PL186734B1 - Kabel do uzwojeń w maszynach elektrycznych i sposób wytwarzania kabla do uzwojeń w maszynach elektrycznych oraz sposób wytwarzania uzwojenia kablem ztransponowanymi przewodami - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kabel do uzwojeń w maszynach elektrycznych i sposób wytwarzania kabla do uzwojeń w maszynach elektrycznych oraz sposób wytwarzania uzwojenia kablem z transponowanymi przewodami.

186 734

Znane kable tego rodzaju stosowane są zwłaszcza w maszynie elektrycznej, która zawiera rdzeń składający się z wielu przewodów elektrycznych o przekroju prostokątnym albo spłaszczonym, rozmieszczonych w przynajmniej dwóch stosach jeden obok drugiego i indywidualnie transponowanych sekwencyjnie w kierunku wzdłużnym kabla, od jednego do drugiego stosu. Wokół rdzenia stosuje się środki owijające, aby przytrzymywać przewody i strukturalnie stabilizować kabel.

Bardziej szczegółowo, chodzi tu o kable z transponowanymi przewodami, które są stosowane w uzwojeniach niskiego napięcia transformatorów elektrycznych, albo do wytwarzania uzwojeń w maszynach elektrycznych poddawanych prądom o wysokim natężeniu, ale względnie niskim napięciu, tak że przy rozmieszczeniu ich w uzwojeniu, nie jest potrzebna dobra izolacja elektryczna pomiędzy cewkami tworzącymi samo uzwojenie.

Znane obecnie kable z transponowanymi przewodami, stosowane zwykle w produkcji uzwojeń elektrycznych w transformatorach i podobnych urządzeniach, zawierają rdzeń złożony z wielu przewodów o przekroju w kształcie prostokąta, zwykle nazywanych „spłaszczonymi przewodami”, wykonywanych obecnie z miedzi i powlekanych indywidualnie co najmniej jedną warstwą farby izolującej elektrycznie. Te spłaszczone przewody rozmieszcza się tak, że są nałożone wzajemnie na siebie, tworząc dwa stosy rozmieszczone jeden obok drugiego. We wzdłużnym kierunku kabla, każdy spłaszczony przewód ma nieco nachylony tor, tak że kolejno zajmuje wszystkie pozycje pomiędzy podstawą i wierzchem stosu, do którego należy. Blisko wierzchu albo podstawy odpowiedniego stosu, każdy spłaszczony przewód jest kierowany na sąsiedni stos, aby kolejno zajmować wszystkie pozycje zawarte pomiędzy podstawą i wierzchem tego stosu. W konsekwencji, we wzdłużnym kierunku kabla każdy spłaszczony przewód kolejno zajmuje wszystkie pozycje w obrębie odcinka tego kabla.

Sekwencyjna transpozycja spłaszczonych przewodów w sposób opisany, nadaje kablowi jako całości dostateczną giętkość strukturalną, a poszczególne spłaszczone przewody mogą się wzajemnie przesuwać ślizgowo w kierunku wzdłużnym, tak że przy nawijaniu kabla na rdzeń maszyny elektrycznej, mogą kompensować różnice w średnicach uzwojeń najbliższego i najdalszego spłaszczonego przewodu względem osi rdzenia.

Jednak wzajemne ślizgowe przesuwanie pomiędzy spłaszczonymi przewodami musi być należycie utrzymywane i kontrolowane, aby zapewnić odpowiednią stabilność strukturalną

Ta czynność utrzymywania jest zapewniana przez środki owijające składające się zwykle z przynajmniej jednej taśmy papierowej nawiniętych spiralnie wokół samego rdzenia, aby utworzyć częściowo nakładające się zwoje. Przykład takiego nawinięcia taśmy papierowej jest przedstawiony w opisie patentowym nr US 4 431 860.

Ze stanu techniki znane są różne alternatywne rozwiązania, które nie obejmują zastosowania taśm papierowych jako środków owijających. Na przykład w opisie patentowym nr US 4 276 102 przedstawiono rozwiązanie, w którym kabel owija się taśmą kurczącą się pod wpływem ciepła, albo nakładaną na zwykłą osłonę papierową, albo ją zastępującą. Po owinięciu kabla wokół rdzenia uzwojenia w celu utworzenia uzwojenia dla transformatora, samo uzwojenie poddaje się nagrzewaniu, aby uzyskać kurczenie powłoki kurczącej się pod wpływem ciepła, powodując wzajemne zbliżanie się poszczególnych spłaszczonych przewodów, przez co uzyskuje się zwartą strukturę kabla nawiniętego na rdzeń uzwojenia.

W opisie patentowym nr US 4 639 282 przedstawiono rozwiązanie, w którym uzyskuje się elektryczną izolację powierzchni elementów elektrycznych w transformatorze, łącznie z przewodami zastosowanymi w uzwojeniach, przez owinięcie ich taśmami wykonanymi z elastycznego i porowatego materiału. Materiałem może być bawełna, włókna szklane, drewniane albo inne włókna celulozowe lub z tworzywa sztucznego, które są dziane albo tkane na krośnie, ale może to być materiał filcowy, który nie jest tkany, na przykład porowaty papier.

