EP2842141B1 - Selbsttragende elektrische leitung - Google Patents
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Classifications
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
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- H01F27/2828—Construction of conductive connections, of leads
Definitions
- the invention relates to a self-supporting electrical line for an electrical machine, in particular for a transformer or a choke, with a plurality of layers of line strands, each consisting of individual wires.
- the winding of the transformer usually consists of one or more solid wires, usually of copper.
- solid conductors or flexible cable strands so-called “stranded wire”, are used, each consisting of bare, non-insulated or mutually insulated, continuously stranded individual wires or strands.
- connecting lines In order to give solid connecting lines the desired spatial shape when manufacturing a transformer, the solid conductors must be bent, which requires a corresponding expenditure of force and complex bending devices.
- connecting lines which consist of flexible and stranded individual wires, are overall more flexible and thus easier to handle in the manufacturing process.
- connection lines in transformer construction should be as flexible as possible so that it can be easily adapted to the desired spatial shape.
- the connecting line should be as rigid as possible in order to be able to absorb short-circuiting forces without the need for complex support devices.
- the document JP S59-3507 U discloses a curable electrical lead for a transformer.
- the invention is based on the object of specifying a self-supporting electrical line which is as flexible as possible during the production process of an electrical machine, but which is sufficiently rigid in the operating case in order to absorb the forces acting in the event of a short circuit as independently as possible without the need for complex devices for support are.
- the approach according to the invention is based on a self-supporting electrical line, in which a layer with a hardenable polymeric substance is provided between individual layers of conductor strands and each individual wire from which a line strand is formed is coated with such a substance which, when used as intended
- the line is hardened and gives it a self-supporting property.
- the individual wires can be electrically insulated from one another or can also be bare. For example, copper or aluminum can be used as the conductor material.
- the polymeric fabric can be a thermoset, e.g. an adhesive. On the one hand, this means that the electrical cable can be easily brought into the desired spatial shape during assembly (the polymer material has not yet hardened). On the other hand, after assembly, in a hardened state of the adhesive, the bond between the individual cable strands or individual wires is so strong that the cable can be installed freely over long distances, so that comparatively few supports are required.
- a heat treatment is carried out anyway in order to remove the moisture from the cellulose insulation.
- This heat treatment is now also used to harden the adhesive.
- the polymer material At a temperature of around 100 ° C to below 140 ° C, the polymer material first becomes soft and can therefore easily penetrate between adjacent and bundled wires of a cable strand. The subsequent cooling causes the polymer material (for example adhesive) to harden, as a result of which the individual strands or strands of the cable strand connect to one another by cohesion.
- the flexible pipe at the beginning of the manufacturing process becomes a self-supporting, largely rigid pipe after the heat treatment.
- the composition of the polymer material adheresive
- it could also be cured differently, for example by removing oxygen.
- the curing of the polymeric material at the end of the flexible line at the end of the manufacturing process has a mechanical property that is similar to a solid copper conductor of the same cross-section.
- connecting lines with which a connection between the windings or a feedthrough is made through the housing can therefore be made more cost-effectively.
- the connecting lines can initially be easily shaped during assembly. They acquire their self-supporting or self-supporting properties after the heat treatment, which is carried out during the production anyway. This makes the manufacturing process easier because there is no need for complex devices for bending the solid copper conductors or supporting devices that are required when flexible lines are in operation.
- the layer between the individual layers is designed as a wrapping that is impregnated with a thermosetting resin.
- the resin can thus be introduced into the line without great effort.
- Epoxy resin is particularly suitable.
- the wrapping is made from a paper strip which has been previously coated or impregnated with a resin.
- the wrapping or wrapping is designed differently when viewed in the longitudinal direction of the line.
- This allows the mechanical Adapt the properties of the self-supporting line very well. This can be achieved, for example, by a correspondingly overlapping wrapping or by wrapping next to one another.
- the banding can also be carried out at a distance from one another, as a result of which less rigidity can be achieved.
