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EP1519391B1 - Giessharz-Transformator - Google Patents

Giessharz-Transformator Download PDF

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Publication number
EP1519391B1
EP1519391B1 EP04090341.1A EP04090341A EP1519391B1 EP 1519391 B1 EP1519391 B1 EP 1519391B1 EP 04090341 A EP04090341 A EP 04090341A EP 1519391 B1 EP1519391 B1 EP 1519391B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
windings
taps
regions
voltage
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04090341.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1519391A2 (de
EP1519391A3 (de
Inventor
Rudolf Hanov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1519391A2 publication Critical patent/EP1519391A2/de
Publication of EP1519391A3 publication Critical patent/EP1519391A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1519391B1 publication Critical patent/EP1519391B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • 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
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/327—Encapsulating or impregnating

Definitions

  • the invention relates to a casting resin transformer according to the preamble of claim 1.
  • the DE 26 34 21 discloses a winding for controllable transformers, one part of which is permanently switched on and the other part of which is provided with switching stages which are arranged symmetrically to one another. According to the local invention, the switching stages of the high-voltage winding are arranged with respect to the center plane, that the winding parts selected by means of the tap changer are arranged symmetrically to each other and thus canceling with respect to the force effect.
  • Another cast resin transformer is from the US 4,533,892 A known.
  • an axial cooling channel is formed between the areas not provided with tappings and the areas provided with taps of the two winding parts. This leads to an improved cooling effect of the transformer.
  • the partial windings forming the taps of the two winding parts are advantageously electrically connected to each other at their respective two ends.
  • a particularly simple structure is obtained if, on the one hand, the mutually facing ends and, on the other hand, the mutually remote ends of the part-windings of the two winding parts provided with the taps in the axial direction are each at the same potential. This is achieved by non-disabling bow-shaped conductors.
  • Fig. 1 shows the extending in the axial direction right outer edge 1 of a core of a provided, for example, with three core legs cast resin transformer.
  • the cores are each equipped with the same winding arrangement. Coaxially guided around the core are on the radially inner side of a low-voltage winding and on the radially outer side of a high-voltage winding.
  • the low voltage winding and the high voltage winding are arranged in the radial direction at a distance from each other and thus form an axial cooling channel. 2
  • the low-voltage winding consists of two axially extending, electrically connected in parallel winding parts, which are each formed of two successive in the axial direction part windings 3.1, 3.2 and 4.1, 4.2.
  • the partial winding 3.1 of the first winding part spatially within the part winding 4.1 of the second winding part and the part winding 3.2 of the first winding part are spatially arranged outside the part winding 4.2 of the second winding part.
  • the high-voltage winding also has two extending in the axial direction, electrically connected in parallel Winding on, each containing two in the axial direction part windings 5.1, 5.2 and 6.1, 6.2 included. Their spatial assignment is as in the low-voltage winding such that the two partial windings are 5.1 and 5.2 or 6.1 and 6.2 of a winding axially one behind the other and that the partial winding 5.1 of the first winding part concentric of the partial winding 6.1 of the second winding part and the partial winding 6.2 of the second winding part are surrounded concentrically by the partial winding 5.2 of the first winding part.
  • the winding parts of the high-voltage winding additionally each contain a third partial winding 5.3 or 6.3.
  • These partial windings 5.3 and 6.3 are on the one hand connected in series with the other part windings 5.1 and 5.2 or 6.1 and 6.2 of their winding part, on the other hand but connected directly at their respective two ends by conductors 7 and 8, so that they are connected directly parallel to each other.
  • the terminals 9 and 10 of the high-voltage winding are connected on the one hand to a conductor 11 connecting the upper ends of the partial windings 5.1 and 6.1 and on the other hand to the conductor 8.
  • the partial windings 5.3 and 6.3 are each, as Fig. 1 shows, from a plurality of, in the example shown, ten, connected in series coils 12.
  • Each coil 12 is according to Fig. 2 provided with a tap 13; However, the coils 12 may each have a plurality of taps 13.
  • the taps 13 are opposite to in Fig. 1 shown leads to the sub-windings 5.3 and 6.3 offset in the circumferential direction by 180 ° and therefore in Fig. 1 not shown.
  • the partial windings 5.3 and 6.3 are identical to one another, so that each coil 12 or tap 13 of the partial winding 5.3 corresponds to a coil 12 or tapping 13 of the partial winding 6.3, which is at the same potential.
