する軸方向間隔９７，９８は、場の強度の領域９７，９８，９９内の寸法取られたブッシング／表面抵抗で減少させられるので、サージ又は試験交流電圧の場合には、十分な蓄えが可能である。
加えて、２つのハウジング部分２００，２０１の接合領域内の電圧の一貫性を保証する選択肢がある。図１２−１４に従って変圧器の組立てを完了する前に、分解の可能性を犠牲にし得る限り、カバーハウジング２０１の溝９９をある量の高度に電気絶縁的な接着剤樹脂で充填可能であり、溝基部は構造の組立て及び硬化において垂直に「下向きに」設定される。よって、内部チャンバを備える、封止された一体形の変圧器ハウジングが、各々のハウジング変圧器及びカバーハウジングから創成される。変圧器ハウジング及びカバーハウジングのこの「融着」を様々な方法において実行し得る。
一方では、溝９９内へのシール（封止）の挿入前に、カバーハウジング２０１の分離壁継手内に自動接着して準備される溝に、ある量の接着樹脂を充填し得るので、変圧器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１は固形物で絶縁され、機械的に接合されて単一のハウジング構成部品を形成する。このために、一次巻線３２及び二次巻線３１は、接合前にブッシング及びシールを備え、溝接着充填剤は、カバーハウジング内への変圧器ハウジングの配置後に接着剤樹脂１０１が溝から外に浸み出さないように寸法取られる。
溝表面及び最上方分離壁部分は、変圧器ハウジング及びカバーハウジング２０１が材料係止的に接続されるよう、変圧器ハウジング及びカバーハウジング２０１が一体に接着される領域内で接着剤を用いて処理され（図８，９）、内部分離壁５，６も接着接続部１０４を用いてハウジングの内壁及び外壁４，７に一体化されて、封止されたハウジングユニットを形成する。
変圧器ハウジング２００とカバーハウジング２０１との間のシールを伴わない適切な接着剤樹脂でも先行ステップを実施し得る。この種類の接着は、変圧器ハウジング及びカバーハウジングを同様に「融着」させて、シール６８−７１を伴わないハウジング１０１を形成する。この融着を用いるならば、変圧器ハウジングとカバーハウジングとの間の締結手段７３を用いずに行うことが可能である。分離絶縁ストリップ又はブッシング支持体（図示せず）を備える円周キャップのような他の手段も接合の領域内で実施可能であり、それは接合接着剤を用いないでも電気絶縁を有意に増大させる。
しかしながら、概して、上述の接着操作波構造も省略し得る。何故ならば、シール接続部６８−７１は、従来的な動作電圧レベルのために十分だからである。
本設計の継続では、ネジ接続体２５，２７を用いた変圧器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１の描写される接続、並びに、コア４５及び弾性的に圧縮可能なプレート基板４９の上の張力ストラップ４６を用いた変圧器ハウジング及びカバーハウジングの追加的な圧力蓄積を省略し得る。
他方、変圧器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１の平坦側にあるコア４５及び弾性プレート基板４９の上の張力ストラップ４６の使用は、図１に従ったネジ接続体２５，２７を不要にさせ得る。これは図６に従って本発明に従って提案されるＭＦ変圧器が最大で２０％「より狭い」という利点を有する。何故ならば、ネジ接続体１０８（図６Ｂ）のための空間はもはや必要とされないからである。更に、フランジ−空間容積は減少され（図７）、それは変圧器のコア断面１２８（図７）及び電圧時間領域又は性能をそれぞれ増大させる可能性を創成する。
この種類のコンバータ変圧のための効果的な選択肢は、図１０に描写するように、例えば、最大で８−１０ＭＦ変圧器を「互いに上に」或いは「互いに隣接して」積み重ねることも可能にする。多数の変圧器を備えるこの種類の構造は、変圧コンバータの容積／重量削減をもたらす（図１０）。
容積のより一層過激な削減を図１０Ｅ及び１０Ｆに描写する。図１０Ａ―１０Ｄから進んで、この提案では、従前の変圧器ハウジング（図１−９）の内側部分のみを使用する。二次的な個々のチャンバ１−３は、多数の外壁７の省略によって提示される削減可能性を伴って、任意の多数の変圧器集合体、例えば、３，５、又は１０の変圧器内の集合体、即ち、多数の二次的な巻線間隔を形成して、多数のＭＦ変圧器の集合的な外壁１２９並びに少なくともＬＶ側で液体及び気体絶縁に晒される内側回路部品を形成する。
