DE1763830A1 - Liquid-cooled plastic transformer - Google Patents

Description

Flüssigkeitsgekühlter Kunststofftransformator Die Erfindung betrifft flüssigkeitsgekühlte Kunststofftransformatoren für größere Leistungen bis etwa 6'09Ü KVA und Mittel- und Hochspannung und/oder mit Hochstromwicklungen, dessen Primär- und Sekundärwicklung allseitig in Kunststoff eingebettet sind.Liquid Cooled Plastic Transformer The invention relates to Liquid-cooled plastic transformers for higher powers up to about 6'09Ü KVA and medium and high voltage and / or with high current windings whose primary and secondary winding are embedded in plastic on all sides.

Eine derartige Ausführungsform der Transformatoren zeichnet sich durch große Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, chemische Dämpfe und sonstige angreifende Umgebungseinflüsse aus. Die kleinen Abmessungen dieser Transformatoren gestatten eine unmittelbare Aufstellung in Verbrauchernähe. Auch entfällt die Öl- oder Glophengrube als zusätzliche bauliche Sicherheitsmaßnahme.Such an embodiment of the transformers is characterized by great resistance to moisture, chemical vapors and other aggressive substances Environmental influences. The small dimensions of these transformers allow an immediate list close to the consumer. There is also no need for an oil or glophen pit as an additional structural safety measure.

Es ist bekannt, die galvanisch voneinander getrennte Primärwicklun- und Sekundärwicklung in einen massiven Kunststoffblock einzubetten. Dies geschieht beispielsweise in einer Form durch mittels Zentrifugalkraft erfolgendes Schleudern, wobei die Kunstharze in der Form erhärten. Es ist auch bekannt, Wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen für "voße Ströme von z.B. 1000 A und mehr mit Kupferhohlleitern auszubilden, durch welche das Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, mit einer bestinunten Geschwindigkeit bewegt wird. Das durch die Verlustwärme des Transformators oder der Drosselspule erwärmte Kühlmittel wird ausserhalb des Gerätes durch Kühler weitergeleitet.It is known that the galvanically separated primary windings and embed secondary winding in a solid plastic block. this happens for example in a form by centrifugal centrifugal force, whereby the synthetic resins harden in the mold. It is also known Windings of transformers and reactors for "full currents of e.g. 1000 A and more to form with copper waveguides, through which the coolant, preferably Water moving at a certain speed. That through the heat loss of the transformer or the choke coil heated coolant is outside the Device passed through cooler.

Die Wicklungen derart gekühlter Transformatoren oder Drosselspulen können bekanntlich spezifisch höher belastet werden als solche mit natürlicher Selbstkühlung; sie besitzen geringeres Leistungsgewicht und kleinere Abmessungen. Der Flachteil !ob, daß die Hohlprofile ein vielfaches teurer sind als die genormten Vollprofile. Die große Sorgfalt und Zeit, die bei der Verarbeitung der Hohlprofile aufgewandt werden muß, läßt eine rationelle Fertigung nicht zu. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abmessungen und das Leistungsgewicht luftgekühlter Kunststofftransformatoren und Drosselspulen durch Flüssigkeitskühlung zu verringern und die Fertigung $u vereinfachen. It is known that the windings of transformers or choke coils cooled in this way can be specifically subjected to higher loads than those with natural self-cooling; they have a lower power-to-weight ratio and smaller dimensions. The flat part ! Whether that the hollow profiles are many times more expensive than the standardized solid profiles. The great care and time that must be expended in processing the hollow profiles does not allow efficient production. The invention is based on the object of reducing the dimensions and the power to weight ratio of air-cooled plastic transformers and choke coils by means of liquid cooling and of simplifying production.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus Vollprofil gewickelte Primär- und Sekundärwicklung durch anliegende, spiralförmig, achsial und/oder radial ausgestaltete Kühlkanäle,@die mit dem Wickelmaterial durch Kunststoff großer elektrischer Festigkeit kraftschlüssig verbunden sind, mit Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gekühlt werden.This object is achieved according to the invention in that the primary and secondary windings wound from full profile are cooled with liquid, preferably water, by adjacent, spiral, axially and / or radially designed cooling channels, which are frictionally connected to the winding material by plastic of great electrical strength will.

