WINDING ARRANGEMENT FOR TRANSFORMERS WITH A SQUARE CROSS-SECTIONAL CORE AREA

Abstract: 1. Winding arrangement for transformers with a square core cross-section, having an inner winding (2) which encircles the core (1) while forming cooling channels (4) and which fits closely against the core cross-section corners and is non-circular in cross-section, and having an outer winding (3) which is circular in cross-section, characterised in - that the inner winding (2), which is non-circular in cross-section, forms a square in cross-section having relatively strongly rounded corners towards the outside, - that the spacing of the outer winding (3), which constitutes the thickness of the main leakage channel, from the inner winding (2) is substantially smaller in the region radially across the core cross-section corners than in the remaining peripheral region, - that in the main leakage channel (5) in the region radially across the core cross-section corners, the solid insulating means are spread out only for the electrical insulation of the windings (2, 3) from one another, - that the main leakage channel (5), which simultaneously serves as a cooling channel in the remaining peripheral region, is ineffective as a cooling channel in the region radially across the core cross-section corners and - that pressing blocks, which serve to introduce the clamping forces in order to axially fix the windings (2, 3) in the region radially across the core cross-section corners, are arranged at the front ends of the windings (2, 3).

Description: Wicklungsanordnung für Transformatoren mit quadratischem ernquerschnitt Die Beschreibung betrifft eine Wicklungsanordnung für Transformatoren mit quadratischem Kernquerschnitt mit einer den Kern unter Bildung von Kühlkanälen umfassender an den Xernguerschnittsecken eng anliegender im Querschnitt unrunder innerer Wicklung und mit im Querschnitt kreisrunder sauberer Wicklung. Bei der Fertigung, insbesondere der Serienfertigung, von Transformatoren ist man bestrebt durch die Gestaltung ces Eisenkerns und der diesen umgebenden B'icklungen gleich- zeitig eine gute Yurzschlussfestigkeit und ein sehr hohes aus an Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Bei dem üblichen aufbau von Transformatoren mit im Querschnitt kreisrunden Eisenkernen und Wicklungen wird eine sehr gute urzschlussfestigkeit erreicht. Hierbei ist jedoch ein erheblicher Aufwand für den aus Blechlamellen geschichteten Eisenkern erforderlich, weil Lamellen der verschiedensten Breite in unterschiedlichen Stückzahlen zusammengesetzt werden müssen. Bei Anordnungen mit innen liegender Bandwicklung ergibt sich ein darüber hinausgehender Mehraufwand für die Wicklung ausleitungen, da in diesen Fällen wegen der radialen );urzschlusskräfte ein Tragzylinder erforderlich ist. Durch die DE-OS 24 25 899 ist auch schon eine 17icklungs- anordnung mit annähernd rechteckigem ern- und Wicklungscuerschnitt bekannt. Zur Aufnahme der radialen zur schlusskräfte ist bei dieser Anordnung eine verhältnismässig kostenaufwendige radiale Wicklungseinspannung erforderlich. Trotzdem ist bei dieser Anordnung ein Rest von Kurzschlussspannungsänderung im Kurzschlussfall nicht ganz ausgeschlossen. Die US-PS 3 447 112 zeigt für Transformatoren eine Wicklungsanordnung mit rein quadratischem Xernguerschnitt und mit im Querschnitt kreisrunder äusserer Wicklung. Eine innere Wicklung stützt sich unmittelbar auf den Ecken des Rernschenkels ab und ist zwischen diesen Ecken durch Stützleisten ausgestellt, so dass sie im Querschnitt ein der Kreisform recht nahekommendes Vieleck darstellt. Ein zwischen der inneren und der äusseren Wicklung vorge seiner sogenannter Hauptstreukanal ist bei dieser bekonnten Unordnung über den gesamten Umfang infolge seiner verhältnismässig grossen radialen Ausdehnung gleichzeitig auch Kühlk2nal. Hierdurch und durch die annähernd kreis runae Querschnittsform der inneren Wicklung ist die mittlere Wicklungslänge bei dieser