WINDING FOR AN AIR-COOLED DRY TRANSFORMER OR REACTOR HAVING SPACERS IN THE AIR CHANNELS

Abstract: 1. A winding for a dry transformer or reactor, in which the hollow space between at least two winding layers (1, 2) is divided into a plurality of axially extending cooling channels by an axially aligned spacer assembly, with the spacer assembly including supporting legs interconnected with a spacing from each other, characterized in that in the spacer assembly, two of the supporting legs (4, 5; 4b, 5b; 4c, 5c; 4d, 5d) each terminate freely and are rigidly interconnected in pairs to define separate distance elements (3).

Description: Wicklung für einen luftgekühlten Trockentransformator mit Distanzelementen in den Luftkanälen Die Erfindung betrifft eine Wicklung für einen luftgekühlten Trockentransformator oder eine Drosselspule, bei der zirkumferentiale Luftkanäle zwischen wenigstens zwei Wicklungslagen durch in Achsenrichtung oder schräg dazu liegende, über den Umfang verteilte, stabförmige Distanzelemente offen gehalten sind. Es ist bekannt, bei sogenannten Trockentransformatoren oder ähnlich aufgebauten Drosselspulen mit Luftkühlungskanälen den Aufbau der Windungen zu einer Wicklung so vorzunehmen, dass im Nasswickelverfahren die Wicklungsdrähte in einer aushärtenden Kunstharzbettung gewickelt werden, wobei je nach Belastung und Erfordernissen zwischen Wicklungslagen zirkumferentiale Luftkanäle gelassen werden, in denen stabförmige Distanzelemente eingelegt werden. Dabei können zur Erleichterung des Wickelns und zur genauen Distanzhaltung Hilfsstäbe eingelegt werden, die nach dem Wickeln wieder entfernt werden. Es ist auch möglich, die Distanzelemente nicht genau axial, sondern etwas schräg zur Achse zu legen. Ein Wicklungsverfahren der beschriebenen Art ist beispielsweise aus der US-A 3 170 225 zu ersehen. Die Distanzelemente bestehen üblicherweise aus Holz oder Kunststoff. Im Querschnitt zeigen sie ein rechteckiges Vollprofil. Es ist ersichtlich, dass der durch die Distanzelemente eingenommene Platz für den Kühlkanalquerschnitt verlorengeht. Es ist auch schon bekannt, mäandrierende oder in Sägezahnform gewellte Folien in den Kühlkanal-Raum einzulegen. Hierzu wird beispielsweise auf die Figur 4 der NL-A 7 209 447 verwiesen. Diese Art der Gestaltung der Distanzelemente hat den Vorteil, dass der Kühlkanal einen grösseren lichten Querschnitt erhält. Es zeigt sich allerdings, dass eine besondere Problematik durch die bekannten Abstandselemente nicht gelöst wird. Wie bekannt, werden die Wicklungslagen der innenliegenden Wicklungen, d. h. derjenigen Wicklungen, die direkt um den Kernschenkel angeordnet sind, im Kurzschlussfall mit erheblichen Kräften in Richtung Kern gedrückt. Bei den aussen liegenden Wicklungen sind die Kräfte radial nach aussen gerichtet. Diese Kräfte müssen durch die Distanzhalter aufgefangen werden. Während des normalen Betriebes der Wicklungen sind diese Kräfte nicht so hoch. Im allgemeinen wird daher der Konstrukteur einen Kompromiss suchen zwischen dem zirkumferentialen Abstand der einzelnen Distanzelemente und der notwendigen Festigkeit gegenüber den Wicklungskräften zwischen den Distanzelementen. Es ist deshalb beim Wickeln eine besondere "Kunst", die unmittelbar auf den Distanzelementen liegenden Bereiche der Wicklung etwas stärker mit Kunstharz zu tränken, um eine stärkere Durchbiegungskraft aufnehmen zu können. Diese besondere Art der Herstellung ist natürlich nicht besonders leicht reproduzierbar, so dass im allgemeinen eine dichtere Folge der Distanzelemente aus Sicherheitsgründen gewählt werden muss. Bei den gewellten Einlagen dagegen sind die Abstände bestimmt und können praktisch nicht variiert werden. Es stellt sich demnach die Aufgabe, die Wicklung für luftgekühlte Trockentransformatoren so dicht und straff wie möglich wickeln zu können, ohne dass die erforderliche Kühlleistung darunter leidert, oder umgekehrt, eine ausreichende Kühlleistung auch dann herzustellen, wenn die Wicklung möglichst dicht und straff gewickelt ist. Diese Aufgabe wird gelöst bei einer Wicklung für einen luftgekühlten Trockentransformator oder eine