Title:
Mehrstocktransformator für ein Verteilnetz oder den Betrieb mit einem Umrichter
Kind Code:
A1


Abstract:

Um einen Transformator (1) für ein Verteilnetz oder für den Betrieb mit einem Umrichter mit einem mehrere Kernabschnitte (10) aufweisenden Kern, einer einen Kernabschnitt (10) umschließenden Unterspannungswicklung, die mehrere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Unterspannungsteilwicklungen (9, 15) aufweist, einer Oberspannungswicklung, die mehrere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Oberspannungsteilwicklungen (6, 7) aufweist, und unteren Pressblechen (3, 4) zum Verpressen der Kernabschnitte (10), wobei eine unterste Oberspannungsteilwicklung an den unteren Pressblechen (3, 4) abgestützt ist, bereitzustellen, bei dem die Herstellungskosten herabgesetzt sind, wird vorgeschlagen, dass alle Oberspannungsteilwicklungen (4, 5) unmittelbar aneinander anliegen und miteinander verbunden sind, wobei die Oberspannungswicklung nicht durch äußere Verpressung fixiert ist.




Inventors:
Hanov, Rudolf (73235, Weilheim, DE)
Bogner, Dieter (73257, Köngen, DE)
Divkovic, Evica (70199, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102016215646A
Publication Date:
02/22/2018
Filing Date:
08/19/2016
Assignee:
Siemens Aktiengesellschaft, 80333 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102005058119A1N/A2007-05-31



Foreign References:
200401089262004-06-10
22010051940-05-14
Claims:
1. Transformator (1) für ein Verteilnetz oder für den Betrieb mit Stromrichtern mit
– einem mehrere Kernabschnitte (10) aufweisenden Kern,
– einer einen Kernabschnitt (10) umschließenden Unterspannungswicklung, die mehrere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Unterspannungsteilwicklungen (9, 15) aufweist,
– einer Oberspannungswicklung, die mehrere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Oberspannungsteilwicklungen (6, 7) aufweist und
– unteren Pressblechen (3, 4) zum Verpressen der Kernabschnitte (10), wobei eine unterste Oberspannungsteilwicklung an den unteren Pressblechen (3, 4) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberspannungsteilwicklungen (4, 5) unmittelbar aneinander anliegen und ohne Verpressen miteinander verbunden sind.

2. Transformator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberspannungsteilwicklungen (5, 6) über eine Klebverbindung (7) oder eine Klettverbindung miteinander verbunden sind.

3. Transformator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Oberspannungsteilwicklung mit den unteren Pressblechen verschraubt ist.

4. Transformator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoff der untersten Oberspannungsteilwicklung (5) Abstützfüße (8) ausbildet, wobei die Abstützfüße (8) mit den unteren Pressblechen (3, 4) verschraubt sind.

5. Transformator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Unterspannungswicklung (9, 15) an dem Kernabschnitt (10) gehalten ist, den sie umschließt.

6. Transformator (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Unterspannungswicklung (9, 15) an dem Kernabschnitt (10) verklemmt ist.

7. Transformator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Oberspannungsteilwicklung (5, 6) konzentrisch zu einer Unterspannungsteilwicklung (9, 15) angeordnet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft einen Transformator für ein Verteilnetz oder für die Stromversorgung eines Stromrichters mit einem mehrere Kernabschnitte aufweisenden Kern, einer einen Kernabschnitt umschließenden Unterspannungswicklung, die mehrere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Unterspannungsteilwicklungen aufweist, einer Oberspannungswicklung, die mehrere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Oberspannungsteilwicklungen aufweist und unteren Pressblechen zum Verpressen der Kernabschnitte, wobei eine unterste Oberspannungsteilwicklung an den unteren Pressblechen abgestützt ist.