Aby uzyskać dostateczną przepuszczalność dla oleju albo innych płynów przez warstwę owijającą, wraz z dostatecznym stopniem izolacji elektrycznej i dobrym odprowadzaniem ciepła, w materiale osłonowym wykonane są pory o rozmiarze od 0,2 do 10 mm², przy czym obszar zajmowany przez pory wynosi od 20 do 80% łącznego obszaru materiału osłonowego.

W opisie Międzynarodowego Zgłoszenia Patentowego nr WO 95/30991 ujawniono kabel z transponowanych przewodów, którego rdzeń jest pokryty elementem taśmopodobnym wykonanym

186 734 z materiału izolacyjnego nawiniętego spiralnie w częściowo nakładających się zwojach, który ma wzmocnioną strukturę siatkopodobną z szerokością sieci przynajmniej 2 mm², przy czym przędze osnowy i/lub wątku są wykonane z włókna szklanego, poliestru albo ze zmieszanych włókien ciągłych ze szkła i poliestru.

Kabel do uzwojeń w maszynach elektrycznych, zawierający rdzeń złożony z transponowanych przewodów elektrycznych mających spłaszczony przekrój, rozmieszczonych w przynajmniej dwóch stosach jeden obok drugiego i indywidualnie transponowanych sekwencyjnie wzdłuż kabla, z jednego na drugi z tych stosów, środki owijające rozmieszczone wokół rdzenia dla przytrzymywania przewodów i zachowania strukturalnej stabilizacji kabla, według wynalazku charakteryzuje się tym, że środki owijające zawierają przynajmniej jeden element nitkowaty nawinięty spiralnie wokół rdzenia w postaci zwojów pozbawionych punktów wzajemnego przeplotu.

Korzystnym jest, że środki owijające są złożone z jednego elementu nitkowatego nawiniętego spiralnie.

Korzystnym jest, że środki owijające są złożone z przynajmniej dwóch elementów nitkowatych nawiniętych spiralnie we wzajemnie przeciwnych kierunkach.

Korzystnym jest, że środki owijające są złożone z przynajmniej dwóch elementów nitkowatych rozmieszczonych równolegle względem siebie i nawiniętych w sekwencyjnych naprzemiennych zwojach.

Korzystnym jest, że elementy nitkowate zawierają przędzę poliestrową.

Korzystnym jest, że przędza ma rozmiar mieszczący się w zakresie od 1000 do 3000 dtex.

Korzystnym jest, że element nitkowaty ma średnicę mieszczącą się w zakresie od 0,1 do 0,8 mm.

Korzystnym jest, że element nitkowaty jest dobrany spośród takich elementów jak pojedyncza nić poliestru, włókno celulozowe, polipropylen, PPS (siarczek polifenylenowy), PCDA (policykloheksanodimetylenoterftalan).

Korzystnym jest, że element nitkowaty ma spłaszczony przekrój o szerokości w granicach od 0,3 do 0,6 mm.

Korzystnym jest, że element nitkowaty jest nawinięty na rdzeniu z poskokiem uzwojenia mieszczącym się w zakresie od 0,5 szerokości kabla do potrójnej szerokości kabla.

Korzystnym jest, że zwoje utworzone przez co najmniej jeden element nitkowaty na rdzeniu są oddalone wzajemnie od siebie na odległość, mierzoną prostopadle do elementu nitkowatego, równą poskokowi podzielonemu przez liczbę elementów nitkowatych.

Korzystnym jest, że zwoje utworzone przez co najmniej jeden element nitkowaty na rdzeniu są oddalone wzajemnie od siebie na odległość, mierzoną prostopadle do elementu nitkowatego, przynajmniej równą sześciokrotnej wielkości rozmiaru elementu nitkowatego mierzonego w tym samym kierunku.

Korzystnym jest, że wokół przynajmniej jednego elementu nitkowatego i przewodów nawinięty jest spiralnie przynajmniej jeden odrywalny element taśmowy.

Korzystnym jest, że odrywalny element taśmowy jest wykonany z materiału papierowego.

Korzystnym jest, że wzdłuż kabla pomiędzy odiywalnym elementem taśmowym i przynajmniej jednym elementem nitkowatym znajduje się przynajmniej jedna nić zrywająca przystosowana do jej odciągania wzdłuż rdzenia kabla, dla odrywania i zdejmowania odrywalnego elementu taśmowego.

Korzystnym jest, że na zewnętrznej części odrywalnego elementu taśmowego jest wzdłuż kabla umieszczona przynajmniej jedna taśma klejąca do utrzymywania zwojów razem po zerwaniu i zdjęciu elementu taśmowego z kabla.

Sposób wytwarzania kabla do uzwojeń w maszynach elektrycznych, w którym wykonuje się rdzeń złożony z transponowanych przewodów elektrycznych mających spłaszczony przekrój, rozmieszczonych w przynajmniej dwóch stosach jeden obok drugiego i indywidualnie transponowanych sekwencyjnie wzdłuż kabla, z jednego na drugi z tych stosów, pokrywa się rdzeń kabla środkami owijającymi rozmieszczanymi wokół tego rdzenia, dla uzyskania strukturalnej stabilizacji rdzenia kabla, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas pokrywania rdzenia środkami owijającymi nawija się spiralnie co najmniej jeden element nitkowaty wokół rdzenia z utworzeniem zwojów pozbawionych punktów wzajemnego przeplatania.

