WO2013159813A1 - Selbsttragende elektrische leitung - Google Patents

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WO2013159813A1
WO2013159813A1 PCT/EP2012/057487 EP2012057487W WO2013159813A1 WO 2013159813 A1 WO2013159813 A1 WO 2013159813A1 EP 2012057487 W EP2012057487 W EP 2012057487W WO 2013159813 A1 WO2013159813 A1 WO 2013159813A1
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self
line
supporting
layer
electrical
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PCT/EP2012/057487
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Alexander Gregori
Martin Mairinger
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft .
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1895—Internal space filling-up means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H01F27/2828—Construction of conductive connections, of leads

Definitions

  • the invention relates to a self-supporting electrical
  • Cable for an electric machine in particular for a transformer or a choke, with several layers of
  • Line strands each consisting of individual wires.
  • the winding of the transformer usually consists of one or more solid wires, usually made of copper.
  • solid wires usually made of copper.
  • stranded wire To connect the individual windings of the transformer with a control device or with external terminals either solid conductors or flexible strands of wire, so-called “stranded wire” are used, each consisting either bare, not insulated or mutually insulated, continuously stranded strands or strands.
  • the massive ladder must be bent, which is a
  • connecting lines which consist of flexible and stranded individual wires, overall more flexible and thus easier to handle in the manufacturing process.
  • stranded wire connection lines however, the problem arises that in the event of a short circuit on the
  • connection lines in transformer construction: during assembly, the line should be as flexible as possible, so that it can be adapted as simply as possible to the desired spatial form.
  • the connecting line When operating the transformer, the connecting line should be as rigid as possible in order to be able to absorb short-circuit forces, without the need for complex support devices.
  • the invention is based on the object, a
  • a self-supporting electrical line having the features of claim 1, or by a method for producing an electrical line with the features of claim 7, and by an electrical transformer according to claim 11, or by a method for producing a transformer according to the features of claim 12.
  • the inventive approach is based on a self-supporting electrical line in which between layers of conductor strands a layer is provided with a curable polymeric material and / or each individual wire from which a wiring harness is formed, with such a substance
  • the individual wires can be electrically isolated from each other or blank.
  • a conductor material for example, copper or aluminum can be used.
  • the polymeric material may be a thermosetting material, e.g. an adhesive. This achieves, on the one hand, that the electrical line during the
  • Line strands or individual wires so strong that the line over long distances can be installed freely supporting, so that comparatively few supports are required.
  • the polymer material is initially soft and can thus easily penetrate between adjacent and bundled wires of a wiring harness.
  • the subsequent cooling causes curing of the polymer material (for example, adhesive), which causes the individual wires or strands of the wiring harness
  • Heat treatment to a self-supporting, largely rigid line Depending on the composition of the polymer material (adhesive), its curing could also be brought about differently, for example by removal of oxygen. As a result, by curing the polymeric material, the initially flexible conduit at the end of the manufacturing process has a mechanical property similar to a solid copper conductor of the same cross-section.
  • connecting lines with which a connection between the windings or a passage through the housing is made can be carried out more cheaply.
  • the connecting lines can be easily brought into shape during assembly first. Their self-supporting or free-bearing property they get after the heat treatment, which is carried out anyway in the manufacture. As a result, the manufacturing process is easier, because it eliminates expensive devices for bending the massive copper conductors or support devices that are required in the operation of flexible lines away.
  • the layer between the individual layers is formed as a wrapping, which is impregnated with a thermosetting resin.
  • the resin can be introduced into the line without great effort.
  • Epoxy resin is particularly suitable.
  • the envelope or wrapping is designed differently. This allows the mechanical Adapt the properties of the self-supporting cable very well. This can be done, for example, by an appropriate
  • the Umbandelung can also be performed with distance from each other, creating a smaller
  • Stiffness can be achieved. Depending on the design, it is possible to adapt the self-supporting property along the line to the respective requirements.
  • Self-supporting property can be increased or decreased, for example, in certain sections, depending on which forces are to be expected in the event of a short circuit.
  • epoxy resin is very suitable as an adhesive. Epoxy resin can through the
  • the casing or sheath is formed from a strip-shaped fleece, a woven or knitted fabric made of polyester, glass fiber or another material.
  • the layer between adjacent layers is an epoxy resin-reinforced polyester nonwoven layer.
