EP0048384A1 - Wicklung für Trockentransformatoren - Google Patents

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EP0048384A1 EP81107042A EP81107042A EP0048384A1 EP 0048384 A1 EP0048384 A1 EP 0048384A1 EP 81107042 A EP81107042 A EP 81107042A EP 81107042 A EP81107042 A EP 81107042A EP 0048384 A1 EP0048384 A1 EP 0048384A1
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    • 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
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/327—Encapsulating or impregnating

Definitions

  • the invention relates to a winding for dry-type transformers with windings provided in radially superposed layers made of a bare metallic winding conductor in a solid, cast-body-like block made of synthetic resin.
  • Cast iron transformers known from DE-OS 22 46 235 have recently been used as dry-type transformers; With these transformers, the windings are cast in compact cast resin blocks and meet practically all loads that occur with regard to electrical and mechanical stress. The noise damping is also very cheaply solved for these transformers by means of a resilient clamping. With increasing absolute dimensions and decreasing number of pieces per nominal output, however, economical production is no longer guaranteed in this way, since in particular the costs for the casting mold have to be apportioned to an insufficient number of pieces. In addition, in the case of larger dimensions, such as are required for transformers with a nominal output of more than 1000 KVA, the relatively large absolute dimensions cause shrinkage problems in the synthetic resin layers.
  • the invention is therefore based on the object of providing a winding which meets all electrical and mechanical requirements for dry-type transformers, which due to its structure can be easily manufactured in a wide variety of dimensions on simple devices with little effort.
  • this object is achieved for windings of the type mentioned at the outset in that the bare winding conductor is introduced into the winding assembly in parallel and together with at least one dry strip of insulating material impregnated with synthetic resin, in that at least one strip is folded at least twice parallel to the winding conductor in that an inner winding cylinder, layer insulation and an outer winding cylinder are also wound from the dry strip impregnated with synthetic resin and that the turns of the bare winding conductor and the strips of insulating material are baked into a block by the synthetic resin cured after impregnation of the winding process.
  • German application P 29 24 191 proposes to solve this problem alternately applying a void-free layer of a viscous slurry of an insulating material and a layer of the winding to an inner support cylinder made of insulating material, the individual turns of the layers of the winding can be pressed into the soft layer lying radially below them by appropriate adjustment of the winding tension.
  • the disadvantage of this solution is that, among other things, toxic and environmentally harmful liquid substances are to be used, the processing of which is associated with considerable restrictions and requirements.
  • a strip of fabric is stretchable at least in the longitudinal direction, the individual threads of which lie obliquely to the longitudinal direction, and a winding of a synthetic resin strand which is approximately the same as the winding conductor is wrapped in front of both ends of each layer.
  • the ends of the winding conductor are galvanically connected with connecting plates which protrude outwards into the outer winding cylinder.
  • the curing temperature of the synthetic resin is equal to the temperature resistance of the strip and that the folded strip is folded in opposite directions at a distance from the winding conductor height and is Z-shaped in cross section.
  • the winding according to the invention is very advantageous, since it can be produced in a simple and harmless manner and, moreover, is able to withstand all the forces which occur during assembly and operation on and in the winding.
  • the creation of the winding according to the invention is also economical, because no complex shapes and relatively short set-up times are required.
  • An inner winding cylinder 2 made of strips 3 is arranged around an axis 1.
  • the strips 3 are made of insulating material and additionally impregnated with synthetic resin. However, they are dry at room temperature.
  • a layer 4 of a winding conductor 8 with a bright metallic surface is wound onto the inner winding cylinder 2.
  • this winding conductor 8 lies when it runs onto the winding in the lower angle of a strip 3 which is bent in a Z-shaped cross section.
  • Each layer of the winding conductor 8 is followed by a layer insulation 5, also from strips 3.
  • the layer insulation 5 serves in a known manner as a base for the following layer 4.