図１０Ｅ及び１０Ｆに従った設計も用いるならば、個々の或いは多数の集積された変圧器のためのコアが、オイル又は気体絶縁体内ではなく、大気内に配置される。変圧器ハウジング及びカバーハウジングを、例えば、３ｘ、５ｘ、又は１０ｘ設計において製造し得る。
図１０Ａ−１０Ｆに従った設計は、コンバータ変圧のための追加的なシール（封止）及び重量削減を提示し、それは多数のＭＦ構成を形成する個々のＭＦ変圧器の可能な更なる開発を提示する。
本発明に従った巻線チャンバ１−３の内部設計及びＭＦ変圧器の更なる実施態様を以下に記載する。
図２には、特に、巻線のための電気接続体及びブッシング、並びに、変圧器ハウジング２００とカバーハウジング２０１との間のシールが描写されている。
よって、とりわけ、絶縁液体８７−９１の流れを妨げることなく、巻回螺旋の勾配と類似する方法において、高さに関して段階的に、巻線がスペーサ上に位置するよう、巻線３１，３２用のスペーサ９８は、チャンバの床に対して、好ましくは鋳造技術を用いて一体化されて、巻線チャンバ１−３の床内に配置される。
巻線３１，３２用の支持ブラケットは、弾性間隔バー１１０又はスペーサリング１０９を備えるハウジング蓋（図１）を形成し、それを用いて、巻線３１，３２，３３は、バネ力によって所定の場所に固定され、それは、巻線が振動に対して抗するよう、巻線が所定の場所に保持されることを意味する。一次巻線３２及び二次巻線３１は、一連のスペーサ１０９及び間隔バー１１０を用いて、寸法的な間隔で、カバーハウジング２０１に保持される（図１、２）。
ハウジング部分２００，２０１内の巻線の所定の場所におけるこの軸方向の固定は、列車の走行中の振動又は衝撃荷重或いは磁力によって引き起こされる短絡荷重を用いて、巻線チャンバ１−３（図１乃至５）内の巻線３２，３１，３３の軸方向の運動は抑制される。
巻線３１，３２の始端及び終端並びにブッシング９，３０に対するそれらの取り付けは、巻線の固定的な取り付けを示すが、巻線３１，３２の特定の間隔を超えると、移動に起因する損傷を防止するために、巻線チャンバ１−３内に巻線を保持するのにそれら自体では十分ではない。
径方向において、巻線は、波形又は台形の突起を備えて設計される対応する分離壁によって保持される。しかしながら、図４、５、７の代替として、図８に従って、一次巻線３２及び二次巻線３１の上に直接的に突起又は間隔素子を配置する可能性もある。この場合には、ハウジング壁及び分離壁４−７は波形又は台形ではなく、平坦（図８Ａ−Ｅ）であり、コア４５について長円形を形成する。従って、巻線３１，３２の中心化および固定並びに絶縁液体の均一な「絶縁厚さ」が巻線の全ての側で巻線チャンバ１−３内に得られるために（図８Ｂ）、波形又は台形の巻線クリップ１２９（図８Ｆ）及び１３０（８Ｃ）を巻線に取り付け得、液体絶縁体８７−９１又は気体１０６，１０７が継続的に満たし、巻線３２，３１の間並びにハウジングの内表面と分離壁４−７との間で交換され得るよう、それらの構成を設計し得る。
波形架橋素子１１５（図８Ｆ）が、波形を備えない左上方領域内に描写されるチャンバ壁１−７（図８）に対して位置する二次及び一次巻線３１，３２，３３（図８）について片寄った方法において取り付けられるならば、片寄って構成される波形又は台形のハウジング及び分離壁９５，９６の描写される有利な属性もここで実施し得る。この手段は、図８及び図１０に従ったより単純な変圧器ハウジング及びカバーハウジングの選択肢である。
巻線チャンバ１−３及び巻線３２，３１，３３の軸方向領域において、ブッシング９，３０の領域における液体絶縁体の厚さは、巻線／巻線チャンバの径方向領域における液体絶縁体の厚さのほぼ２倍に達する。これは、場変形構造の領域、即ち、ブッシングにおいて、動作電圧及び試験電圧のより大きな部分、並びにそれらの電場が液体絶縁体内で変位され且つ減少させられ、或いは、コーン孔６４及び巻線の径方向間隔、分離壁又は外壁が、有意により低いＰＤ場強度を受けるためである。
巻線頭部の領域における部分的なチャンバ巻線（図４）のためのこの手段は、一次巻線及び二次巻線のための入力／出力ブッシングが液体又は気体絶縁体によってますます取り囲まれるために必要である。