- the self-supporting property can be increased or decreased in certain sections, for example, depending on the forces to be expected in the event of a short circuit.
- epoxy resin is very suitable as an adhesive. Due to the capillary action, epoxy resin is able to penetrate the cable mesh very well and to glue the individual strands of a cable strand together.
- the cladding or covering is formed from a strip-shaped fleece, a woven or knitted fabric made from polyester, glass fiber or another material.
- the layer between adjacent layers could also be formed by a paper wrapping which was coated with a polymer material, e.g. coated or soaked with an adhesive.
- a polymer material e.g. coated or soaked with an adhesive.
- a particular advantage of the invention can result in the manufacture of a transformer or a choke of high power, a line according to claims 1 to 6 being used for connecting the winding ends to a control device or to external connections of the machine.
- the Figure 1 shows a cross-sectional view of a self-supporting electrical line 1, which is formed from individual cable strands 2, each consisting of distributed individual wires 3 (copper strands).
- the line strands 2 are arranged concentrically in three layers.
- Arranged concentrically around an inner layer 6 is an arrangement of six line strings 7, and around this in turn an arrangement of twelve cable strands in an outer layer 8.
- a layer 4 and 5 is arranged between the inner layer 6 and the middle layer 7, and between the layers 8 and 7.
- Each of these layers 4 and 5 functions as a carrier of a polymer material (plastic), here an adhesive.
- the carrier is a wrapping made of polyester fleece soaked in epoxy resin.
- the polyester fleece has an overlap. In practice it has been shown that an overlap between 20% and 40% is favorable. It has also proven to be advantageous if the individual wires 3 are coated with epoxy resin, for example in each case with layer thicknesses between 10 ⁇ m and 20 ⁇ m.
- a polyester fleece it is also possible to use a polymer material or separate paper wrapping.
- the self-supporting conductor assembly is produced by the action of heat.
- the heat treatment takes place at about 125 ° C over a period of 24 hours.
- the epoxy resin penetrates in a thin, fluid state between the individual strands 3 of a wiring harness 2.
- the adhesive connection creates the desired self-supporting line assembly, so that this line can be installed over long distances, for example in a transformer, as is typically used in energy distribution networks.
- the use of the invention in power transformers is particularly advantageous.
- FIG. 2 Another embodiment of a self-supporting line 1 can be seen in a perspective view.
- the layers 4, 5 are formed by a paper wrapping 9 soaked in epoxy resin.
- the individual cable runs 2 are in each case stranded.
- the stranding of the cable runs 2 is right-handed, in the middle layer 7 left-handed and in the outer layer 8 right-handed again.
- the banding is arranged in the layers 4, 5 at a spiral distance between the individual layers.
- the Figure 3 shows a look inside a power transformer.
- the transformer has a soft magnetic core 15 with several legs. Each of the legs carries a winding arrangement 11.
- Connecting lines 10 lead from the connections of the winding arrangement 11 to a regulating or adjusting device 13.
- the connecting lines 10 run in Figure 3 horizontal over long distances. The largely straight line course then changes into a strong curvature 12. Some of the connecting lines 10 also lead to line bushings, which in Figure 3 are not shown.
- connecting lines 10 have so far been designed as insulated copper rods or copper bars.
- these connecting lines 10 are designed as a self-supporting electrical cable ("self supporting lead cable”), that is to say the interconnection is now carried out by means of self-supporting copper cables.
- connecting lines 10 run freely between adjacent supports 14 which are relatively far apart.
- the production of bends 12 can easily be carried out manually during assembly, since the connecting lines 10 are sufficiently flexible, especially since the adhesive has not yet hardened. No bending tools are required.
- the transformer After the assembly of the connecting lines 10 and at the end of the manufacturing process, the transformer is in one Drying oven heated to a temperature of about 120 ° Celsius.
- the epoxy resin contained in the connecting lines 12 hardens. This gives the installed connecting lines 10 the desired rigidity.
