DE3234098A1 - Verfahren zur herstellung in giessharz eingebetteter wicklungen fuer transformatoren - Google Patents
Verfahren zur herstellung in giessharz eingebetteter wicklungen fuer transformatorenInfo
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- H01F41/127—Encapsulating or impregnating
Description
TRANSFORMATOREN UNION AG Unser Zeichen
Stuttgart VPA 82 P 6 5 0 7 DE
Verfahren zur Herstellung in Gießharz eingebetteter Wicklungen für Transformatoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von in Gießharz eingebetteten Wicklungen für Transformatoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Wit zunehmendem Einsatz von Gießharztransformatoren bekommt die Optimierung, insbesondere auch des eingesetzten
Gießharzes steigende wirtschaftliche Bedeutung. Aus diesem Grund wird eine gleich gute Ausnutzung
der vorteilhaften elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Gießharzformstoffes angestrebt,
wobei mögliche kleinere Wanddicken des Gießharzkörpers zusätzlich erhebliche thermische
Vorteile bringen.
Durch die europäische Patentanmeldung 80 108 131 ist
schon ein Verfahren zur Herstellung in Gießharz eingebetteter Wicklungen für elektrische Geräte bekannt,
wonach imprägnierte, gewellte Isolierstoffmatten als
Abstandshalter zur Fixierung der einzuhüllenden elektrischen
Geräteteile in der Gießform dienen. Diese im Gießharzkörper verbleibenden Isolierstoffmatten bewirken
gleichzeitig für den Gießharzformstoff eine Armierung,
die die mechanische Belastbarkeit des Gießharzformstoffes erhöht.
Durch das bekannte Verfahren werden auch Wicklungen aus in Achsrichtung hintereinanderliegenden Spulen
vergossen, wobei der Verguß vorzugsweise bei liegender Form in einer evakuierten Kammer durch einen
Kit 2 Po / 09.09.1982
- * - VPA 82 P 6 5 0 7 DE
achsparallelen Schlitz im äußeren Mantel der
Gießform erfolgt und wonach die Aushärtung der Gießharzmasse mindestens teilweise in der Form selbst
bei erhöhter Temperatur und bei atmosphärischem oder höherem Druck erfolgt.
Zur Durchführung des bekannten Verfahrens sind jedoch
Abstandshalter bzw. Armierungseinlagen in einer sehr großen Anzahl von verschiedenen Abmessungen erforderlich,
die wiederum eine Vielzahl von teuren Hilfswerkzeugen zu ihrer Herstellung erfordern. Praktisch
werden zur Begrenzung der Anzahl der zur Herstellung der Abstandshalter erforderlichen Hilfswerkzeuge
nur Abstandshalter in bestimmten gegeneinander abgestuften Abmessungen hergestellt, so daß die elektrische
und die mechanische Belastbarkeit der Gießharzkörper häufig nicht voll ausgenutzt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem bei der Herstellung von
in Gießharz eingebetteten Wicklungen die guten elektrischen und die durch eingelegte Armierung verbesserten
mechanischen Eigenschaften des Gießharzkörpers voll ausnutzbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein innerer Mantel der Gießform die radiale Höhe eines
gewellten und imprägnierten innenliegenden Abstandshalters durch bleibende Verformung bis auf das Sollraaß
der Gießharzkörperwanddicke verkleinert, indem der
innere Mantel in radialer Richtung gespreizt wird, wobei seine sich in Umfangsrichtung überlappenden achsparallelen
Ränder aufeinander gleiten und wobei die Spulen der Wicklung durch Kraftschluß in Achsrichtung
- ι - VPA 82 P 6 5 O 7 DE
auf dem innenliegenden Abstandshalter fixiert sind, und wobei außerdem die stirnseitigen Formwände die
stirnseitigen Kanten der Gießformmäntel mit einer elastischen Innenseite umfassen.
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Zur Spreizung des innenliegenden Formmantels kann beispielsweise
eine Vorrichtung gemäß der DE-PS 22 11 685 eingesetzt werden, wonach auf dem Umfang eines im
Durchmesser einstellbaren Wickelkernes vorgesehene Profilleisten ihre radiale Lage durch Verschieben auf
Bolzen in schräg zur Achsrichtung angeordneten Nuten verändern.
Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abstandshalter aus zwei Lagen von
gewellten Isolierstoffmatten aufgebaut sind, wobei die Richtung der Wellfaltung einer Lage gegen die Wicklungsachse
+ 45° und die der anderen Lage - 45° beträgt, so daß sich die Wellfaltung der beiden Lagen
unter 90 kreuzt. Weitere erfindungsgemäße Maßnahmen zur Anpassung des Gießharzkörpers an auftretende Belastungen
bestehen darin, daß die Abstandshalter die Wicklung an beiden Enden in Achsrichtung überragen und
daß in von den Spulen und den Abstandshaltern gebildete Kammern bei langsam rotierender Wicklung in Umfangsrichtung
gestreckte Faserbündel eingelegt werden, und daß zur zusätzlichen Armierung des Gießharzkörpers
auch Faserbündel in die achsparallelen Wellen der Abstandshalter eingelegt werden.
Gemäß vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung werden
als Abstandshalter mit reinem Gießharz imprägnierte Gewebe- oder Vliesmatten aus Glas- oder Polyesterfasern
verwendet und dient als Gießharz mit Quarzmehl gefülltes oder reines Epoxydharz.
*: :.:.-: Γ- i · /:.:;' 3' 34;
- 4 - VPA 82 P 6 5 O 7 DE
Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung
besteht darin, daß die Spulen der Wicklung über den blanken inneren Mantel der Gießform geschoben sind
und der innere Abstandshalter bei festgehaltenen Spulen
zwischen den sich in Umfangsrichtung überlappenden
Rändern des langsam rotierenden inneren Mantels der Gießform aus einem Magazin in derselben in seine
Einbaulage gezogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung in Gießharz eingebetteter Wicklungen von Transformatoren
ist sehr vorteilhaft, denn es erlaubt die Anpassung der besonders wichtigen und kritischen Wandstärke des
Gießharzumgusses auf der Innenseite der Wicklung durch
Verformung der eingelegten Armierung auf praktisch jedes gewünschte Maß, wobei die Ausgangsabmessungen der
Abstandshalter für jeweils einen größeren Bereich der
Gießharzkörperwanddicke gleich sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispiels
für eine Gießform zum Umgießen einer Transformatorwicklung näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Quer- und
Fig. 2 einen achsparallelen Längsschnitt durch eine zum Umgießen vorgesehene Transformatorwicklung.
Spulen 1 für eine Transformatorwicklung, beispielsweise
eine Oberspannungswicklung, sind einzeln und unabhängig voneinander in an sich bekannter Weise auf
besonderen Einrichtungen gewickelt. Alle in einen gemeinsamen Gießharzblock einzubettenden Spulen 1 liegen
in radialer Richtung zwischen einem inneren Ab-Standshalter 2 und finem äußeren Abstandshalter 3.
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Die Abstandshalter 2 und 3 bestehen ihrerseits aus Gewebe- oder Vliesmatten aus Glas- oder Epoxydharz
und sind ähnlich wie Wellpapier gewellt. Die Wellen erstrecken sich im Normalfall parallel zur Wicklungsachse,
dabei ist die Wellenhöhe ungefähr gleich der Wellenlänge.
An die Innenseite des inneren Abstandshalters 2 wird
in Richtung der Pfeile 4 ein innerer Mantel 5 einer Gießform angepreßt. Die hierzu erforderliche Preßkraft
wird in an sich bekannter Weise durch auf Kegeln oder
schiefen Ebenen verschobenen Leisten oder sonstigen Vorrichtungen auf den inneren Mantel 5 übertragen. Zur
Verringerung der Reibung und zur Verhinderung von Verspannungen in Umfangsrichtung sind an den nicht dargestellten
Leisten entlang der Berührungslinien mit dem inneren Mantel 5 Kugeln oder Rolle angebracht.