これは、流れが巻線チャンバ内の巻線の内側及び外側でブッシング９，３０又はコーン孔６４の十分な直径／断面（図４）を介して到達し得、ブッシングに対する部分的な温度増大がＭＦ変圧器の一部において起こらないことも保証する。
これらの拡大されたチャンバ領域１，２（図４）において、ブッシング９，３０は、はんだポケットを用いて所定の場所に回転可能に係止される。シール及びブッシング９，３０はコーン孔内に押し込まれ、挿入されるとき６４、径方向に変形する方法において伸長される。
一次巻線３２及び二次巻線３１のための閉塞された巻線チャンバ１−３のための選択肢を含む全ての形状は、液圧電気シール６８−７１が、一次巻線３２／二次巻線３１の最初及び最後の巻線並びにブッシングのはんだポケット８，３８（図２）の上に直接的に蓄積する、最大の電場強度の外側に横たわる変圧器ハウジングとカバーハウジングとの間で、既述の接着性の相補的な手段９９−１０２に任意的に晒され得るように設計される。
シール６８−７１の配置手順を補償する張力調節体１１５を備える鋳造嵌込み接続体７３があり、それらはシール６８−７１を用いてハウジング及び変圧器ハウジング２００とカバーハウジング２０１との間の分離壁４−７の上に表面圧力を加える（図１、２）。この手段によって、封止されたハウジング２００，２０１からの高圧下のエステル又は絶縁媒体８７−９１又は絶縁ガス１０６，１０７の漏れは実際には不可能である。同時に、ハウジング及び分離壁４−７は、巻線チャンバ１−３の固形物絶縁バリアを形成する。
同じことが任意的なハウジング接着部９９−１０２にも当て嵌まる。絶縁液圧流体９９−９１の流れ、代替的に、ガス流１０６，１０７を、液体又はガス絶縁媒体５９−６０のための経路を用いて１８０°回転し得る。
絶縁液体８７−９１は、上方液圧接続部５９を介して供給され、平行して外側の巻線チャンバ１及び３に伝えられる。そこから、絶縁液体は、液圧ブリッジ６０を介して外側チャンバ１，３から内側チャンバ２に伝えられ、そこから、液体はチャンバ内の下方液圧接続部５９を通じて放出される。もちろん、絶縁液体の流れ方向を１８０°逆転させてもよい。液圧接続部５９への絶縁液体の供給は、外部絶縁ホース接続部を介して起こり得る。液圧ブリッジを変圧器１０３のハウジング内に統合し得る（図９）。
よって、巻線の気泡のない液体取囲み及び全ての絶縁液体を備える電圧伝導構成部品は、変圧器ハウジング２００及びカバーハウジング２０１内のＨＶ及びＬＶのためのコーン孔６４内のブッシング取付け部品９，３０内の一次接続部及び二次接続部の領域において保証され、真空処理に続いて圧力に晒される。
巻線チャンバ１−３内の絶縁液体は、液圧に晒されるのが好ましい。
巻線３２，３１と、接触スリーブ１１２，環状接点３９、及び接続ケーブル（参照番号なし）との間の低い境界抵抗は、接触ネジ７６と、接続部上の一次及び二次の環状接点３９のためのバリア接触バネ７７とで得られる。
本発明に従ったＭＦ変圧器の絶縁着想：連続的な一連の回路構成：固形物分離壁５，６及び液体絶縁６８−７１又は絶縁ガス１０６，１０７の再生は、全ての巻線３２，３１，３３が連続的なチャンバ形状の中空空間固形物絶縁及び液体絶縁充填物６８−７１で実施される点において、間隙を伴わずに実施され、それはＭＦ変圧器の電気的及び機械的な信頼性を保証する。これは任意的なコンバータ（ＧＵ）巻線３３にも当て嵌まり、それは一次巻線の第１の層１と第２の層２との間に配置され、中間絶縁体３４を用いて、サージ電圧から保護される。一次巻線及び二次巻線へのコンバータ巻線の漏れインダクタンスを等しく低く維持するために、コンバータ巻線３３は、表面巻線３３−３５として実施される。コンバータ巻線３３は、箔巻線３５として設計されるのが好ましく、中間絶縁体３４を通じて挿入され、それを両側で取り囲む。参照番号３５は、コンバータ巻線が一次巻線３２の第１の層と第２の層との間に配置されることを示している。覆いを低減する漏れインダクタンスが一次巻線及び二次巻線の第１の層と第２の層との間にもたらされるよう、箔表面巻線は、横方向式に、ストランド３４（図２、８）を入れる。
一次及び二次接続部、場の強度、及びＰＤ最小限化環状接点３９は、とりわけ、変圧器／カバーハウジングの外側の電荷キャリアを取り囲むケーブル接続のために、接合ボックス１１，１２，１７，１８内に収容される。しかしながら、これは変圧器の近傍における電位のためのクリープ経路及びアーキング距離、並びに、コア４５及び張力ストラップ（図１、２）が、それらの効果（承認試験）において有意に最小限化されないことを意味する。
