NL7905384A - Als lagenwikkeling uitgevoerde transformatorwikkeling en werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke lagenwikkeling. - Google Patents

Description

1 ' * ' .

Messwandler-Bau GMBH te Bamberg, Bondsrepubliek Duitsland.

Als lagenwikkeling uitgevoerde transformatorwikkeling en werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke lagenwikkeling .

De uitvinding heeft betrekking op een als lagenwikkeling, neer in het bijzonder als lagenwikkeling voor hoge spanning, uitgevoerde transformatorwikkeling met een bandvormige geleider, waarvan de isolatie tijdens het 5 laagsgewijs wikkelen wordt aangebracht en.met een isolatieband, waarvan de breedte ongeveer driemaal de breedte van de geleider bedraagt, zodat de isolatieband tweemaal om de geleider kan worden gevouwen. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een 10 dergelijke lagenwikkeling.

Uit de ter inzage gelegde Duitse octrooiaanvrage 1.563.45S is een werkwijze voor het isoleren van bandvormige geleiders voor een smoorspoel- of transformatorwikkeling van dit type bekend, welke het nadeel vertoont, dat ter ver-15 steviging van de geleiderisolatie en van de afzonderlijke papieriagen steeds, voordat het materiaal een vouvi-inrich-ting bereikt, toevoer van kleefstof plaats vindt. Deze maatregel heeft weliswaar tot gevolg, dat de on de geleider gevouwen papierlaag in voldoende mate vast kleeft, doch om-20 trent de versteviging van de wikkelingslagen in hun geheel wordt slechts zekerheid verkregen, wanneer een overmaat aan . kleefstof op het isolatiepapier wordt aangebracht, zodanig, dat een deel van de kleefstof door de vouwvoegen heen dringt en op die wijze zeker stelt, dat ook de desbetreffen-25 de winding van de daarop volgende wikkelingslaag vast kleeft. Een dergelijke werkwijze is niet geschikt om zeker te stellen, dat een uit een betrekkelijk groot aantal lagen bestaande lagenwikkeling, meer in het bijzonder een 790 5 3 84 30 i' .

-¾. 2 i lagenwikkeling voor hoge spanning, de noodzakelijke mechanische stijfheid verkrijgt. Bovendien is het bij een dergelijke werkwijze moeilijk om tot een nauwkeurig volgens plan verlopende impregnering te verkrijgen, daar de kleefplaat-5 sen, dat wil zeggen de plaatsen waar de afzonderlijke lagen aan elkaar kleven, betrekkelijk willekeurig verdeeld komen te liggen.

De uitvinding stelt zich ten doel, een als lagenwikkeling, meer in het bijzonder bestemd voor hoge spanning 10 uitgevoerde transf ormatorwikkeling van het in de aanhef genoemde type zodanig uit te voeren, dat de mechanische stijfheid ook bij toepassing van een groot aantal wikkelingsla-gen voldoende groot is, terwijl de impregnering door de op versteviging van de afzonderlijke wikkelingslagen ge-15 richte maatregelen niet nadelig mag worden beïnvloed. Meer in het bijzonder dient de uitvinding de mogelijkheid van een gehe.el automatische, bij voorkeur met programmabesturing verlopende wikkeltechniek mogelijk te maken.

Daartoe stelt de uitvinding bij een lagenwikkeling 20 van het in de aanhef genoemde type voor, dat de isolatie- .

band behalve voor isolatie van de geleider ook voor isolatie van een wikkelingslaag dient, waarbij op vooraf bepaalde onderlinge afstanden langs de omtrek van een wikkelingslaag slechts aan de buitenzijde van de geleiderisolatie puntvor-25 mige kleefplaatsen voor bevestiging van de daarop volgende wikkelingslaag zijn gevormd, terwijl de lengte van de wikkelingslagen van laag tot laag zodanig kleiner wordt, dat de dwarsdoorsnede van de lagenwikkeling eerst althans tenminste nagenoeg trapezevormig is en aan” de overgang naar het 30 vrije buiteneinde van de lagenwikkeling uit één of meer cirkelbogen met onderling verschillende kromtestraal bestaat.