Ein solcher Transformator, der auch als Mehrstocktransformator bezeichnet wird, ist aus der ständigen Praxis dem Fachmann bekannt. Vorbekannte Mehrstocktransformatoren sind als sogenannte Trockentransformatoren ausgeführt. Die Wicklungen des Transformators sind daher nicht in einem flüssigen Isoliermedium, wie beispielsweise einem mineralischen Öl, angeordnet, sondern bei einem Gießharztransformator in der Regel mit aushärtbaren Isolierstoffen gewickelt oder in einem Gießharz vergossen. Jede Teilwicklung stellt somit einen individuellen Block bereit, der in der Regel eine kreiszylindrische Innenkontur begrenzt. Die Unter- und Oberspannungsteilwicklungen sind konzentrisch zueinander und zu einem die Unterspannungsteilwicklung durchragenden Kernschenkel angeordnet. Zur Halterung der Oberspannungsteilwicklungen sind diese über Klemmmittel zwischen unteren und oberen Pressblechen verklemmt. Die Pressbleche weisen vorteilhafterweise jeweils zwei Bleche auf, in deren Zwischenraum die Kernabschnitte hineinragen. Somit sind die Pressbleche fest mit dem Kern verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformator der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die Herstellungskosten weiter herabgesetzt sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass alle Oberspannungsteilwicklungen unmittelbar aneinander anliegen und ohne Verpressung miteinander verbunden sind.

Im Rahmen der Erfindung werden die Oberspannungsteilwicklungen nicht mehr durch Verpressen aneinander gehalten. Im Gegensatz zu Transformatoren gemäße dem Stand der Technik ist der erfindungsgemäße Transformator frei von Klemmmitteln. Vielmehr liegen die Oberspannungsteilwicklungen direkt aneinander an, wobei die unterste Oberspannungsteilwicklung an dem unteren Pressblech abgestützt und mit diesen verbunden ist. Die restlichen Oberspannungsteilwicklungen werden einfach auf die unterste Oberspannungsteilwicklung aufgestapelt, so dass eine zweite Oberspannungsteilwicklung direkt auf der untersten Oberspannungsteilwicklung aufliegt. Ggf. liegt eine dritte Unterspannungsteilwicklung auf der zweiten Unterspannungsteilwicklung auf und so weiter. Dabei sind die aneinander anliegenden Oberspannungsteilwicklungen durch ein Verbindungsmittel fest miteinander verbunden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine Verbindung der Oberspannungsteilwicklungen miteinander durch ein zweckmäßiges Verbindungsmittel eine ausreichend große mechanische Festigkeit der Oberspannungswicklungen bereitgestellt ist.

Erfindungsgemäß sind die Oberspannungsteilwicklungen hohlzylindrisch ausgebildet und begrenzen mit ihrer inneren Wandung einen kreiszylindrischen Hohlraum. Dabei ist es vorteilhaft, dass alle Oberspannungsteilwicklungen den gleichen Innendurchmesser aufweisen. Entsprechendes gilt für die Außenkontur, wobei die Außenkontur jedoch von einer kreiszylindrischen Ausgestaltung abweichen kann.

Zweckmäßigerweise sind alle Oberspannungsteilwicklungen identisch ausgebildet. In diesem Fall kann die eine obere Oberspannungsteilwicklung fluchtend zu einer unteren Unterspannungsteilwicklung ausgerichtet werden, so dass sie umfänglich bündig mit der untersten Oberspannungsteilwicklung abschließt.

Im Rahmen der Erfindung sind die Verbindungsmittel, durch welche die Oberspannungsteilwicklungen miteinander verbunden sind beliebig. Beispielsweise können die Oberspannungsteilwicklungen durch Klammern, Schrauben oder dergleichen miteinander verbunden sein. Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung nur, dass eine so hohe Verbindungskraft bereitgestellt ist, dass die Oberspannungsteilwicklungen über die angegebene Lebensdauer des Transformators hinweg sicher gehalten sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Oberspannungsteilwicklungen miteinander über eine Klebverbindung oder eine Klettverbindung verbunden. Eine Kleb- oder Klettverbindung ist kostengünstig und stellt darüber hinaus die geforderte mechanische Festigkeit für eine ausreichende Verbindungskraft der Oberspannungsteilwicklungen zur Unterspannungsteilwicklung bereit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die unterste Oberspannungsteilwicklung mit den unteren Pressblechen verschraubt. Die Verschraubung erhöht die mechanische Festigkeit, wobei das Verschrauben kostengünstig und schnell erfolgen kann. Dazu ist beispielsweise in dem ausgehärteten Isolierstoff der untersten Oberspannungsteilwicklung ein Gewinde eingebettet. Als Isolierstoff kommt beispielsweise Gießharz, insbesondere Epoxidharz in Betracht. Das Einbetten der Wicklungen erfolgt durch bekanntes Vergießen mit dem Isolierstoff in flüssiger Form.

