DE1118349B

DE1118349B - Water-cooled disc transformer

Info

Publication number: DE1118349B
Application number: DEW25552A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Rietsch
Original assignee: Theodor Wuppermann GmbH
Current assignee: Theodor Wuppermann GmbH
Priority date: 1959-05-05
Filing date: 1959-05-05
Publication date: 1961-11-30

Description

Wassergekühlter Scheibentransformator Die Erfindung bezieht sich auf einen wassergekühlten Scheibentransformator, bei dem die Primär-und Sekundärscheiben der Transformatorwicklung aneinandergepreßt sind und die Sekundärwicklung Ringräume zur Aufnahme der Primärwicklung aufweist.Water Cooled Disc Transformer The invention relates to a water-cooled disc transformer in which the primary and secondary discs the transformer winding are pressed together and the secondary winding annulus has to accommodate the primary winding.

Transformatoren für große Stromstärken und geringe Spannung, wie sie beispielsweise zum elektrischen Widerstandsschweißen, für Induktionsschmelzöfen od. dgl. gebraucht werden, sind normalerweise mit nur einer Windung im Sekundärspannungskreis ausgeführt. Es ist bekannt, derartige Transformatoren in der Weise direkt durch Wasser zu kühlen, daß die aus einer Windung bestehende Sekundärwicklung als Scheibenwicklung ausgeführt ist und geeignete Kühlkanäle enthält. Die Primärscheiben sind dabei an die gekühlten Sekundärscheiben angepreßt und erhalten von dort her durch eine zwischengelegte Isolierscheibe hindurch ihre Kühlung. Eine solche indirekte Kühlung erfordert bekanntlich einen gewissen Kontaktdruck, der bei den bisher bekanntgewordenen Transformatoren durch seitliches Eintreiben von Keilen erreicht wurde. Auf diese Weise konnte daher nur eine Seitenfläche der Primärspulen gekühlt werden.Large current and low voltage transformers like them for example for electrical resistance welding, for induction melting furnaces Od. Like. Are normally used with only one turn in the secondary voltage circuit executed. It is known to direct such transformers in the way To cool water that the secondary winding consisting of one turn as a disc winding is carried out and contains suitable cooling channels. The primary disks are on the cooled secondary disks are pressed and obtained from there by an interposed one Insulating washer through their cooling. Such indirect cooling is known to require a certain contact pressure, which is the case with the transformers that have become known up to now was achieved by driving in wedges from the side. In this way, therefore, could only one side surface of the primary coils can be cooled.

Derartige Transformatoren werden ihrer Bestimmung gemäß meistens in einer stark eisenstaubhaltigen Luft verwendet. Der Eisenstaub setzt sich, teils durch natürliche Ablagerung, teils durch die magnetischen Streulinien des Eisenkerns angezogen, auf den Wicklungen ab und gefährdet sie. Zur Abhilfe dagegen werden solche Transformatoren entweder mit Isoliermasse od. dgl. vergossen oder in viskose Dichtungsmittel eingebettet. Das hat jedoch zwei große Nachteile: Eine notwendig werdende Reparatur wird dadurch zumindest sehr erschwert, wenn nicht gar unmöglich gemacht. Auch besteht bei vergossenen oder verschmierten Transformatoren die große Gefahr, daß der nötige Wärmekontakt zwischen Primär- und Sekundärwicklung im Laufe der Zeit sich in unkontrollierbarer Weise verschlechtert, was dann mit Sicherheit zu einem Ausfall des Transformators durch überhitzung führt.Such transformers are mostly used in an air with a lot of iron dust. The iron dust settles, partly by natural deposits, partly by the magnetic stray lines of the iron core attracted, on the windings and endangers them. To remedy this, there are those Transformers either with insulating compound or the like potted or in viscous sealant embedded. However, this has two major disadvantages: A repair that becomes necessary is at least made very difficult, if not impossible. Also exists with encapsulated or smeared transformers there is a great risk that the necessary Thermal contact between the primary and secondary winding becomes uncontrollable over time Way worsened, which then certainly leads to a failure of the transformer leads to overheating.