  • the layer between adjacent layers could also be formed by a paper wrapper covered with a polymeric material, e.g. an adhesive is coated or impregnated. This design is comparative
  • Figure 1 shows a cross section through an inventive
  • Figure 2 is a perspective view of another
  • Winding and a control switch is formed using a line according to the invention.
  • Figure 4 is a side view of the self-supporting
  • FIG. 1 shows in a cross-sectional illustration a self-supporting electrical line 1, which consists of individual ones
  • Line strands 2 is formed, each consisting of distributed individual wires 3 (copper strands).
  • the strands 2 are arranged concentrically in three layers in this example. Concentrically around an inner layer 6, an arrangement of six line strands 7, and As can be easily seen from the drawing of FIG. 1, a layer 4 or 5 is disposed between the inner layer 6 and the middle layer 7 and between the layers 8 and 7 , Each of these layers 4 and 5 acts as a carrier of a polymeric material
  • the carrier is a wrap of impregnated with epoxy resin polyester fleece.
  • Polyester fleece has an overlap. In practice it has been shown that an overlap between 20% to 40% is favorable. It has also proved to be advantageous if the individual wires 3 are coated with epoxy resin, for example, in each case with layer thicknesses between 10 ⁇ m and 20 ⁇ m. Instead of a polyester fleece but can also be coated with a polymer or separated
  • the self-supporting ladder composite is produced in this example by the action of heat.
  • Heat treatment is carried out at about 125 ° C over a period of 24 hours.
  • the epoxy resin penetrates thereby in a low-viscosity state between the individual strands 3 of a wiring harness 2. After curing of the adhesive, the adhesive bond produces the desired
  • the layers 4, 5 are formed by a paper wrapper 9 soaked in epoxy resin.
  • the individual strands 2 are each stranded.
  • position 6 is the stranding of the
  • the transformer has a soft magnetic core 15 with a plurality of legs. Each of the legs carries a winding assembly 11. Of the
  • the connecting lines 10 extend in Figure 3 over long distances horizontally. The largely straightforward
  • connection lines 10 also lead to
  • connecting lines 10 have hitherto been designed as insulated copper bars or copper bars.
  • these connecting lines 10 are designed as a self-supporting electrical cable ("seif supporting lead cable”), that is, the interconnection is now carried out by means of self-supporting copper cables.
  • the production of bends 12 can be carried out manually during assembly, since the connecting lines 10 are sufficiently flexible, especially since the adhesive has not yet hardened. There are no bending tools required.
  • the transformer After mounting the connecting lines 10 and the end of the manufacturing process, the transformer is in a Drying oven heated to a temperature of about 120 ° Celsius.
  • the cost savings in the manufacture of the transformer thus results on the one hand, that no complex bending devices for bending of massive copper cables are required.
  • the interconnection with the flexible connecting lines 10 requires a comparatively small manual effort.
  • the invention is applicable to the construction of power transformers.
  • Supports 14 extend the connecting lines 10 self-supporting.
  • the heat treatment of the transformer gives the
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention
  • the individual wires are round wires, which in turn by
  • the conductor As a material copper is used for the conductor here, of course, the individual wires but also made of aluminum or another electrically conductive
  • the individual conductors of the copper cable are bare, that is, not electrically isolated from each other.
  • the invention is also understandable
  • the heat to cure the polymer material can pass through an oven, but also partially on the connecting line
  • suitable carriers for the adhesive are various absorbent materials,
  • fleece For example, fleece, knitted fabric and tissue.
  • the coating of the individual wires with adhesive can be done by a spray or a dipping process.

Abstract

Selbsttragende elektrische Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Transformator oder eine Drossel, umfassend: mehrere Lagen (6, 7, 8) von Leitungsträngen (2), die jeweils aus Einzeldrähten (3) bestehen, wobei zwischen zwei benachbarten Lagen (6, 7; 7, 8) jeweils eine Schicht (4; 5) enthaltend einen härtbaren Polymerstoff ausgebildet ist, und/oder die Einzeldrähte (3) mit diesem Polymerstoff beschichtet sind, wobei in einem erhärteten Zustand des Polymerstoffs ein selbsttragender Leiterverbund hergestellt ist.

Description

Beschreibung
Selbsttragende elektrische Leitung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine selbsttragende elektrische
Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit mehreren Lagen von
Leitungsträngen, die jeweils aus Einzeldrähten bestehen.