186 734

Korzystnym jest, że podczas pokrywania rdzenia środkami owijającymi, spiralnie nawija się przynajmniej dwa ciągłe elementy nitkowate w przeciwnych kierunkach nawijania.

Korzystnym jest, że podczas pokrywania rdzenia środkami owijającymi, spiralnie nawija się przynajmniej dwa ciągłe elementy nitkowate rozmieszczone równolegle.

Korzystnym jest, że podczas spiralnego nawijania przykłada się naciąg 5 do 25 N do każdego elementu nitkowatego.

Korzystnym jest, że nawijanie co najmniej jednego elementu nitkowatego przeprowadza się tak, że zwoje są oddalone od siebie na tę samą odległość, równą poskokowi podzielonemu przez liczbę elementów nitkowatych.

Korzystnym jest, że wokół rdzenia dodatkowo nawija się spiralnie przynajmniej jeden odrywalny element taśmowy dla podtrzymywania przynajmniej jednego elementu nitkowatego.

Korzystnym jest, że wprowadza się przynajmniej jedną nić zrywającą wzdłuż rdzenia kabla, pomiędzy przynajmniej jednym elementem taśmowym i rdzeniem podtrzymującym przynajmniej jeden element nitkowaty.

Korzystnym jest, że wprowadzanie nici zrywającej wykonuje się przez ciągnięcie wzdłuż samej nici za kabel przesuwany do przodu do stanowiska nawijania odrywalnego elementu taśmowego.

Korzystnym jest, że na zewnątrz odrywalnego elementu taśmowego nawiniętego na kabel nakłada się przynajmniej jedną taśmę klejącą

Sposób wytwarzania uzwojenia kablem z transponowanymi przewodami, który to kabel zawiera rdzeń złożony z wielu przewodów elektrycznych o spłaszczonym przekroju rozmieszczonych w przynajmniej dwóch stosach jeden obok drugiego i indywidualnie transponowanych sekwencyjnie wzdłuż kabla, z jednego stosu na drugi z tych stosów i przynajmniej jeden odrywalny element taśmowy nawinięty spiralnie wzdłuż rdzenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas nawijania kabla na rdzeń uzwojenia, usuwanie odrywalnego elementu taśmowego przeprowadza się przez wyciąganie poprzecznie względem rdzenia przynajmniej jednej nici zrywającej rozmieszczonej wzdłuż kabla pomiędzy odrywalnym elementem taśmowym i rdzeniem.

Korzystnym jest, że nić zrywającą wyciąga się z segmentu kabla znajdującego się pomiędzy rdzeniem uzwojenia i środkami hamującymi działającymi na kabel i nadaje się mu żądany naciąg.

Przy stosowaniu rozwiązań według wynalazku okazało się, że dla celów produkcji kabla z transponowanymi przewodami, owinięcie rdzenia korzystnie wykonuje się albo przez spiralne nawinięcie ciągłego elementu nitkowatego wokół samego rdzenia, albo przez spiralne nawinięcie wielu ciągłych elementów nitkowatych, w tym samym kierunku, albo w przeciwnych kierunkach, ale bez wzajemnego przeplatania ich ze sobą.

Przedmiot wynalazku zostanie objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig 1 przedstawia w perspektywie kabel z transponowanych przewodów, z częściowo usuniętą dodatkową osłoną papierową, fig. 2 - schematyczny rzut linii produkcyjnej kabla z transponowanych przewodów według fig. 1, a fig. 3 - schematyczny widok z góry linii produkcyjnej w etapie nawijania kabla z transponowanych przewodów, z jednoczesnym zdejmowaniem dodatkowej osłony papierowej, dla wykonania uzwojenia do maszyny elektrycznej.

Na fig. 1 rysunku przedstawiono kabel 1 z transponowanych przewodów, zwłaszcza do wykonywania uzwojeń w maszynach elektrycznych. Kabel 1 ma rdzeń 2 zawierający zbiór spłaszczonych przewodów 3, czyli przewodów wykonanych z miedzi albo innego odpowiedniego materiału przewodzącego prąd, o spłaszczonym prostokątnym przekroju i indywidualnie powlekanych farbą, izolującą elektrycznie, nie pokazaną na załączonym rysunku.

Jak przedstawiono na fig. 1, spłaszczone przewody są rozmieszczone jeden na drugim w pierwszym i drugim stosie 4a i 4b, które są umieszczone obok siebie, opcjonalnie przekładanych wkładką rozdzielającą 5 wykonaną z papieru albo innego odpowiedniego materiału.

Każdy spłaszczony przewód 3 leży w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny oddzielenia pomiędzy dwoma stosami 4a, 4b i biegnie wzdłuż nieco nachylonego toru, aby wzdłuż kabla 1 zajmować kolejno wszystkie pozycje w obrębie danego stosu 4a, 4b. Na jednym końcu odpowiedniego stosu (na przykład pierwszego stosu 4a), tor każdego spłaszczonego przewodu jest kierowany na 4a sąsiedni stos 4b na długości przeplatania 3a przecinającej płaszczyznę podziału pomiędzy stosami 4a, 4b.

186 734

Na przedłużeniu kabla, spłaszczony przewód 3, który jest transponowany z pierwszego stosu 4a na drugi stos 4b, biegnie skośnie, aż osiągnie przeciwległy koniec drugiego stosu 4b, a potem jest kierowany znowu na sąsiedni, pierwszy stos 4a.