  • the taps 13 are connected to terminals of a switching strip 14. These contains internal connection lines 15 such that the two taps 13 lying at the same potential of the partial windings 5.3 and 6.3 are connected to each other. Each with two lying at the same potential taps 13 connecting line 15 is guided to an external terminal of the switching strip 14, which in turn is connected to a terminal of a tap changer 16 in connection.
  • the sub-windings 5.3 and 6.3 are also arranged concentrically to the core and the partial windings 6.1 and 5.2, wherein they are in the axial direction one behind the other.
  • the two conductors 7 and 8 respectively connect the opposite and opposite ends of the partial windings 5.3 and 6.3 via terminal supports 17, 18, 19 and 20.
  • An auxiliary support 21 serves to fix a conductor 22 between the terminal 9 and the conductor 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Gießharz-Transformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die DE 26 34 21 offenbart eine Wicklung für regelbare Transformatoren, deren einer Teil dauernd eingeschaltet ist und deren anderer Teil mit Schaltstufen versehen ist, die symmetrisch zueinander angeordnet sind. Gemäß der dortigen Erfindung sind die Schaltstufen der Oberspannungswicklung so bezüglich der Mittelebene angeordnet, dass die mittels des Stufenschalters ausgewählten Wicklungsteile symmetrisch zueinander und sich somit bezüglich der Kraftwirkung aufhebend angeordnet sind.
  • Aus der DE 198 09 572 C2 ist ein Gießharz-Transformator mit einer Unterspannungswicklung und mit einer diese koaxial umgebenden Oberspannungswicklung mit einem axialen Kühlkanal zwischen zwei Wicklungsteilen bekannt. Die beiden Wicklungsteile sind einander parallel geschaltet und bestehen jeweils aus zwei axialen Teilwicklungen, die jeweils mehrere Spulen enthalten. Jeder Wicklungsteil besteht aus einer radial inneren Teilwicklung und einer radial äußeren Teilwicklung, die axial hintereinander angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet sind. Da die genaue Einstellung der Oberspannung nur über Wicklungsanzapfungen an den radial äußeren Teilwicklungen erfolgen kann, findet diese Spannungseinstellung an den beiden Wicklungsteilen bei unterschiedlichen Spannungswerten statt. Daher muss sie für diese getrennt durchgeführt werden, so dass für jeden Wicklungsteil ein eigener Stufenschalter erforderlich ist.
  • Ein weiterer Gießharztransformator ist aus der US 4,533,892 A bekannt.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gießharz-Transformator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Aufwand für die Spannungseinstellung verringert werden kann, so dass eine kostengünstigere Herstellung möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Transformators ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Dadurch, dass die Anordnung der nicht mit Anzapfungen versehene Teilwicklungen zusammen den ersten Endabgriff der Oberwicklung am axialen Ende der nicht mit Wicklungen versehenen Bereiche erlaubt, so dass beide Endabgriffe an leicht zugänglichen außenliegenden Flächen, nämlich Stirnseite und radialem Außenumfang der Oberwicklung, angeordnet werden können, bei Beibehaltung der durchgehenden Parallelschaltung zweier Wicklungsteile.
  • Zweckmäßig ist zwischen den nicht mit Anzapfungen versehenen Bereichen und den mit Anzapfungen versehenen Bereichen der beiden Wicklungsteile ein axialer Kühlkanal gebildet. Dies führt zu einer verbesserten Kühlwirkung des Transformators.
  • Um eine möglichst weitgehende Potentialgleichheit der einander zugeordneten Anzapfungen zu erhalten, sind vorteilhaft die die mit den Anzapfungen versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile bildenden Teilwicklungen an ihren jeweils beiden Enden elektrisch miteinander verbunden. Eine besonders einfache Struktur erhält man, wenn einerseits die einander zugewandten Enden und andererseits die einander abgewandten Enden der in axialer Richtung hintereinander angeordneten Teilwicklungen der mit den Anzapfungen versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile jeweils auf gleichem Potential liegen. Dies wird durch einander nicht behindernde bügelförmige Leiter erreicht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen senkrechten Schnitt durch die auf einem Kern eines Transformators angeordneten Wicklungen auf der Anschlussseite, und
    Fig. 2
    das Schaltbild der Oberspannungswicklung der Wicklungsanordnung nach Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt den in axialer Richtung verlaufenden rechten Außenrand 1 eines Kerns eines beispielsweise mit drei Kernschenkeln versehenen Gießharz-Transformators. Die Kerne sind jeweils mit dergleichen Wicklungsanordnung bestückt. Koaxial um den Kern herumgeführt sind auf der radial inneren Seite eine Unterspannungswicklung und auf der radial äußeren Seite eine Oberspannungswicklung. Die Unterspannungswicklung und die Oberspannungswicklung sind in radialer Richtung im Abstand voneinander angeordnet und bilden somit einen axialen Kühlkanal 2.
