DE2843200C2 - Anordnung an Transformatoren und Drosselspulen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung an Transformatoren und Drosselspulen zur Erzeugung einer mechanischen Vorspannung in zwei im wesentlichen konzentrischen Zylindern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Anordnung ist bekannt aus der GB-PS 11 84 208.

Bei Transformatoren besteht ein großes Problem darin, Bandwicklungen mit kreisrundem Querschnitt in einer in mechanischer Hinsicht kurzschlußsicheren Weise aufzubauen. Damit die Wicklungszylinder steif werden, müssen sie zwischen jeder Verbindungsstelle gut verleimt werden. Wenn dies nicht genügt, müssen sie an den Kernschenkeln des Transformators abgestützt werden. Solche Stützen bestehen aus senkrechten Rippen zwischen Kernschenkeln und Innenwicklung ^b5 oder zwischen Innen- und Außenwicklung, wenn zwei Wicklungen verwendet werden. Trotzdem läßt sich die gewünschte Kurzschlußfestigkeit der Wicklungen auf diese Weise nicht immer erreichen. Bei einem Kurzschluß wird die innere Wicklung radial nach innen gegen den Schenkel gedrückt. Durch die dabei auftretende radiale Schrumpfung tritt dann jedoch irgendwo am Umkreis ein Verbeulen des Wicklungszylinders auf, wobei die Leiter geknickt werden können. Außerdem kann der Abstand zum nächsten Wicklungszylinder kleiner werden, wodurch die Gefahr von Oberschlägen zwischen den Wicklungen entst'e' :t.

Die GB-PS 1184 208 zeigt eine Anordnung zum Abstützen einer Tfansformatorwicklung um einen Kernschenkel. Dabei werden Schläuche aus beispielsweise Kunststoff in einige der nach innen gerichteten Ecken gelegt, die sich ain Kernschenkel bilden, da der Schenkel aus Blechpaketen verschiedener Breite aufgebaut ist. Nachdem die Wicklung auf dem Kernschenkel angebracht ist, werden die Schläuche unter Druck mit einem härtbaren Mittel gefüllt, das nach dem Einfüllen aushärtet. Diese Schläuche bilden axial verlaufende Stützflächen für die Wicklung in einem bestimmten Abstand voneinander. Zwischen diesen Stützflächen ist die Wicklung ohne Stütze. Bei einem auftretenden Kurzschluß kann die Wicklung zwischen zwei solchen Stützen nach innen geknickt und dabei beschädigt werden.

Bei rotierenden elektrischen Maschinen ist es bekannt. Wicklung^· und Spulenendeii mit Hilfe von Schläuchen zu versteifen, die nach der Anbringung mit härtbarem Kunststoffmaterial unter hohem Druck gefüllt werden. Eine Übertragung dieses Verfahrens zur Erzeugung einer Vorspannung in Transformatorwicklungen würde bedeuten, daß der Schlauch oder die Schläuche spiralförmig zwischen Innenwicklung und Kern zu wickeln wären. Jede einzelne Windung des Schlauches würde dabei an dem Kernschenkel bzw. dem Wicklungszylinder in unterschiedlicher Höhe anliegen. An den Enden der Wicklung würde daher beim Füllen des Schlauches mit Material unter hohem Druck ein Kippmoment am Wicklungszyiinder auftreten. Dieses Moment preßt den Wicklungszylinäer derart gegen den Kern, daß er an seinem einen Ende in der einen Richtung gegen den Kernschenkel gedrückt wird und am anderen Ende in die entgegengesetzte Richtung. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Schlauch in mehreren ganzen Windungen um den Kernschenkel gewickelt ist.

