DE3248080C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/08—Cooling; Ventilating
- H01F27/10—Liquid cooling
- H01F27/12—Oil cooling
- H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungstransformator mit
Flüssigkeitskühlung, insbesondere zur Verwendung innerhalb
einer Baugruppe aus räumlich eng zusammengefügten elektro
mechanischen Komponenten, entsprechend dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Ein ölgefüllter Hochspannungstransformator dieser Art ist
aus der US-Patentschrift 36 70 276 bekannt. Er hat als
Kompensator einen metallischen Balgen, der nur ein sehr
geringes Ausdehnungsvolumen aufnehmen kann. Deshalb sind die
Hohlräume des Transformatorgehäuses teils mit Formstücken
aus einem Isolierstoff und teils mit kleinen Glaskügelchen
aufgefüllt, um das Ölvolumen zu verringern. Diese
Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwendig und bringt
Entlüftungsprobleme mit sich.
Die AT-PS 2 32 591 beschreibt ein Dehngefäß für ölgefüllte
Transformatoren, das durch die Verwendung einer Rollmembran
aus biegeweichem Material zwar höhere Volumenschwankungen
aufnehmen kann. Die Rollmembran ist an einem dem
Umgebungsdruck ausgesetzten Schwimmer befestigt, so daß
diese Anordnung keinen Innendruck aufnehmen kann. Außerdem
ist ein Transformator mit einem solchen Dehngefäß nur in
aufrechter Stellung zu betreiben.
Schließlich ist aus dem IBM Techn. Disclos. Bull. Vol. 24,
No. 2, Juli 1981, Seite 955/956, ein flüssigkeitsgekühlter
Transformator bekannt, der mit
einem bestimmten Betriebsdruck arbeitet und einen
Drucksensor aufweist, der ein Alarmsignal gibt, wenn der
Druck über je einen bestimmten oberen oder unteren
Grenzwert ansteigt bzw. abfällt. Damit ist aber ein Betrieb
in Leistungsgrenzbereichen nicht gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Hochspannungstransformator für extrem beschränkte
Einbauverhältnisse zu schaffen, der lageunabhängig ist und
unter beengten Raumverhältnissen im Dauerbetrieb bis zu
einer Leistung von ca. 1 kVA betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Transformator der
einleitend bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der
Überdruck der Kühlflüssigkeit in diesem lageunabhängigen und
hermetisch dichten Transformatorgehäuse erhöht die
elektrische Durchschlagsfestigkeit und begünstigt dadurch
eine gedrängte Bauform. Bei Betrieb unter Belastung steigt
der Überdruck noch weiter an, und das steigert die Sicherheit
gegen Durchschläge noch einmal.
Die Federvorspannung des als Rollmembran ausgebildeten
Kompensators bestimmt den Überdruck. Verändert sich das
Volumen der Kühlflüssigkeit infolge von Erwärmung oder
Abkühlung, so bemißt sich die Druckänderung nach der
Federkennlinie.
Dem Auftreten von Übervolumina bei einer unvorhergesehenen
Überlastung des Transformators wird durch eine besondere
Überdruckschutz-Anordnung vorgebeugt. Ein auch als
hochspannungsseitige Durchführung verwendeter Gehäusedeckel
in Form einer ebenen Platte aus Isolierstoff hat derart
unregelmäßig über den Umfang verteilte
Befestigungsschrauben, daß ein Teil der Platte sich bei
Überdruck federnd elastisch leicht abhebt und dadurch die
Dichtung entlastet wird und Kühlflüssigkeit tropfenweise
austreten kann.
Die Isolierstoffplatte besteht vorzugsweise aus einem
glasklaren Kunststoff, was die Möglichkeit bietet, nicht nur
den Verlauf der Anschlußleitungen bei geschlossenem Deckel
zu beobachten, sondern auch die Schaumbildung beim Einfüllen
und Trocknen der Kühlflüssigkeit.
