DE1912760C3 - Mit axialen Kühlkanälen durchsetzte luftgekühlte Wicklung für Transformatoren, Drosselspulen u.dgl. induktive Geräte - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit axialen Kühlkanälen durchsetzte luftgekühlte Wicklung für Transformatoren, Drosselspulen unddgL induktive Geräte, bei welcher im Abstand von den wärmeabgebenden zylindrisciien Oberflächen der Wicklung im Kühlkanal axial .ausgedehnte Körp.T aus Isoliermaterial, insbesondere glattwandige Zylinder, angeordnet sind.

Die in elektrischen Geräten im Betrieb entstehende Wärmemenge wird auf zwei Wegen abgeführt: Infolge Umströmung der Wärmequellen durch ein Kühlmittel, Luft oder öl, wird ein großer Anteil der entstandenen Wärme durch Konvektion an dieses Kühlmittel abgegeben und von diesem wegtransportiert Ein Teil der Wärme wird jedoch auch durch Strahlung abgeführt, jedoch nur, wenn den erwärmten Teilen in genügender Nähe kühlere Flächen gegenüberliegen. Bei flüssigkeitsgekühlten Transformatorenwicklungen beispielsweise findet Wärmestrahlung praktisch nur von der zylindrischen Außenoberfläche der Wicklung zu den benachbarten Kesselwänden statt Innerhalb des äußeren zylindrischen Wicklungsmantels findet Wärmeabgabe praktisch nur durch Konvektion an das in besonders vorgesehene Kühlkanälen durchströmende Kühlmittel statt Die in den Kühlkanälen einander gegenüberliegenden zylindrischen Flächen sind im allgemeinen ebenfalls Wicklungsteile bzw. die Kernoberfläche, die selbst eine Eigenerwärmung und infolgedessen eine gegenüber der Umgebung erhöhte Temperatur aufweisen.

Der Berechnungsingenieur solcher elektrotechnischer Geräte hat nun also die Aufgabe, die im Betrieb im Gerät entstehende Wärmemenge mit der auf den oben geschilderten Wegen abführbaren Wärmemenge so ins Gleichgewicht zu bringen, daß keine unzulässige und das Gerät gefährdende Temperaturübersteigerung auftreten kann. Er wird also, am Beispiel eines Tranformators aufgezeigt, die Stromdichte in den Wicklungen und die Querschnitte der Kühlkanäle in dieser Weise aufeinander abstimmen, was einen bestimmten Aufwand an Leitermaterial und bestimmte Außenabmessungen des Gerätes erfordert.

Um eine verbesserte Kühlung der im Inneren einer elektrischen Wicklung ohne Kühlkanäle liegenden Wicklungsteile, von denen die dort entstehende Wärme den weitesten Weg zu den kühlenden Oberflächen durch selbst schon wärmeerzeugende Wicklungsschichten hat, zu erreichen, ist es schon bekannt, in die Wicklung axial herausragende wärmeleitende Bleche einzuwickeln, die beiderseits mit wärmeerzeug ?nden Wicklungslagen in Berührung stehen und die leitend übernommene Wärme axial aus der Wicklung herausleiten, wo sie entweder an den immerhin noch kühleren Kern oder den Wickelkörper leitend abgegeben wird oder über relativ große freistehende Flächen durch Konvektion an die Umgebungsluft (DE-GM 18 09 595, US-PS 27 70 785). Zur Verbesserung der Wärmeabgabe an die Umgebung können diese Bleche auch geschwärzt sein.

Um auch eine verbesserte Umströmung der erwärmten Wicklungsoberflächen selbst durch das Kühlmittel zu erreichen, ist es bereits bekannt, Strömungsleitflächen etwa in Gestalt von koaxialen Zylindern im Abstand von den Wicklungsoberflächen in den Kühlka nälen anzuordnen (US-PS 13 04 451).

Es ist jedoch nicht erkannt und ausgenutzt, daß solche koaxialen Zylinder und ähnliche axial ausgedehnte Körper in den Kühlkanälen bei besonderer Auslegung auch Strahlungswärme von den Wicklungsoberflächen

aufnehmen können, die sie ihrerseits durch Konvektion an das vorbeiströmende Kühlmittel abgeben.