Drossel- spule, bei der die über den Umfang verteilten Distanzelemente keinen Vollquerschnitt aufweisen, sondern aus zwei wenigstens auf einer Seite frei endenden, untereinander verbundenen Stützschenkeln bestehen. Die Erfindung beruht demgemäss auf dem Grundgedanken, die Vollprofil-Distanzelemente durch solche zu ersetzen, die kein Vollprofil, sondern ein wenigstens einseitig offenes Stegprofil aufweisen. Derartige Distanzelemente können durch Extrudieren aus Kunststoff hergestellt werden. Dabei sind verschiedene Konfigurationen möglich. Die Stützschenkel können parallel zueinander liegen und im Querschnitt zusammen mit dem Verbindungssteg ein H oder n-Konfiguration bilden. Die H-Konfiguration hat den Vorteil, dass bei dem Einlegen Ober- und Unterseite gleich sind. Die fl-Konfiguration wieder führt zu einer etwas grösseren Festigkeit, da der verbindende Quersteg eine Art Dach bildet. Es ist auch möglich, die Stützschenkel zu ihren freien Enden hin divergieren zu lassen, wobei sie im Querschnitt gegebenenfalls zusammen mit einem Verbindunas- steg, eine Trapez- oder V-Form bilden. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass die schrägliegenden Stützschenkel eine relativ grosse Knicklast aufnehmen können. Schliesslich ist noch möglich, dass bei parallelen oder im Winkel zueinander stehenden Stützschenkeln diese durch einen Bogen miteinander verbunden sind. Die Distanzelemente können beispielsweise auf einem mit Klebschicht versehenen Hilfsträger aufgebracht sein. Es ist auch möglich, sie an ihren freien Enden oder in anderen Bereichen über eine Spritzhaut oder eine dünne Folie miteinander zu verbinden. Die Folie sollte so dünn oder entsprechend perforiert sein, dass sie auch leicht wieder eingerissen werden kann. Weitere Eigenschaften, von denen ein Teil auch in den Unteransprüchen erwähnt ist, werden im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert. Die zugehörige Zeichnung umfasst folgende Figuren: Figur 1 zeigt einen Teil einer Wicklung, bei denen zwischen zwei Wicklungslagen Distanzelemente eingebaut sind; Figuren 2 a) - d) zeigen verschiedene Querschnitte von Distanzelementen. Die Teilwicklung, die in der Figur 1 dargestellt ist, ist aus Wicklungsdraht oder aus Folienwicklung hergestellt, wie diese als Stand der Technik bekannt ist. Die zwischen zwei Wicklungslagen 1, 2 in Achsenrichtung (oder im wesentlichen in Achsenrichtung) liegenden, über den Umfang verteilten, stabförmigen Distanzelemente 3 sind relativ dicht angeordnet, jedenfalls in Umfangsrichtung enger und dichter, als es bei den bekannten Vollprofil-Stabelementen üblich ist. Die Distanzelemente 3 sind als ein offenes Profil gestaltet, wobei der Querschnitt einefl-Konfiguration hat. Die Konfiguration besteht aus zwei Stützschenkeln 4, 5, die parallel zueinander liegen und mit einem senkrecht dazu liegenden Verbindungssteg 6 miteinander starr verbunden sind. Die Wandstärke der Stützschenkel beträgt etwa 5 - 20 % der Querschnittsbreite bzw. -höhe. Diese Gestalt der Distanzelemente ermöglicht, dass auch der Querschnitt der Distanzelement für den Wärmetransport durch die Kühlungsluft ausgenutzt wird, während gleichzeitig eine relativ dichte Belegung des Umfanges mit Distanzelementen zur Erhöhung der Festigkeit möglich ist. Durch diese Konfiguration kann die Belegung des Querschnittes mit Wicklungsmaterial, sei es Draht, sei es Folie, erhtht werden. Die Distanzelemente können an ihren Füssen bzw. freien Enden 7 mit einer feinen Spritzhaut 8 untereinander verbunden sein, so dass das Einlegen erleichtert wird. Anstelle einer Spritzhaut kann auch eine andere dünne Folie, die vorteilhafterweise leicht einzureissen ist, verwendet werden. Die Distanzelemente sind vorzugsweise aus Kunfststoff im Extrudierverfahren oder aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, wobei die Faservorzugsrichtung in Element-Achsenrichtung liegt. Andere Möglichkeiten der Querschnittskonfiguration sind in den Figuren 2 a) bis d) dargestellt. Figur 2 a) zeigt eine Querschnittsform ähnlich der in Figur 1. Die Stützschenkel 4, 5 enden in fussartigen Verbreiterungen 9. Im Bereich der Ubergänge von Stützschenkel zum