接続部の領域における有意な空間的及び容積的な減少、鋳造接合ボックスの形態における接続部のための気密カプセル化手段、絶縁シール１３、蓋１１９、並びに、垂直圧力２５及び水平圧力２６を伴う絶縁グロメット２３（図１、２）の故に、空間的距離も、中電圧システムにおいて、僅かの他の通常の間隔及び電位距離に同様に減少させられる。
これは、何故ならば、とりわけ、蓋１２又はグロメット、例えば、１４のための柔らかいシール−圧縮構成部品が、接合ボックス１１，１２，１７，１８の形態において追加され或いは取り除かれ得るＭＳ絶縁カプセル化、電荷キャリアに対して封止されるよう全ての側で封止される蓋１２を用いて、接合ボックス１１内の円錐形の圧縮孔内に創成されるからである。
接合ボックス、接続部３０の領域において、＞２５ｋＶ変圧器に関して、追加的な電圧及び間隔の逆転を創成するために、コアが連続的な導体として機能せず、むしろＨＶ１１及びＬＶ１７接合ボックス１７の間のコア数電位カスケードを形成するよう、絶縁キャップ及び箔を用いて、コア４５を互いに分離させる任意的な可能性がある。これはコンバータ接続部１１８及びＬＶ接続ボックス２４，２８，１１９，２７にも当て嵌まる。
逆に、短絡４５，４６、コア及び張力ストラップの接地、よって、ＨＶ及びＬＶ接合ボックスの間に電位−分離接地ブリッジを配置することの選択肢もある。これはＨＶ及びＬＶコンバータ構成部品の間の電位分離のために高性能ＭＦ変圧器を追加的に実施し得ることを意味する。
電場強度を開始する部分的な放電も、接合ボックスとコアとの間で防止されるので、とりわけ、接合ボックス内で、絶縁材料凹部４２（図４）が弾性プレートの下で（図４、１５）ＨＶ及びＶ接合ボックス内に設けられ、それは増大された電場強度の代わりに追加的な中間通気路を備えるＨＶ及びＬＶ側の上にコアをもたらす。コアへの並びにコアの間のこれらの空気経路インサートは、場の勾配を向上させ、確実な絶縁構造が変圧器の外側にも存在するために使用される。
これらの手段を用いるならば、ハウジング内又は上の他の普通に使用される電極又は表面漏れ覆いを排除し得る。
このために、空気−プラスチック−空気バリアで作製される一連の回路構成は、ＨＶ又はＬＶ接合ボックスの外側に普遍的に配置されるので、これらの電圧減少バリアは、フレームによって覆われる間隔２２からコアまでのアーキング距離に亘って、接合ボックスの内表面上の位置２０，２１，２２を介して、ＨＶ一次接点７６，３９の周りに据え付けられる。
この極度の空間圧縮の着想は、それらの全表面領域上に電気アーク最下点のない変圧器のために、高密度に構成されるＭＦ変圧器カスケード（図１０）を可能にする。空間構造も用いるならば、特に、ブッシンググロメット２３が鏡像逆転されるよう設計されるＬＶ領域において、後続のＭＳ凝縮カスケード構造における後続の絶縁及びブッシング壁１３３，１３４を凝縮し得る。
例えば、中電圧分離壁を備える、接合ボックスを一体化する、これらのブッシング設計の主要な利点は、ＨＶ−ＬＶ ＭＦ変圧器が変圧コンバータのＨＶ部分内に据え付けられる必要がなく、むしろＬＶ空間又はチャンバ内にも組み込まれ得ることである（図１０を参照）。このために、絶縁隔壁１３３，１３４への直接的なＨＶ適用（図１０Ｃ）が可能である。何故ならば、ＨＶ二重絶縁グロメット２３（図１及び２）は、極めて短く、高い電圧抵抗管―コーン架橋長さと共に機能するからである。
コア４５，４６は、変圧器ハウジング及びカバーハウジング並びに弾性的に圧縮可能なプレート基板４９と共に内部に保持される。コア重量及び弾性プレート基板４９への振動力が、カバーハウジング及び変圧器ハウジングを締め付け（図１、２、１２、１３）、コアフレーム５０，５１と共に軸方向に作用し、それらは同様に中間プレート４９上で内部に位置し、フレーム構成部品５０又は５１を介して、それにネジ止めされる。
コアの固着と同様に、コアのための軸方向張力装置が図１５Ａ−１５Ｃに描写されている。コア４５は、ネジ山付きロッド、ナット５８、及び張力バネ７９，８０を用いて、変圧器ハウジング及びカバーハウジングの上に鋳造取付け部品内に締結されるので、フレーム構成部品５０，５１は、軸方向において共に押し付けられる。従来、張力ボルトは、コアを一体に締結するために変圧器ハウジングの外部の上にもたらされるのが普通であった。これらの張力ボルトは、変圧器の低電圧側と高電圧側との間に普通に形成されるガルバニックブリッジである。本発明に従った変圧器を用いるならば、鋳造取付け部品７３は、ＭＳ電圧レベルを伴ってハウジングの上に配置される。固着ボルトは、鋳造取付け部品７３内に締め付けられ、それは張力フレーム５０，５１をコア４５のそれに締め付け、それら７９，８０を保持する。