Kabel 1 zawiera ponadto środki owijające 6 rozmieszczone wokół rdzenia 2, przytrzymujące spłaszczone przewody 3, dla uzyskania pewnej stabilizacji strukturalnej kabla 1, przez co dogodnie wstrzymuje się niepożądane ruchy spłaszczonych przewodów 3 w kierunku radialnym względem geometrycznej osi X kabla.

Te środki owijające 6 zawierają jeden albo więcej elementów nitkowatych 6a, 6b nawiniętych spiralnie wokół rdzenia 2.

W korzystnym przykładzie wykonania każdy element nitkowaty 6a, 6b stanowi pojedynczą nić wykonaną z poliestru, włókna celulozowego, polipropylenu, PPS (siarczek polifenylenowy), PCDA (policykloheksanodimetylenoterftalan), o średnicy od 0,1 do 0,8 mm, a korzystnie od 0,3 do 0,6 mm.

Korzystnie stosuje się również mikrotaśmy, czyli elementy nitkowate o spłaszczonym przekroju i równoważnej wytrzymałości, o szerokości korzystnie pomiędzy 0,2 i 1 mm, wykonane z powyżej wymienionych materiałów. Można na przykład stosować mikrotaśmy z poliestru, polipropylenu, PPS, PCDA, które mają przekroje od 0,2 mm x 0,4 mm do 0,4 mm x 0,6 mm, zależnie od pożądanych własności wytrzymałościowych.

Pomyślne były również testy z innymi materiałami umożliwiającymi dobre przytrzymywanie spłaszczonych przewodów 3, na przykład przędza poliestrowa mająca rozmiar od 1000 do 3000 dtex.

Korzystnym jest, jeśli każdy element nitkowaty 6a, 6b ma wytrzymałość na rozciąganie przy zerwaniu od 50 do 250 N, a wydłużenie przy zerwaniu pomiędzy 5 i 20%.

Liczba zastosowanych elementów nitkowatych 6a, 6b może się zmieniać zależnie od wymagań, a zasadniczo im większa jest liczba spłaszczonych przewodów 3 tworzących rdzeń 2, tym większa jest liczba tych elementów nitkowatych.

Na przykład dla liczby spłaszczonych przewodów 3 mniejszej niż, lub równej 31, stosuje się korzystnie pojedynczy element nitkowaty 6a, który jest nawinięty z poskokiem uzwojenia od 0,5 do 3 razy szerokość kabla, aby uzyskać dostateczne przytrzymywanie spłaszczonych przewodów 3. Aby uzyskać lepsze przytrzymywanie, korzystne jest zastosowanie dwóch elementów nitkowatych 6a, 6b. Te elementy nitkowate są rozmieszczone równolegle względem siebie, albo nawinięte we wzajemnie przeciwnych kierunkach, jak pokazano w przykładzie z fig. 1.

Dla kabli z rdzeniem 2 mającym liczbę spłaszczonych przewodów 3 równą albo większą niż 31, można rozmieścić dwie albo więcej par elementów nitkowatych 6a i 6b, które są nawinięte we wzajemnie przeciwnych kierunkach.

Korzystnym aspektem dla uzyskania prostej konstrukcji jest to, aby element albo elementy nitkowate 6a, 6b były pozbawione punktów wzajemnego przeplotu w odnośnych punktach skrzyżowań. Uwidoczniono to na fig. 1, gdzie drugi element nitkowaty 6b jest po prostu nałożony na pierwszy element nitkowaty 6a w ich punkcie skrzyżowania.

Występowanie kilku elementów nitkowatych nawijanych w przeciwnych kierunkach zmniejsza ryzyko odwinięcia środków owijających 6 wskutek przypadkowego przerwania jednego z elementów nitkowatych.

W rzeczywistości, przypadkowo zerwany element nitkowaty 6a pozostałby trwale przymocowany do rdzenia 2 wskutek działania „taśmowego” wywieranego przez nawinięty na niego element albo elementy nitkowate.

Poskok uzwojenia poszczególnych elementów nitkowatych korzystnie mieści się w zakresie 0,5 do 3 razy szerokość kabla i każdy ze zwojów, które one tworzą, jest oddalony od sąsiedniego zwoju na odległość równą poskokowi podzielonemu przez liczbę elementów nitkowatych.

Zapewnia się również, aby odległość pomiędzy dwoma sąsiednimi zwojami mierzona prostopadle do przedłużenia elementu nitkowatego 6a, 6b była przynajmniej równa 6 razy wielkość średnicy, albo rozmiar samego elementu nitkowatego, mierzony w tym samym kierunku.

Zgodnie z korzystnym przykładem wykonania wynalazku kabel 1 z transponowanych przewodów jest ponadto wyposażony w przynajmniej jeden odrywalny element taśmowy 7 nawinięty spiralnie wokół rdzenia 2 i elementy nitkowate 6a i 6b stanowiące środki owijające 6, przy czym element

186 734 taśmowy 7 jest nałożony na środki owijające 6. Element taśmowy 7 jest korzystnie wykonany z papieru typu „clupack”, albo papieru pakowego o grubości pomiędzy 0,05 i 1,15 mm.

