BRPI0715962B1

BRPI0715962B1 - aparelho de enrolar e processo de aplicar um enrolamento de material em forma de fita a um membro do núcleo de um transformador

Info

Publication number: BRPI0715962B1
Application number: BRPI0715962A
Authority: BR
Inventors: Danielsson Hans-Erik; Häger Rolf
Original assignee: Abb Technology Ltd
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2018-11-13
Also published as: BRPI0715962B8; EP2062274A1; WO2008020807A1; KR20090039794A; BRPI0715962A2; KR101344108B1; US8292210B2; CN101501794B; EP2062274B1; EP2062274A4; CN101501794A; US20100243786A1

Abstract

aparelho enrolado r processo de enrolamento. a presente invenção refere-se a um aparelho enrolado para e aum processo de aplicar um enrolamento de um material em forma de fita a um membro de um núcleo de transformador. o aparelho enrolador compreende um membro-guia (1) previsto para ser fixado em relação ao membro de núcleo (30) e um membro rolativo (10) portador de um suprimento de um material em forma de fita.

Description

(54) Título: APARELHO DE ENROLAR E PROCESSO DE APLICAR UM ENROLAMENTO DE MATERIAL EM FORMA DE FITA A UM MEMBRO DO NÚCLEO DE UM TRANSFORMADOR (51) luta.: H01F 41/02; B65H 81/06.

(30) Prioridade Unionista: 14/08/2006 SE 06 01676-0.

(73) Titular(es): ABB TECHNOLOGY LTD..

(72) lnventor(es): HANS-ERIK DANIELSSON; ROLF HÃGER.

(86) Pedido PCT: PCT SE2007050551 de 14/08/2007 (87) Publicação PCT: WO 2008/020807 de 21/02/2008 (85) Data do Início da Fase Nacional: 12/02/2009 (57) Resumo: APARELHO ENROLADO R PROCESSO DE ENROLAMENTO. A presente invenção refere-se a um aparelho enrolado para e aum processo de aplicar um enrolamento de um material em forma de fita a um membro de um núcleo de transformador. O aparelho enrolador compreende um membro-guia (1) previsto para ser fixado em relação ao membro de núcleo (30) e um membro rolativo (10) portador de um suprimento de um material em forma de fita.

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO DE ENROLAR E PROCESSO DE APLICAR UM ENROLAMENTO DE MATERIAL EM FORMA DE FITA A UM MEMBRO DO NÚCLEO DE UM TRANSFORMADOR.

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um aparelho enrolador e a um processo de aplicar um enrolamento de um material em forma de fita e um núcleo de transformador. O aparelho e o processo são especialmente úteis para a aplicação de enrolamentos em forma de fita a núcleos de transformado de grande porte.

Antecedentes [002] Os denominados transformadores de energia elétrica e outros transformadores elétricos de grande porte normalmente compreendem um núcleo munido de um ou de vários membros de núcleo e bobinas enroladas em torno de cada membro de núcleo. Com a exceção destes componentes de transformador básicos, os grandes transformadores normalmente compreendem um número de materiais comparativamente delgados enrolados em torno de cada membro de núcleo. Entre exemplos dos ditos materiais estão papel, lã, materiais isolantes, materiais semicondutores e materiais de resina epoxídica curáveis e termorrígidos. No caso de materiais curáveis, estes podem ser aplicados aos membros de núcleo em um estado não-curado e curados em um tratamento térmico aplicado após todos os diferentes enrolamentos, inclusive a bobina terem sido aplicados ao núcleo.

[003] Para facilidade de manufatura e por outras razões os ditos enrolamentos adicionais podem ser aplicados pelo enrolar uma fita ou material em forma de cinta comparativamente estreito em torno dos membros de núcleo. A extensão axial dos membros de núcleo é muito maior que a largura do material em forma de fita, tal maneira que um grande número de espiras axialmente deslocadas ou escalonadas é

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2/10 necessário para aplicar uma camada do material cobrindo a inteira extensão do membro de núcleo.