図１６には、金属ロッド５３，５４へのフレーム構成部品５０，５１の接続が示されているが、それらは、絶縁液体８７−９１又は空気若しくは気体１０６，１０７が流れ得る冷却機として、交換可能である。
ＭＦ変圧器の正面図における垂直鋳造取付け部品１３０（図１１、１４）は、代替的に、第１に、プラスチックで作製されるブッシング壁の上での、或いは、変圧器カスケードを形成するようブッシング壁の上の別個の変圧機器組立体ネジを用いた（図１０）、変圧器ハウジング内の取付けを可能にする。
１ 二次巻線チャンバ、内側
２ 一次巻線チャンバ、中央
３ 二次巻線チャンバ、外側
４ 二次ハウジング壁、内側
５ 一次分離壁、中央、内側
６ 一次分離壁、中央、外側
７ 二次ハウジング壁、外側
８ 強化リブ、変圧器ハウジング
９ 巻線へのブッシング
１０ カバーハウジング内の管取付け部品
１１ ＨＶ接合ボックス
１２ ＨＶ蓋及び接合ボックス
１３ 接合ボックスと蓋との間のＨＶ絶縁シール
１４ 変圧器接合ボックス用のＨＶグロメット及び任意的な隔壁ブッシング
１５ 変圧器及びカバーハウジング内のインゲン豆形状の孔
１６ ＨＶ−ＧＵケーブル接続部
１７ ＬＶ接合ボックス
１８ 接合ボックス上のＬＶ蓋
１９ 接合ボックスと蓋との間のＬＶ絶縁シール
２０ ＨＶ空気間隙、ＨＶ内壁への一次取付け部品
２１ ＬＶ空気間隙、ＬＶ内壁への二次的
２２ 絶縁シールを介したＨＶからＬＶへのアーキング距離蓄積２０，２１
２３ 変圧器ハウジング内のブッシングのためのＨＶグロメットコーン
２４ ＬＶ接合ボックス二次的回路構成巻線
２５ ＨＶ蓋ネジ接続部−シールに対する圧力
２６ グロメットコーンに対する前方表面圧力のためのＨＶネジ接続部
２７ 蓋−シール圧力のためのＬＶネジ接続部
２８ 接合ボックスと蓋との間のＬＶ絶縁シール
２９ 変圧器／カバーハウジング内の材料凹部
３０ 一次／二次ブッシング、例えば、鋳造スリーブ３７内の鋳造樹脂
３１ 二次巻線、内側、外側
３２ コンバータ（ＧＵ）巻線を備える一次巻線
３３ ゲート、コンバータ（ＧＵ）のみ巻線
３４ 中間絶縁、コンバータから一次巻線
３５ 第１の層と第２の層との間のストランドを備える金属箔
３６ ブッシング取付け部品上のコンバータ（ＧＵ）接続部
３７ ブッシングを収容するための接触スリーブ
３８ ブッシング取付け部品上のはんだポケット
３９ 一次、二次、及びコンバータ（ＧＵ）接続部のための環状接点
４０ 環状接触ネジ接続部
４１ 巻線及び巻線の接続部
４２ 凹部
４３ コンバータ（ＧＵ）接合ボックス内の絶縁材料凹部中空空間
４４ コアのための中間絶縁としての熱伝導性箔
４５ コア
４６ 張力ストラップコア
４７ 張力ストラップを介したコアの電気接続部、任意的バージョン
４８ 自由浮動コア、標準設計
４９ 弾性プレート基板、コアから変圧器及びカバーハウジングへ
５０ フレーム構成部品１「上方」
５１ フレーム構成部品２「下方」
５２ 冷却機又は接続ロッドのための収容空間フレーム
５３ コア層領域における熱放散のための冷却器
５４ コアの表面冷却のための、接続ロッド
５５ フレーム蓋、電気アーキング距離拡張部
５６ コア張力のための圧力適合取付け
５７ 張力フィルタ
５８ テンショナのためのテンショナナット
５９ 液圧接続部、単一、送り、放出
６０ 液圧接続部、一次−二次液圧ブリッジ
６１ 液圧ブリッジの張力フランジ
６２ 変圧器／カバーハウジングと蓋との間のジンバルディスク
６３ 液圧フランジ及びブリッジのためのＯシール
６４ 変圧器ハウジング及び蓋内のブッシングのためのコア孔
６５ 狭いフランジ孔、変圧器／カバーハウジング
６６ コアを用いた、狭いフランジ−張力ストラップ圧力
６７ 力係止スリーブ、カバーハウジング
６８ チャンバシール１
６９ チャンバシール２
７０ チャンバシール３
７１ チャンバシール４
７２ コーン孔６４内のブッシングのためのシール
７３ 鋳造取付け部品、主フランジ