Stand der Technik
Im Elektromaschinenbau werden elektrische Leitungen
unterschiedlicher Bauart verwendet. Bei einem elektrischen Transformator, wie er in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt wird, besteht die Wicklung des Transformators üblicherweise aus einem oder mehreren massiven Drähten, meist aus Kupfer. Zur Verbindung der einzelnen Wicklungen des Transformators mit einer Regeleinrichtung oder mit äußeren Anschlüssen werden entweder massive Leiter oder flexible Leitungsstränge, so genannte "stranded wire" verwendet, die jeweils entweder aus blanken, nicht isolierten oder untereinander isolierten, fortlaufend verseilten Einzeldrähten beziehungsweise Litzen bestehen .
Um bei der Herstellung eines Transformators massiven
Verbindungsleitungen die gewünschte räumliche Form zu geben, müssen die massiven Leiter gebogen werden, was eine
entsprechende Kraftaufwendung und komplexe Biegevorrichtungen erforderlich macht. Demgegenüber sind Verbindungsleitungen, die aus biegsamen und verseilten Einzeldrähten bestehen, insgesamt flexibler und damit im Herstellungsprozess leichter zu handhaben. Bei diesen "stranded wire"-Verbindungsleitungen tritt aber das Problem auf, dass im Kurzschlussfall die auf die
Verbindungsleitungen einwirkenden Kurzschlusskräfte so groß sein können, dass es zu einer unerwünschten Veränderung der örtlichen Lage kommen kann. Flexible Verbindungsleitungen erfordern daher relativ eng beabstandete Stützvorrichtungen.
An Verbindungsleitungen werden im Transformatorbau also widersprüchliche Anforderungen gestellt: bei der Montage soll die Leitung möglichst flexibel sein, damit sie möglichst einfach an die gewünschte Raumform angepasst werden kann. Bei Betrieb des Transformators soll die Verbindungsleitung möglichst starr sein, um Kurzschlusskräfte aufnehmen zu können, ohne dass aufwändige Stützvorrichtungen erforderlich sind. Diese widersprüchlichen Anforderungen an eine solche Verbindungsleitung sind bislang nicht zufriedenstellend gelöst .
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine
selbsttragende elektrische Leitung anzugeben, die während des Herstellungsprozesses einer elektrischen Maschine möglichst flexibel ist, im Betriebsfall aber hinreichend starr ist, um die im Kurzschlussfall wirkenden Kräfte möglichst
selbstständig aufzufangen, ohne dass dabei aufwändige
Vorrichtungen zum Stützen erforderlich sind. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine selbsttragende elektrische Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, beziehungsweise durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, sowie durch einen elektrischen Transformator gemäß Anspruch 11, beziehungsweise durch ein Verfahren zur Herstellung eines Transformators gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12. Der erfindungsgemäße Ansatz geht von einer selbsttragenden elektrischen Leitung aus, bei der zwischen einzelnen Lagen von Leitersträngen eine Schicht mit einem härtbaren polymeren Stoff vorgesehen ist und/oder jeder Einzeldraht, aus dem ein Leitungsstrang gebildet ist, mit einem solchen Stoff
beschichtet ist, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Leitung erhärtet ist und dieser eine frei tragende
Eigenschaft verleiht. Die einzelnen Drähte können dabei voneinander elektrisch isoliert oder auch blank sein. Als Leiterwerkstoff kann beispielsweise Kupfer oder Aluminium verwendet werden. Der Polymerstoff kann ein durch Wärme härtender Stoff sein, z.B. ein Klebstoff. Dadurch erreicht man zum einen, dass die elektrische Leitung während der
Montage (der Polymerstoff ist noch nicht gehärtet) leicht in die gewünschte Raumform gebracht werden kann. Zum anderen ist nach der Montage, in einem gehärteten Zustand des
Klebstoffes, der Verbund zwischen den einzelnen
Leitungssträngen beziehungsweise Einzeldrähten so stark, dass die Leitung über weite Strecken frei tragend installiert werden kann, so dass vergleichsweise wenige Stützungen erforderlich sind.