[004] Um exemplo dos ditos enrolamentos aplicados aos membros de núcleo de transformador é o denominado um asecond. O asecond é aplicado pelo enrolar uma fita de um material epóxi nãocurado sobre o membro de núcleo. O enrolamento asecond pode ser aplicado diretamente sobre o membro de núcleo ou sobre uma camada intermediária comparativamente delgada de papel ou similar. Normalmente poucas, tal como duas camadas de material asecond são enroladas sobre o membro de núcleo. Após o enrolamento de asecond ter sido aplicado, outros enrolamentos inclusive a bobina condutora são enrolados sobre o membro de núcleo e o inteiro núcleo e pacote de enrolamento submetido a um tratamento térmico, pelo qual o material epoxídico do asecond é curado.

[005] De acordo com a técnica precedente, enrolamentos de materiais em forma de fita podem ser aplicados aos membros de núcleo de transformador pelo fixar uma extremidade da fita contida em um carretei ao membro de núcleo e subsequentemente girar o membro de núcleo enquanto deslocando o carretei em paralelo com o eixo geométrico de rotação do membro de núcleo. Os processos compreendendo a rotação do membro de núcleo podem ser objeto de automação e vários aparelhos para a sua realização conhecidos.

[006] É também conhecida a aplicação de um enrolamento de um material em forma de fita em torno de um membro de núcleo, cujo membro de núcleo é mantido estacionário durante o processo de enrolamento. Nestes processos um carretei ou similar contendo um suprimento de material em forma de fita é manualmente movido em torno do membro de núcleo estacionário.

Sumário da Invenção [007] Constitui um dos objetivos da invenção, apresentar um apaPetição 870180027778, de 06/04/2018, pág. 5/20

3/10 relho de enrolamento aperfeiçoado e um processo de aplicar um enrolamento de um material em forma de fita a um núcleo de transformador. Constitui um objetivo específico proporcionar um aparelho e processo de enrolamento por intermédio dos quais a aplicação de um enrolamento de um material em forma de fita a um grande núcleo pode ser automatizado.

[008] O aparelho de enrolamento de acordo com a invenção compreende um membro-guia dotado de um eixo geométrico longitudinal, dispositivos para fixar a posição do membro-guia em relação a um membro de núcleo, um membro rotativo tendo um eixo geométrico de rotação que é essencialmente paralelo ao eixo geométrico longitudinal do membro-guia, cujo membro rotativo apresenta uma abertura atravessante prevista para encerrar uma seção transversal do membro de núcleo, dispositivos para afixar um suprimento de material em forma de fita ao membro rotativo, e dispositivos para girar o membro rotativo e para deslocar o membro rotativo ao longo do eixo geométrico longitudinal do membro-guia.

[009] Com aparelho de acordo com a invenção é possível automaticamente aplicar um enrolamento de um material em forma de cinta ou fita a um membro de núcleo enquanto mantendo o membro de núcleo estacionário. Isto representa uma grande vantagem especialmente para transformadores de grande porte tais como transformadores de energia elétrica, onde cada membro de núcleo tipicamente tem uma extensão axial de 1-4 metros e um diâmetro de 0,5 a 1,5 metros. Com o aparelho de acordo com a invenção o processo de enrolar pode ser completamente automatizado sem necessidade alguma por rotação ou outro movimento do membro de núcleo pesado e pouco manejável. Outrossim, o aparelho de acordo com a invenção permite o automático enrolamento em torno de cada membro de núcleo de um núcleo de múltiplos membros também quando os membros são montaPetição 870180027778, de 06/04/2018, pág. 6/20

4/10 dos nas bases de núcleo.