７４ 鋳造取付け部品、接合ボックス、蓋
７５ 鋳造取付け部品、液体絶縁シール
７３ コア及び固着ボルトのための、鋳造取付け部品
７４ 鋳造取付け部品、張力ブロック
７５ 主フランジを締め付けるための張力ディスク、ハウジング
７６ 一次−二次ネジ接続接点
７７ 環状接点のための遮断ディスク
７８ 接合蓋のための遮断ディスク
７９ コア張力のための張力バネ
８０ コア張力を締め付けるための張力バネ
８５ 液圧接続のためのネジ接続部
８６ 液圧ブリッジのためのネジ接続部
８７ 蓋絶縁エステル
８８ 液体絶縁変圧器オイル
８９ グリコールを備える液体絶縁純水
９０ 液体絶縁冷却剤
９１ コンデンサ−代替品としての液体絶縁体８７−９０
９２ ブッシングへのストランド巻線＋３１，３２のための一般用語
９３ 二次チャンバ壁、狭窄を備える内側
９４ 二次チャンバ壁、狭窄を備える外側
９５ チャンバ壁内の波
９６ チャンバへ機内に波を備えるストランドリテーナ
９７ 液体絶縁空間
９８ 巻線の軸方向間隔
９９ カバーハウジング内の溝基部
１００ 鋳造樹脂接着剤
１０１ 接着剤レベル
１０２ ハウジングの接着剤接続のみが使用されるならば、即ち、シールが省略されるならば、分離壁を高くし、（液体絶縁体のための１つの排出路及び封止されたコーン孔６４を除き）チャンバ１−３が全ての側でシールされた「一体形変圧器ハウジング」が得られる。
１０３ ハウジング統合型設計における、一次、二次、オイル通路
１０４ シールのない変圧器ハウジング／カバーハウジングの接着剤接続
１０５ 拡張空間隅部、チャンバシール６８−７１のための溝基部
１０６ 絶縁及び冷却ガスとしての絶縁ガスＳＦ６及び冷却剤ガス
１０７ 絶縁及び冷却ガスとしての加圧空気
１０８ 幅減少手段、ＭＦ変圧器
１０９ ハウジング蓋内のゴムロッドスペーサ、二次巻線
１１０ 間隔バー、ハウジング蓋、単一圧力、一次巻線へ
１１１ シール、ハウジング内の樹脂で塗工されたブッシングスリーブ３７
１１２ 電流接点ブッシング−ブッシングスリーブ
１１３ ブッシングとブッシングスリーブとの間のバー溝係止機構
１１４ 接合ボックスに対する蓋の圧力調節
１１５ 波９５，９６の代替として、巻線のための歯張力素子
１１６ 分離壁内の台形巻線アンカ
１１７ 接点スリーブ−電流移動表面環状接点、ケーブル
１１８ コンバータ（ＧＵ）接続部
１１９ 圧縮ＨＶ、Ｖ蓋シール
１２０ 例えば、一次／二次二重層のための５−チャンバハウジング
１２１ 内壁Ｉ−二次巻線から接地
１２２ 分離壁ＩＩ−ＬＶ二次からＨＶ一次へ
１２３ 分離壁ＩＩＩ−ＨＶ一次からＬＶ二次へ、外側
１２４ 分離壁ＩＶ−Ｖ二次、外側、接地へ
１２５ 中央ハウジング外壁内の多数のＭＦ変圧器から接地へ
１２６ 取付け部材
１２７ コア断面、標準
１２８ コア断面、拡大
１２９ 巻線波又は台形巻線クリップ
１３０ 巻線リテーナ、結合剤のないプラスチック薄壁部分
１３１ ＨＶ接続ケーブル
１３２ ＬＶ接続ケーブル
１３３ ＨＶ隔壁
１３４ ＨＶ隔壁、絶縁シール
２００ 変圧器ハウジング
２０１ カバーハウジング
変圧器、並びに、巻線、接合ボックス、及びコアを通じる切断を示す概略図である。 変圧器、並びに、巻線を通じて９０°回転させられ、且つ巻線ブッシングを通じてある角度について回転させられる切断を示す概略図である。 同じ円周断面を備える変圧器ハウジング及び長円形の巻線チャンバを示す様々な概略図である。 巻線チャンバを備える変圧器並びに分離壁及び外壁の波形を示す概略図である。 波形分離壁を備える、変圧器及び巻線のためのブラケットを示す概略図である。 変圧器及び蓋ハウジングとして台形変圧器を示す様々な概略図である。 拡大された窓及びコア断面のための図６からの変圧器ハウジングを示す概略図である。 ＭＦ変圧器、巻線チャンバ、外部巻線、及びハウジング内の液圧回路構成を示す概略図である。 変圧器、巻線を備える巻線チャンバ、及びそれらの電気回路構成を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 カスケードコラムとして組み立てられるときのＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 多数ＭＦ変圧器の多機能ハウジングにおいてハウジング内に一体化されるＭＦ変圧器を示す概略図である。 閉塞チャンバを備える全体的な変圧器ハウジングを形成するために変圧器ハウジング上のハウジング蓋の配置を示す概略図である。 接合ボックス封止蓋を備えないストレッチャフレームを備える単一のＭＦ変圧器を示す概略図である。 ハウジングとコアとの間に間隔及び通気構造設計を備えるＭＦ変圧器の直線側を通じる切断を示す概略図である。 ＨＶ及びＬＶ接合ボックス上の絶縁封止蓋を備える単一のＭＦ変圧器を示す概略図である。 コアの張力機構を示す概略図である。 ナット及びボルト接続部又は冷却対を備えるストレッチャフレームを示す概略図である。