Üblicherweise wird am Ende des Fertigungsprozesses eines Transformators, wie er in Energie-Verteilungsnetzen
eingesetzt wird, z.B. eines Leistungstransformators, ohnedies eine Wärmebehandlung durchgeführt, um die Feuchtigkeit aus der Zellstoff-Isolation zu entfernen. Diese Wärmebehandlung wird nun auch zur Aushärtung des Klebstoffes verwendet. Bei einer Temperatur von etwa 100°C bis unterhalb 140°C wird der Polymerstoff zunächst weich und kann dadurch leicht zwischen benachbarte und gebündelte Adern eines Leitungsstranges eindringen. Die anschließende Abkühlung bewirkt eine Härtung des Polymerstoffs (zum Beispiel Klebstoffes), wodurch sich die einzelnen Adern oder Litzen des Leitungsstranges
miteinander durch Kohäsion verbinden. Die am Anfang des Fertigungsprozesses flexible Leitung wird dadurch nach der
Wärmebehandlung zu einer selbsttragenden, weitgehend starren Leitung . Je nach Zusammensetzung des Polymerstoffs (Klebstoffes) könnte dessen Aushärtung auch anders herbeigeführt werden, beispielsweise durch Entzug von Sauerstoff. Im Ergebnis erreicht man, dass durch die Aushärtung des polymeren Werkstoffs die anfangs biegsame Leitung am Ende des Herstellungsprozesses eine mechanische Eigenschaft aufweist, welche einer massiven Kupferleiter gleichen Querschnitts ähnlich ist.
Bei einem Leistungstransformator oder einer Leistungsdrossel können daher Verbindungsleitungen, mit denen eine Verbindung zwischen den Wicklungen oder eine Durchführung durch das Gehäuse hergestellt ist, kostengünstiger ausgeführt werden. Die Verbindungsleitungen können zunächst bei der Montage leicht in Form gebracht werden. Ihre selbsttragende oder frei tragende Eigenschaft erhalten sie nach der Wärmebehandlung, die ohnedies bei der Herstellung durchgeführt wird. Dadurch ist der Herstellungsvorgang einfacher möglich, denn es entfallen aufwändige Vorrichtungen zum Biegen der massiven Kupferleiter oder Stützvorrichtungen, die bei Betrieb von flexiblen Leitungen erforderlich sind, weg.
Hinsichtlich der Herstellungskosten ist es günstig, wenn die Schicht zwischen den einzelnen Lagen als eine Umwicklung ausgebildet ist, die mit einem wärmehärtbaren Harz getränkt ist. Dadurch kann das Harz je nach Ausbildung der Umwicklung ohne großen Aufwand in die Leitung eingebracht werden.
Besonders geeignet ist dabei Epoxydharz.
Für eine besonders kostengünstige Ausführung kann es günstig sein, wenn die Umwicklung aus einem Papierstreifen
hergestellt ist, welcher zuvor mit einem Harz beschichtet oder getränkt wurde.
Es kann hierbei günstig sein, wenn in Längserstreckung der Leitung gesehen die Umhüllung oder Umwicklung unterschiedlich ausgebildet ist. Dadurch lassen sich die mechanischen Eigenschaften der selbsttragenden Leitung sehr gut anpassen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechend
überlappende, oder eine nebeneinander liegende Umwicklung erreicht werden. Die Umbandelung kann auch mit Abstand zueinander ausgeführt werden, wodurch eine geringere
Steifigkeit erreicht werden kann. Je nach Ausführung ist es möglich, die selbsttragende Eigenschaft entlang der Leitung auf die jeweiligen Erfordernisse anzupassen. Die
selbsttragende Eigenschaft kann beispielsweise in bestimmten Abschnitten erhöht oder erniedrigt werden, je nach dem, mit welchen Kräften im Kurzschlussfall zu rechnen ist.
Es hat sich herausgestellt, dass Epoxydharz als Klebstoff sehr gut geeignet ist. Epoxydharz vermag durch die
Kapillarwirkung sehr gut in das Leitungsgeflecht einzudringen und die einzelnen Litzen eines Leitungsstranges miteinander zu verkleben.
In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Umkleidung oder Umhüllung aus einem streifenförmigen Vlies, einem Gewebe oder Gewirke aus Polyester, Glasfaser oder einem anderen Werkstoff gebildet ist. Besonders günstig ist dabei eine Ausführung, bei der die Schicht zwischen benachbarten Lagen eine epoxydharzgekränkte Polyester-Vlies- Schicht ist.
Alternativ hierzu könnte die Schicht zwischen benachbarten Lagen auch durch eine Papierumwicklung gebildet sein, die mit einem Polymerstoff, z.B. einem Klebstoff beschichtet oder getränkt ist. Diese Ausführung ist vergleichsweise
kostengünstig .