Die Ausbildung der Kühlkanäle erfolgt vorzugsweise aus isolierendem Material. Um auch bei Hochspannungstransformatoren dem salz- und mineralhaltigen Wasser definiertes Erdpotential zuzuordnen, werden nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Kühlkanäle elektrisch feldfrei durch allseitig in gleich großem Abstand zur Hochspannungswicklung vorgeschalteten und geerdeten leitenden Schirm angeordnet. Die elektrische Hauptbeanspruchung wird durch Kunststoff großer dielektrischer Festigkeit zwischen der Hochspannungswicklung und dem Schirm aufgenommen.The cooling channels are preferably made of insulating material Material. In order to avoid the salt and mineral-containing ones, even with high-voltage transformers Assigning water to a defined earth potential is based on a further embodiment of the invention, the cooling channels are electrically field-free through all sides in the same size Distance to the high-voltage winding upstream and earthed conductive screen arranged. The main electrical stress becomes more dielectric with plastic Strength added between the high voltage winding and the screen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnundargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Several embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below.

Fig. 1 zeigt den Aufriss, Fig. 2 den Grundriss einer völlig in Kunststoff eingebetteten Primärwicklung 1 und Sekundärwicklung 2. Das Kühlsystem 4 ist spiralförmig um die Primärwicklung 1 und Sekundärwicklung 2 kraftschlüssig in Kunststoff eingebettet. Die Anschlüsse der Primärwicklung 1 und Sekundärwicklung 2 sind nicht eigens dargestellt. Im gezeigs ten Ausführungsbeispiel ist die Primärwicklung und die Sekundärwicklung in einem einzigen Kunststoffblock einr7ebettet. In bekannter Weise kann die Primärwicklung von der Sekundärwicklung durch eine Gleitfuge oder durch einen Kühlkanal mechanisch entkoppelt sein. Das Kühlsystem kann auch innerhalb der Wicklung angeordnet werden und ist durch Kunststoff kraftschlüssig mit den elektrischen Leitern verbunden, wodurch der Wärmeübergang von Wicklung zum Kühlmittel wirkungsvoll erfolgt. Das Kühlsystem kann sowohl aus elektrisch leitendem als auch aus elektrisch nicht leitendem Material, beispielsweise Kunststoff, bestehen. Bei mittleren und hohen Spannungsreihen wird vorteilhaft das Kühlsystem aus elektrisch leitendem Material hergestellt, um definierte Spannungspotentialflächen zwischen dem geerdeten Kühlsystem und der Wicklung zu erzielen. Einfacher in der Herstellung ist das Kühlsystem aus nicht leitendem Material. Auch bei dieser Ausführung kann nach der Erfindung das nichtleitende Kühlsystem definiertes Erdpotential haben, weil das Kühlsystem in Potentialflächen durch Anordnung von Schirmen elektrisch feldfrei eingebettet ist (Fig.5).Fig. 1 shows the front view, Fig. 2 shows the plan of a completely made of plastic embedded primary winding 1 and secondary winding 2. The cooling system 4 is spiral frictionally embedded in plastic around the primary winding 1 and secondary winding 2. The connections of the primary winding 1 and secondary winding 2 are not shown separately. In the gezeigs th embodiment is the primary winding and the secondary winding embedded in a single plastic block. In a known manner, the primary winding of the Secondary winding through a sliding joint or through a cooling channel be mechanically decoupled. The cooling system can also be arranged within the winding and is positively connected to the electrical conductors by means of plastic, whereby the heat transfer from the winding to the coolant takes place effectively. That Cooling system can be made of both electrically conductive and electrically non-conductive Material, such as plastic, exist. At medium and high voltage series the cooling system is advantageously made of electrically conductive material in order to defined voltage potential areas between the earthed cooling system and the winding to achieve. The non-conductive cooling system is easier to manufacture Material. In this embodiment, too, the non-conductive cooling system can according to the invention Have a defined earth potential, because the cooling system is arranged in potential areas is embedded electrically field-free by shields (Fig. 5).