- any auxiliary support devices attached can be removed again, so that the transformer can be manufactured more cost-effectively.
- the desired hardening of the installed connecting lines 10 occurs due to the action of heat.
- the hardening of the resin gives the connecting lines 10 a self-supporting property.
- the network of lines is able to absorb the forces that occur in the event of a short circuit to a large extent.
- the cost savings in the manufacture of the transformer result on the one hand from the fact that no complex bending devices are required for bending solid copper lines.
- the interconnection with the flexible connecting lines 10 requires comparatively little manual effort.
- the invention can be used with particular advantage in the construction of power transformers.
- the connecting lines 10 are supported by supports 14.
- the connecting lines 10 run cantilevered between the individual supports 14.
- the heat treatment of the transformer gives the connecting lines 10 in the network such stability that the distance between the individual supports 14 can be chosen to be very large compared to the unstabilized state.
- FIG 4 Another embodiment of the invention is shown, in which you can see a conductor with a spiral banding with an axial distance between the individual turns in a side view.
- the individual wires are round wires, which in turn result in round cable strands due to stranding / twisting.
- Both the cross-sectional shape of the individual wires and the cross-sectional shape of the cable strands can differ from the example shown.
- Copper is used as the material for the conductor here, but of course the individual wires can also consist of aluminum or another electrically conductive material.
- the individual conductors of the copper cable are bare, i.e. not electrically insulated from one another.
- the invention can also be used when the individual wires are electrically insulated from one another.
- epoxy resin instead of epoxy resin, another suitable adhesive can of course also be used.
- the heat for curing the polymer material can be introduced through an oven, but also partially on the connecting line.
- various absorbent materials can be considered as carriers for the adhesive, for example fleece, knitted fabrics and woven fabrics.
- the individual wires can be coated with adhesive by spraying or dipping.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine selbsttragende elektrische Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit mehreren Lagen von Leitungsträngen, die jeweils aus Einzeldrähten bestehen.
- Im Elektromaschinenbau werden elektrische Leitungen unterschiedlicher Bauart verwendet. Bei einem elektrischen Transformator, wie er in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt wird, besteht die Wicklung des Transformators üblicherweise aus einem oder mehreren massiven Drähten, meist aus Kupfer. Zur Verbindung der einzelnen Wicklungen des Transformators mit einer Regeleinrichtung oder mit äußeren Anschlüssen werden entweder massive Leiter oder flexible Leitungsstränge, so genannte "stranded wire" verwendet, die jeweils entweder aus blanken, nicht isolierten oder untereinander isolierten, fortlaufend verseilten Einzeldrähten beziehungsweise Litzen bestehen.
- Um bei der Herstellung eines Transformators massiven Verbindungsleitungen die gewünschte räumliche Form zu geben, müssen die massiven Leiter gebogen werden, was eine entsprechende Kraftaufwendung und komplexe Biegevorrichtungen erforderlich macht. Demgegenüber sind Verbindungsleitungen, die aus biegsamen und verseilten Einzeldrähten bestehen, insgesamt flexibler und damit im Herstellungsprozess leichter zu handhaben.
- Bei diesen "stranded wire"-Verbindungsleitungen tritt aber das Problem auf, dass im Kurzschlussfall die auf die Verbindungsleitungen einwirkenden Kurzschlusskräfte so groß sein können, dass es zu einer unerwünschten Veränderung der örtlichen Lage kommen kann. Flexible Verbindungsleitungen erfordern daher relativ eng beabstandete Stützvorrichtungen.
- An Verbindungsleitungen werden im Transformatorbau also widersprüchliche Anforderungen gestellt: bei der Montage soll die Leitung möglichst flexibel sein, damit sie möglichst einfach an die gewünschte Raumform angepasst werden kann. Bei Betrieb des Transformators soll die Verbindungsleitung möglichst starr sein, um Kurzschlusskräfte aufnehmen zu können, ohne dass aufwändige Stützvorrichtungen erforderlich sind. Diese widersprüchlichen Anforderungen an eine solche Verbindungsleitung sind bislang nicht zufriedenstellend gelöst.