bekannten Anordnung unwirtschaftlich gross. Die Funktionstüchtigkeit dieser Anordnung ist demzufolge durch den Einsatz einer unver hältnismässig grossen Werkstoffmenge erkauft. Der Erfindung liegt aaher die Aufgabe zugrunde, für Transformatoren eine Form für den Kern und die Wicklungen zu finden, bei der ein Optimum an urzschlussfestigkeit erreicht und gleichzeitig ein hohes ass an Wirtschaftlichkeit gegeben ist. Erfindungsgemäss wird dies durch eine Wicklungsanordnung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der die Starke eines Hauptstreukanals darstellende Abstand der äusseren Wicklung von der inneren Wicklung in, Bereich radial über den Kernquerschnittsecken wesentlich kleiner ist als im übrigen Umfangsbereich, dass im Hauptstreukanal im Bereich radial über den Kernquerschnittsecken die festen Isoliermittel allein zur elektrischen Isolation der Wicklungen voneinander ausgelegt sind, dass der im übrigen Umfangsbereich gleichzeitig als Kühlkanal dienende Hauptstreukanal im Bereich radial über den Xernquer- schnittsecken als Kühlkanal wirkungslos ist und dass Pressklötze zur Einleitung der Einspannkräfte zur axialen Fixierung der Wicklungen in dem Bereich radial über den ernquerschnittsecken auf den Stirnseiten der Wicklungen liegen. Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist die innere Wicklung von axialen Kühlkanälen durchsetzt, die in Richtung auf den Bereich radial über den Kernquerschnittsecken verjüngt und unmittelbar in diesem Bereich vollständig geschlossen sind und wobei die innere Wicklung aus Band gewickelt ist, dessen Breite gleich der Wicklungslänge ist. Nach zweckmäBigen Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausleitungen der inneren Wicklung in Kühlkanälen in der Mitte zwischen zwei Eckbereichen auf derselben Seite des Rernquerschnitts liegen und dass die innere Wicklung auf der ihren Aus leitungen gegenüberliegenden Seite gegen den Eisenkern verkeilt ist. Dabei trägt die innere Wicklung zwischen den Eckbereichen achsparallele den Hauptstreukanal offen haltende Leisten, die durch eine Bandage aus einer Verlängerung eines als Windungsisolierung dienenden Streifens aus Isolierwerkstoff in ihrer Einbaulage gehalten sind. Nach einer anderen Ausgestaltung sind zur Erleichterung der Wärme abfuhr aus dem Hauptstreukanal die dort angeordneten Leisten mindestens teilweise aus achsparallel gewellten metallischen Streifen. Die erfindungsgemässe Wicklungsanordnung ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht eine sehr gute Raumausnutzung und eine damit verbundene sehr gute Auslastung des eingesetzten Werkstoffes bei gleichzeitig sehr guter Kurzschlussfestigkeit, Ein Susführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung stellt die Draufsicht auf einen Ei sen- kernschenkell mit darum angeordneter innerer Wicklung 2 und sauberer Wicklung 3 bei noch nicht eingeschachteltem oberen Eisenjoch dar. Der Eisenkernschenkel 1 ist aus Blechlamellen geschichtet und hat einen quadratischen Querschnitt mit lediglich leicht abgesetzten Ecken. Die innere Wicklung 2 ist in zwei etwa gleich grosse Abschnitte aufgeteilt, zwischen denen über den Seitenflachen des Eisenkernschenkels 1 Kühlkanäle 4 vorgesehen sind, die im Bereich über den Xernquerschnittsecken auslaufen. Dadurch liegen in diesem Bereich die beiden Abschnitte der inneren Wicklung 2 unmittelbar aufeinander und die innere Wicklung 2 bildet nach aussen hin iit Querschnitt ein Quadrat mit verhältnissmässig stark abge rundeten Ecken. Die äussere Wicklung 3 ist im Querschnitt kreisrund und liegt mit ihrem Innenmantel unmittelbar über den abge rundeten Querschnittsecken der inneren Wicklung 2. kuf diese Weise ist der Hauptstreukanal zwischen der inneren Wicklung 2 und der äusseren Wicklung 3 im Bereich über den Kernquerschnittsecken praktisch vollständig entfallen. Durch den geringen radialen Abstand zwischen den beiden Wicklungen 2 und 3 ist in diesem Bereich der Hauptstreukanal 5 nicht gleichzeitig als Kühlkanal wirksam. Infolge der guten Wärmeleiteigenschaften des Wicklungswerkstoffes treten jedoch trotzdem über den Umfang gemessen keine wesentlichen Temperaturdifferenzen auf. Dagegen ist durch diese Anordnung der mittlere Windungsdurchmesser wirksam verkleinert. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr aus der Wicklungsanordnung sind in besonderen Fällen anstelle von üblichen nicht dargestellten Abstandsleisten achsparallel gewellte Wärmeleitbleche 6 in den Kühlkanälen 4 und in dem Haupt- streukanal 5 vorgesehen. Die insbesondere bei Hochs.romwickluncen häufig problematische Unterbringung von Ausleitungen ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf einfache Art dadurch gelöst, dass auf derselben Seite des Eisenkernschenkels 1 an der inneren Wicklung 2 entlang aeren Innenmantel und Aussenmantel je eine Aus leitung 7 angeordnet ist. Die innere Wicklung 2 ist über ihre Innen liegende Ausleitung 7 sowie zusätzliche Stütz leisten 8 gegen den Eisenkernschenkel 1 verkeilt. Zur Beherrschung auch aussergewöhnlicher Belastungen sind nicht dargestellte weitere Stützleisten an der dritten und vierten Seite des Eisenkernschenkels 1 einsetzbar. 1 Figur 7 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Wicklungsanordnung für Transformatoren mit quadratischem Kernquerschnitt mit einer den Kern unter Bildung von Kühlkanälen umfassender an den Kernquerschnittsecken eng anliegender im Querschnitt unrunder innerer Wicklung und mit im Querschnitt kreisrunder äusserer Wicklung, dadurch gekennzeichnet - dass der die Stärke eines Hauptstreukanals (5) dar stellende Abstand der äusseren Wicklung (3) von der inneren Wicklung (2) im Bereich radial über den Kern querschnittsecken wesentlich kleiner ist als im übrigen Umfangsbereich, - dass im Hauptstreukanal (5) im Bereich radial über den Kernguerschnittsecken die festen Isoliermittel allein zur elektrischen Isolation der Wicklungen (2, 3) von einander ausgelegt sind, - dass der im übrigen Umfangsbereich gleichzeitig als Sühlkanal dienende Bauptstreukanal (5) im Bereich radial über den Rernquerschnittsecken als Sühlkanal wirkungslos ist und - dass Pressklötze zur Einleitung der Einspannkräfte zur axialen Fixierung der Wicklungen (2, 3) in dem Bereich radial über den Kernquerschnittsecken auf den Stirn seiten der Wicklungen (2, 3) liegen. 2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die innere Wicklung (2) von axialen Kühlkanälen (4) durchsetzt ist, die in Richtung auf den Bereich radial über den Kernguer- schnittsecken verjüngt und in diesem Bereich vollstänaig geschlossen sind. 3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die innere Wicklung (2) aus Band gewickelt ist, dessen Breite gleich der Wicklungslänge ist. 4. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Ausleitungen (7) der inneren Wicklung (2) in Kühlkanälen in. der Mittes2wischen zwei Eckbereichen auf derselben Seite des Kernquer- schnitts liegen und dass die innere Wicklung (2) auf der ihren husleitungen (7) gegenüberliegenden Seite gegen den Eisenkern verkeilt (8) ist. 5. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die innere Wicklung (2) zwischen den Eckbereichen achsparallele den Hauptstreukanal (5) offenhaltende Leisten trägt, die durch eine Bandage aus einer Verlängerung eines als Windungs- isolierung dienenden Streifens aus Isolierwerkstoff in ihrer Einbaulage gehalten sind. 6. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leisten im Hauptstreukanal (5) mindestens teilweise von achsparallel gewellten metallischen Srreifen als Wärmeleitblechen (6) dargestellt sind. 7. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hauptstreukanal (5) im Bereich über den Kernquerschnittsecken vollständig durch festen Isolierwerkstoff ausgefüllt ist.

Inventors: DOLEZAL, PETER, LUDWIG, BERNHARD, PFEIFFER, RICHARD, DR., SEELIGER, KLAUS-PETER, WEBER, WALTER
Applicants: TRANSFORMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H01F27
IPC codes: H01F27