Aus der DD-PS 28 678 ist bereits ein Manteltransformator bekannt, bei dem zur axialen Anpressung der Wicklung gegen das Jocheisen zwischen der einen Stirnseite der Wicklung und dem Joch ein Behälter angeordnet wird, der mit druckfestem und elastischem Isoliermaterial gefüllt wird. Hierdurch wird in bekannter Weise eine feste Verspannung der Wicklung in axialer Richtung erzielt. Maßnahmen zur radialen Abstützung der Wicklung gegen eine Einknickgefahr infolge hoher Kurzschlußkräfte werden in dieser Druckschrift nicht behandelt.

Aus der DE-PS 12 16 956 ist eine Anordnung zur Enteisung von Freileitungen bekannt. Dabei sind die Leiter mit zwei elastischen Isolationsschläuchen überzogen, die dicht aneinander anliegen. Zwischen den beiden Isolatienssehläuehen sind zwei Druekluftsehläuehe angeordnet, die mit sehr großer Steigung spiralförmig um die Leitung verlaufen, wobei die beiden Schläuche eine Phasenverschiebung von 180° haben. Wenn sich auf der Leitung Eis absetzt, wird Druckluft in die Druckluftschläuche gegeben, so daß durch die Verformung des äußeren Isolierschlauches das Eis schalenförmig abgebrochen wird.

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Aus der US-PS 36 46 972 ist eine Leitung bekannt, in der mehrere pneumatische Signalübertragungsleitungen zusammengefaßt sind. Die Signalübertragungsleitungen bestehen aus dünnen Schläuchen, die um einen tragenden Kern gewickelt sind. Die gesamte Anordnung ist von einem äußeren Schutzschlauch .umgeben. Die Signalschläuche sind dabei mit sich ständig umkehrendem Wickelsinn um den tragenden Kern gewickelt. Der Zweck dieses umkehrenden Wiekelsinns besteht darin, die Schläuche an jeder beliebigen Stelle w leicht auseinanderzwirnen zu können, um den Kern zugänglich zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln,-mit deren Hilfe das beschriebene auf die Wicklungszy- r> linder wirkende schädliche Kippmoment vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden zwei alternative Anordnungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichncnders Τεϋ des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2 genannten Merkmale haben.

Die Preßanordnung ist bei der Erfindung also so angeordnet, daß die Summe der in einer beliebig gewählten Ebene, die die Mittelachse des Zylinders enthält, auftretenden und von den Preßkräften zwischen den Zylindern verursachten Momente um die gewählte Achse herum im wesentlichen Null ist. Durch die Erfindung ist es möglich, das bekannte Verfahren mit druckmittelgefüllten Schläuchen als Preßanordnung zur Erzeugung einer Vorspannung zwischen zwei konzentrischen Zylindern anzuwenden, daß die oben beschriebenen an den Zylindern angreifenden Kippmomente vermieden werden.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungs- Ji beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kernschenkels eines Transformators mit einem Schnitt durch zwei axial übereinander auf dem Kernschenkel angeordneten-« Wicklungsteilen,

Fig.2 eine Abwandlung der Preßanordnung gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine Ansicht der Anordnung nach F i g. 2 längs der Linie III-Ill in Fig.2. ■<">

Im folgenden soll beschriebet; werden, wie die erfindungsgemäße Erzeugung einer Vorspannung zwischen zwei konzentrischen Zylindern bei einem Transformator zur Anwendung kommt. Dabei bildet der Kernschenkel den inneren Zylinder und die innerste >" Wicklung bildet den äußeren Zylinder.