Ein besonderer Vorteil der Erfindung kann sich bei der
Herstellung eines Transformators oder einer Drossel großer Leistung ergeben, wobei für die Verbindung der Wicklungsenden mit einer Regeleinrichtung oder mit äußeren Anschlüssen der Maschine eine Leitung gemäß Anspruch 1 bis 6 verwendet wird. Kurzbeschreibung der Zeichnungen Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele zu entnehmen sind.
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
selbsttragende elektrische Leitung, die aus drei Lagen von Leitungssträngen gebildet ist;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführungsform einer der selbsttragenden Leitung;
Figur 3 einen Transformator, bei dem die
Verbindungsleitung zwischen der elektrischen
Wicklung und einem Regelschalter unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitung ausgebildet ist;
Figur 4 eine Seitendarstellung der selbsttragenden
elektrischen Leitung gemäß Figur 1.
Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine selbsttragende elektrische Leitung 1, die aus einzelnen
Leitungssträngen 2 gebildet ist, die jeweils aus verteilten Einzeldrähten 3 (Kupfer-Litzen) bestehen.
Die Leitungsstränge 2 sind in diesem Beispiel konzentrisch in drei Lagen angeordnet. Um eine innere Lage 6 gruppiert sich konzentrisch eine Anordnung von sechs Leitungssträngen 7, und um diese wiederum eine Anordnung von zwölf Leitungssträngen in einer äußeren Lage 8. Wie der Zeichnung der Figur 1 leicht entnommen werden kann, ist zwischen der inneren Lage 6 und der mittleren Lage 7, sowie zwischen den Lagen 8 und 7 eine Schicht 4 beziehungsweise 5 angeordnet. Jede dieser Schichten 4 und 5 fungiert als Träger eines Polymerstoffes
(Kunststoffs), hier eines Klebstoffes.
Im vorliegenden Beispiel ist der Träger eine Umwicklung aus mit in Epoxydharz getränktem Polyestervlies. Das
Polyestervlies weist eine Überlappung auf. In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine Überlappung zwischen 20% bis 40% günstig ist. Als vorteilhaft hat es sich ebenfalls erwiesen, wenn die einzelnen Drähte 3, mit Epoxydharz beschichtet sind, beispielsweise jeweils mit Schichtdicken zwischen 10 ym und 20 ym. Anstelle eines Polyestervlies kann aber auch eine mit einem Polymerstoff beschichtet oder getrennte
Papierumwicklung verwendet werden. Die Herstellung des selbsttragenden Leiterverbundes erfolgt in diesem Beispiel durch die Einwirkung von Wärme. Die
Wärmebehandlung erfolgt bei etwa 125°C über einen Zeitraum von 24 Stunden. Das Epoxydharz dringt dadurch in einem dünnflüssigen Zustand zwischen den einzelnen Litzen 3 eines Leitungsstranges 2 ein. Nach der Aushärtung des Klebstoffs entsteht durch die Klebeverbindung der gewünschte
selbsttragend Leitungsverbund, so dass diese Leitung
beispielsweise bei einem Transformator, wie er typischerweise in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt wird, über weite Strecken freitragend installiert werden kann. Von besonderem Vorteil ist der Einsatz der Erfindung bei
Leistungstransformatoren .
In der Figur 2 ist eine andere Ausführung einer
selbsttragenden Leitung 1 in einer perspektivischen Ansicht zu sehen. Die Schichten 4, 5 sind durch eine in Epoxydharz getränkten Papierumwicklung 9 gebildet. In den einzelnen Lagen 6, 7 und 8 sind die einzelnen Leitungsstränge 2 jeweils verseilt. In der Lage 6 ist die Verseilung der
Leitungsstränge 2 rechtsgängig, in der mittleren Lage 7 linksgängig und in der äußeren Lage 8 wieder rechtsgängig. Die Umbandelung ist in den Schichten 4, 5 in einem
spiralförmigen Abstand der einzelnen Lagen zueinander
angeordnet .
Die Figur 3 zeigt einen Blick in das Innere eines
Leistungstransformators. Der Transformator weist einen weichmagnetischen Kern 15 mit mehreren Schenkeln auf. Jeder der Schenkel trägt eine Wicklungsanordnung 11. Von den
Anschlüssen der Wicklungsanordnung 11 führen
Verbindungsleitungen 10 zu einer Regel- oder Stelleinrichtung 13. Die Verbindungsleitungen 10 verlaufen in Figur 3 über weite Strecken waagerecht. Der weitgehend geradlinige
Leitungsverlauf geht dann in starke Krümmung 12 über. Einige der Verbindungsleitungen 10 führen auch zu
Leitungsdurchführungen, die in Figur 3 nicht dargestellt sind .