  • Die Unterspannungswicklung besteht aus zwei sich in axialer Richtung erstreckenden, elektrisch parallel geschalteten Wicklungsteilen, die jeweils aus zwei in axialer Richtung hintereinander liegenden Teilwicklungen 3.1, 3.2 bzw. 4.1, 4.2 gebildet sind. Dabei sind die Teilwicklung 3.1 des ersten Wicklungsteils räumlich innerhalb der Teilwicklung 4.1 des zweiten Wicklungsteils und die Teilwicklung 3.2 des ersten Wicklungsteils räumlich außerhalb der Teilwicklung 4.2 des zweiten Wicklungsteils angeordnet.
  • Die Oberspannungswicklung weist ebenfalls zwei sich in axialer Richtung erstreckende, elektrisch parallel geschaltete Wicklungsteile auf, die jeweils zwei in axialer Richtung hintereinander liegende Teilwicklungen 5.1, 5.2 bzw. 6.1, 6.2 enthalten. Deren räumliche Zuordnung ist wie bei der Unterspannungswicklung derart, dass die beiden Teilwicklungen 5.1 und 5.2 bzw. 6.1 und 6.2 eines Wicklungsteils axial hintereinander liegen und dass die Teilwicklung 5.1 des ersten Wicklungsteils konzentrisch von der Teilwicklung 6.1 des zweiten Wicklungsteils sowie die Teilwicklung 6.2 des zweiten Wicklungsteils konzentrisch von der Teilwicklung 5.2 des ersten Wicklungsteils umgeben sind.
  • Darüber hinaus enthalten die Wicklungsteile der Oberspannungswicklung zusätzlich jeweils eine dritte Teilwicklung 5.3 bzw. 6.3. Diese Teilwicklungen 5.3 und 6.3 sind einerseits mit den anderen Teilwicklungen 5.1 und 5.2 bzw. 6.1 und 6.2 ihres Wicklungsteils in Reihe geschaltet, andererseits aber an ihren jeweiligen beiden Enden durch Leiter 7 und 8 direkt miteinander verbunden, so dass sie unmittelbar zueinander parallel geschaltet sind. Die Anschlüsse 9 und 10 der Oberspannungswicklung sind einerseits mit einem die oberen Enden der Teilwicklungen 5.1 und 6.1 verbindenden Leiter 11 und andererseits mit dem Leiter 8 verbunden.
  • Die Teilwicklungen 5.3 und 6.3 bestehen jeweils, wie Fig. 1 zeigt, aus mehreren, im dargestellten Beispiel zehn, hintereinander geschalteten Spulen 12. Jede Spule 12 ist gemäß Fig. 2 mit einer Anzapfung 13 versehen; jedoch können die Spulen 12 jeweils auch mehrere Anzapfungen 13 aufweisen. Die Anzapfungen 13 sind gegenüber den in Fig. 1 gezeigten Zuleitungen zu den Teilwicklungen 5.3 und 6.3 in deren Umfangsrichtung um 180° versetzt und daher in Fig. 1 nicht dargestellt.
  • Die Teilwicklungen 5.3 und 6.3 sind einander gleich ausgebildet, so dass jeder Spule 12 bzw. Anzapfung 13 der Teilwicklung 5.3 eine Spule 12 bzw. Anzapfung 13 der Teilwicklung 6.3 entspricht, die auf gleichem Potential liegt. Die Anzapfungen 13 sind mit Anschlüssen einer Schaltleiste 14 verbunden. Diese enthält interne Verbindungsleitungen 15 derart, dass die beiden jeweils auf gleichem Potential liegenden Anzapfungen 13 der Teilwicklungen 5.3 und 6.3 miteinander verbunden werden. Jede mit zwei auf gleichem Potential liegenden Anzapfungen 13 verbundene Verbindungsleitung 15 ist zu einem äußeren Anschluss der Schaltleiste 14 geführt, der wiederum mit einem Anschluss eines Stufenschalters 16 in Verbindung steht. Durch entsprechende Einstellung nur des einen Stufenschalters 16 wird somit bewirkt, dass in beiden Teilwicklungen 5.3 und 6.3 gleichzeitig einander entsprechende Spulen oder Spulenteile überbrückt werden, wodurch in den Teilwicklungen 5.3 und 6.3 jeweils der gleiche Teilwert der Oberspannung gebildet wird, um diese auf einen gewünschten Wert einzustellen.