- Das Dokument
JP S59-3507 U - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine selbsttragende elektrische Leitung anzugeben, die während des Herstellungsprozesses einer elektrischen Maschine möglichst flexibel ist, im Betriebsfall aber hinreichend starr ist, um die im Kurzschlussfall wirkenden Kräfte möglichst selbstständig aufzufangen, ohne dass dabei aufwändige Vorrichtungen zum Stützen erforderlich sind.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine selbsttragende elektrische Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, beziehungsweise durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, sowie durch einen elektrischen Transformator gemäß Anspruch 11, wobei der elektrische Transformator zumindest eine Verbindungsleitung umfasst, welche durch eine selbsttragende elektrische Leitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildet ist.
- Der erfindungsgemäße Ansatz geht von einer selbsttragenden elektrischen Leitung aus, bei der zwischen einzelnen Lagen von Leitersträngen eine Schicht mit einem härtbaren polymeren Stoff vorgesehen ist und jeder Einzeldraht, aus dem ein Leitungsstrang gebildet ist, mit einem solchen Stoff beschichtet ist, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Leitung erhärtet ist und dieser eine frei tragende Eigenschaft verleiht. Die einzelnen Drähte können dabei voneinander elektrisch isoliert oder auch blank sein. Als Leiterwerkstoff kann beispielsweise Kupfer oder Aluminium verwendet werden. Der Polymerstoff kann ein durch Wärme härtender Stoff sein, z.B. ein Klebstoff. Dadurch erreicht man zum einen, dass die elektrische Leitung während der Montage (der Polymerstoff ist noch nicht gehärtet) leicht in die gewünschte Raumform gebracht werden kann. Zum anderen ist nach der Montage, in einem gehärteten Zustand des Klebstoffes, der Verbund zwischen den einzelnen Leitungssträngen beziehungsweise Einzeldrähten so stark, dass die Leitung über weite Strecken frei tragend installiert werden kann, so dass vergleichsweise wenige Stützungen erforderlich sind.
- Üblicherweise wird am Ende des Fertigungsprozesses eines Transformators, wie er in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt wird, z.B. eines Leistungstransformators, ohnedies eine Wärmebehandlung durchgeführt, um die Feuchtigkeit aus der Zellstoff-Isolation zu entfernen. Diese Wärmebehandlung wird nun auch zur Aushärtung des Klebstoffes verwendet. Bei einer Temperatur von etwa 100°C bis unterhalb 140°C wird der Polymerstoff zunächst weich und kann dadurch leicht zwischen benachbarte und gebündelte Adern eines Leitungsstranges eindringen. Die anschließende Abkühlung bewirkt eine Härtung des Polymerstoffs (zum Beispiel Klebstoffes), wodurch sich die einzelnen Adern oder Litzen des Leitungsstranges miteinander durch Kohäsion verbinden. Die am Anfang des Fertigungsprozesses flexible Leitung wird dadurch nach der Wärmebehandlung zu einer selbsttragenden, weitgehend starren Leitung.
- Je nach Zusammensetzung des Polymerstoffs (Klebstoffes) könnte dessen Aushärtung auch anders herbeigeführt werden, beispielsweise durch Entzug von Sauerstoff.
- Im Ergebnis erreicht man, dass durch die Aushärtung des polymeren Werkstoffs die anfangs biegsame Leitung am Ende des Herstellungsprozesses eine mechanische Eigenschaft aufweist, welche einer massiven Kupferleiter gleichen Querschnitts ähnlich ist.