Ter verkrijging van een geheel automatische wikkel-wijze is het van belang, dat de isolatieband zowel voor isolatie van de geleider als voor isolatie van een wikkel-35 laag dient. Daardoor wordt het mogelijk om af te stappen 790 53 84 3 *- > van het betrekkelijk moeizame inwikkelen of inschieten van de wikkellaagisolatie, waardoor de vervaardiging van bekende lagenwikkelingen tot nog toe in aanzienlijke mate bemoeilijkt en kostbaar gemaakt is. Daarbij is het van voor-5 deel, dat de op de buitenzijde van de geleide isolatie volgens plan gevormde, puntvormige kleefplaatsen een uitstekende wapening van de afzonderlijke wikkelingslagen en een daaruit resulterende, compacte wikkelingsuitvoering mogelijk maken. Bovendien maken de tussen de afzonderlijke kleef-10 plaatsen overblijvende ruimten een goede impregnering met vloeibare of gas vormige impregneringsmiddelen mogelijk'. Van voordeel is bovendien, dat als gevolg van de cirkelboogvor-mige overgang van het althans tenminste nagenoeg trapezevormige gedeelte van de v/ikkeling in het vrije buiteneinde 15 de mogelijkheid wordt verkregen om de bij voorkeur op de potentiaal van hoge spanning liggende afschermelectrode op zeer eenvoudige wijze uit te voeren. Als gevolg van de beschreven wikkelingsconstructie wordt bovendien een uitstekende besturing per laag verkregen.

20 Een verder voordeel wordt verkregen wanneer de door de bandvormige geleider met zijn isolatie gevormde, afzonderlijke windingen van een laag aan hun kopzijde zonder tussenafstand aan elkaar grenzen. De toepassing van bandvormige geleiders met een aanzienlijk grotere breedte dan 25 dikte verschaft de mogelijkheid van afstandloos laag- oplaag wikkelen, zonder dat de spanningsverandering per laag ondanks het ontbreken van een aanvullende laagisolatie te groot wordt. Ook de impregnering met vloeibare of gasvormige impregneringsmiddelen vereist geen afstand tussen 30 de kopzijden van de verschillende windingen van een wikke-lingslaag. Anderzijds werkt het feit, dat uit de vervaardiging tussen de kopzijden van de afzonderlijke windingen spleten ter grootte van breukdelen van een millimeter resulteren, niet storend; de aanwezigheid van dergelijke spleten 35 kan zelfs een gunstige invloed op het impregneren hebben.

790 53 84 * 4

De hiervoor reeds genoemde maatregel, dat de dwarsdoorsnede van de lagenwikkeling althans tenminste nagenoeg trapezevormig is, dient zodanig te worden geïnterpreteerd, dat de dwarsdoorsnedevorm van de lagenwikkeling niet nauwkeurig een 5 trapezevorm behoeft te zijn. Zo kunnen de vrije kopzijden van de lagenwikkeling in dwarsdoorsnede op de wijze van een e-functie beginnen en vervolgens een rechtlijnig deel vertonen, waaraan zich dan de cirkelvormige eindboog aansluit 10 (zie figuur 4a). Ook een rechtstreekse overgang van een volgens een e-functie gebogen zijvlak in een cirkelvormige eindboog is mogelijk (zie figuur 4b).

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor vervaardiging van een als lagenwikkeling, meer in 15 het bijzonder een lagenwikkeling voor hoge spanning, uitgevoerde transformatorwikkeling met een bandvormige geleider, waarvan de isolatie tijdens het laagsgewijs wikkelen wordt aangebracht, waarbij een isolatieband wordt toegepast, waarvan de breedte ongeveer driemaal de breedte van de geleider 20 bedraagt, zodat de isolatieband tweemaal om de geleider kan worden gevouwen. Deze werkwijze heeft het kenmerk, dat het om de bandvormige geleider vouwen van de isolatieband in een aantal fasen wordt uitgevoerd, waarbij de geïsoleerde geleider via een omkeerrol zodanig geleid wordt, dat het 25 naar de omkeerrol toelopende geleidergedeelte een scherpe hoek insluit met het van de omkeerrol weglopende geleidergedeelte, terwijl de kleefplaatsen kort voor het opwikkelen van een volgende winding op de buitenzijde van de onderliggende winding van de reeds aangebrachte wikkellaag in de 30 wikkelingsrichting worden gevormd.

De door de uitvinding voorgestelde maatregel, dat het om de bandvormige geleider wikkelen van de isolatieband in een aantal fasen wordt uitgevoerd, verschaft de mogelijkheid, dat met een vouwinrichting van betrekkeiijk een-35 voudige constructie wordt gewerkt. Het feit, dat de geïsoleerde, bandvormige geleider via de omkeerrol wordt gevoerd, heeft als voordeel,, dat het isolatiemateriaal......

790 53 84

V

• V

5 i' .

zich nauw om de geleider sluit, zodat de elkaar overlappende delen van de isolatieband niet door middel van aan-' vullende kleefstof met elkaar tot hechting behoeven te worden gebracht.