[0010] O aparelho enrolador pode compreender dispositivos para afixar várias vários suprimentos de material em forma de fita ao membro rotativo. De preferência duas fontes de alimentação de material em forma de fita ao membro rotativo. Desta maneira, o tempo necessário para aplicar uma extensão desejada do material em forma de fita pode ser reduzido sem aumentar a velocidade de rotação do membro rotativo. A presente modalidade também permite a aplicação de dois ou mais materiais em forma de fita diferentes simultaneamente.

[0011] O membro rotativo pode compreender um membro anular que consiste de uma primeira e de uma segunda seção que são mutuamente deslocáveis para formação de uma abertura radial no membro anular. Desta maneira o membro rotativo pode ser disposto em torno do membro de núcleo sem a necessidade de passar o membro rotativo axialmente sobre uma extremidade do membro de núcleo. Isto por sua vez permite aplicar um enrolamento a um membro de núcleo, que é montado entre uma forqueta superior e uma forqueta inferior.

[0012] O dispositivo para afixar um suprimento de um material em forma de fita ao membro rotativo pode compreender um pino para fixar um rolo de material em forma de fita. Por este recurso um carretei ou rolo, que é fácil de manipular, afixar e substituir pode ser usado como a fonte de alimentação do material em forma de fita. O pino pode ser rotativo com relação ao membro rotativo ou pode ser fixo. Nesse caso, o rolo será rotativo com relação ao pino. A rotação do pino ou rolo pode ser controlado, por exemplo, por intermédio de um motor acionador ou por um freio de maneira a controlar e estabelecer uma tensão desejada no material em forma de fita.

[0013] O membro rotativo pode ser munido de dispositivos para recolher uma tira de cobertura do material em forma de fita. Desta maneira, materiais em forma de fita munidos de um lado adesivo que, anPetição 870180027778, de 06/04/2018, pág. 7/20

5/10 tes do enrolamento, é coberto por uma tira de cobertura podem ser facilmente aplicados ao membro de núcleo. Materiais de resina epoxídica não-curados para a formação de um asecond sobre o núcleo constituem um exemplo destes materiais em forma de fita, que compreendem uma tira de cobertura a ser removida anteriormente ao enrolamento sobre o núcleo.

[0014] O membro rotativo pode ser suportado por um carrinho, que por sua vez é suportado pelo membro-guia e deslocável na direção longitudinal do membro-guia. A rotação do membro rotativo pode ser controlada por um primeiro servomotor e o deslocamento longitudinal do carrinho por um segundo servomotor. O controle e a coordenação do primeiro e segundo servomotor pode ser realizada por um dispositivo de controle tal como um dispositivo de processamento digital ou semelhante. Desta maneira é obtido um mecanismo comparativamente simples, flexível e confiável.

[0015] A invenção trata também de um processo de aplicar um enrolamento de material em forma de fita a um membro do núcleo de um transformador. O processo envolve vantagens correspondentes aquelas do aparelho de enrolamento.

[0016] Demais aspectos característicos e vantagens do aparelho e processo da invenção se evidenciarão da descrição detalhada que se segue.

Breve Descrição dos Desenhos [0017] A seguir uma modalidade ilustrativa da invenção será exposta com referência aos desenhos, de acordo com os quais:

[0018] A figura 1 é uma vista isométrica de uma modalidade do aparelho enrolador de acordo com a invenção;

[0019] A figura 2 é uma vista isométrica esquemática mostrando o aparelho da figura 1 em operação;

Descrição Detalhada de Uma Modalidade

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6/10 [0020] Nas figuras, é mostrado um aparelho enrolador de acordo com a invenção, para aplicar um enrolamento de um material em forma de fita ao membro de núcleo de um transformador. O membro de núcleo ilustrado 30 (figura 2) representa um de vários membros de núcleo, que conjuntamente com uma forqueta superior e uma forqueta inferior constituem o núcleo de um transformador elétrico. Diâmetro do membro de núcleo 30 é aproximadamente de 1,0 m e a altura ou comprimento do membro é de aproximadamente 3,0 metros. Será compreendido, todavia, que um aparelho e um processo de acordo com a invenção também podem ser usados para aplicar enrolamentos a membros de núcleo dotados de outras dimensões. O aparelho e processo inventivos são especialmente úteis em combinação com membros de núcleo dotados de diâmetros na faixa de 0,5 - 1,5 metros e comprimentos axiais na faixa de 1 a 4 metros.