- Bei einem Leistungstransformator oder einer Leistungsdrossel können daher Verbindungsleitungen, mit denen eine Verbindung zwischen den Wicklungen oder eine Durchführung durch das Gehäuse hergestellt ist, kostengünstiger ausgeführt werden. Die Verbindungsleitungen können zunächst bei der Montage leicht in Form gebracht werden. Ihre selbsttragende oder frei tragende Eigenschaft erhalten sie nach der Wärmebehandlung, die ohnedies bei der Herstellung durchgeführt wird. Dadurch ist der Herstellungsvorgang einfacher möglich, denn es entfallen aufwändige Vorrichtungen zum Biegen der massiven Kupferleiter oder Stützvorrichtungen, die bei Betrieb von flexiblen Leitungen erforderlich sind, weg.
- Hinsichtlich der Herstellungskosten ist es günstig, wenn die Schicht zwischen den einzelnen Lagen als eine Umwicklung ausgebildet ist, die mit einem wärmehärtbaren Harz getränkt ist. Dadurch kann das Harz je nach Ausbildung der Umwicklung ohne großen Aufwand in die Leitung eingebracht werden. Besonders geeignet ist dabei Epoxydharz.
- Für eine besonders kostengünstige Ausführung kann es günstig sein, wenn die Umwicklung aus einem Papierstreifen hergestellt ist, welcher zuvor mit einem Harz beschichtet oder getränkt wurde.
- Es kann hierbei günstig sein, wenn in Längserstreckung der Leitung gesehen die Umhüllung oder Umwicklung unterschiedlich ausgebildet ist. Dadurch lassen sich die mechanischen Eigenschaften der selbsttragenden Leitung sehr gut anpassen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechend überlappende, oder eine nebeneinander liegende Umwicklung erreicht werden. Die Umbandelung kann auch mit Abstand zueinander ausgeführt werden, wodurch eine geringere Steifigkeit erreicht werden kann. Je nach Ausführung ist es möglich, die selbsttragende Eigenschaft entlang der Leitung auf die jeweiligen Erfordernisse anzupassen. Die selbsttragende Eigenschaft kann beispielsweise in bestimmten Abschnitten erhöht oder erniedrigt werden, je nach dem, mit welchen Kräften im Kurzschlussfall zu rechnen ist.
- Es hat sich herausgestellt, dass Epoxydharz als Klebstoff sehr gut geeignet ist. Epoxydharz vermag durch die Kapillarwirkung sehr gut in das Leitungsgeflecht einzudringen und die einzelnen Litzen eines Leitungsstranges miteinander zu verkleben.
- In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Umkleidung oder Umhüllung aus einem streifenförmigen Vlies, einem Gewebe oder Gewirke aus Polyester, Glasfaser oder einem anderen Werkstoff gebildet ist. Besonders günstig ist dabei eine Ausführung, bei der die Schicht zwischen benachbarten Lagen eine epoxydharzgekränkte Polyester-Vlies-Schicht ist.
- Alternativ hierzu könnte die Schicht zwischen benachbarten Lagen auch durch eine Papierumwicklung gebildet sein, die mit einem Polymerstoff, z.B. einem Klebstoff beschichtet oder getränkt ist. Diese Ausführung ist vergleichsweise kostengünstig.
- Ein besonderer Vorteil der Erfindung kann sich bei der Herstellung eines Transformators oder einer Drossel großer Leistung ergeben, wobei für die Verbindung der Wicklungsenden mit einer Regeleinrichtung oder mit äußeren Anschlüssen der Maschine eine Leitung gemäß Anspruch 1 bis 6 verwendet wird.
- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele zu entnehmen sind.