5 De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening van enige uitvoeringsvormen, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen: figuur 1, een schematische weergave van een in-10 richting voor toepassing bij een werkwijze volgens de uitvinding voor vervaardiging van een lagenwikkeling uit een bandvormige geleider, figuur 2, in perspectief en op grotere schaal, een meertrapsvouwinrichting voor het aanbrengen van de 15 isolatieband op de geleider, figuur 3, schematisch en op nog grotere schaal, een dwarsdoorsnede door een lagenwikkeling volgens de uitvinding, figuur 4a-4c, een soortgelijke dwarsdoorsnede als 20 in figuur 3 door een gedeelte van enige verschillende uitvoeringsvormen van een lagenwikkeling volgens de uitvinding en figuur 5a en 5b, op aanzienlijk grotere schaal, een dwarsdoorsnede door de bandvormige geleider met ëën, 25 respectievelijk twee, tweemaal om de geleider heen gevouwen isolatieband(én).

De in figuur 1 slechts zeer schematisch weergegeven vervaardigxngSinrichting is voorzien van .twee voor-raadsrollen 1, 2 voor respectievelijk de bandvormige gelei-30 der 3, die bij voorkeur van aluminium is, en de om de geleider 3 te wikkelen isolatieband 4. De isolatieband 4 kan, afhankelijk van het toegepaste impregnatiemiddel, uit kunststofolie of uit een organisch materiaal, zoals kabel-papier of dergelijke, bestaan. Geschikte impregnatiemidde-35 len worden in het bijzonder gevormd door olie of gas, bij voorkeur door zwavelhexafluoride. Via toevoerrollen 790 53 84 . 6 ,

O

*' .

5, 6 worden de geleider 3 en het isolatieband 4 aan een meertrapsvouwinrichting 7 toegevoerd, welke tezamen met de daarop volgende omkeerrol 8 bewerkstelligt, dat de isolatieband 4, waarvan de breedte ongeveer driemaal dië van de 5 geleider 3 bedraagt, zich onder de inwerking van de bij het wikkelen optredende trekkracht vast om de geleider 3 sluit. De omkeerrol 8 is ongeveer verticaal boven de wikkel-as A van het wikkellichaam 9 aangebracht, zodat het naar de omkeerrol 8 toegaande, geïsoleerde geleidergedeelte -3, 4 10 en het van de omkeerrol 8 afgaande, geïsoleerde leiderge- deelte 3, 4 onder een hoek van 40°-70° ten opzichte van elkaar verlopen. Als gevolg van het feit, dat de omkeerrol 8 in de hiervoor genoemde relatie tot het wikkellichaam 9 is aangebracht, wordt een goed sluitende omwikkeling van 15 de geleider 3 door de isolatieband 4 verbeterd. In de wikkelrichting betracht kort vóór de plaats, waar het. geïsoleerde leidergedeelte 3, 4 in tangentiale richting de reeds gevormde wikkelingslaag bereikt, bevindt zich tenminste één kleefstofafgifteinrichting 10, waarmede op de 20 buitenzijde van de reeds aangebrachte isolatie van een winding van een eerdere wikkelingslaag een aantal over de omtrek van een wikkeling verdeelde kleefplaatsen 10a worden gevormd. Bij voorkeur worden 3i:7 van dergelijke kleefplaatsen over de omtrek van een winding verdeeld gevormd, waar-25 door een compacte wikkelingsconfiguratie wordt verkregen..

Figuur 2 toont de uitvoering en de werking van de meertrapsvouwinrichting 7. Deze bestaat uit een scharnierend gelagerde toevoerrol 11, waaraan de bandvormige geleider 3 en de isolatieband 4 gemeenschappelijk worden.

30 toegevoerd. Een grondplaat 12 van de inrichting 7 vertoont een aantal dwarsdragers, 13, 14 en 15 met respectievelijk in de genoemde richting steeds kleiner wordende doorlaatopeningen 16, 17 en 18 Voor het geïsoleerde geleidergedeelte 3, 4. Voorts zijn in de grondplaat 12 res-35 pectievelijk steeds kleinere leigroeven 19, 20 en 21 ·/=·* 790 53 84 V- 7 * * ' .

gevormd, waardoor de omsluiting van de geleider 3 door de isolatieband 4 wordt verbeterd. Via een uitloopsleuf 22 en een uitlooprol 23 verlaat de geheel met isolatiemateriaal "beklede" geleider de vouwinrichting 7.