Wzdłuż kabla 1, pomiędzy odrywalnym elementem taśmowym 7 i elementem albo elementami nitkowatymi 6a, 6b nawiniętymi na rdzeń 2, biegnie przynajmniej jedna nić zrywająca 8, wykonana na przykład z nylonu albo innego odpowiedniego materiału.

Nić zrywającą 8 można ciągnąć poprzecznie do rdzenia 2 kabla, aby spowodować oderwanie i usunięcie odrywalnego elementu taśmowego 7, jak to zostanie wyjaśnione w etapie nawijania kabla 1 na rdzeń uzwojenia.

Korzystne, zastosowana jest również przynajmniej jedna taśma klejąca 9, przyłożona wzdłuż kabla 1, na zewnątrz odrywalnego elementu taśmowego 7. Występowanie taśmy klejącej 9 zapewnia, że zwoje utworzone przez odrywalny element taśmowy 7 są przytrzymywane ze sobą, aby uniknąć niekontrolowanego rozchodzenia się tych zwojów, gdy taśma jest odrywana i zdejmowana z kabla za pomocą nici zrywającej 8.

Jak przedstawiono na fig. 2, do produkcji kabla 1, spłaszczone przewody 3 i wkładkę rozdzielającą 5, wyciąga się w sposób ciągły z odpowiednich szpul podających 10 zamontowanych za pomocą odpowiednich wahliwych podpór 11 na podajniku karuzelowym 12 obracającym się wokół poziomej osi. Wahliwe podpory 11 podtrzymują szpule podające 10 w taki sposób, że mimo ruchu nadawanego im wokół osi obrotu podajnika karuzelowego 12, szpule a z nimi poszczególne spłaszczone przewody 3 utrzymują stały kierunek, tak że spłaszczone druty są stale umieszczone w odpowiednich płaszczyznach, w zasadzie poziomych.

Spłaszczone przewody 3 doprowadzane ze szpul podających 10 zbiegają się do siebie dzięki zastosowaniu środków prowadzących 13 aż do złączenia, aby utworzyć rdzeń 2 kabla 1. W strefie, w której spłaszczone przewody 3 łączą się ze sobą tworząc rdzeń 2, działa jednostka transponowania przewodów 14, oddziałująca cyklicznie na poszczególne spłaszczone przewody 3 umieszczone u podstawy i na wierzchu stosów 4a, 4b, powodując przechodzenie z jednego stosu na drugi.

Rdzeń 2 wychodzący z jednostki transponowania przewodów 14 jest przesuwany wzdłuż szeregu stanowisk nawijających, w których następuje nakładanie środków owijających i odrywalnego elementu taśmowego.

W pierwszym stanowisku nawijania 15 następuje nawinięcie pierwszego elementu, albo elementów nitkowatych 6a, korzystnie z określonym naciągiem nawijania zawartym pomiędzy 5 N, a 25 N.

Za pierwszym stanowiskiem nawijania 15 znajduje się drugie stanowisko nawijania 16, w którym nakłada się drugi element albo elementy nitkowate 6b, w tym samym kierunku co pierwsze elementy nitkowate 6a, albo w kierunku przeciwnym, przy czym drugie elementy nitkowate są nakładane na pierwsze w odpowiednich punktach skrzyżowania.

Jeżeli potrzeba, można wykorzystać trzecie stanowisko nawijania 17, do nałożenia kolejnych elementów nitkowatych.

Na końcu usytuowane jest czwarte stanowisko nawijania 18, aby przeprowadzić nawinięcie odrywalnego elementu taśmowego 7, nałożonego na środki owijające 6 składające się z elementów nitkowatych 6a i 6b.

Pomiędzy stanowiskami nawijającymi trzecim i czwartym 17, 18 umieszczona jest jednostka podawania i prowadzenia 19 dla nici zrywającej 8, która jest prowadzona odpowiednio do kabla wchodzącego do czwartego stanowiska nawijania 18, tak że nić zrywająca 8 jest nakładana wzdłuż kabla na zewnątrz środków owijających 6, unieruchomiona pomiędzy tymi środkami owijającymi 6 i odrywalnym elementem nitkowatym 7 nawiniętym na czwartym stanowisku nawijania 18.

Oddziaływanie wyciągające wywierane przez kabel 1 przesuwający się do przodu wzdłuż linii produkcyjnej przechodzi na nić zrywającą 8 z jednostki podawania i prowadzenia 19.

Za szeregiem stanowisk nawijania 15, 16, 17, 18 znajduje się jednostka nakładania taśmy klejącej 20, która za pomocą odpowiednich środków prowadzących nakłada taśmę klejącą 9, dostarczaną w sposób ciągły z rolki 9a, na zewnętrzną. część odrywalnego elementu taśmowego 7.

Jednostka wyciągająca 21 umieszczona jest również za stanowiskami nawijania 15, 16, 17, 18 dla oddziaływania na gotowy kabel, powodując jego odciąganie w kierunku wzdłużnym, wzdłuż całej

186 734 linii produkcyjnej i podając sam kabel na szpulę zbiorczą 22 umieszczoną na końcu linii produkcyjnej.