Aufgabe der vorlegenden Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, bei welcher nicht nur die Wicklungsoberflächen die erzeugte Wärme an das

vorbeiströmende Kühlmittel durch Konvektion abgeben, sondern bei welcher zusätzlich die von den Wicklungsoberflächen abgegebene Strahlungswärme in erheblichem Ausmaß ebenfalls dem Kühlmittel zugeführt wird, wodurch die Gesamtwärmeabfuhr aus koaxialen Wicklungen oder Wickiungsleilen wesentlich erhöht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer mit axialen Kühlkanälen durchsetzten luftgekühlten Wicklung für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen induktive Geräte,

bei welcher im Kühlkanal im Abstand von den wärmeabgebenden zylindrischen Oberflächen der Wicklungen) axial ausgedehnte Körper, insbesondere glattwandige Zylinder, angeordnet sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Körper zur Erzielung einer

hohen Absorption von Strahlungswärme mit schwarzer Farbe bedeckt sind, daß die Oberfläche der Körper durch eine gewellte oder gefaltete Form vergrößert ist, daß die Körper aus gewellten Kunststoffplatten, glasfaserverstärktem Gießharz, gefaltetem oder gewell tem Preßspan oder dgl. Material bestehen und daß die die Wicklungswände berührenden Stellen der Körper mit Auflagen aus Aluminium oder einem anderen gut wärmeleitenden Material versehen sind.

An Hand der Zeichnung werden die Wirkungsweise

und Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert

Fig. 1 zeigt zwei koaxiale Wicklungsteile, die die

ganze in ihnen entstehende Wärme allein an den zwischen ihnen befindlichen koaxialen Kanal abgeben.

Mit Pfeilen 1 ist die Wärmeströmung zu den

^M Oberflächen der Wicklung in diesem Kanal angedeutet Die an diesen Oberflächen ankommende Wärme wird durch Konvektion von dem durch die Pfeile 2 angedeuteten Kühlmittelstrom aufgenommen und aus

der Wicklung herausgeführt. Eine Wärmestrahlung quer durch den Kanal kann nicht stattfinden, da die beiden im Kanal einander gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Wicklungsteile etwa die gleiche Oberflächentemperatur besitzen.

Nun kann zur Erhöhung der Wärmeabgabe ein axial ausgedehnter Körper im Kanal angebracht sein, z. B, in der Mitte des Kanals ein koaxialer Zylinder in an sich bekannter Weise eingesetzt werden.

Dieser Zylinder weist jedoch keine eigene Wärmeerzeugung auf, so ddß seine beiden Oberflächen erheblich kalter als die benachbarten Wicklungsoberflächen sind. Infolgedessen kann er durch Wärmestrahlung laufend Wärme aufnehmen, da auch an ihm das Kühlmittel an beiden Seiten vorbeistreicht und durch Konvektion einen Oberschuß der in ihm vorhandenen Wärmemenge aufnimmt Zur Erzielung einer hohen Wärmeabsorption aus der Strahlung ist dieser Körper gemäß der Erfindung mit schwarzer Farbe bedeckt Ein solcher axial ausgedehnter Körper zwischen den Wicklungen bzw. Wicklungsteilen im Kühlkanal kann verschiedene Gestalt aufweisen: Er könnte auch glatt konzentrisch sein, wie es die Fig.2 zeigt, vorteilhafter wird er eine wellenförmige Gestalt haben und mit seinen Wellenausladungen beidseitig an die Wicklungsoberflächen anstoßen gemäß F i g. 3, er kann zickzackförmig gefaltet sein und mit den Spitzen der Ausfaltungen an den Wicklungsoberflächen anstoßen wie in F i g. 4 gezeigt; die die Wicklungswände berührenden Stellen der Körper sind zweckmäßigerweise mit Auflagen aus Aluminium oder einem anderen gut wärmeleitenden Material versehen. Der die Wärmestrahlung aufnehmende und durch Konvektion Wärme abgebende axiale

is Körper im Kühlkanal kann aus handelsüblichen gewellten Kunststoffplatten, aus glasfaserverstärktem Gießharz, aus gefaltetem oder gewelltem Preßspan oder anderen geeigneten Materialien bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Mit axialen Kühlkanälen durchsetzte luftgekühlte Wicklung für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen induktive Geräte, bei welcher im Abstand von den wärmeabgebenden zylindrischen Oberflächen der Wicklung im Kühlkanal axial ausgedehnte Körper aus Isoliermaterial, insbesondere glattwandige Zylinder, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper zur Erzielung einer hohen Absorption von Strahlungswärme mit schwarzer Farbe bedeckt sind, daß die Oberfläche der Körper durch eine gewellte oder gefaltete Form vergrößert ist, daß die Körper aus gewellten Kunststoffplatten, glasfaserverstärktem Gießharz, gefaltetem oder gewelltem Preßspan oderdgL Material bestehen und daß die die Wicklungswände berührenden Stellen der Körper mit Auflagen aus Aluminium oder einem anderen gut wärmeleitenden Material versehen sind.
2. 2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. da£ die Körper aus handelsüblichen gewellten Kunststoffplatten zusammengebogen sind.