Als Kühlflüssigkeit wird vorteilhafterweise Siliconöl
verwendet. Es ist lebensmittelrechtlich unbedenklich und
nicht grundwassergefährdend. Deshalb ist die bei bekannten
Öltransformatoren unumgängliche Ölauffangwanne entbehrlich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend
anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 die deckelseitige Ansicht eines Transformators
Fig. 2 einen Horizontalschnitt II-II des Transformators
nach Fig. 1.
In einem Gehäuse 1 aus Aluminiumguß, das seitlich mit
Kühlrippen versehen ist, befindet sich ein aus Kern und
Wicklungen bestehender Transformatorkörper 2. Das Gehäuse
1 ruht auf vier Füßen 3 und hat vorne eine Öffnung mit
ebener Randfläche zum Einführen des Transformatorkörpers
2. An die linke Seitenfläche des Gehäuses 1 ist ein
Stutzen 4 von quadratischem Querschnitt angesetzt, der eine zylindrische
Bohrung aufweist. Der Stutzen 4 ist zum
Transformatorkörper hin durch eine ebene Wand 21
abgeschlossen, die ein Teil des Gehäuses 1 ist. Die Wand
21 weist eine feine Bohrung 22 auf.
Die Einführöffnung des Gehäuses 1 ist mit einer etwa 10 mm
starken Platte 5 aus glasklarem Polyacryl verschlossen.
Zur Abdichtung ist in eine umlaufende Nut der ebenen
Gehäuserandfläche ein Dichtring 6 eingelegt. Von vorne ist
auf die Platte 5 ein Rahmen 7 aufgebracht und mit Hilfe
von vier durchgehenden Schrauben 8 mit dem Gehäuse 1
verspannt.
Die Platte 5 dient als Durchführungsisolator für den
Hochspannungsanschluß und zugleich auch für weitere
Niederspannungsanschlüsse 10, durch deren Auswahl die
Hochspannung zwischen 9 und 12 kV eingestellt werden kann.
Das andere Ende der Hochspannungswicklung liegt an Masse.
An die Durchführungsstifte sind innenseitig
Scheibenflansche 11 angeformt, die auf der Platte 5
aufliegende Dichtringe 12 enthalten. Somit ist die
Einführöffnung des Gehäuses 1 hermetisch abgedichtet.
Zur Bildung eines Kompensators ist auf den Stutzen 4 eine
Kappe 13 aufgesetzt, die eine Rollmembran 14 einklemmt und
mit Hilfe von vier Schrauben 15 festgezogen wird. Diese
somit am Rand abgedichtete Rollmembran 14 teilt den
Stutzeninnenraum in Querrichtung. Die Rollmembran 14 legt
sich um einen Stützkörper 16, der sich seinerseits über
eine Druckfeder 17 an der Kappe 13 abstützt, die eine
zentrale Bohrung 18 aufweist.
Das Gehäuse 1 ist mit Siliconöl gefüllt und steht bei
Raumtemperatur von 20°C unter einem Überdruck von etwa 50 kPa.
Der Füllvorgang verläuft wie folgt: Zunächst
wird das Gehäuse 1 samt dem darin befindlichen
Transformatorkörper 2 evakuiert und dadurch vorgetrocknet.
Währenddessen wird die Luft durch die Bohrung 22 auch aus
dem Teil des Stutzeninnenraums abgesaugt, der sich rechts
der Rollmembran (Fig. 2) befindet. Dabei legt sich die
Membran, wie strichpunktiert angedeutet, an der Wand 21 an
und verschließt die Bohrung 22. Dann wird durch ein nicht
dargestelltes Ventil langsam Siliconöl eingelassen. Dabei
schäumt dieses stark auf, was vorteilhafterweise durch die
glasklare Platte 5 beobachtet werden kann, wie übrigens
auch die richtige Lage des Transformatorkörpers 2 und der
Anschlußleitungen. Geht die Schaumbildung infolge der
weitergeführten Evakuierung zurück, so wird weiteres
Siliconöl nachgelassen, bis schließlich der
Gehäuseinnenraum vollkommen gefüllt ist und alle
Luftblasen entwichen sind. Jetzt wird weiteres Siliconöl
mit Hilfe einer Dosierpumpe nachgefördert und dadurch der
erwähnte Überdruck herbeigeführt.