Gdy kabel 1 ma zostać wykorzystany do wykonania uzwojenia 26 transformatora albo innej maszyny elektrycznej, kabel odwija się sam ze szpuli 22, aby nawinąć go na rdzeń uzwojenia 23 jak schematycznie pokazuje fig. 3. Zwykle czynność tę wykonuje się wprawiając w obrót rdzeń uzwojenia 23, z osią umieszczoną poziomo albo pionowo i przekazując kabel 1 na jego części biegnącej pomiędzy samym rdzeniem uzwojenia 23 i szpulą zbiorczą 22, do znanych środków hamujących 24, dostosowanych do zapewnienia odpowiedniego naciągu przy nawijaniu kabla. W tych okolicznościach występowanie odrywalnego elementu taśmowego 7 wydaje się korzystne, aby zapobiec uszkodzeniu albo zerwaniu elementów nitkowatych 6ą 6b i/lub rdzenia 2 wskutek naprężeń przenoszonych na nie przez środki hamujące 24.

Korzystnie, w obszarze zawartym pomiędzy środkami hamującymi 24 i rdzeniem uzwojenia 23, na które nawija się kabel 1, z kabla 1 wyciąga się poprzecznie nić zrywającą 8 i opcjonalnie zbiera na szpuli 25, współbieżnie z przesuwaniem kabla do przodu na rdzeń uzwojenia 23. W konsekwencji odrywalny element nitkowaty 7 zostaje oderwany wzdłuż kabla 1.

Zwoje utworzone przez odrywalny element taśmowy 7 pozostają następnie połączone ze sobą, wskutek występowania taśmy klejącej 9, w taki sposób, że odrywalny element taśmowy 7 i zdjętą z nim taśmę klejącą 9, można łatwo zdjąć z kabla 1, ewentualnie za pomocą kolejnych środków do ich zbierania na obrotowe bębny lub podobne urządzenia.

Kabel 1 nawinięty wokół rdzenia uzwojenia 23 jest przez to pozbawiony taśmy papierowej.

Występowanie elementów nitkowatych 6ą 6b nawiniętych wokół rdzenia 2 zapewnia bardzo dobrą stabilność strukturalną kabla 1, utrzymując poszczególne spłaszczone przewody 3 wygodnie prowadzone przy ich wzajemnym przesuwaniu ślizgowym, przy czym takie przesuwanie ślizgowe jest wymagane, tak aby kabel był dostosowany do różnych promieni krzywizny, zgodnie z którymi spłaszczone przewody 3 będące radialnie na zewnątrz, były nawijane względem spłaszczonych przewodów 3 będących radialnie wewnątrz, bez ryzyka deformacji i/lub odsuwania poszczególnych spłaszczonych przewodów 3 od osi kabla 1.

W porównaniu do znanych kabli, w których działanie przytrzymujące zwojów zależy od taśm papierowych, wynalazek umożliwia lepsze chłodzenie rdzenia uzwojenia wykonanego z samego kabla. Występowanie papieru stanowi w rzeczywistości przeszkodę przy odprowadzaniu ciepła, wytwarzanego nieuchronnie podczas przepływu prądu. Sytuacja ta jest szczególnie niekorzystna i niepożądana, na przykład w kablach na uzwojenia niskiego napięcia transformatorów elektrycznych albo w każdym przypadku w kablach do zastosowania w uzwojeniach, przez które płynie prąd o dużym natężeniu przy względnie ograniczonym napięciu.

W tych okolicznościach, osłony papierowe znane ze stanu techniki, spełniają tylko zadanie strukturalnego przytrzymywania rdzenia kabla i jego mechanicznej ochrony przy odwijaniu kabla, praktycznie bez spełniania funkcji izolacji elektrycznej, inaczej niż dzieje się to w uzwojeniach wysokiego napięcia albo uzwojeniach innego typu.

Natomiast w kablu według wynalazku występowanie nitkowatego owijającego elementu albo elementów 6ą 6b nie stanowi przeszkody dla przepuszczania oleju albo innego płynu chłodzącego w bezpośredniej styczności z poszczególnymi spłaszczonymi przewodami 3, przez co umożliwia się efektywne odprowadzanie ciepła.

Owinięcie rdzenia przeprowadzone według wynalazku umożliwia ponadto lepsze określenie wymiarowe uzwojenia 26 w odniesieniu do owijania wykonanego z taśm papierowych albo siatkopodobnych. Taśmy materiału papierowego albo taśmy siatkopodobne pozostawiają w rzeczywistości puste przestrzenie pomiędzy taśmami i spłaszczonymi przewodami, przede wszystkim w transponowanych segmentach. W tych okolicznościach papier albo taśmy owijające rdzeń powodują niepewność wymiarową ponieważ wymiary pustych przestrzeni zależą od różnych zmiennych czynników, takich jak moduły nawinięcia taśmy, naprężenie taśmy podczas nawijania i cechy geometryczne kabla. Ponadto, te puste przestrzenie można wyeliminować, a w każdym razie ograniczyć, tylko przez dociśnięcie uzwojenia 26, przed albo podczas obróbki cieplnej przeprowadzanej w fazie produkcji tego kabla. Dlatego nie można z góry wiedzieć, jakie są dokładne cechy wymiarowe gotowego uzwojenia 26.

186 734

Natomiast kabel owinięty elementami nitkowatymi 6a, 6b ma powtarzalne i łatwe do zweryfikowania wymiary, przez co unika się na końcu podejmowania środków korekcji wymiarowej.

