DE2939507C2

DE2939507C2 - Wicklungsanordnung für Transformatoren und Drosselspulen mit einer oder mehreren in Gießharz vergossenen Wicklungen

Info

Publication number: DE2939507C2
Application number: DE19792939507
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing.(grad.) 7316 Köngen Alber; Gerhard Dipl.-Ing. Altmann; Gerhard 7312 Kirchheim Zink
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1983-12-29
Also published as: JPS5656615A; EP0026373A1; DE2939507A1

Abstract

Zum Herstellen derartiger Wicklungsanordnungen werden bisher ueblicherweise als Distanzmittel Leisten eingesetzt, die aus Platten oder Zylindern ausgesaegt werden. Bei dem Eingiessen dieser Leisten besteht jedoch auch bei sehr sorgfaeltigem Arbeiten einerseits die Gefahr der Ausbildung von radialen Haarrissen und andererseits bilden sich haeufig Hohlraeume an den Beruehrungsflaechen der Leisten mit den Wicklungen. Die Hohlraeume zwischen den Leisten und Wicklungen haben andererseits eine verhaeltnismaessig niedrige Einsetzspannung fuer Teilentladungen zur Folge und begrenzen dadurch die Einsetzbarkeit derartiger Giessharztransformatoren auf verhaeltnismaessig niedrige Nennspannungen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit in Giessharz vergossenen Wicklungen fuer Transformatoren und Drosseln so zu verbessern, dass der Isolierwerkstoff einerseits hinsichtlich seiner Spannungsfestigkeit voll ausgenutzt ist und andererseits die Teilentladungsfestigkeit mindestens fuer den gesamten Mittelspannungsbereich ausreichend ist. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, dass jeweils die einer Wicklung zugekehrten Oberflaechenausschnitte der Stuetzmittel eine elektrisch leitende Schicht tragen und dass alle uebrigen innerhalb des Wicklungsblockes liegenden Oberflaechenabschnitte der Stuetzmittel eine mindestens annaehernd homogene Verbindung mit dem Giessharzumguss bilden, wobei als Stuetzmittel fuer die Wicklung mit dem kleinsten Durchmesser ein einteiliger,...U.S.W

Description

— daß jeweils die einer Wicklung (1) zugekehrten Oberflächenabschnitte der Stützmittel (2 bzw. 3) eine elektrisch leitende Schicht (5) tragen,

— daß als Stützmittel für die Wicklung (1) mit dem kleinsten Durchmesser ein einteiliger, ungeschlitzter Gießharzzylinder (2) dient und

— daS die leitende Schicht (5) mindestens punktweise mit der ihr gegenüberliegenden Wicklung (1) galvanisch verbunden ist

2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht jeweils von einer Leitlackschicht (5) dargestellt ist

3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Gießharzzylinders (2) als Stützmittel die Leitlackschicht (5) auf dem gleichzeitig als Wickelkörper für eine aus Folien gewickelte Spulenwicklung dienenden Gießharzzylinder (2) in Achsrichtung zwischen den Spulen der Wicklung (i) unterbrochen ist

4. Wicklungsanordnung narh einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Achsrichtung nebeneinanderliegenden ringförmigen Leitlackschichten (5) auf dem dünnwandigen Gießharzzylinder (2) in Umfangsrichtung an wenigstens einer Stelle unterbrochen sind.

5. Verfahren zur Herstellung einer Wicklungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Gießharzzylinder (2) und gegebenenfalls Distanzleisten (3) im Vakuum gegossen sind,

b) beim Ausformen der innere Formmantel (9) in dem Gießharzzylinder (2) verbleibt,

c) die Leitlackschichten (5) aufgebracht werden,

d) die Wicklungen (1) unmittelbar auf den Gießharzzylinder (2) und gegebenenfalls auf die Distanzleisten (3) gewickelt werden,

e) die die Wicklungen (1) überragenden Enden (11) aufgerauht und gesäubert werden und

f) der Verguß erfolgt, wobei der in dem Gießharzzylinder (2) verbliebene Formmantel (9) wiederum als Teil der Form dient.

Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für Transformatoren und Drosselspulen mit einer oder mehreren in Gießharz vergossenen Wicklungen, wobei aus dem Gießharz vorgefertigte, zur Distanzierung und Fixierung der Wicklungen in der Gießform dienende Stützmittel als Teil der Isolierung in dem Wicklungsblock verbleiben, und zusammen mit dem Gießharzumguß einen mindestens annähernd homogenen Körper bilden.

Zum Herstellen derartiger durch die DE-OS 20 32 530 bekannter Wicklungsanordnungen werden bisher üblicherweise als Distanzmittel Leisten eingesetzt, die aus Platten oder Zylindern ausgesägt werden. Bei dem Eingießen dieser Leisten besteht jedoch auch bei sehr sorgfältigem Arbeiten einerseits die Gefahr der Ausbildung von radialen Haarrissen und andererseits bilden sich häufig Hohlräume an den Berührungsflächen der Leisten mit den Wicklungen.