5 In de figuren 3, 4a-4c is het wikkellichaam van de steeds weergegeven lagenwikkeling met het verwijzings-cijfer 24 met bijbehorende wTikkelas A aangeduid. De af zonderlijke vindingen 25. van de verschillende wikkelings-lagen L^, I^, L^,. - - ·Ιιχ grenzen aan hun kopzijde zonder 10 tussenafstand of met slechts een zeer geringe spleetbreed-te aan elkaar. De afzonderlijke windingen 25 zijn uitsluitend door de isolatieband 4 omringd, zoals figuur 5a laat zien. Tussen de opeenvolgende wikkellagen L^-L^. wordt derhalve geen afzonderlijke isolatielaag aangebracht.

15 De isolatie van een uit de geleider 3 gevormde winding wordt zodanig uitgevoerd, dat de ten opzichte van de wikkellichaamas A aan de buitenzijde gelegen, vlakke zijde 26 van de geleider een dubbele isolatielaag 28, 29 draagt, terwijl zich per winding aan de vlakke binnenzijde 20 27 van de geleider één isolatielaag 30 bevindt.

Daar de breedte/dikte-verhouding B/D van de geleider betrekkelijk groot is, en bijvoorbeeld een waarde van 50 : 1 tot 100 : 1 heeft, zal het duidelijk zijn, dat de breedte van de isolatieband 4 ten minste bij benadering 25 driemaal zo groot dient te zijn als de breedte van de bandvormige geleider 3. De dikte D van de geleider 3 kan daarbij praktisch verwaarloosd worden.

De lagenwikkeling volgens figuur 3 is als in doorsnede trapzevormige wikkeling uitgevoerd, waarbij de 30 aan de zijkant gelegen kopvlakken 31, 32 aan hun boveneinde volgens een cirkelboog met kromtestraal R in de laatste dat wil zeggen buitenste, wikkelingslagen overgaan. De buitenste wikkelingslaag L is ongeveer over zijn cilinder-vormig verlopend gedeelte omgeven door een gesleufde metaal-35 band, die een ringvormige electrode 33 vormt.

790 5 3 84 8

Zoals de figuren 4a - 4c laten zien, kan een lagenwikkeling volgens de uitvinding ook een enigszins van een trapezevorm afwijkend profiel vertonen.

Zo kan het zijdelingse kopvlak 34 eerst volgens 5 een e-functie verlopen, vervolgens in een rechtlijnig deel overgaan en tenslotte via een cirkelboog met straal R in de laatste wikkelingslaag overgaan. '

Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4b kan het zijdelingse kopvlak 35 een zodanig dwarsdoorsnede-vorm heb-10 ben, dat het volgens een e-functie verlopende wikkelingsge-deelte rechtstreeks in een cirkelboog met de straal R overgaat.

Figuur 4c toont een uitvoeringsvorm, waarbij het zijdelingse kopvlak 36 eerst betrekkelijk nauwkeurig vol-15 gens een trapeze verloopt, waarbij zich aan dit wTikkelings-gedeelte een boogvormig gedeelte met achtereenvolgens kleiner wordende stralen R^ ^3 aansluit.

Zoals figuur 5b laat zien, kan de isolatie van de bandvormige geleider 3 ook door twee isolatiebanden 20 4a, 4b worden gevormd, welke' tegen elkaar in om de geleider 3 zijn gevouwen.

Ter verhoging van de mechanische stijfheid van de lagenwikkeling volgens de uitvinding kan het in het bijzonder in geval van een betrekkelijk groot aantal wikkelings-25 lagen van voordeel zijn, dat de kleefplaatsen van winding tot winding op onderling verschillende plaatsen langs de omtrek van een winding worden gekozen.

De, de cirkelboogvormige overgangen naar het vrije buiteneinde van de lagenwikkeling bepalende stralen hebben 30 bij voorkeur waarden tussen 20 en 100 mm.

Volgens de uitvinding vervaardigde lagenwikkelingen zijn geschikt voor toepassing bij alle soorten transformatoren, meer in het bijzonder meet- en onderzoek-transformatoren, en bij voorkeur voor inductieve spannings-35 omzetters. Eén van de hoofdtoepassingsgebieden wordt gevormd door SFg-geisoleerde, inductieve spanningsomzetters.