Ponadto, większa dokładność wymiarowa kabla umożliwia znaczne zmniejszenie rozmiaru gotowego uzwojenia 26, czyli lepszy czynnik wypełnienia wyrażony jako stosunek pomiędzy objętością zajmowaną przez miedź albo inny materiał tworzący spłaszczone przewody 3 i łączną objętością uzwojenia 26. W związku z tym okazało się, że zastosowanie kabla według wynalazku umożliwia poprawienie czynnika wypełnienia o więcej niż 40%o względem kabli owiniętych na przykład taśmami papierowymi.

Wynik ten jest skutkiem nie tylko wyeliminowania objętości zajmowanej przy owinięciu papierem zgodnie ze stanem techniki, ale również możliwości znacznego zmniejszenia szerokości kanałów pozostawionych pomiędzy każdym zwojem uzwojenia i następnym dla umożliwienia krążenia oleju, przy czym takie zmniejszenie uzyskuje się w konsekwencji poprawionej wymiany ciepła zapewnionej przy stosowaniu rozwiązań według wynalazku.

Stwierdzono również, że wyeliminowanie papieru, zwykle rozmieszczanego w kilku nałożonych warstwach przy tradycyjnym owijaniu, powoduje istotne zmniejszenie kosztów produkcji kabla.

Wynalazek stanowi ulepszenie również w odniesieniu do znanych kabli owijanych taśmami siatkopodobnymi, których koszt produkcji jest większy w porównaniu z elementami nitkowatymi zastosowanymi według wynalazku.

Owijanie taśmami siatkopodobnymi powoduje ponadto zużycie większej ilości materiału do owijania, a w konsekwencji zmniejszenie odprowadzania ciepła od spłaszczonych przewodów.

Oczywiście można dokonać wielu modyfikacji i zmian w rozwiązaniu według wynalazku.

W szczególności, kabel według wynalazku został opisany w odniesieniu do realizacji uzwojenia niskiego napięcia transformatorów elektrycznych, ale może być stosowany w innych sytuacjach, gdy wartości prądu, dla których zaprojektowany jest kabel, nie powodują konieczności występowania warstwy izolującej elektrycznie z materiału papierowego.

Ponadto, zastosowanie odrywalnej wkładki taśmopodobnej można wykorzystać również w kablach owiniętych taśmami siatkopodobnymi, albo w ogóle nie owiniętych, jak również we wszystkich sytuacjach, gdy pożądane jest zabezpieczenie kabla przed naprężeniami mechanicznymi albo czynnikami pogodowymi, lub działaniami innych substancji występujących w środowisku, z jakim kabel może się stykać podczas transportu i/lub przechowywania, jak również w procesie produkcji uzwojenia.

186 734

FIG. 3

186 734

6b <9, rO χ

> z

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (27)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kabel do uzwojeń w maszynach elektrycznych, zawierający rdzeń złożony z transponowanych przewodów elektrycznych mających spłaszczony przekrój, rozmieszczonych w przynajmniej dwóch stosach jeden obok drugiego i indywidualnie transponowanych sekwencyjnie wzdłuż kabla, z jednego na drugi z tych stosów, środki owijające rozmieszczone wokół rdzenia dla przytrzymywania przewodów i zachowania strukturalnej stabilizacji kabla, znamienny tym, że środki owijające (6) zawierają przynajmniej jeden element nitkowaty (6a, 6b) nawinięty spiralnie wokół rdzenia (2) w postaci zwojów pozbawionych punktów wzajemnego przeplotu.
2. 2. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że środki owijające (6) są złożone z jednego elementu nitkowatego (6a) nawiniętego spiralnie.
3. 3. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że środki owijające (6) są złożone z przynajmniej dwóch elementów nitkowatych (6a, 6b) nawiniętych spiralnie we wzajemnie przeciwnych kierunkach.
4. 4. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że środki owijające (6) są złożone z przynajmniej dwóch elementów nitkowatych (6a, 6b) rozmieszczonych równolegle względem siebie i nawiniętych w sekwencyjnych naprzemiennych zwojach.
5. 5. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy nitkowate (6a, 6b) zawierają przędzę poliestrową.
6. 6. Kabel według zastrz. 5, znamienny tym, że przędza ma rozmiar mieszczący się w zakresie od 1000 do 3000 dtex.
7. 7. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że element nitkowaty (6a, 6b) ma średnicę mieszczącą się w zakresie od 0,1 do 0,8 mm.
8. 8. Kabel według zastrz. 7, znamienny tym, że element nitkowaty (6a, 6b) jest dobrany spośród takich elementów jak pojedyncza nić poliestru, włókno celulozowe, polipropylen, PPS (siarczek polifenylenowy), PCDA (policykloheksanodimetylenoterftalan).
9. 9. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że element nitkowaty (6a, 6b) ma spłaszczony przekrój o szerokości w granicach od 0,3 do 0,6 mm.
10. 10. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że element nitkowaty (6a, 6b) jest nawinięty na rdzeniu (2) z poskokiem uzwojenia mieszczącym się w zakresie od 0,5 szerokości kabla do potrójnej szerokości kabla.
11. 11. Kabel według zastrz. 10, znamienny tym, że zwoje utworzone przez co najmniej jeden element nitkowaty (6a, 6b) na rdzeniu (2) są oddalone wzajemnie od siebie na odległość, mierzoną prostopadle do elementu nitkowatego (6a, 6b), równą poskokowi podzielonemu przez liczbę elementów nitkowatych.
12. 12. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że zwoje utworzone przez co najmniej jeden element nitkowaty (6a, 6b) na rdzeniu (2) są oddalone wzajemnie od siebie na odległość, mierzoną prostopadle do elementu nitkowatego (6a, 6b), przynajmniej równą sześciokrotnej wielkości rozmiaru elementu nitkowatego (6a, 6b) mierzonego w tym samym kierunku.
13. 13. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że wokół przynajmniej jednego elementu nitkowatego (6a, 6b) i przewodów (3) nawinięty jest spiralnie przynajmniej jeden odrywalny element taśmowy (7).
14. 14. Kabel według zastrz. 13, znamienny tym, że odrywalny element taśmowy (7) jest wykonany z materiału papierowego.
15. 15. Kabel według zastrz. 13, znamienny tym, że wzdłuż kabla pomiędzy odrywalnym elementem taśmowym (7) i przynajmniej jednym elementem nitkowatym (6a, 6b) znajduje się