Fig. 3 im Aufriss und Fig. 4 im Grundriss zeigen in achsialer Richtung ausgestaltete Kühlrohre. Durch diese Ausführung des Kühlsystems wird u.a. eine wirkungsvolle Selbstkühlung erzielt, wenn der gesamte Aktivteil des Transformators in einem flüssigkeitsgefüllten Kessel in bekannter Art angeordnet wird. Erfindungsgemäß kann das Kühlmittel Wasser sein, weil die Spannungsbeanspruchung durch den Kunststoff großer dielektrischer Festigkeit aufgenommen wird. Brandgefahr besteht nicht.Fig. 3 shows in elevation and Fig. 4 in plan view in the axial direction designed cooling tubes. This design of the cooling system makes, among other things, an effective one Self-cooling is achieved when the entire active part of the transformer is in a liquid-filled Boiler is arranged in a known manner. According to the invention, the coolant can be water be because the voltage stress through the plastic is greater dielectric Strength is added. There is no risk of fire.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung von flüssigkeitsgekühlten Kunststofftransformatoren sind das Geringe Leistungsgewicht und die kleinen Abmessungen.Another advantage of the inventive design of liquid-cooled Plastic transformers are the low power-to-weight ratio and the small dimensions.

Claims (3)

P A T E N T A N S P R Ü C H E 01- Flüssigkeitsgekühlter Kunststofftransformator für Leistungen bis etwa 6000 KVA und Mittel- und Hochspannung und/oder mit Hochstromwicklungen, dessen Primär- und o'ekuiidärwicklung allseitig in Kunststoff eingebettet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die aus Vollprofil gewickelte Primär- und Sekundärwicklung durch anliegende, spiralförmig, achsial und/oder radial ausgestaltete Kühlkanäle, die mit dem Wickelmaterial durch Kunststoff großer dielektrischer Festigkeit kraftschlüssig verbunden sind, mit Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gekühlt werden. PATENT CLAIM 01- Liquid-cooled plastic transformer for Achievements up to about 6000 KVA and medium and high voltage and / or with high current windings, the primary and o'ekuiidär windings are embedded on all sides in plastic, characterized in that the primary and secondary winding wound from full profile by adjacent, spiral, axially and / or radially designed cooling channels, which are frictionally connected to the winding material by plastic of high dielectric strength, are cooled with liquid, preferably water. 2. Flüssigkeitsgekühlter Kunststofftransformator 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 Kühlkanäle, die aus isolierendem Material ausgebildet sind, elektrisch feldfrei durch einen geerdeten, allseitig in gleich großem Abstand zur Hochspannungswicklung vorgeschalteten leitenden Schirm angeordnet sind, und die elektrische Hauptbeanspruchung durch Kunststoff großer dielektrischer Festigkeit zwischen der Hochspannungswicklung und dem Schirm aufgenommen wird. 2. Liquid-cooled plastic transformer according to claim 1 @ d a d u r c h It is noted that the cooling channels are made of insulating material are electrically field-free by a grounded one at the same distance on all sides are arranged upstream of the high-voltage winding conductive screen, and the main electrical stress caused by plastic with high dielectric strength between the high voltage winding and the screen. 3. Flüssigkeitsl-,ekühlter Kunststofftransformatoi.- nac'Li i:ispruch 1 und 2 und mit beispielsweise durch Gießharzüberzü.#;e korrosionst@ek:ii@ncar beständigen Eisenkernen und Konstruktionsteilen i:i Art in Kessel mit Ki@hleinrichtungen angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kühlflüssigkeit aus nicht Hochspannung isolierendem Material, vorzugsweise Wasser, besteht.3. Liquid oil, ecooled Kunststofftransformatoi.- nac'Li i: is claim 1 and 2 and with, for example, through Cast resin coating #; e korrosionst @ ek: ii @ ncar resistant iron cores and construction parts i: i Kind is arranged in kettle with cooling devices, d a d u notices that the coolant is not made of high voltage insulating material, preferably water.