- Es zeigen:
- Figur 1
- einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße selbsttragende elektrische Leitung, die aus drei Lagen von Leitungssträngen gebildet ist;
- Figur 2
- eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer der selbsttragenden Leitung;
- Figur 3
- einen Transformator, bei dem die Verbindungsleitung zwischen der elektrischen Wicklung und einem Regelschalter unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitung ausgebildet ist;
- Figur 4
- eine Seitendarstellung der selbsttragenden elektrischen Leitung gemäß
Figur 1 . - Die
Figur 1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine selbsttragende elektrische Leitung 1, die aus einzelnen Leitungssträngen 2 gebildet ist, die jeweils aus verteilten Einzeldrähten 3 (Kupfer-Litzen) bestehen. - Die Leitungsstränge 2 sind in diesem Beispiel konzentrisch in drei Lagen angeordnet. Um eine innere Lage 6 gruppiert sich konzentrisch eine Anordnung von sechs Leitungssträngen 7, und um diese wiederum eine Anordnung von zwölf Leitungssträngen in einer äußeren Lage 8. Wie der Zeichnung der
Figur 1 leicht entnommen werden kann, ist zwischen der inneren Lage 6 und der mittleren Lage 7, sowie zwischen den Lagen 8 und 7 eine Schicht 4 beziehungsweise 5 angeordnet. Jede dieser Schichten 4 und 5 fungiert als Träger eines Polymerstoffes (Kunststoffs), hier eines Klebstoffes. - Im vorliegenden Beispiel ist der Träger eine Umwicklung aus mit in Epoxydharz getränktem Polyestervlies. Das Polyestervlies weist eine Überlappung auf. In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine Überlappung zwischen 20% bis 40% günstig ist. Als vorteilhaft hat es sich ebenfalls erwiesen, wenn die einzelnen Drähte 3, mit Epoxydharz beschichtet sind, beispielsweise jeweils mit Schichtdicken zwischen 10 µm und 20 µm. Anstelle eines Polyestervlies kann aber auch eine mit einem Polymerstoff beschichtet oder getrennte Papierumwicklung verwendet werden.
- Die Herstellung des selbsttragenden Leiterverbundes erfolgt in diesem Beispiel durch die Einwirkung von Wärme. Die Wärmebehandlung erfolgt bei etwa 125°C über einen Zeitraum von 24 Stunden. Das Epoxydharz dringt dadurch in einem dünnflüssigen Zustand zwischen den einzelnen Litzen 3 eines Leitungsstranges 2 ein. Nach der Aushärtung des Klebstoffs entsteht durch die Klebeverbindung der gewünschte selbsttragend Leitungsverbund, so dass diese Leitung beispielsweise bei einem Transformator, wie er typischerweise in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt wird, über weite Strecken freitragend installiert werden kann. Von besonderem Vorteil ist der Einsatz der Erfindung bei Leistungstransformatoren.
- In der
Figur 2 ist eine andere Ausführung einer selbsttragenden Leitung 1 in einer perspektivischen Ansicht zu sehen. Die Schichten 4, 5 sind durch eine in Epoxydharz getränkten Papierumwicklung 9 gebildet. In den einzelnen Lagen 6, 7 und 8 sind die einzelnen Leitungsstränge 2 jeweils verseilt. In der Lage 6 ist die Verseilung der Leitungsstränge 2 rechtsgängig, in der mittleren Lage 7 linksgängig und in der äußeren Lage 8 wieder rechtsgängig. Die Umbandelung ist in den Schichten 4, 5 in einem spiralförmigen Abstand der einzelnen Lagen zueinander angeordnet. - Die
Figur 3 zeigt einen Blick in das Innere eines Leistungstransformators. Der Transformator weist einen weichmagnetischen Kern 15 mit mehreren Schenkeln auf. Jeder der Schenkel trägt eine Wicklungsanordnung 11. Von den Anschlüssen der Wicklungsanordnung 11 führen Verbindungsleitungen 10 zu einer Regel- oder Stelleinrichtung 13. Die Verbindungsleitungen 10 verlaufen inFigur 3 über weite Strecken waagerecht. Der weitgehend geradlinige Leitungsverlauf geht dann in starke Krümmung 12 über. Einige der Verbindungsleitungen 10 führen auch zu Leitungsdurchführungen, die inFigur 3 nicht dargestellt sind. - Diese Verbindungsleitungen 10 wurden bislang als isolierte Kupferstangen beziehungsweise Kupferschienen ausgeführt.