  • the strength of the winding body according to FIG. 1 is wrapped with a strand 11 of synthetic resin in both layers 4 at both ends.
  • connection plates 9 which are preferably wrapped between the uppermost layer 4 and an outer winding cylinder 6.
  • the bolt 10 is guided outward in approximately the radial direction.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Hierfür geeignete Wicklungen sind häufig mit radial übereinander angeordneten Lagen (4) aus Windungen von einem metallisch blanken Wickelleiter (8) in einem massiven gußkörperähnlichen Block aus Kunstharz ausgeführt. Erfindungsgemäß wird in einer derartigen Anordnung der blanke Wickelleiter (8) parallel und zusammen mit mindestens einem mit Kunstharz getränkten trockenen Streifen (3) aus Isolierwerkstoff in den Wicklungsverband eingebracht. Dieser Streifen (3) ist dabei parallel zu dem Wickelleiter (8) mindestens zweimal zu einem Z- oder U-förmigen Querschnitt abgekantet und die Windungen aus dem blanken Wickelleiter (8) und dem Streifen (3) sind im Anschluß an den Wickelvorgang durch das als Tränkung eingebrachte Kunstharz zu einem Block verbacken. Derartige Wicklungen sind vorteilhaft herstellbar für Trockentransformatoren mit Leistungen über 1000 kVA und Nennspannungen bis zu 10 kV.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wicklung für Trockentransformatoren mit in radial übereinander angeordneten Lagen vorgesehenen Windungen aus einem metallisch blanken Wickelleiter in einem massiven, gußkörperähnlichen Block aus Kunstharz.
  • In neuerer Zeit werden als Trockentransformatoren beispielsweise durch die DE-OS 22 46 235 bekannte Gießharztransformatoren eingesetzt; Bei diesen Transformatoren sind die Wicklungen in kompakte Gießharzblöcke eingegossen und erfüllen praktisch alle hinsichtlich der elektrischen und mechanischen Beanspruchung auftretenden Belastungen. Auch die Geräuschdämpfung ist für diese Transformatoren durch eine federnde Einspannung sehr günstig gelöst. Mit wachsenden absoluten Abmessungen und sinkender Stückzahl je Nennleistung ist jedoch auf diese Art eine wirtschaftliche Fertigung nicht mehr gewährleistet, da insbesondere die Kosten für die Gießform auf eine zu kleine Stückzahl umgelegt werden muß. Darüber hinaus treten bei größeren Abmessungen, wie sie bei Transformatoren mit Nennleistungen über 1000 KVA erforderlich werden, durch die verhältnismäßig großen absoluten Abmessungen Schrumpfungsprobleme in den Kunstharzschichten auf.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Trockentransformatoren eine allen elektrischen und mechanischen Anforderungen genügende Wicklung zu schaffen, die aufgrund ihres Aufbaues mit geringem Aufwand auf einfache Weise in verschiedensten Abmessungen auf einfachen Vorrichtungen herstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für Wicklungen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der blanke Wickelleiter parallel und zusammen mit mindestens einem mit Kunstharz getränkten trockenen Streifen aus Isolierwerkstoff in den Wicklungsverband eingebracht ist, daß mindestens ein Streifen parallel zu dem Wickelleiter mindestens zweimal abgekantet ist, daß ein innerer Wickelzylinder, Lagenisolation und ein äußerer Wickelzylinder ebenfalls aus dem mit Kunstharz getränkten trockenen Streifen gewickelt sind und daß die Windungen aus dem blanken Wickelleiter und der Streifen aus Isolierwerkstoff durch das als Tränkung eingebrachte nach Abschluß des Wickelvorganges ausgehärtete Kunstharz zu einem Block verbacken sind.