Claims (23)

  1. 絶縁材料から成る封止されたハウジングで構成される中波変圧器であって、
    一次巻線と二次巻線とを収容するための巻線チャンバを有し、液体又は気体の絶縁媒体が前記ハウジング内に配置され、絶縁媒体は、前記巻線チャンバを満たし、前記巻線チャンバへのブッシング孔と、前記絶縁媒体のための取入口と放出口とを備えることを特徴とする、
    中波変圧器。
  2. 前記巻線チャンバは、絶縁壁及び分離壁によって互いに封止され且つ分離され、前記巻線は、前記巻線チャンバ内に位置付けられ、前記巻線チャンバ内の所定の場所に固定され、前記巻線チャンバは、液体又は気体の絶縁媒体で充填されることを特徴とする、請求項１に記載の中波変圧器。
  3. 前記ハウジングは、組立前に、少なくとも二部構成ハウジングとして設計され、変圧器ハウジングと、カバーハウジングと、それらに取り付け得る接合ボックス、シール、及び蓋とを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の中波変圧器。
  4. 前記巻線は、前記巻線チャンバ内の所定の場所で軸方向及び径方向に固定されることを特徴とする、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  5. ハウジング壁及び分離壁は、一体的な突起又は別個の間隔素子を提示し、それらを通じて、前記巻線は位置付けられ、且つ、前記巻線チャンバ内の所定の場所に固定され、前記巻線は、前記巻線チャンバ内の剛的な或いは弾性的な構成部品を通じて所定の場所に位置付けられ且つ固定されることを特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  6. 前記変圧器ハウジングは、前記ハウジング壁と、前記分離壁とを含み、前記カバーハウジングは、溝を提示し、前記外壁及び前記分離壁は、前記変圧器ハウジングを封止するときに、前記溝内に封止的な方法において係入することを特徴とする、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  7. 前記変圧器ハウジング及びそのハウジング壁及び分離壁は、前記カバーハウジングに接着され或いは鋳造されることを特徴とする、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  8. 前記変圧器ハウジングを前記カバーハウジング及び前記接合ボックスの前記蓋に接続するために、バネ素子を備える取付け手段が提供され、該取付け手段は、前記カバーハウジング及び前記蓋を前記変圧器ハウジングに自動締付け的な方法において接続することを特徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  9. 前記ハウジング又は前記接合ボックス内で、液体又は固定物が絶縁された導電性のブッシングが提供され、該ブッシングを用いて、一方では、前記巻線の端部が、他方では、巻線のための外側接続部が、電気的に接続されることを特徴とする、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  10. 接合蓋が前記ハウジングの上に配置され、前記接合蓋は、圧縮された、間隙のない、絶縁的な方法において、前記ハウジングに接続され、且つ、前記巻線の接続のための絶縁された或いは封止されたブッシングを形成することを特徴とする、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  11. 前記変圧器コアは、隅部構造及び前記ハウジングの凹部の上に張力付けられ、張力付け弾性中間層を用いて前記ハウジングから分離され且つ保持されることを特徴とする、請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  12. 