- Gemäß der Erfindung sind diese Verbindungsleitungen 10 als selbsttragende elektrische Leitung ("self supporting lead cable") ausgebildet, das heißt, die Verschaltung erfolgt nun mittels selbsttragenden Kupferseilen.
- Wie aus
Figur 3 zu entnehmen ist, verlaufen die Verbindungsleitungen 10 zwischen benachbart relativ weit auseinander liegenden Stützungen 14 frei. Die Herstellung von Biegungen 12 lässt sich bei der Montage manuell leicht durchführen, da die Verbindungsleitungen 10 hinreichend flexibel sind, zumal der Klebstoff noch nicht gehärtet ist. Es sind keine Biegewerkzeuge erforderlich. - Nach der Montage der Verbindungsleitungen 10 und zum Ende des Fertigungsprozesses wird der Transformator in einen Trocknungsofen auf eine Temperatur von etwa 120° Celsius erhitzt. Das in den Verbindungsleitungen 12 enthaltene Epoxydharz härtet aus. Dies verleiht den installierten Verbindungsleitungen 10 die gewünschte Steifigkeit. Nach der Zeit im Trocknungsofen, können etwaige angebrachte Hilfs-Stützvorrichtungen wieder entfernt werden, so dass der Transformator kostengünstiger hergestellt werden kann.
- Es kommt durch Wärmeinwirkung zu der gewünschten Verfestigung der installierten Verbindungsleitungen 10. Die Verfestigung des Harzes verleiht den Verbindungsleitungen 10 eine frei tragende Eigenschaft. Der Leitungsverbund ist dadurch im Betriebsfall in der Lage, die bei einem Kurzschluss auftretenden Kräfte weitgehend selbst aufzunehmen.
- Die Kostenersparnis bei der Herstellung des Transformators ergibt sich also einerseits dadurch, dass keine aufwändigen Biegevorrichtungen zum Biegen von massiven Kupferleitungen erforderlich sind. Zum anderen erfordert die Verschaltung mit den flexiblen Verbindungsleitungen 10 einen vergleichsweise geringen manuellen Aufwand. Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung beim Bau von Leistungstransformatoren anwendbar.
- Wie in
Figur 3 dargestellt, werden die Verbindungsleitungen 10 mittels Stützen 14 gestützt. Zwischen den einzelnen Stützen 14 verlaufen die Verbindungsleitungen 10 freitragend. Die Wärmebehandlung des Transformators verleiht den Verbindungsleitungen 10 im Verbund eine solche Stabilität, dass der Abstand zwischen den einzelnen Stützen 14 im Vergleich zum nicht stabilisierten Zustand sehr groß gewählt werden kann. - In
Figur 4 ist eine weitere Ausführung der Erfindung dargestellt, bei dir in einer Seitendarstellung einen Leiter mit einer spiralförmigen Umbandelung mit einem axialen Abstand zwischen den einzelnen Windungen zu sehen ist. - Obwohl die Erfindung in Detail durch dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung natürlich nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung gemäß der anhängenden Ansprüche zu verlassen.
- Im dem hier dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Einzeldrähte Runddrähte, die wiederum durch Verseilung/Verdrillung rundförmige Leitungsstränge ergeben. Sowohl die Querschnittsform der Einzeldrähte als auch die Querschnittsform der Leitungsstränge kann vom dargestellten Beispiel abweichen.
- Selbstverständlich können auch mehr als drei Lagen Einzelseile zur Anwendung kommen.
- Als Werkstoff wird für den Leiter hier Kupfer verwendet, selbst verständlich können die Einzeldrähte aber auch aus Aluminium oder aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material bestehen.
- Die einzelnen Leiter des Kupferseiles (Verbindungsleitung) sind blank, das heißt voneinander nicht elektrisch isoliert. Selbst verständlich ist die Erfindung aber auch dann anwendbar, wenn die Einzeldrähte elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sind.
- Anstelle Epoxydharz, kann natürlich auch ein anderer geeigneter Klebstoff verwendet werden.