  • Wie in Fig. 1 illustriert ist, sind die Teilwicklungen 5.3 und 6.3 ebenfalls konzentrisch zum Kern und die Teilwicklungen 6.1 und 5.2 umgebend angeordnet, wobei sie in axialer Richtung hintereinander liegen. Die beiden Leiter 7 und 8 verbinden jeweils die einander abgewandten und die einander zugewandten Enden der Teilwicklungen 5.3 und 6.3 über Anschlussstützer 17, 18, 19 und 20. Ein Hilfsstützer 21 dient zum Fixieren eines Leiters 22 zwischen dem Anschluss 9 und dem Leiter 11.
  • Zwischen den Teilwicklungen 6.1 und 5.2 einerseits und den Teilwicklungen 5.3 und 6.3 andererseits besteht ein radialer Abstand, um einen zweiten Kühlkanal 23 zu bilden.

Claims (6)

  1. Gießharz-Transformator mit mindestens einer Unterspannungswicklung und mit mindest einer diese koaxial umgebenden Oberspannungswicklung mit zwei Wicklungsteilen, welche zueinander parallel geschaltet sind und jeweils mehrere Anzapfungen für eine gewünschte Einstellung der Oberspannung aufweisen,
    - wobei jeder Wicklungsteil Teilwicklungen (5.1, 5.2, 5.3,
    bzw. 6.1, 6.2, 6.3) aufweist, wobei die Teilwicklungen jedes Wicklungsteils (5.1, 5.2, 5.3, bzw. 6.1, 6.2, 6.3) eine Reihenschaltung bilden,
    - wobei die mit den Anzapfungen (13) versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile durch jeweils eine Teilwicklung (5.3, 6.3) mit jeweils einer Anzahl von Spulen (12) gebildet sind und diese Teilwicklungen (5.3, 6.3) koaxial die nicht mit den Anzapfungen (13) versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile umgeben sowie in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Teilwicklungen (5.3, 6.3), die die mit den Anzapfungen (13) versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile bilden, einander gleich ausgebildet sind, so dass jeder Spule (12) bzw. Anzapfung (13) der ersten dieser Teilwicklungen (5.3) eine Spule (12) bzw. Anzapfung (13) der zweiten dieser Teilwicklungen (6.3) entspricht, die auf gleichem Potential liegt, wobei die jeweils auf gleichem Potential liegenden Anzapfungen (13) dieser beiden Teilwicklungen (5.3, 6.3) mit einem gemeinsamen Anschluss eines zur Spannungseinstellung verstellbaren Stufenschalters (16) verbunden sind,
    - dass die nicht mit den Anzapfungen (13) versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile jeweils in mindestens zwei axiale Teilwicklungen (5.1, 5.2; 6.1, 6.2) unterteilt sind, wobei diese axialen Teilwicklungen (5.1, 5.2; 6.1, 6.2) abwechselnd auf der radial inneren und der radial äußeren Seite der Oberspannungswicklung angeordnet sind.
  2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen den nicht mit Anzapfungen (13) versehenen Bereichen und den mit Anzapfungen (13) versehenen Bereichen der beiden Wicklungsteile ein axialer Kühlkanal (23) gebildet ist.
  3. Transformator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die mit den Anzapfungen (13) versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile bildenden Teilwicklungen (5.3, 6.3) an ihren jeweils beiden Enden elektrisch parallel verbunden sind.
  4. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass die einander zugewandten Enden der in axialer Richtung hintereinander angeordneten Teilwicklungen (5.3, 6.3) der mit den Anzapfungen (13) versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile auf gleichem Potential liegen.
  5. Transformator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einander abgewandten Enden der in axialer Richtung hintereinander angeordneten Teilwicklungen (5.3, 6.3) der mit den Anzapfungen (13) versehenen Bereiche der beiden Wicklungsteile auf gleichem Potential liegen.
  6. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltleiste (14) zum jeweiligen Verbinden der auf gleichem Potential liegenden Anzapfungen (13) der beiden Wicklungsteile miteinander und mit einem zugeordneten Anschluss des Stufenschalters (16) vorgesehen ist.
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