Es ist zwar bereits ein Transformator für kurze Spannungsstöße vorgeschlagen worden, dessen scheibenartige Hochstromwindungen allseitig geschlossene ringförmige Kammern bilden, welche die Primärwicklung aufnehmen. Diese Ringräume kommen dadurch zustande, daß jeweils ein innerer und ein äußerer Rand einer Sekundärscheibe umgebördelt sind und mit den Stirnseiten der so umgebördelten Stege an die glatte Oberfläche der gegenüberliegenden, benachbarten Sekundärscheibe anstoßen. Da die Scheiben relativ dünn sind, ist die abdichtende Wirkung der Stegstimseiten gering. Die Primärwicklung weist zur Sekundärwicklung einen Luftspalt auf, der wärmeisolierend wirkt. Es sind auch keine ausreichenden Mittel zwischen oder in den Wicklungen für eine Wasserkühlung vorgesehen. Außerdem besteht die Gefahr, daß durch die einseitige axiale Verspannung mittels eines einzigen Gewindebolzens auf die stirnseitigen Andruckplatten Kräfte übertragen werden, die ein zur Verkantung der Stegstirnseiten der Sekundärscheiben führendes Biegemoment erzeugen.A transformer for short voltage surges has already been proposed been, whose disc-like high-current windings closed on all sides, ring-shaped Form chambers that accommodate the primary winding. These annular spaces come through it comes about that in each case an inner and an outer edge of a secondary disk is beaded are and with the end faces of the so beaded webs on the smooth surface the opposite, neighboring secondary disc. Because the discs are relatively are thin, the sealing effect of the web front sides is poor. The primary winding has an air gap to the secondary winding, which has a heat-insulating effect. There are also insufficient funds between or in the windings for water cooling intended. There is also the risk that the one-sided axial bracing forces on the front pressure plates by means of a single threaded bolt be transferred, the one for tilting the web faces of the secondary disks Generate leading bending moment.

Weiterhin ist es bekannt, Scheibenspulenwicklungen für Transformatoren mit Halterungen zu versehen, welche über die Spulen hinausragende Halterteile aufweisen. Diese Halter sind mit Löchern zur Aufnahme von Verspannungsbolzen versehen. Eine gegebenenfalls notwendig werdende Versteifung dieser Halter ist nicht vorgesehen, vielmehr werden die Transformatorwicklungen mittels aus Textilstoff oder Papier oder einem anderen Faserstoff hergestellten Bandageringen zusammengehalten.It is also known to disc coil windings for transformers to be provided with brackets which have holder parts protruding beyond the coils. These holders are provided with holes to accommodate tension bolts. One Any stiffening of these brackets that may become necessary is not provided, rather, the transformer windings are made of fabric or paper or other bandage rings made of fiber.

Die Erfindung vermeidet wirksam die vorstehend angeführten Nachteile und schafft einen nahezu völlig staubgeschützten Transformator, der zwecks Reparatur auseinandergebaut werden kann und einen besseren Wärmekontakt in nachprüfbarer Weise zwischen Primär- und Sekundärscheiben schafft. Erfindungsgemäß sind die Ringräume der Sekundärscheiben durch etwa senkrecht von den Sekundärscheiben abstehende, aneinander mit enger Passung gleitend geführte innere und äußere Paare von Rippen abgeschlossen, welche einander staubdicht übergreifen, wobei die Primär- und Sekundärscheiben bei axialer Verspannung an beiden Seiten kraftschlüssig aneinandergepreßt sind. Die Außenscheiben der Wicklung sind zweckmäßig mit im wesentlichen quer zur Windungs- und Kernachse auf dem Umfang verlaufenden Versteifungsrippen versehen. Weiter wird die an den Anschlußstellen der beiden Stromleitungen vorhandene Trennfuge durch eingeschobene, vornehmlich weit überstehende Isolierleisten geschlossen. In vorteilhafter Weise sind die Wicklungen und/oder Anzapfungen der Primärscheiben durch vorgearbeitete Nuten oder Öffnungen in. den Sekundärscheiben herausgeführt und durch weiche Packungen oder Tüllen abgedichtet. Somit kann in einfacher Weise die Zusammenschaltung der Primärverbindungen außerhalb des abgedichteten Sekundärspulenpaketes bzw. Scheibenpaketes erfolgen.The invention effectively avoids the disadvantages set out above and creates an almost completely dust-proof transformer that can be repaired Can be disassembled and have better thermal contact in a verifiable manner creates between primary and secondary pulleys. The annular spaces are according to the invention of the secondary disks by protruding approximately perpendicularly from the secondary disks inner and outer pairs of ribs slidably guided with a close fit, which overlap each other in a dust-tight manner, with the primary and secondary disks at more axial Bracing on both sides are positively pressed against one another. The outer panes of the winding are expedient with essentially transverse to the winding and core axis provided stiffening ribs running around the circumference. Next is the Connection points of the two power lines existing parting line through inserted, mainly overhanging insulating strips closed. In an advantageous manner are the windings and / or taps of the primary pulleys by pre-machined Grooves or openings in. The secondary disks and led out through soft packings or grommets sealed. Thus, the interconnection of the Primary connections outside the sealed secondary coil pack or disk pack take place.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 3 erläutert, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen.The invention is explained with reference to FIGS. 1 to 3, the schematic Represent exemplary embodiments.