  • Durch die deutsche Anmeldung P 29 24 191 ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen auf einen inneren Tragzylinder aus Isolierwerkstoff abwechselnd je eine lunkerfreie Schicht aus einem während des Wickelvorganges zähflüssigen Brei eines Isolierwerkstoffes und je eine Lage der Wicklung aufzubringen, wobei die einzelnen Windungen der Lagen der Wicklung durch entsprechende Einstellung des Wickelzuges in die jeweils radial unter ihnen liegende weiche Schicht hineingedrückt werden. Nachteilig ist bei dieser Lösung das unter anderem giftige und umweltschädliche flüssige Stoffe einzusetzen sind, deren Verarbeitung mit erheblichen Einschränkungen und Auflagen verbunden ist.
  • Durch die DE-OS 24 02 149 ist zwar für die Verwendung in Drilleitern ein bindemittelimprägnierter, trockener Träger bekannt, der jedoch nur zusammen mit Isolierpapier oder Kunststoffolie einsetzbar ist. Diese bekannte Drilleiterausführung verleiht dem Drilleiter in der fertigen Wicklung annähernd die mechanischen Eigenschaften eines massiven Leiters. Für die Gestaltung der Wicklung als solcher gibt diese Drilleiterausführung jedoch keinerlei Hinweise.
  • Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wicklung dient als Streifen ein mindestens in Längsrichtung dehnbares Gewebeband, dessen Einzelfäden schräg zur Längsrichtung liegen und ist vor beiden Enden jeder Lage eine Windung aus einem im Querschnitt etwa dem Wickelleiter gleichen Strang aus Kunstharz eingewickelt. Die Enden des Wickelleiters sind galvanisch mit nach außen vorstehenden Bolzen in den äußeren Wickelzylinder eingebackenen Anschlußplatten verbunden.
  • Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aushärtetemperatur des Kunstharzes gleich der Temperaturfestigkeit des Streifens ist und daß der abgekantete Streifen im Abstand der Wickelleiterhöhe in einander entgegengesetztemsinn abgekantet und im Querschnitt Z-förmig ist.
  • Die erfindungsgemäße Wicklung ist sehr vorteilhaft, denn sie ist auf einfache und ungefährliche Art und Weise herstellbar und ist darüber hinaus allen bei der Montage und im Betrieb an und in der Wicklung auftretenden Kräften gewachsen. Darüber hinaus ist die Erstellung der erfindungsgemäßen Wicklung auch wirtschaftlich, weil hierzu keine aufwendigen Formen und nur verhältnißmäßig geringe Rüstzeiten erforderlich sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
    • FIG 1 zeigt einen achsparallelen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Wicklung mit Z-förmig abgekanteten Streifen und
    • FIG 2 eine erfindungsgemäße Wicklung mit U-förmig abgekanteten Streifen.
    • FIG 3 ist die perspektivische Ansicht einer Wicklungsstirnseite in kleinerem Maßstab.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Um eine Achse 1 ist ein innerer Wickelzylinder 2 aus Streifen 3 angeordnet. Die Streifen 3 sind aus Isolierwerkstoff und zusätzlich mit Kunstharz getränkt. Sie sind jedoch bei Raumtemperatur trocken.
  • Auf den inneren Wickelzylinder 2 ist eine Lage 4 eines Wickelleiters 8 mit metallisch blanker Oberfläche aufgewickelt. Bei der Anordnung gemäß FIG 1 legt sich dieser Wickelleiter 8 beim Auflaufen auf die Wicklung in den unteren Winkel eines zu einem im Querschnitt Z-förmig abgekanteten Streifens 3.
  • Auf jede Lage der Wickelleiter 8 folgt eine Lagenisolation 5 ebenfalls aus Streifen 3. Die Lagenisolation 5 dient in bekannter Weise als Unterlage für die jeweils folgende Lage 4. Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Wickelkörpers gemäß FIG 1 ist in jeder Lage 4 an beiden Enden je ein Strang 11 aus Kunstharz mit eingewickelt.
  • Die Enden 7 des Wickelleiters 8 sind von innen galvanisch mit Bolzen 10 in Anschlußplatten 9 verbunden, die vorzugsweise zwischen die oberste Lage 4 und einen äußeren Wickelzylinder 6 mit eingewickelt sind. Dabei ist der Bolzen 10 in etwa in radialer Richtung nach außen geführt.