Die mögliche Ausbildung von radialen Haarrissen zwingt dazu, die radialen Schichtdicken des Gießharzumgusses stärker auszuführen als dies bei einer homogenen rißfreien Schicht im Hinblick auf die Durchschlagsfestigkeit des Gießharzes erforderlich wäre. Die Hohlräume zwischen den Leisten und Wicklungen haben andererseits eine verhältnismäßig niedrige Einsetzspannung für Teilentladungtn zur Folge und begrenzen dadurch die Ersetzbarkeit derartiger Gießharztransformatoren auf verhältnismäßig niedrige

Nennspannungen.

Durch die AT-PS 2 16 619 und die DE-PS 12 63 184 ist es darüber hinaus für nur sehr kleine elektrische Leistungen umsetzende Wandler bekannt innerhalb von Isolierkörpern aus Gießharz zur Spannungssteue-

^2d rung dienende Leitschichten vorzusehen, und diese wie bei der Ietztgeriannten Druckschrift gegebenenfalls galvanisch mit einer in den Isolierkörper eingeschlossenen stromdurchflossenen Wicklung zu verbinden. Derartige ungeteilte Leitschichten stellen jedoch schon ohne galvanische Verbindung mit der umhüllten Wicklung Kurzschlußwindungen dar, oder wirken bei mehreren galvanischen Verbindungspunkten als Kurzschlußleiter. Zwar ist durch die DE-AS 10 64 623 eine Anordnung mit in Teilflächen aufgelöster Leitschicht bekannt, bei der aber die Aufteilung nach einem von dem umhüllten, spannungsführenden Bauteil unabhängigen geometrischen Muster erfolgt und bei der die Teilflächen der Leitschicht lediglich kapazitiv mit dem spannungsführenden Bauteil gekoppelt sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit in Gießharz vergossenen Wicklungen für Transformatoren und Drosseln so zu verbessern, daß der Isolierwerkstoff einerseits hinsichtlich seiner Spannungsfestigkeit voll ausgenutzt ist und andererseits die

Teilentladungsfestigkeit mindestens für den gesamten Mittelspannungsbereich ausreichend ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei unter Verwendung von aus Gießharz hergestellten Stützmitteln in Formen mit gießharzvergossenen Wicklungsan-

Ordnungen dadurch gelöst.

daß jeweils die einer Wicklung zugekehrten Oberflächenabschnitte der Stützmittel eine elektrisch leitende Schicht tragen,
daß als Stützmittel für die Wicklung mit dem kleinsten Durchmesser ein einteiliger, ungeschlitzter Gießharzzylinder dient und
₍daß die leitende Schicht mindestens punktweise mit der ihr gegenüberliegenden Wicklung galvanisch verbunden ist.

Dabei bilden die elektrisch leitenden Schichten innerhalb des Gießharzkörpers praktisch eine in sich wiederum gleichmäßige Inhomogenität.
^b) Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die leitende Schicht von einer Leitlackschicht dargestellt ist und daß bei Verwendung eines Gießharzzylinders als Stützmittel die Leitlack-

schicht auf dem gleichzeitig als Wickelkörper fur eine aus Folien gewickelte Spulenwicklung dienenden Gießharzzylinder in Achsrichtung zwischen den Spulen unterbrochen ist. Dabei sind die in Achsrichtung nebeneinanderliegenden Ringförmigen Leitlackschichten auf dem dünnwandigen Gießharzzylinder in Umfangsrichtung an wenigstens einer Stelle ebenfalls unterbrochen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung dient zweckmäßig ein Verfahren, wonach '°

a) der Gießharzzylinder und gegebenenfalls Distanzleisten im Vakuum gegossen sind,

b) beim Ausformen der innere Formmantel in dem Gießharzzylinder verbleibt, '5

c) die Leitlackschichten aufgebracht werden,

d) die Wicklungen unmittelbar auf den Gießharzzylinder und gegebenenfalls auf Distanzleisten gewikkelt werden,

e) die die Wicklungen überragenden Enden gesäubert und aufgerauht werden und

f) der Verguß erfolgt, wobei der im Gießharzzylinder verbliebene Formmantel wiederum als Teil der Form dient.

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Die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht schon allein infolge der Verwendung eines durchgehenden inneren Gießharzzylinders eine sehr gute Werkstoffausnutzung und gewährleistet dadurch einen kompakten Wicklungsaufbau. Darüber hinaus ist durch das Einbringen der elektrisch leitenden Schichten eine elektrische Neutralisierung von unvermeidbar auftretenden Spalten erzwungen.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

In den F i g. 1 und 2 ist je eine noch in der Gießform befindliche Wicklungsanordnung mit ein bzw. zwei Wicklungen im Längsschnitt dargestellt. Fig.3 zeigt den Ausschnitt aus einem Querschnitt durch eine Wicklung mit Distanzleisten zwischen konzentrisch zueinander angeordneten Wicklungen.