Fig. 1 zeigt eine stirnseitige Ansicht auf die Transformatorwicklung, Fig.2 eine Ansicht der Wicklung in Richtung senkrecht auf eine Achse des Eisenkerns mit einem teilweisen Schnitt durch die Wicklung und Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Schnittes in Fig. 2.Fig. 1 shows an end view of the transformer winding, 2 shows a view of the winding in the direction perpendicular to an axis of the iron core with a partial section through the winding and FIG. 3 an enlarged view of the section in FIG. 2.

Auf einen Eisenkern 1 sind in an sich bekannter Weise die scheibenförmigen Primär- und Sekundärwicklungen aufgeschoben. Die Sekundärwicklung besteht aus einer Anzahl von nebeneinanderliegenden, vorzugsweise einteiligen, homogenen Sekundärscheiben 2, welche mit Anschlußflächen 3 versehen sind bzw. in solche Flächen auslaufen. Für jede Sekundärscheibe ist eine Wasserkühlung vorgesehen, indem eine in Scheibenschlitze eingelötete, eingepreßte od. dgl. eingelassene Rohrschlange 4, z. B. aus Kupfer, vorhanden ist. Ferner enthalten die Sekundärscheiben 2 auf beiden Seiten am Umfang umlaufende Rippen 5, 6, 7, 8, welche mechanisch derart bearbeitet sind, daß sie sich mit Passung übereinander schieben lassen und so einen geschlossenen Ringraum 20 zusammen mit der seitlichen Wandung der Sekundärscheiben 2 bilden. Der Ringraum 20 nimmt die scheibenförmigen Primärspulen 9 auf. Die zunächst als volle, geschlossene Ringe hergestellten Scheibenspulen werden nachträglich mit einem Schlitz an den Anschlußflächen versehen, z. B. durch Einfräsung.The disk-shaped primary and secondary windings are pushed onto an iron core 1 in a manner known per se. The secondary winding consists of a number of adjacent, preferably one-piece, homogeneous secondary disks 2, which are provided with connection surfaces 3 or terminate in such surfaces. A water cooling system is provided for each secondary disk by inserting a pipe coil 4, e.g. B. made of copper is present. Furthermore, the secondary disks 2 contain circumferential ribs 5, 6, 7, 8 on both sides, which are mechanically processed in such a way that they can be pushed over one another with a fit and thus form a closed annular space 20 together with the side wall of the secondary disks 2. The annular space 20 accommodates the disk-shaped primary coils 9. The disc coils initially produced as full, closed rings are subsequently provided with a slot on the connection surfaces, e.g. B. by milling.

Eine dünne Isolierfolie 10 liegt zwischen Primärspule und Sekundärscheibe. Die Anschlußenden der Primärspulen werden durch Schlitze in den äußeren Rippen 5, die mit weichen Tüllen 11 abgedichtet werden, herausgeführt. Werden alle Primärspulen als Doppelspulen ausgebildet, so ist die Wicklungsanordnung wie Fig. 3 zeigt. Wenn Spulenanzapfungen nötig werden oder bei Einfachspulen der Spulenanfang von innen herausgeführt werden muß, ist es zweckmäßig, an der zum Herausführen bestimmten Stelle eine flache, radial verlaufende Einfräsung in die Sekundärscheibe zu machen, damit die Primärspule trotz der an der Seite der Spule radial herausgeführten Leitung mit ihrer ganzen Seitenfläche an der Sekundärscheibe anliegt. Die dadurch bewirkte geringe Querschnittsveränderung ist im allgemeinen unschädlich.A thin insulating film 10 lies between the primary coil and the secondary disc. The connection ends of the primary coils are through slots in the outer ribs 5, which are sealed with soft grommets 11, led out. Will all primary coils designed as double coils, the winding arrangement is as FIG. 3 shows. if Coil taps are necessary or, in the case of single coils, the coil start from the inside must be led out, it is appropriate to the particular to lead out Make a flat, radial cut in the secondary disc, thus the primary coil in spite of the line led out radially on the side of the coil rests against the secondary disk with its entire side surface. Which caused it small changes in cross-section are generally harmless.