    186 734 przynajmniej jedna nić zrywająca (8) przystosowana do jej odciągania wzdłuż rdzenia kabla (2) dla odrywania i zdejmowania odrywalnego elementu taśmowego (7).
16. 16. Kabel według zastrz. 13, znamienny tym, że na zewnętrznej części odrywalnego elementu taśmowego (7) jest wzdłuż kabla (1) umieszczona przynajmniej jedna taśma klejąca (9) do utrzymywania zwojów razem po zerwaniu i zdjęciu elementu taśmowego (7) z kabla (1).
17. 17. Sposób wytwarzania kabla do uzwojeń w maszynach elektrycznych, w którym wykonuje się rdzeń złożony z transponowanych przewodów elektrycznych mających spłaszczony przekrój, rozmieszczonych w przynajmniej dwóch stosach jeden obok drugiego i indywidualnie transponowanych sekwencyjnie wzdłuż kabla, z jednego na drugi z tych stosów, pokrywa się rdzeń kabla środkami owijającymi rozmieszczanymi wokół tego rdzenia, dla uzyskania strukturalnej stabilizacji rdzenia kabla, znamienny tym, że podczas pokrywania rdzenia (2) środkami owijającymi (6) nawija się spiralnie co najmniej jeden element nitkowaty (6a, 6b) wokół rdzenia (2) z utworzeniem zwojów pozbawionych punktów wzajemnego przeplatania.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że podczas pokrywania rdzenia (2) środkami owijającymi (6) spiralnie nawija się przynajmniej dwa ciągłe elementy nitkowate (6a, 6b) w przeciwnych kierunkach nawijania.
19. 19. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że podczas pokrywania rdzenia (2) środkami owijającymi (6) spiralnie nawija się przynajmniej dwa ciągłe elementy nitkowate (6a, 6b) rozmieszczone równolegle.
20. 20. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że podczas spiralnego nawijania przykłada się naciąg 5 do 25 N do każdego elementu nitkowatego (6a, 6b).
21. 21. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że nawijanie co najmniej jednego elementu nitkowatego (6a, 6b) przeprowadza się tak, że zwoje są oddalone od siebie na tę samą odległość, równą poskokowi podzielonemu przez liczbę elementów nitkowatych.
22. 22. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wokół rdzenia (2) dodatkowo nawija się spiralnie przynajmniej jeden odrywalny element taśmowy (7) dla podtrzymywania przynajmniej jednego elementu nitkowatego (6a, 6b).
23. 23. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wprowadza się przynajmniej jedną nić zrywającą (8) wzdłuż rdzenia kabla (2), pomiędzy przynajmniej jednym elementem taśmowym (7) i rdzeniem (2) podtrzymującym przynajmniej jeden element nitkowaty (6a, 6b).
24. 24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że wprowadzanie nici zrywającej (8) wykonuje się przez ciągnięcie wzdłuż samej nici za kabel (1) przesuwany do przodu do stanowiska nawijania odrywalnego elementu taśmowego (7).
25. 25. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że na zewnątrz odrywalnego elementu taśmowego (7) nawiniętego na kabel (1) nakłada się przynajmniej jedną taśmę klejącą (9).
26. 26. Sposób wytwarzania uzwojenia kablem z transponowanymi przewodami, który to kabel zawiera rdzeń złożony z wielu przewodów elektrycznych o spłaszczonym przekroju rozmieszczonych w przynajmniej dwóch stosach jeden obok drugiego i indywidualnie transponowanych sekwencyjnie wzdłuż kabla, z jednego stosu na drugi z tych stosów i przynajmniej jeden odrywalny element taśmowy nawinięty spiralnie wzdłuż rdzenia, znamienny tym, że podczas nawijania kabla (1) na rdzeń uzwojenia (23) usuwanie odrywalnego elementu taśmowego (7) przeprowadza się przez wyciąganie, poprzecznie do rdzenia (2), przynajmniej jednej nici zrywającej 8), umieszczonej wzdłuż kabla (1) pomiędzy odrywalnym elementem taśmowym (7) i rdzeniem (2).
27. 27. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że nić zrywającą (8) wyciąga się z segmentu kabla znajdującego się pomiędzy rdzeniem uzwojenia (23) i środkami hamującymi (24) działającymi na kabel i nadaje się mu żądany naciąg.