Auf deiii Kernschenkel Ί sind zwei Wicklungen 2 und 3 axia! hintereinander angeordnet. Zwischen dem Kernschenkel und den Wicklungen befindet sich eine Preßanordnung, die die Wicklungszylinder 2 und 3 5"> radial nach außen vorspannen soll, um zu verhindern, daß die Wicklungen beim Auftreten eines Kurzschlusses radial zusammengepreßt werden. Es wird angenommen, daß die Wicklungen im Ausführungsbeispiel Bandlagenwicklungen sind, d. h. Lagenwicklungen, bei denen der öij Leiter aus dünnen, breiten Bändern aus vorzugsweise Aluminium besteht. Das Leiterband und die zwischenliegende Isolierung aus Kunststoff oder Papier sind gut zusammengeleimt so daß die Wicklung in axialer Richtung steif wird. Bevor die Wicklungen 2 und 3 auf οί dem Kernschenkei aufgebracht werden, wird die Preßanordnung angebracht, die aus einem Schlauch 4 besteht. Dieser kann mit diagonalgewebtcr Glasfaser armiert und mit einem dichtenden Mantel aus Silikongummi versehen oder mit quergewebtem Polyester armiert sein und einen dichtenden Mantel aus Polyurethangummi haben, oder er kann auf andere zweckmäßige Weise so ausgeführt sein, daß er dicht wird und hohen Drücken standhält Um das eingangs genannte Kippmoment zu vermeiden, wird der Schlauch von seinem Einlaufende 5 aus in mehreren ganzen Windungen um den Schenkel gewickelt In dem gezeigten Fall sind es zwei Windungen. Danach wird die Wicklungsrichtung durch Umbiegen des Schlauches an der Stelle 6 geändert, und es wird eine ebenso große Anzahl von Windungen in entgegengesetzter Richtung gewickelt Nach einem erneuten Umbiegen an der Stelle 7 wird der Schlauch um den unteren Teil des Kerns herumgewickelt. Mit einer erneuten Wendung an der Stelle 8 und einem Auslaufende 9 schließt die Preßanordnung für die Wicklung 3 ab.

Ein Studium der für jede Wicklung angebrachten erfindungsgemäßen Preßanordnunp zeigt, daß durch Einpressen eines unter hohem Druck stehenden geeigneten Medium in den Schlauch dieser eine Vorspannung hervorruft, welche den inneren Zylinder, also den Kern, auf Druck und den äußeren Zylinder, also die Wicklungen 2 und 3, auf Zug beansprucht. Der Druck im Schlauch wird so hoch gewählt, daß er den in Betracht kommenden Kurzschlußkräften auf die Wicklungen widerstehen kann. Aus den Figuren kann entnommen werden, daß die durch den inneren Druck des Schlauches auftretenden Preßkräfte auf den äußeren Zylindern und die durch diese Kräfte verursachten Momente um die Zylinderachse herum sich gegenseitig aufheben, so daß ein Kippen des äußeren Zylinders nicht auftreten kann.

Es ist nicht zwingend erforderlich, daß der Schlauch in mehreren ganzen Windungen gewickelt wird, bevor ein Umbiegen (Stelle 6,7 oder 8) in der oben beschriebenen Weise vorgenommen wird. Wenn dies jedoch nicht geschieht, so hat dies zur Folge, daß die Preßanordnung um einen Teil des Umkreises herum eine größere Dnckfläche erhält, was eine seitliche Verschiebung der Zylinder zueinander bewirken kann, so daß diese nicht länger koaxial zueinander sind. Diese Gefahr ist um so geringer, je mehr Windungen die Preßanordnung umfaßt. Bei vielen Windungen und kleiner Steigung ist diese Gefahr praktisch beseitigt.

Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Preßanordnung. Sie besteht hier aus zwei Schläuchen 10 und 11 mit Einlaufenden 12 und 13. Die Einlaufenden liegen zueinander diametral gegenüber und die Schläuche sind in derselben Richtung gewickelt, liegen jedoch kontinuierlich in jedem Querschnitt durch die Wicklung einander diametral gegenüber. Nach Fertigwicklung der Preßanordnung für den oberen Wicklungszylinder 2 werden die Schläuche durch axial gerichtete Übergänge 14 und 15 nach unten geführt, und dann wird eine entsprechende Hreßanordnung für den unteren Wicklungszylinder 3 ge-vickelt, welche mit den Auslaufenden 16 und 17 abschließt.