Wenn der Spulenaufbau durch abwechselndes Aufstecken von Sekundärscheiben und Primärspulen auf den Eisenkern vollendet ist, wird das ganze Wicklungspaket unter axialen Druck gesetzt. Zu diesem Zwecke werden Schraubenbolzen 12 durch die dafür vorgesehenen Befestigungsaugen 22 gesteckt und gleichmäßig angezogen. Dabei erweist es sich als zweckmäßig, die beiden außenliegenden Sekundärscheiben. mit Versteifungsrippen 21 auszuführen, um ein Verbiegen möglichst zu vermeiden. Da die beiden äußeren Sekundärscheiben 2' ohnehin von den inneren Scheiben in der Form verschieden sind (sie tragen die umlaufenden Rippen zur Aufnahme der Primärspulen nur auf einer Seite), bedeutet das keine besonderen Umstände. Nach dem Zusammenbau der Wicklung wird der zwischen den Anschlußflächen der Sekundärscheiben noch verbleibende Schlitz durch Einschieben von oberen, unteren bzw. seitlichen Isolierleisten 13, 14 bzw. 15 verschlossen. Es können dazu auch Isolierleisten aus weichgummiähnlichenWerkstoffen verwendet werden, die in den Spalt eingezogen werden und sich dann bei Nachlassen der Zugkraft durch ihre Elastizität dicht in den Spalt einfügen.When the coil assembly is completed by alternately plugging secondary disks and primary coils onto the iron core, the entire winding package is placed under axial pressure. For this purpose, screw bolts 12 are inserted through the fastening eyes 22 provided for this purpose and tightened evenly. It proves to be expedient to use the two external secondary disks. to be carried out with stiffening ribs 21 in order to avoid bending as much as possible. Since the two outer secondary disks 2 'are different in shape from the inner disks anyway (they only carry the circumferential ribs for receiving the primary coils on one side), this does not mean any special circumstances. After the winding has been assembled, the slot still remaining between the connection surfaces of the secondary disks is closed by inserting upper, lower and lateral insulating strips 13, 14 and 15, respectively. For this purpose, insulating strips made of soft rubber-like materials can also be used, which are drawn into the gap and then fit tightly into the gap due to their elasticity when the tensile force decreases.

Das Zusammenschalten der Spulenanschlüsse und eventueller Anzapfungen erfolgt außerhalb des Spulenpaketes, ebenso das Verbinden der Kühlschlangenenden durch Schläuche. Um ein Aufgeben des Schlitzes zwischen den Isolierleisten 13, 14, 15 bei starken Belastungsstößen zu verhindern und um einem nicht staubdichten Abschluß der Spulenkästen infolge Auffederns der Sekundärscheiben nach dem Auffräsen des Schlitzes entgegenzuwirken, werden in kräftigen Spannleisten 16 sitzende Sperrschrauben 17 von beiden Seiten an die Sekundärscheiben angepreßt. Die Spannleisten 16 aus unmagnetischem Werkstoff können dabei zu einem geschlossenen Rahmen vereinigt oder aber an der Tragkonstruktion des Eisenkerns verankert werden. Die Schrauben 17 sind aus Isoliermaterial, z. B. Nylon.The interconnection of the coil connections and possible taps takes place outside the coil pack, as well as the connection of the cooling coil ends through hoses. In order to give up the slot between the insulating strips 13, 14, 15 to prevent heavy impacts and a non-dustproof closure of the coil boxes as a result of the secondary disks springing open after the To counteract the slit, 16 locking screws are located in strong clamping strips 17 pressed against the secondary disks from both sides. The clamping strips 16 from non-magnetic material can be combined to form a closed frame or but be anchored to the supporting structure of the iron core. The screws 17 are made of insulating material, e.g. B. nylon.

Auf diese Weise ist das ganze Wicklungspaket ohne Benutzung von Vergußmassen gegen Verschmutzung hermetisch abgeschlossen und kann trotzdem leicht wieder auseinandergebaut werden. Die Anpressung und damit der Wärmekontakt zwischen Primärspulen und Sekundärscheiben ist nachprüfbar und ständig gesichert, wenn die Schraubenbolzen 12 über federnde Elemente angezogen werden. Durch den axialen Kraftschluß über die Primärspulen werden diese zweiseitig und daher intensiv gekühlt.In this way, the entire winding package is without the use of potting compounds Hermetically sealed against contamination and can still be easily disassembled will. The pressure and thus the thermal contact between the primary coils and the secondary disks is verifiable and permanently secured when the screw bolts 12 are resilient Elements are attracted. Due to the axial frictional connection via the primary coils these two-sided and therefore intensively cooled.

Claims

CLAIMS: 1. A water cooled disc transformer in which the primary coils and secondary discs of the winding are pressed together axially and the secondary discs form annular spaces for accommodating the primary coil, characterized in that the annular spaces (20) by approximately perpendicularly projecting from the secondary discs (2), together with inner and outer pairs of ribs (5, 7; 6, 8), which slide over one another and overlap in a dust-tight manner, with primary coils and secondary disks being frictionally pressed against one another by axial bracing on both sides.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the outer discs (2 ') of the secondary winding with im stiffening ribs running essentially transversely to the winding and core axis on the circumference (21) are provided.

3. Transformer according to claim 1 or 2, characterized in that that one at the junction of the two current leads Parting line through inserted, mostly far protruding insulating strips (14, 13, 15) is closed.

4. Transformer according to claims 1 to 3, characterized in that that the winding ends and / or taps of the primary coils by preprocessed Grooves or openings in the secondary disks led out and through soft packings or grommets are sealed. Publications considered: German patent specification No. 702 478. In. Older patents considered: German Patent No. 1060 987.