Die unteren Pressbleche weisen in der Regel zwei Profilträger auf, die einander gegenüberliegen und einen Spalt begrenzen, in den die Kernabschnitte einzeln oder gemeinsam hineinragen. Durch Verschrauben werden die unteren Pressbleche gegeneinander verklemmt, wobei sie die besagten Kernabschnitte zusammenpressen. In der Regel sind neben unteren Pressblechen auch obere Pressbleche im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die ebenfalls einen Spalt begrenzen, in den sich die Kernabschnitte mit ihrem vom unteren Kernblech abgewandten Ende hinein erstrecken. Das Verpressen der Kernabschnitte erfolgt wie weiter oben beschrieben, so dass auch an dem oberen Ende der Kernabschnitte ein ausreichend großer mechanischer Halt bereitgestellt ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik sind die Oberspannungsteilwicklungen jedoch nicht mehr mit dem oberen Pressblech in irgendeiner Weise verbunden, vielmehr sind alle Oberspannungswicklungen allein durch ihre Gewichtskräfte den unteren Pressblechen abgestützt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet der Isolierstoff der untersten Oberspannungsteilwicklung Abstützfüße aus, wobei die Abstützfüße mit den unteren Pressblechen verschraubt sind. Die mit anderen Worten an den Isolierstoff angeformten Abstützfüße sind mit einem Innengewinde ausgerüstet, so dass die Abstützfüße fest mit den unteren Pressblechen verschraubt werden können. Somit ist eine stabile Verbindung zwischen den Oberspannungsteilwicklungen und den unteren Pressblechen bereitgestellt.

Vorteilhafterweise ist jede Unterspannungswicklung an dem Kernabschnitt gehalten, den sie umschließt. Im Gegensatz zu den Oberspannungsteilwicklungen sind die Unterspannungsteilwicklungen nicht auf den unteren Pressblechen abgestellt. Vielmehr sind die Unterspannungsteilwicklungen fest an dem Kernabschnitt montiert, den sie umschließen. Die Art und Weise der Montage ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig.

Vorteilhafterweise sind die Unterspannungswicklungen an dem Kernabschnitt jedoch verklemmt. Zum Verklemmen eignen sich zweckmäßige Keile aus Isolierstoff, die beidseitig an gegenüberliegenden Seiten des Kernabschnittes ein Verklemmen der jeweiligen Unterspannungsteilwicklung ermöglichen. Das Verklemmen der Unterspannungsteilwicklungen ermöglicht eine weitere Kostensenkung gegenüber den vorbekannten Lösungen.

Zweckmäßigerweise ist jede Oberspannungsteilwicklung konzentrisch zu jeder Unterspannungsteilwicklung angeordnet. Durch die konzentrische Anordnung werden die besten Ergebnisse beim Betrieb des erfindungsgemäßen Transformators erzeugt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Bauteil

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators in einer perspektivischen Vorderansicht,

2 den Transformator gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht von hinten,

3 den in den 1 oder 2 gezeigten Transformator in einer geschnittenen Seitenansicht und