Aus der Figur ist ersichtlich, daß dem radial nach außen gerichteten Preßdruck vom Schlauch IM in jeder Querschnittslage ein nach außen gerichteter Preßdruck vom Schlauch 11 entgegenwirkt. Es können also keine Kippmomente auftraten. Beim Einfüllen von Preßmasse sind die beiden Schläuche parallelgeschaltet, so daß in beiden Schäuchen derselbe Druck herrscht und ihnen dieselbe Menge an Preßmasse zugeführt wird.

Fig.3 zeigt einen Schnitt längs der Linie MI-III in Fig. 2. Hier wird auch gezeigt, daß man um den Kernschenkel 1 zweckmäßigerweise einen Zylinder 18 anordnet, um an den Ecken des Schenkels ein weicheres Anliegen der Schläuche zu erreichen. Von dieser Maßnahme wird zweckmäßigerweise auch bei der Ausführungsform gemäß F i g. I Gebrauch gemacht.

Es ist auch möglich, die Preßanordnung aus mehr als zwei parallelen Schläuchen aufzubauen. Werden beispielsweise drei Schläuche verwendet, so werden sie in einem gegenseitigen Abstand von 120° Umfang verlegt.

wodurch man eine gleichmäßige Verteilung der Preßdrücke auf die Wicklungen erhält.

Als Preßmittel wird eine Gießmasse verwendet, die nach einer gewissen Zeit hart wird. Während dieser Zeit wird der Preßdruck aufrechterhalten, so daß eventuelle Volumenänderungen kompensiert werden.

Dadurch, daß die Schläuche mit Abstand voneinander gewickelt sind, bilden sich zwischen ihnen schraubenlinienförmige Kanäle, so daß öl von unten nach oben strömen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung an Transformatoren oder Drosselspulen 2ur Erzeugung einer mechanischen Vorspannung in zwei im wesentlichen, konzentrischen Zylindern, von denen der eine ein Kernschenkel (1) und der andere die dem Kernschenkel (1) am nächsten gelegene'Wicklung (2, 3) sein kann, bei welcher in dem im wesentlichen konzentrischen Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern zur Gewinnung radialer Stützflächen Schläuche angeordnet sind, die nach dem Aufbringen mit einem unter Druck stehenden Preßmittel gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Schlauch (4) schraubenlinienförmig mit einer Anzahl is von ganzen Windungen gewickelt ist, wobei die eine Hälfte der Windungen in der einen und die andere Hälfte in der entgegengesetzten Richtung auf solche Weise gewickelt ist, daß die Summe der in jeder Ebene, in, dir die Längsachse der Zylinder (1; 2, 3) liegen, voii den Preßkräften zwischen den Zylindern verursachten Drehmomente um eine Achse senkrecht zur genannten Ebene im wesentlichen Null ist.

2. Anordnung an Transformatoren oder Drosselspulen zur Erzeugung einer mechanischen Vorspan- -?5 nung in zwei im wesentlichen konzentrischen Zylindern, von denen der eine ein Kernschenkel (1) und der andere die dem Kernschenkel (1) am nächsten gelegene Wicklung (2, 3) sein kann, bei welcher in dem im wesentlichen konzentrischen Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern zur Gewinnung radialer Stützflächen Schläuche angeordnet sind, die nai_h dem Aufbringen mit einem unter Druck stehenden Preßmittel gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ν Schläuche vorhan- J5 den sind, wobei η mindestens den Wert 2 hat, welche Schläuche parallel an das Preßmittel anschließbar sind und schraubenlinienförmig in derselben Richtung, jedoch in bezug auf die Längsachse der Zylinder um 360° : π gegeneinander verschoben, auf solche Weise gewickelt sind, daß die Summe der in jeder Ebene, in der die Längsachsen der Zylinder (2,

3) liegen, von den Preßkräften zwischen den Zylindern verursachten Drehmoment um eine Achse senkrecht zur genannten Ebene im wesentlichen Null ist.