Diese Verbindungsleitungen 10 wurden bislang als isolierte Kupferstangen beziehungsweise Kupferschienen ausgeführt.
Gemäß der Erfindung sind diese Verbindungsleitungen 10 als selbsttragende elektrische Leitung („seif supporting lead cable") ausgebildet, das heißt, die Verschaltung erfolgt nun mittels selbsttragenden Kupferseilen.
Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, verlaufen die
Verbindungsleitungen 10 zwischen benachbart relativ weit auseinander liegenden Stützungen 14 frei. Die Herstellung von Biegungen 12 lässt sich bei der Montage manuell leicht durchführen, da die Verbindungsleitungen 10 hinreichend flexibel sind, zumal der Klebstoff noch nicht gehärtet ist. Es sind keine Biegewerkzeuge erforderlich.
Nach der Montage der Verbindungsleitungen 10 und zum Ende des Fertigungsprozesses wird der Transformator in einen Trocknungsofen auf eine Temperatur von etwa 120° Celsius erhitzt. Das in den Verbindungsleitungen 12 enthaltene
Epoxydharz härtet aus. Dies verleiht den installierten
Verbindungsleitungen 10 die gewünschte Steifigkeit. Nach der Zeit im Trocknungsofen, können etwaige angebrachte Hilfs- Stützvorrichtungen wieder entfernt werden, so dass der
Transformator kostengünstiger hergestellt werden kann.
Es kommt durch Wärmeinwirkung zu der gewünschten Verfestigung der installierten Verbindungsleitungen 10. Die Verfestigung des Harzes verleiht den Verbindungsleitungen 10 eine frei tragende Eigenschaft. Der Leitungsverbund ist dadurch im Betriebsfall in der Lage, die bei einem Kurzschluss
auftretenden Kräfte weitgehend selbst aufzunehmen.
Die Kostenersparnis bei der Herstellung des Transformators ergibt sich also einerseits dadurch, dass keine aufwändigen Biegevorrichtungen zum Biegen von massiven Kupferleitungen erforderlich sind. Zum anderen erfordert die Verschaltung mit den flexiblen Verbindungsleitungen 10 einen vergleichsweise geringen manuellen Aufwand. Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung beim Bau von Leistungstransformatoren anwendbar.
Wie in Figur 3 dargestellt, werden die Verbindungsleitungen 10 mittels Stützen 14 gestützt. Zwischen den einzelnen
Stützen 14 verlaufen die Verbindungsleitungen 10 freitragend. Die Wärmebehandlung des Transformators verleiht den
Verbindungsleitungen 10 im Verbund eine solche Stabilität, dass der Abstand zwischen den einzelnen Stützen 14 im
Vergleich zum nicht stabilisierten Zustand sehr groß gewählt werden kann.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführung der Erfindung
dargestellt, bei dir in einer Seitendarstellung einen Leiter mit einer spiralförmigen Umbandelung mit einem axialen
Abstand zwischen den einzelnen Windungen zu sehen ist. Obwohl die Erfindung in Detail durch dieses bevorzugte
Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung natürlich nicht durch die offenbarten
Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Im dem hier dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Einzeldrähte Runddrähte, die wiederum durch
Verseilung/Verdrillung rundförmige Leitungsstränge ergeben. Sowohl die Querschnittsform der Einzeldrähte als auch die Querschnittsform der Leitungsstränge kann vom dargestellten Beispiel abweichen. Selbstverständlich können auch mehr als drei Lagen
Einzelseile zur Anwendung kommen.
Als Werkstoff wird für den Leiter hier Kupfer verwendet, selbst verständlich können die Einzeldrähte aber auch aus Aluminium oder aus einem anderen elektrisch leitfähigen
Material bestehen.
Die einzelnen Leiter des Kupferseiles (Verbindungsleitung) sind blank, das heißt voneinander nicht elektrisch isoliert. Selbst verständlich ist die Erfindung aber auch dann
anwendbar, wenn die Einzeldrähte elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sind.
Anstelle Epoxydharz, kann natürlich auch ein anderer
geeigneter Klebstoff verwendet werden.