Verbindungssteg 6 weisen die Distanzelemente Versteifungen 10 auf. Diese Versteifungen sind im vorliegenden Falle in den Winkeln angebrachte Verdickungen der verwendeten Kunststoffmasse. Die in Figur 2 a) dargestellte Querschnittsform ist daher geeignet, eine grössere Belastung aufzunehmen als das Profil der Figur 1. Figur 2 b) zeigt eine Querschnittsform, bei der die Stützschenkel 4 , 5 b zu den freien Enden 9 b hin divergieren, wobei die nahe zueinanderliegenden Enden durch einen Verbindungssteg 6 b miteinander verbunden sind. Dadurch ergibt sich im Querschnitt eine Trapezform. Wird der Steg 6 weggelassen und eine entsprechende Neigung der Schenkel 4 b, 5 b gewählt, so kann sich auch eine V-Form ergeben. Figur 2 c zeigt eine sogenannte H-Konfiguration, bei der die Stützschenkel 4 c, 5 c parallel zueinander liegen und Etwa in der Mitte durch einen Verbindungssteg 6 c verknüpft sind. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass oben und unten bei der Montage vertauscht werden können. Figur 2 d zeigt eine Konfiguration, bei der Stützschen- kel 4 d, 5 d parallel zueinander liegen und anstelle durch einen geraden Steg durch einen Bogen 3 d miteinander verbunden sind. Wie bekannt, kann ein Bogen die aufliegenden Kräfte besonders gut nach den Seiten hin ableiten. Die Höhe und Länge der Stützschenkel im Verhältnis zu den Verbindungsstegen bzw. dem Bogen ergibt sich aus den nctwendigen Abständen der zu kühlenden Wicklungslagen bzw. aus den dem Fachmann bekannten Wärmeabführungsnotwendigkeiten bei bestimmter elektrischer Wicklungsleistung. Im übrigen lassen sich aus den Figuren 1 und 2 in etwa die Grössenverhältnisse der Teile zueinander ablesen. Bei der Montage der Wicklung werden die neuen Distanzelemente eingelegt und angebracht, wie dies bekannt ist. Beispielsweise ist auch möglich, Hilfsdistanzelemente während des Wickelns einzulegen und nach dem Aushärten der Wicklung wieder zu entfernen. Es ist auch möglich, die Distanzelemente auf eine Trägerfolie aufzukleben und in der gewünschten Anordnung innerhalb der Wicklungen anzubringen. Wie bekannt, können die Distanzelemente innerhalb der Oberspannungs-, Unterspannungswicklung eingebracht oder zwischen die Ober- und Unterspannungswicklung eingelegt werden.

Claims: Patentansprüche: 1. Wicklung für einen luftgekühlten Trockentransformator oder eine Drosselspule, bei der zirkumferentiale Luft kanäle zwischen wenigstens zwei-Wicklungslagen durch die Achsenrichtung oder schräg dazu liegende, über den Umfang verteilte, stabförmige Distanzelemente offengehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt die Distanzelemente (3) aus zwei wenig stens auf einer Seite frei endenden, untereinander verbundenen Stützschenkeln (4, 5) bestehen. 2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschenkel (4, 5; 4 b, 5 b) parallel zueinander liegen und im Querschnitt zusammen mit dem Verbindungssteg eine H- oderss -Konfiguration bilden (Figur 2 a, c). 3. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschenkel (4 b, 5 b) zu den freien Enden (9 b) hin divergieren und im Querschnitt eine Tra pez- oder V-Form bilden (Figur 2 b). 4. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschenkel (4 d, 5 d) parallel oder ge winkelt zueinander liegen und durch einen Bogen (3 d) untereinander verbunden sind (Figur 2 d). 5. Wicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass die Distanzelemente im Bereich der Uber gänge von Stützschenkel zum Verbindungssteg oder Bogen Versteifungen (10) aufweisen. 6. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Distanzelemente mit fuss artigen Verbreiterungen (9) versehen sind. 7. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Distanzelemente an den freien Enden der Verbindungsstege über eine Spritzhaut (8) oder eine dünne Folie miteinander verbunden sind. 8. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (3) aus glasfaserverstärk tem Kunststoff hergestellt sind, wobei die Faser vorzugsrichtung in Elementachsenrichtung liegt.

Inventors: VAN DER VEGT, JACOBUS F.H.
Applicants: SMIT TRANSFORMATOREN B.V.
Application year: 1982
Main classification: H01F27
IPC codes: H01F27