  • Bei der Wicklung gemäß FIG 2 sind anstelle von im Querschnitt Z-förmig aufgebauten Streifen 3 U-förmige Streifen gleichzeitig mit dem Wickelleiter 8 in den Wicklungsverband eingebracht. Auch hierbei liegt die unterste Lage 4 auf einem inneren Wickelzylinder 2 und sind zwischen aufeinanderfolgenden Lagen Isolationen 5 vorgesehen. Der innere Wickelzylinder 2, die Lagenisolation 5 und ein ebenfalls angebrachter äußerer Wickelzylinder 6 sind wie bei der Anordnung gemäß FIG 1 von mit Kunstharz getränkten Streifen 3 aus Isolierwerkstoff dargestellt.
  • Im Anschluß an das Wickeln des Wickelleiters 8 zusammen mit den Streifen 3 wird die Wicklung erwärmt, wobei das in den Streifen 3 befindliche Kunstharz soweit erweicht, daß die Kunstharztränkungen von einander benachbarten Streifen 3 ineinander laufen und nach dem Wiedererhärten einen einheitlichen festen Körper bilden. Auf diese Weise ist praktisch ohne zusätzliche Hilfsmittel, insbesondere ohne Gießform ein blockähnlicher Wickelkörper geschaffen, in den der Wickelleiter 8 fest eingespannt ist und der zur Aufnahme der Einspannkräfte für die Wicklung als Ganzes sehr gut geeignet ist.

Claims (8)

1. Wicklung für Trockentransformatoren mit in radial übereinander angeordneten Lagen vorgesehenen Windungen aus einem metallisch blanken Wickelleiter in einem massiven gußkörperähnlichen Block aus Kunstharz, dadurch gekennzeichnet ,
- daß der blanke Wickelleiter (8) parallel und zusammen mit mindestens einem mit Kunstharz getränkten, trockenen Streifen (3) aus Isolierwerkstoff in den Wicklungsverband eingebracht ist,
- daß mindestens ein Streifen (3) parallel zu dem Wickelleiter (8) mindestens zweimal abgekantet ist,
- daß ein innerer Wickelzylinder (2), Lagenisolationen (5) und ein äußerer Wickelzylinder (6) ebenfalls aus dem mit Kunstharz getränkten trockenen Streifen (3) gewickelt sind und
- daß die Windungen aus dem blanken Wickelleiter (8) und der Streifen (3) aus Isolierwerkstoff durch das als Tränkung eingebrachte nach Abschluß des Wickelvorganges ausgehärtete Kunstharz zu einem Block verbacken sind.
2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Streifen (3) ein mindestens in Längsrichtung dehnbares Band dient.
3. Wicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Streifen (3) ein Gewebeband dient, dessen Einzelfäden schräg zur Längsrichtung liegen.
4. Wicklung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß vor beiden Enden jeder Lage eine Windung aus einem im Querschnitt etwa dem Wickelleiter (8) gleichen Strang (11) aus Kunstharz eingewickelt ist.
5. Wicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Enden (7) des Wickelleiters (8) galvanisch mit nach außen vorstehenden Bolzen (10) in in den äußeren Wickelzylinder (6) eingebackenen Anschlußplatten (9) verbunden sind.
6. Wicklung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Aushärtetemperatur des Kunstharzes gleich der Temperaturfestigkeit des Streifens (3) ist.
7. Wicklung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der abgekantete Streifen (3) im Abstand der Wickelleiterhöhe in einander entgegengesetztem Sinne abgekantet und im Querschnitt Z-förmig ist.
8. Wicklung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der abgekantete Streifen (3) im Abstand der Wickelleiterbreite zweimal in dem gleichen Sinne abgekantet und im Querschnitt U-förmig ist
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