- Die Wärme zur Aushärtung des Polymerstoffs kann durch einen Ofen, aber auch partiell auf die Verbindungsleitung eingetragen werden.
- Wie bereits gesagt, kommen als Träger für den Klebstoff verschiedene saugfähige Werkstoffe in Betracht, beispielsweise Vlies, Gewirke und Gewebe.
- Die Beschichtung der Einzeldrähte mit Klebstoff kann durch einen Sprühvorgang oder einen Tauchvorgang erfolgen.
-
- 1
- selbsttragende elektrische Leitung
- 2
- Leitungsstrang
- 3
- Einzeldraht
- 4
- Schicht
- 5
- Schicht
- 6
- innere Lage
- 7
- mittlere Lage
- 8
- äußere Lage
- 9
- Papierumwicklung
- 10
- Verbindungsleitung
- 11
- Wicklungsanordnung
- 12
- Krümmung von 10
- 13
- Regel- oder Stelleinrichtung
- 14
- Stützen
- 15
- weichmagnetischer Kern
Claims (11)
- Selbsttragende elektrische Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Transformator oder eine Drossel, umfassend: mehrere Lagen (6,7,8) von Leitungsträngen (2), die jeweils aus Einzeldrähten (3) bestehen, wobei zwischen zwei benachbarten Lagen (6,7; 7,8) jeweils eine als Träger fungierende Schicht (4; 5) enthaltend einen härtbaren Polymerstoff ausgebildet ist, und die Einzeldrähte (3) mit diesem Polymerstoff beschichtet sind, wobei in einem erhärteten Zustand des Polymerstoffs ein selbsttragender Leiterverbund hergestellt ist.
- Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Schicht (4; 5) zwischen benachbarten Lagen (6,7; 7,8) ein Klebstoff enthalten ist.
- Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) aus einem mit einem Epoxydharz getränkten Polyester-Vlies gebildet ist.
- Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) als Papierumwicklung (9) ausgebildet ist, die mit einem Klebstoff beschichtet oder mit einem Klebstoff getränkt ist.
- Elektrische Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schicht (4; 5) in Längserstreckung der Leitung (1) gesehen unterschiedlich ausgebildet ist.
- Elektrischer Leitung nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein wärmehärtbares Harz, vorzugsweise ein Epoxydharz ist.
- Verfahren zum Herstellen einer selbsttragenden elektrischen Leitung für eine elektrische Maschine, insbesondere Transformator oder Drossel, umfassend folgende Verfahrensschritte:- konzentrisches Anordnen von zumindest zwei Lagen von Leitungsträngen (2), die jeweils aus Einzeldrähten (3) gebildet sind;- Ausbilden jeweils einer Schicht (4; 5) zwischen zwei benachbarten Lagen(6,7; 7,8), wobei die Schicht (4; 5) als Träger für einen härtbaren Kunststoff fungiert, und- Beschichten der Einzeldrähte (3) mit einem Kunststoff.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4; 5) zwischen benachbarten Lagen(6,7; 7,8) durch ein mit Epoxydharz getränktes Polyestervlies oder eine Papierumwicklung (9), die mit einem Klebstoff getränkt oder beschichtet ist, gebildet wird.
- Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schicht (4; 5) in Längserstreckung der Leitung (1) gesehen unterschiedlich ausgebildet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff ein wärmehärtbares Harz, vorzugsweise ein wärmehärtbares Epoxydharz verwendet wird.
- Elektrischer Transformator oder Drossel, umfassend:- einen weichmagnetischen Kern (15),- eine Wicklungsanordnung (11), die auf dem Kern (14) angeordnet ist,- mehrere Verbindungsleitungen (10), welche die Wicklungsanordnung (11) mit einer Regleinrichtung (13) oder mit einer Leitungsdurchführung verbinden, wobei zumindest eine der Verbindungsleitungen (10) durch eine selbsttragende Leitung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildet ist.
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