Der innere Mantel 5 wird unter Verformung des inneren Abstandshalters 2 unabhängig von Durchmessertoleranzen
so weit gespreizt, daß die Stärke des mit Gießharz auszufüllenden Spaltes der im Betrieb zu erwartenden
elektrischen und/oder mechanischen Beanspruchung des Gießharzformstoffes gerade standhält. Ausgehend hiervon
ist vorher die Bemessung des inneren Abstandshalters 2 im Hinblick auf die zu erwartende
mechanische Belastung ausgelegt.
Bei insgesamt niedrigen elektrischen Beanspruchungen des Gießharzformstoffes und gleichzeitig hohen
mechanischen Belastungen werden zur Beherrschung der letzteren in alle oder in einige der Wellen achsparallel
ausgerichtete Faserbündel zur zusätzlichen Armierung des' Gießharzkörpers eingelegt. Eine weitere
Verfestigung des Gießharzkörpers ergibt sich durch Einwickeln von Faserbündeln in die ringförmigen
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- g - VPA 82 P 6 5 O 7 DE
Kammern, die von den Spulen 1 in axialer Richtung und von den Abstandshaltern 2 und 3 in radialer Richtung
umschlossen sind. Schließlich tragen auch außen um den äußeren Abstandshalter 3 herumgelegte nicht dargestellte
Bandagen zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Gießharzkörpers in Umfangsrichtung bei. Durch
diese nicht dargestellten Bandagen ist es darüber hinaus möglich, auch die Stärke des von dem äußeren
Abstandshalter 3 offen gehaltenen Spaltes unabhängig von Durchmessertoleranzen an den Spulen 1 einzustellen.
Um die Wicklungsanordnung aus den Spulen 1,dem von
innen gegen diese gespreizten inneren Abstandshalter 2 und dem inneren Mantel 5 sowie dem von außen um
die Spulen 1 bandagierten äußeren Abstandshalter 3 ist ein äußerer Mantel 6 einer Gießform gelegt, der sich
im wesentlichen an die Wellen des äußeren Abstandshalters 3 sowie an die diesen umfassenden Bandagen anlegt.
In dem äußeren Mantel 6 ist eine achsparallele Ausbuchtung 7 vorgesehen, die am Gießharzkörper eine
Verstärkung zur Aufnahme der Wicklungsauslextungen und
-anschlußkontakte formt. Gegenüber von der Ausbuchtung 7 ist ein Schlitz 8 vorgesehen, der von in etwa
in radialer Richtung abgekanteten Wandstreifen 9 flankiert ist und als Entlüftungs- und Eingußöffnung für
die Gießform dient.
Die Stirnseiten der Gießform sind durch stirnseitige Formwände 10 verschlossen, deren dem inneren Mantel 5
und dem äußeren Mantel 6 zugekehrte Seite mit einer Schicht 11 aus elastischem Werkstoff belegt ist. Die
stirnseitigen Formwände 10 werden mit ihrer Schicht 11 durch je eine Ankerplatte 13 so stark an die stirnseitigen
Kanten des inneren Mantels 5 und des äußeren
- Tl - VPA 82 P 6 5 O 7 DE
Mantels 6 gepreßt, daß diese in die elastische Schicht 11 eingedrückt werden. Die hierzu erforderliche
Preßkraft für die Ankerplatten 13 wird durch Muttern 14 auf einer Zugstange 12 aufgebracht.
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Die so in die Gießform aus dem inneren Mantel 5, dem äußeren Mantel 6 sowie den stirnseitigen Formwänden
10 eingebettete Anordnung aus Spulen 1, dem inneren Abstandshalter 2 und dem äußeren Abstandshalter. 3 wird
in einer nicht dargestellten Kammer bis nahe an ein vollkommenes Vakuum evakuiert und dann mit reinem
Epoxydharz oder mit einem bis zu 75 % Quarzmehl aufweisenden
Epoxydharzgemisch ausgegossen. Dabei sind je nach den vorliegenden Verhältnissen, die Form, die
Spulen 1 und/oder die Gußmasse vorgewärmt.
Im Anschluß an das Füllen der Gießform mit Gußmasse wird diese dem atmosphärischem Druck oder einem höheren
Druck ausgesetzt, so daß der aus dem von den Wandstreifen 9 gebildeten Trichter vorhandene Gußmasseüberschuß
bis zur vollständigen Erstarrung des Gießharzkörpers Gußraasse in die Gießform nachgedrückt
wird.