790 5 3 84

Claims (10)

1. Als lagenwikkeling, meer in het bijzonder als lagenwikkeling voor hoge spanning, uitgevoerde transforma-torwikkeling met een bandvormige geleider, waarvan de isolatie tijdens het laagsgewijs wikkelen wordt aangebracht, 25 en met een isolatieband, wTaarvan de breedte ongeveer driemaal de breedte van de geleider bedraagt, zodat de isolatieband tweemaal om de geleider heen kan worden gevouwen, met het kenmerk, dat de isolatieband (4) behalve voor isolatie van de geleider ook voor isolatie van 30 een wikkelingslaag dient, waarbij op vooraf bepaalde onderlinge afstanden langs de omtrek van een wikkelingslaag (L^, L2, .... Εχ) slechts aan de buitenzijdë van de gelei-derisolatie puntvormige kleefplaatsen (10a) voor bevestiging van de daarop volgende wikkelingslaag zijn gevormd, 35 terwijl de lengte van de wikkelingslagen (LT-L ) van JL X 790 53 84 \ 10 «/ ♦'* , laag tot laag zodanig kleiner wordt, dat de dwarsdoorsnede van de lagenwikkeling eerst althans tenminste nagenoeg trapezevormig is en aan de overgang naar het vrije buiteneinde van de lagenwikkeling uit één of meer cirkelbogen 5 met onderling verschillende kromtestraal (R; R^, R2, R-j) bestaat.

2. Lagenwikkeling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de door de bandvormige geleider 10 (3) en de isolatieband (4) gevormde, afzonderlijke windingen (25) van een wikkelingslaag (Lj, L2, L^, ...,Lx) aan hun kopzijde zonder tussenafstand aan elkaar grenzen.

3. Lagenwikkeling volgens conclusie 1 of ?, m e t het kenmerk, dat de isolatieband (4) zodanig om de bandvormige geleider (3) is gevouwen, dat de ten opzichte van de wikkelas (A) aan de buitenzijde liggende, vlakke zijde (26) van de geleider een dubbele isolatielaag draagt, 20 terwijl de aan de binnenzijde gelegen, vlakke 'zijde (27) van de geleider een enkele isolatielaag vertoont.

4. Lagenwikkeling volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat de isolatie (4) van de bandvorrai-25 ge geleider (3) wordt gevormd door twee isolatiebandn (4a, 4b), die respectievelijk om de ten opzichte van de wikkelas (A) aan de buitenzijde en de binnenzijde gelegen, vlakke zijde (37, 38) van de geleider (3) zijn gevouwen.

5. Lagenwikkeling volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de wikkelingslagen (L^, L2, L3, ..., 1χ) van de binnenzijde van de lagenwikkeling uit steeds zodanig korter worden, dat de kopzijden (34) van de lagenwikkeling in dwarsdoorsnede eerst volgens een e-functie verlopen en 35 aansluitend in het rechtlijnige, trapezevormige deel overgaan. 790 53 84 11 * y i' .

6. Lagenwikkeling volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de wikkelingslagen (L^, L } van de binnenzijde van de lagenwikkeling uit steeds A zodanig korter worden, dat de kopzijden (34) van de lagen-5 wikkeling in dwarsdoorsnede eerst volgens een e-functie verlopen en aansluitend in de één of meer cirkelbogen overgaan, die de overgang naar het vrije buiteneinde van de lagenwikkeling vormen.

7. Lagenwikkeling volgens êên of meer der vooraf gaande conclusies, met het kenmerk, dat de buitenste wikkelingslaag (L ) in het gebied van zijn cilin-dervormig verlopende gedeelte door een gesleufde metaalband wordt omringd, welke een ringvormige electrode (33) vormt. 15

8. Werkwijze voor de vervaardiging van een als lagenwikkeling, meer in het bijzonder als lagenwikkeling voor hoge spanning, uitgevoerde transformstorwikkeling met een bandvormige geleider, waarvan de isolatie tijdens het 20 laagsgewijs wikkelen wordt aangebracht, waarbij een isolatieband wordt toegepast, waarvan de breedte ongeveer driemaal de breedte van de geleider bedraagt, zodat de isolatieband tweemaal om de geleider kan worden gevouwen, met het kenmerk, dat het om de bandvormige geleider 25 vouwen van de isolatieband in een aantal fasen plaats vindt, waarbij de geïsoleerde geleider via een orakeerrol zodanig wordt geleid, dat het naar de omkeerrol toelopende en het van de mmkeerrol weglopende geleidergedeelte met elkaar een scherpe hoek insluiten, terwijl de kleefplaatsen kort 30 voor het opwikkelen van een nieuwe winding aan de buitenzijde van de overeenkomstige winding van een reeds opgewikkelde laag in de wikkelrichting worden gevormd.

9. Vervaardigingswijze volgens conclusie 8, m e t 35 het kenmerk, dat voor iedere winding van een 7905384 /k Tv * * . wikkelingslaag een aantal kleefplaatsen wordt gevormd.

10. Vervaardigingswijze volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de kleefplaatsen van 5 winding tot winding op verschillende plaatsen van de omtrek van een winding worden gekozen. 7905384