Konzentrisch zu einer Wickelachse 6 sind Wicklungen 1 angeordnet. Die Wicklungen können, wie angedeutet, entweder aus axial hkuereinander liegen- ⁴^ den, elektrisch in Reihe geschalteten Spulen oder auch aus einer schenkellangen Lagenwicklung bestehen. Als sehr vorteilhaft für das Umgießen mit Kunststoff haben sich aus Folien gewickelte Spulenwicklungen für eine Oberspannungswicklung und für die zugehörige Unter- "¹⁽¹ spannungcwicklung aus Bandwerkstoff hergestellte Wicklungen ergeben, wobei die Breite des Bandwerkstoffes gleich der Länge des zur Verfugung stehenden Wickelraumes ist.

Die innenliegende Wicklung 1 ist in den dargestellten " Ausführungsbeispielen unmittelbar auf einen Gießharzzylinder 2 aufgewickelt. Der GieUharzzylinder 2 ist in einem besonderen Gießvorgang als dünnwandiger Zylinder im Vakuum gegossen. Vor dem Bewickeln sind an den die Spulen der Wicklung 1 aufnehmendpn Umfangsstreifen elektrisch leitende Schichten in Form einer Leitlackschicht 5 auf den Gießharzzylinder 2 aufgetragen. Zur Vermeidung von Kurzschlußwindungen sind die von der Leitlackschicht 5 gebildeten Ringe auf dem Gießharzzylinder 2 in Umfangsrichtung an wenigstens einer Stelle unterbrochen.

Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Gießharzzylinders während seiner Bearbeitung wird ein innerer Formmantel 9 aus dem Gießharzzylinder 2 erst entfernt, nachdem dieser zusammen mit den Wicklungen 1 in einen Gießharzumguß 4 eingegossen ist.

Zur Distanzierung einer die innere Wicklung 1 konzentrisch umschließenden äußeren Wicklung 1 dienen in Fig.2 gezeigte Leisten 3, die gleichmäßig über den Umfang der Wicklungsanordnung verteilt einen beim Herstellen des Gießharzumgusses 4 mit Gießharz aufgefüllten Ringkanal bilden. Die Leisten 4 sind aus Pfatten oder Zylindern ausgesagt und haben annähernd rechteckigen Querschnitt. Die den Wicklungen 1 zugekehrten Seiten der Leisten J sind über die gesamte Wicklungslänge ebenfalls mit einer elektrisch leitenden Schicht in Form einer Leitlackschicht 5 versehen.

Bei Jem Aufbringen der Wicklungen 1 auf den Gießharzzylinder 2 bzw. auf die Leisten 3 bleiben unvermeidbar sehr enge Spalte an den Berührungsflächen der Wicklungen 1 mit den sie stützenden Gießharzteilen offen. Diese Spalte sind so eng, daß das Gießharz beim Herstellen des Umgusses 4 sie nicht vollständig ausfüllen kann. Die hierdurch bewirkten Inhomogenitäten in der von dem Umguß 4 und den in diesen einbezogenen Leisten 3 und Gießharzzylinder 2 dargestellten Isolierung sind durch das Aufbringen der Leitlackschichten 5 elektrisch neutralisiert. Unter besonderen Bedingungen kann es dabei auch zweckmäßig sein, die Leitlackschichten 5 wenigstens punktweise mit der jeweils gegenüberliegenden Wicklung 1 galvanisch zu verbinden.

Die die Wicklungen 1 in axialer Richtung überragenden Enden 11 des Gießharzzylinders 2 und der Leisten 3 sind frei von Leitlack und darüber hinaus durch Aufrauhen und Reinigen ihrer Oberfläche für eine möglichst homogene Verbindung mit der späteren Umgußmasse vor dem Einformen vorbereitet.

Die Gießform besteht im wesentlichen aus dem noch in dem Gießharzzylinder 2 befindlichen und diesen an den Enden überragenden inneren Formmantel 9 sowie einem konzentrisch hierzu angeordneten äußeren Formmantel 10. Formringe 7 stützen sich auf dem Ende 11 des Gießharzzylinders 2 und gegebenenfalls auf den Enden 11 der Leisten 3 in Achsrichtung ab, schließen don /.wischen den Formmänteln 9 und 10 liegenden Raum in Achsrichtung und halten außerdem die Formmäntel 9 und iO in der für diese vorgest+iene Lage fest. Zum Zusammenhalt der gesamten Anordnung dienen während des Vergusses Druckplatten 8, die in nicht dargestellter Art und Weise in Achsrichtung gegen die Ränder der Formmäntel 9 und 10 gepreßt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wicklungsanordnung für Transformatoren und Drosselspulen mit einer oder mehreren in Gießharz vergossenen Wicklungen, wobei aus dem Gießharz vorgefertigte, zur Distanzierung und Fixierung der Wicklungen in der Gießform dienende Stützmittel als Teil der Isolierung in dem Wicklungsblock verbleiben, und zusammen mit dem Gießharzumguß einen mindestens -annähernd homogenen Körper bilden, dadurch gekennzeichnet,