[0021] O aparelho enrolador mostrado nas figuras compreende um membro-guia alongado 1. O membro-guia compreende um elemento de perfil, por exemplo de aço ou alumínio, que pode ser formado por extrusão. Dispositivos de fixação superiores 2, na forma de um par de ganchos ajustáveis são dispostos na extremidade superior do membro-guia 1. Dispositivos de fixação ajustáveis inferiores 3 são dispostos na extremidade inferior do membro-guia 1. Os dispositivos de fixação superiores 2 e inferiores 3 sobressaem transversal mente do membroguia 1 de maneira a permitir a fixação do membro-guia 1 a uma distância de e ao longo de uma linha de núcleo 30 de um núcleo de transformador. Na figura 2 é esquematicamente ilustrado como o membro de fixação superior 2 é fixado a uma barra de fixação superior 31 para suportar e fixar o membro de núcleo 30 durante a manufatura do transformador. O dispositivo de fixação inferior 3 é correspondentemente fixado a uma barra de fixação inferior 32. Desta maneira, a posição do membro 1 é fixada em relação ao membro de núcleo 30. Nesta posiPetição 870180027778, de 06/04/2018, pág. 9/20

7/10 ção fixa o membro-guia 1 é disposto essencialmente em paralelo com o eixo geométrico longitudinal do membro de núcleo cilíndrico 30 e à uma distância transversal do membro de núcleo.

[0022] O aparelho adicionalmente compreende um carrinho 4 que é longitudinalmente deslocável em relação ao membro-guia. Para acionar o carrinho 4 ao longo do membro-guia 1, o membro-guia compreende um parafuso rotativo alongado longitudinalmente fixado (nãomostrado) e o carrinho 4 compreendem uma porca (não-mostrada) que é atarraxada sobre o parafuso. O parafuso pode ser acionado para rotação em uma e outra direção por intermédio de um servomotor 7 para desse modo deslocar a porca e o carrinho ao longo do membroguia. O carrinho 4 compreende um membro plano genericamente em forma de U 5 e um suporte 6, que compreende dispositivos guias para guiar o deslocamento do carrinho 4 ao longo do membro-guia 1. As hastes 5a, 5b do membro em forma de U 5 são dirigidas em sentido contrário ao suporte 6 e ao membro-guia 1, para desse modo formar uma abertura transversal para o interior do membro em forma de U 5.

[0023] O aparelho adicionalmente compreende um membro rotativo 10 que é conduzido pelo carrinho 4. O membro rotativo é disposto para rotação em relação ao carrinho e em torno de um eixo geométrico, que é paralelo ao eixo geométrico longitudinal do membro-guia 1. Para esta finalidade o membro rotativo é giravelmente afixado ao carrinho por intermédio de mancais de rolamento (não-mostrados) previstos no lado inferior do membro em U 5. O membro rotativo 10 compreende um membro anular 11 constando de uma primeira 11a e de uma segunda seção. A primeira 11a e a segunda 11b seções são interligadas por duas conexões desmontáveis 11c. A primeira 11a e segunda 11b seções formando o membro anular 11 são produzidas de um material de peso leve tal como plástico ou alumínio. A rotação do membro rotativo é acionada por intermédio de um servomotor (não-mostrado).

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Tanto o servomotor 7 para deslocar o carrinho 4 como o motor para girar o membro rotativo são controlados por um dispositivo de controle comum, tal como um dispositivo de processamento digital.