Die Stellung der Rollmembran 14 kann mittels eines nicht
dargestellten Stiftes, den man in ein Gewinde 19 des
Stützkörpers 16 einschraubt und über die Kappe 13
vorstehen läßt, kontrolliert werden. Bei
Temperaturschwankungen im Betrieb werden
die Volumenänderungen durch entsprechende Atembewegungen
der Rollmembran 14 kompensiert. Die Gehäuseinnentemperatur
ist auf 80°C ausgelegt.
Zur Vermeidung von Überdruck im Gehäuse 1 haben die
Schrauben 8 zum Verspannen des Rahmens 7 und der Platte 5
eine besondere Anordnung. Zwei dieser Schrauben sitzen in
den oberen beiden Ecken des etwa quadratischen Rahmens 7,
während die beiden anderen mit Hilfe besonderer
Befestigungsaugen 20 seitlich nach außen versetzt und etwa
in der Höhe eines Viertels der Gesamthöhe des Rahmens 7
angeordnet sind. Das hat zur Folge, daß die über diese
Befestigungsaugen 20 nach unten überstehenden Teile der
Platte 5 und des Rahmens 7 der bei erhöhtem Innendruck
wirksamen Biegebelastung nachgeben und die Platte 5 sich
an ihrem unteren Rand vom Dichtring 6 leicht abhebt oder
diesen nur entlastet. Damit ist eine Soll-Leckstelle
geschaffen, über die sich der Innendruck entspannen kann.
Zusätzlich oder alternativ könnte auch über den erwähnten
Stift ein elektrisches Warnsignal gegeben werden, sobald
die Rollmembran 14 und der Stützkörper 16 eine
vorbestimmte Stellung erreichen, die Überdruck
signalisiert.
Der beschriebene Hochspannungstransformator ist für den
Betrieb von Ozongeneratoren bestimmt, die zur
Wasseraufbereitung eingesetzt und in räumlich sehr
beengten Gefäßen bzw. Gehäusen unter gebracht sind. In
diesem Fall wird eine Leistung von 800 VA im Dauerbetrieb
abgegeben.
Claims (3)
1. Hochspannungstransformator mit Flüssigkeitskühlung,
insbesondere zur Verwendung innerhalb einer Baugruppe aus
räumlich eng zusammengefügten elektromechanischen
Komponenten, bestehend aus einem magnetischen Kern mit
Wicklungen, einer diese umgebenden Kühlflüssigkeit, einem
Gehäuse und isolierten Gehäusedurchführungen für die
Anschlußleitungen, wobei das Gehäuse einen Kompensator
enthält, der das Ausdehnungsvolumen der Kühlflüssigkeit bei
Erwärmung aufnimmt, und wobei die Kühlflüssigkeit bezogen
auf den Druck der Umgebungsluft bei allen
Betriebstemperaturen unter Überdruck steht, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kompensator als Rollmembran (14)
ausgebildet ist, die einen Teil der Gehäusewand bildet und
von außen her unter Federdruck (17) steht, daß eine ebene
Platte (5) aus Isolierstoff als Gehäusedeckel und als
Isolator für wenigstens die hochspannungsseitige
Gehäusedurchführung verwendet und in der Weise befestigt
ist, daß ein Teil der Platte (5) sich bei Überdruck im
Gehäuseinnern biegeelastisch verformt und dadurch
Kühlflüssigkeit ausströmen läßt.
2. Hochspannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platte (5) aus einem glasklaren
Kunststoff besteht.
3. Hochspannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit Siliconöl ist.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE (1) | DE3248080A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10048430A1 (de) * | 2000-09-29 | 2002-04-25 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Aktor |
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AT232591B (de) * | 1962-02-06 | 1964-03-25 | Elin Union Ag | Dehngefäß für ölgefüllte elektrische Apparate, insbesondere Transformatoren |
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-
1982
- 1982-12-24 DE DE19823248080 patent/DE3248080A1/de active Granted
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Also Published As
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DE3248080A1 (de) | 1984-06-28 |
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