前記コアは、張力ストラップ及び張力フレームを用いて径方向及び軸方向に保持され、前記コアは、構成部品を架橋するために、よって、前記外側に対する前記コアの電気サージ電圧抵抗を増大させるために、前記接合ボックスの側部及び前記コアパッケージの外表面にリブを備えことを特徴とする、請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  13. 前記コアは、当該変圧器の外側高電圧と低電圧との間にガルバニック電位分離が得られるよう、前記張力ストラップへの電気接続を用いて接地されることを特徴とする、請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  14. 前記材料凹部は、前記コアを取り付けるために、前記ハウジング上の形態上に設けられることを特徴とする、請求項１乃至１３のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  15. 前記軸方向に配置される中間絶縁体は、前記コアの間に配置されることを特徴とする、請求項１乃至１４のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  16. 前記コアを収容するための前記張力フレームは、絶縁液体を用いた或いは冷却体を通じた前記コアの少なくとも部分的な冷却を、それらの中に組み込み得るよう設計されることを特徴とする、請求項１乃至１５のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  17. ２つ又はそれよりも多くの層を有する一次巻線が設けられ、中間絶縁体を備える副巻線が前記一次巻線の層の間に挟装されることを特徴とする、請求項１乃至１６のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  18. 個々の巻線チャンバは、少なくとも前記絶縁液体のための取入口と排出口とを提示し、それらは、好ましくは、前記ハウジング上で互いに正反対に配置され、前記絶縁液体は、前記巻線チャンバを通じて均一な方法において伝えられることを特徴とする、請求項１乃至１７のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  19. １つの巻線チャンバの前記取入口は、液圧ブリッジ接続部を介して、他の巻線チャンバの前記排出口に接続され、前記液圧ブリッジは、前記ハウジング内に一体化されるか、或いは、別個の構成部品として設計され且つ前記ハウジングに接続されることを特徴とする、請求項１乃至１８のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  20. 前記ハウジング内の前記取入口及び前記排出口は傾斜通路で構成され、それらは、好ましくは、前記ハウジング内に軸方向に配置され、前記巻線チャンバ内に径方向に進入することを特徴とする、請求項１乃至１９のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  21. 前記絶縁液体のための取入口及び排出口は、液圧又は空圧継手、具体的には、電気絶縁材料で作製される自動封止迅速継手を含むことを特徴とする、請求項１乃至２０のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  22. 数多くのそのような変圧器を接続し、全ての層において絶縁し、且つ、互いに直接的に積み重ね得るよう、当該変圧器の前記ハウジングは、上方表面及び下方表面上に均一な大きさの取付け部品を提示することを特徴とする、請求項１乃至２１のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
  23. カスケード又は部分的なカスケードを形成するよう、複数のこれらの変圧器を組み合わせ得、それらが多数ユニット内の集合的構成を備える集合的なハウジングを形成するよう、これらを組み合わせ得ることを特徴とする、請求項１乃至２２のうちのいずれか１項に記載の中波変圧器。
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