[0024] O membro rotativo 10 também compreende um primeiro 12 e um segundo 13 alojamento que são fixados diametralmente opostos entre si sobre o membro anular 11. Um primeiro pino 12a para receber um rolo 40 portador de um material em forma de fita 41 é disposto em cada alojamento 12, 13. Um segundo pino 12b para recolher uma tira de cobertura 42 do material em forma de fita é também previsto em cada alojamento 12, 13. O primeiro 12a e segundo 12b pinos são dispostos para girar em torno de respectivos eixos geométricos, que são paralelos com o eixo geométrico de rotação do membro rotativo 10. O segundo pino 12 é acionado para rotação de tal modo que pode recolher a tira de cobertura do material em forma de fita 41 quando este é desenrolado do rolo 40. A rotação do primeiro pino 12a é freada de maneira que uma tensão apropriada ocorra no material em forma de fita 41 durante a aplicação do material em forma de fita ao membro de núcleo 30. A rotação do primeiro pino 12a também pode ser controlada e acionada para um crescente controle da tensão.

[0025] Quando um enrolamento de um material em forma de fita 41, tal como de uma fita de resina epóxi não-curada para a formação de um asecond, deve ser aplicado a um membro de núcleo 30, a primeira seção 11a de o membro anular 1 é primeiramente separada da segunda seção 11b. O aparelho pode então ser movido transversalmente no sentido do membro de núcleo 30 de tal maneira que uma maior parte da seção transversal do membro de núcleo seja recebida no interior do membro em U. A posição do aparelho em relação ao membro de núcleo 30 é subsequentemente fixada pelo afixar os dispositivos de fixação superior 2 e inferior 3 à barra de fixação superior 31 e inferior 32. A primeira seção 11a de o membro anular 11 é então

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9/10 reafixada à segunda seção 11b, de tal modo que a seção transversal do membro de núcleo 30 é inteiramente circundada pelo membro anular 11.

[0026] Um rolo 40 de um material em forma de fita 41 na forma de uma fita de resina epóxi não-curada é fixado a cada primeiro pino 12a. Uma extremidade de cada material em forma de fita 41 é fixada em uma posição inicial sobre o membro de núcleo 30 e uma extremidade de cada tira de cobertura 42 é fixada ao respectivo segundo pino 12b.

[0027] O dispositivo de controle comum é subsequentemente ativado para controlar os servomotores acionando a rotação do membro rotativo 10 e o deslocamento do carrinho de tal maneira que o material em forma de fita seja enrolado sobre o membro de núcleo de qualquer maneira desejada. Pelo ajuste da relação entre a velocidade do deslocamento axial e a velocidade de rotação do membro rotativo o padrão de enrolamento pode ser controlado de forma muito exata. Especialmente o passo entre consecutivas espiras de enrolamento pode ser exatamente controlado. É entendido que o carrinho ode ser deslocado para cima e para baixo repetidamente ao longo do membro-guia para desse modo produzir enrolamentos de diferentes espessuras e número de camadas.

[0028] Quando o enrolamento desejado tiver sido aplicado ao membro de núcleo, a rotação do membro rotativo 10 e o deslocamento do carrinho 4 são descontinuados. O membro anular 11 é reaberto pelo separar a primeira seção 11a da segunda seção 11b e o aparelho pode subsequentemente ser removido em uma direção transversal do membro de núcleo.

[0029] Uma descrição ilustrativa do aparelho e processo de acordo com a invenção foi apresentada acima. Deve ser, todavia, entendido que a invenção não está limitada a esta descrição, porém, pode ser variada livremente dentro do âmbito das reivindicações apensas. Por