Die Wärme zur Aushärtung des Polymerstoffs kann durch einen Ofen, aber auch partiell auf die Verbindungsleitung
eingetragen werden.
Wie bereits gesagt, kommen als Träger für den Klebstoff verschiedene saugfähige Werkstoffe in Betracht,
beispielsweise Vlies, Gewirke und Gewebe. Die Beschichtung der Einzeldrähte mit Klebstoff kann durch einen Sprühvorgang oder einen Tauchvorgang erfolgen.
Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 selbsttragende elektrische Leitung
2 Leitungsstrang
3 Einzeldraht
4 Schicht
5 Schicht
6 innere Lage
7 mittlere Lage
8 äußere Lage
9 Papierumwicklung
10 Verbindungsleitung
11 Wicklungsanordnung
12 Krümmung von 10
13 Regel- oder Stelleinrichtung
14 Stützen
15 weichmagnetischer Kern

Claims

Patentansprüche
1. Selbsttragende elektrische Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Transformator oder eine Drossel, umfassend: mehrere Lagen (6,7,8) von
Leitungsträngen (2), die jeweils aus Einzeldrähten (3) bestehen, wobei zwischen zwei benachbarten Lagen (6,7; 7,8) jeweils eine Schicht (4; 5) enthaltend einen härtbaren Polymerstoff ausgebildet ist, und/oder die Einzeldrähte (3) mit diesem Polymerstoff beschichtet sind, wobei in einem erhärteten Zustand des
Polymerstoffs ein selbsttragender Leiterverbund
hergestellt ist.
2. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Schicht (4; 5) zwischen benachbarten Lagen (6,7; 7,8) einen Klebstoff enthalten ist.
3. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) aus einem mit einem Epoxydharz getränkten Polyester-Vlies gebildet ist.
4. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) als Papierumwicklung (9) ausgebildet ist, die mit einem Klebstoff beschichtet oder mit einem Klebstoff getränkt ist .
5. Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) in Längserstreckung der Leitung (1) gesehen
unterschiedlich ausgebildet ist.
6. Elektrischer Leitung nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein wärmehärtbares Harz, vorzugsweise ein Epoxydharz ist.
7. Verfahren zum Herstellen einer selbsttragenden
elektrischen Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere Transformator oder Drossel, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- konzentrisches Anordnen von zumindest zwei Lagen von Leitungsträngen (2), die jeweils aus Einzeldrähten (3) gebildet sind;
- Ausbilden jeweils einer Schicht (4; 5) zwischen zwei benachbarten Lagen (6, 7; 7,8), wobei die Schicht (4; 5) als Träger für einen härtbaren Kunststoff fungiert, und/oder
- Beschichten der Einzeldrähte (3) mit einem Kunststoff .
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4; 5) zwischen benachbarten Lagen ( 6,7; 7,8) durch ein mit Epoxydharz getränktes Polyestervlies oder eine Papierumwicklung (9), die mit einem Klebstoff getränkt oder beschichtet ist, gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schicht (4; 5) in
Längserstreckung der Leitung (1) gesehen unterschiedlich ausgebildet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff ein wärmehärtbares Harz, vorzugsweise ein wärmehärtbares Epoxydharz
verwendet wird.
11. Elektrischer Transformator oder Drossel, umfassend:
- einen weichmagnetischen Kern (15),
- eine Wicklungsanordnung (11), die auf dem Kern (14) angeordnet ist,
- mehrere Verbindungsleitungen (10), welche die
Wicklungsanordnung (11) mit einer Regleinrichtung (13) oder mit einer Leitungsdurchführung verbinden, wobei zumindest eine der Verbindungsleitungen (10) durch eine selbsttragende Leitung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen
Transformators oder einer Drossel mit folgenden
Verfahrensschritten :
- Bereitstellen eines weichmagnetischen Kerns (15),
- Anbringen eine Wicklungsanordnung (11) auf dem Kern (15),
- Verbinden der Wicklungsanordnung (11) mit einer
Regleinrichtung (13) oder mit einer
Transformatordurchführung mittels mehrerer
Verbindungsleitungen (10), wobei zumindest eine dieser Verbindungsleitungen (10) durch eine selbsttragende
Leitung (1) gemäß einem der Ansprüche Anspruch 1 bis 6 gebildet wird.
PCT/EP2012/057487 2012-04-24 2012-04-24 Selbsttragende elektrische leitung WO2013159813A1 (de)

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