4 den Transformator gemäß 1 und 2 in einer geschnittenen Draufsicht verdeutlichen.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators 1 in einer perspektivischen Vorderansicht. Der Transformator 1 ist als Doppelstocktransformator ausgeführt. Auf unteren Schienen 2, die beispielsweise auf dem Boden des Aufstellortes verlaufen, sind zwei untere Pressbleche 3 und 4 verschraubt. Auf den unteren Pressblechen 3 und 4 ist eine untere Oberspannungsteilwicklung 5 abgestützt, wobei eine weitere Oberspannungsteilwicklung 6 in direktem Kontakt zu der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 steht. Dabei ist die Oberspannungsteilwicklung 6 durch ein zweckmäßiges Verbindungsmittel 7 fest mit der unteren Teilwicklung verbunden. Die untere Oberspannungsteilwicklung 5 bildet Abstützfüße 8 aus, die ein Innengewinde aufweisen. Die Abstellfüße 8 sind mit den unteren Pressblechen 3 und 4 fest verschraubt. Die Oberspannungsteilwicklungen 5 und 6 sind konzentrisch zu jeweils einer Unterspannungsteilwicklung angeordnet, von denen lediglich die obere Unterspannungsteilwicklung 9 im oberen Bildbereich erkennbar ist. Die Unterspannungsteilwicklungen umschließen einen Kernschenkel 10 als Kernabschnitt, so dass jede Unterspannungsteilwicklung konzentrisch zu einem Schenkel 10 des Kerns des Transformators 1 angeordnet ist. Darüber hinaus sind obere Pressbleche 11 und 12 erkennbar, die einen Spalt begrenzen, in dem sich die aus Kernblechen bestehenden Kernschenkel 10 hinein erstrecken. Durch die oberen und unteren Pressbleche sind die Kernbleche fest miteinander verklemmt, so dass für eine ausreichend hohe Festigkeit des Kerns 10 gesorgt ist. Die Wicklungsanschlüsse der Oberspannungsteilwicklungen 5, 6 sind durch die Verbindungsleiter 13 miteinander verschaltet. Neben der besagten Verschaltung sind in 1 optionale Anzapfungen 18 der Oberspannungswicklungen 5, 6 erkennbar.

2 zeigt den Transformator 1 gemäß 1 von hinten. Hier sind anstelle der Anzapfungen und Verbindungsleiter der Oberspannungsteilwicklungen 5, 6 die Wicklungsanschlüsse 14 der Unterspannungsteilwicklung verdeutlicht. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu 1 hier entsprechend.

3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Transformators. Insbesondere ist hier erkennbar, dass die untere Oberspannungsteilwicklung 5 Abstützfüße 8 ausbildet, die mit den unteren Pressblechen 3 und 4 fest verschraubt sind. Darüber hinaus ist erkennbar, dass sich der Schenkel 10 des Kerns zwischen die unteren Pressbleche 3 und 4 erstreckt, so dass durch ein Verklemmen der Pressbleche 3 und 4 die Bleche des Kernabschnitts 10 fest aneinander und mit dem Joch gepresst sind. Die untere Oberspannungsteilwicklung 5 steht auf den unteren Pressblechen 3, 4. Die obere Oberspannungsteilwicklung 6 ist – wie bereits ausgeführt – direkt und somit unmittelbar an der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 abgestützt, wobei eine Klebeverbindung 7 zwischen der oberen Oberspannungsteilwicklung 6 und der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 die notwendige mechanische Festigkeit bereitstellt. Anstelle der hier eingesetzten Klebeverbindung 7 kann im Rahmen der Erfindung doch auch jede andere Fügeverbindung oder aber eine hiervon abweichende Verbindung gewähr werden. Im Gegensatz dazu ist eine untere Unterspannungsteilwicklung 15 erkennbar. Diese untere Unterspannungsteilwicklung 15 ist konzentrisch zum Kernschenkel 10 und konzentrisch zur unteren Oberspannungsteilwicklung 5 angeordnet. Dabei begrenzen beide Teilwicklungen einen kreiszylindrischen Innenraum, durch den sich der Kernschenkel 10 erstreckt.

Die untere Unterspannungsteilwicklung 15 ist jedoch über eine Klemmverbindung 17 fest an dem Kernabschnitt 10 gehalten. Das Verklemmen einer Unterspannungsteilwicklung am Kernabschnitt ist dem Fachmann jedoch bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer eingegangen zu werden braucht.

4 zeigt den Transformator 1 gemäß der 1 oder 2 in einer Draufsicht, in der die konzentrische Anordnung der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 und der unteren Unterspannungsteilwicklung 15 erkennbar ist. Darüber hinaus ist erkennbar, dass die untere Unterspannungsteilwicklung 15 über Klemmmittel 17 fest mit dem Kernabschnitt 10 verbunden ist. Die Klemmmittel 17 umfassen beispielsweise aus einem Isoliermaterial gefertigte Keile.