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10/10 exemplo, no caso acima, o aparelho é fixado às barras de sujeição superior e inferior. É possível, todavia, também fixar a posição do membro-guia em relação ao membro de núcleo, por exemplo, pelo prender os dispositivos de fixação às forquetas de núcleo superior e inferior ou a qualquer outra estrutura qué seja fixa em relação ao membro de núcleo.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de enrolar para aplicar um enrolamento de um material em forma de fita a um membro de núcleo de um transformador, compreendendo, um membro-guia (1) tendo um eixo geométrico longitudinal, dispositivos (2, 3) para fixar a posição do membro-guia (1) em relação ao membro de núcleo (30), um membro rotativo (10) tendo um eixo geométrico de rotação que é essencialmente paralelo ao eixo geométrico longitudinal do membro-guia (1), cujo membro rotativo (10) exibe uma abertura atravessante disposta para encerrar uma seção transversal do membro de núcleo (30), dispositivos para afixar um suprimento de material em forma de fita (41) ao membro rotativo (10), e dispositivos para girar o membro rotativo (10), caracterizado por dispositivos para deslocar o membro rotativo (10) ao longo do eixo geométrico longitudinal do membro-guia (1), enquanto mantem o membro de núcleo (30) estacionário.
2. Aparelho de enrolar de acordo com a reivindicação 1, (11b) compreende dispositivos para afixar um primeiro e um segundo suprimento de material em forma de fita (41) ao membro rotativo (10).
3. Aparelho de enrolar de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o membro rotativo (10) compreende um membro anular (11) que inclui uma primeira (11a) e uma segunda (11b) seção, cuja primeira seção (11a) é deslocável da segunda seção (11b) para formar uma abertura radial no membro anular (11).
4. Aparelho de enrolar de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os dispositivos para afixar um suprimento de um material em forma de fita ao membro rotativo compreendem um pino (12a) para fixar um rolo (40) de materiPetição 870180027778, de 06/04/2018, pág. 14/20

2/3 al em forma de fita.
5. Aparelho de enrolar de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o membro rotativo (10) é munido de dispositivos (12b) para recolher uma tira de cobertura (42) do material em forma de fita (41).
6. Aparelho de enrolar de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o membro rotativo (10) é suportado por um carrinho (4) que é suportado pelo membroguia (1) e deslocável na direção longitudinal do membro-guia.
7. Aparelho de enrolar de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a rotação do membro rotativo (10) é controlada por um primeiro servomotor e o deslocamento longitudinal do carrinho (4) é controlado por um segundo servomotor (7).
8. Aparelho de enrolar de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende dispositivos de controle para controle e coordenação do primeiro e do segundo servomotores.
9. Processo de aplicar um enrolamento de material em forma de fita a um membro do núcleo de um transformador, compreendendo as etapas de:

- fixar a posição de um aparelho de enrolar em relação ao membro de núcleo (30);

- dispor um membro rotativo (10) do aparelho de enrolar em torno do membro de núcleo;

- afixar um primeiro suprimento do material em forma de fita ao membro rotativo;

- fixar uma extremidade do material em forma de fita contida no suprimento ao membro de núcleo; e

- girar o membro rotativo (10) em torno do membro de núcleo, caracterizado por deslocar o membro rotativo ao longo de

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3/3 seu eixo geométrico, enquanto mantendo estacionário o membro de núcleo.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende afixar um segundo suprimento de um material em forma de fita ao membro rotativo e fixar uma extremidade do material em forma de fita contida no segundo suprimento ao membro de núcleo (30).
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o membro rotativo (10) da máquina de enrolar compreende pelo menos uma primeira seção (11a) e pelo menos uma segunda seção (11b), cujas primeira e segunda seções conjuntamente formam um membro anular (11) e no qual a etapa de dispor o membro rotativo em torno do membro de núcleo (30) compreende a formação de uma abertura radial no membro anular por deslocar a primeira seção da segunda seção, mover o membro anular radialmente no sentido do membro de núcleo de tal modo que o membro de núcleo seja introduzido através da abertura e fechar a abertura pelo reposicionar a primeira seção na segunda seção de tal modo que o núcleo seja circundado pelo membro anular.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de recolher uma tira de cobertura (42) do material em forma de fita (41) em um dispositivo coletor (12b) disposto sobre o membro rotativo (10).
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que o material em forma de fita (41) consiste em um material de resina epóxi não-curado para a formação de um asecond sobre um membro de núcleo transformador.

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