0 Patentansprüche
2 Figuren
2 Figuren
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung in Gießharz eingebetteter
wicklungen für Transformatoren,
- wonach die in Achsrichtung hintereinanderliegenden Spulen (1) der Wicklung je für sich und unabhängig voneinander gewickelt werden,
- wonach die in Achsrichtung hintereinanderliegenden Spulen (1) der Wicklung je für sich und unabhängig voneinander gewickelt werden,
- wonach imprägnierte, gewellte Isolierstoffmatten in
radialer Richtung als Abstandshalter (2, 3) zwischen einem inneren Mantel (5) der Gießform und Spulen (1)
der Wicklung sowie zwischen den Spulen (1) der Wicklung und einem äußeren Mantel (6) der Gießform dienen,
- wonach der innere (5) und der äußere Mantel (6) der Gießform zwischen stirnseitigen Formwänden (10)
fixiert sind,
- wonach der Verguß bei liegender Form in einer evakuierten Kammer durch einen achsparallelen Schlitz (8)
im äußeren Mantel (6) der Gießform erfolgt und - wonach die Aushärtung der Gießharzmasse mindestens
teilweise in der Form bei erhöhter Temperatur und bei atmosphärischem oder höheren Druck erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der innere Mantel (5) der Gießform die radiale Höhe des innenliegenden Abstandshalters (2) durch
bleibende Verformung bis auf das Sollmaß verkleinert, indem der innere Mantel (5) in radialer Richtung
gespreizt wird, wobei seine sich in Umfangsrichtung überlappenden achsparallelen Ränder aufeinandergleiten,
- daß die Spulen (1) der Wicklung durch Kraftschluß in Achsrichtung auf dem innenliegenden Abstandshalter
(2) fixiert sind und
- daß die stirnseitigen Formwände (10) die stirnsei-
- 4 - VPA 82 P 6 5 O 7 DE
tigen Kanten des inneren (5) und des äußeren Mantels (6) der Gießform mit einer elastische Innenseite
(11) umfassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die Abstandshalter (2, 3) aus zwei Lagen der Isolierstoffmatten aufgebaut
sind, wobei die Richtung der Wellfaltung einer Lage gegen die Wicklungsachse + 45° und die der anderen
Lage - 45° beträgt, so daß sich die Wellfaltung der beiden Lagen unter 90 kreuzt.
3. Verahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet , daß die Abstandshalter (2, 3) die Wicklung an beiden Enden in Achsrichtung
überragen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch
gekennzeichnet, daß in von den Spulen (1) und den Abstandshaltern (2, 3) gebildete
Kammern bei langsam rotierender Wicklung in Umfangsrichtung
gestreckte Faserbündel eingelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch
gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Armierung des Gießharzkörpers Faserbündel
in die achsparallelen Wellen der Abstandshalter (2, 3) eingelegt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch
gekennzeichnet, daß als Abstandshalter (2, 3) mit reinem Gießharz imprägnierte Gewebe- oder Vliesmatten aus Glas- oder Kunststoff-
3t fasern verwendet werden.
- Κί - VPA 82 P δ 5 O 7 DE
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d ε durch
gekennzeichnet, daß die als Abstandshalter (2, 3) dienenden Isolierstoffmatten
erst nach ihrem Einbau in die Gießform imprägniert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a durch
gekennzeichnet, daß als Gießharz mit Quarzmehl gefülltes oder reines Epoxydharz
verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a durch
gekennzeichnet, daß die Gießform und/oder die Wicklung vorgeheizt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a durch
gekennzeichnet, daß die Spulen (1) über den blanken inneren Mantel (5) der Gießform
geschoben sind und der innere Abstandshalter (2) bei festgehaltenen Spulen (1) zwischen den sich in Umfangsrichtung
überlappenden Rändern des langsam rotierenden inneren Mantels (5) der Gießform aus einem
Magazin in derselben in seine Einbaulage gezogen wird.
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