CARLEN, Martin (Loorenstrasse 29, Niederrohrdorf, CH-5443, CH)
STEINMETZ, Thorsten (Pilgerstrasse 6, Baden-Dättwil, CH-5405, CH)
WEBER, Benjamin (Ennertstrasse 16, Winterberg, D-59955, DE)
SINGH, Bandeep (Zürcherstrasse 124, Neuenhof, CH-5432, CH)
LIM, Jong-Yun (Dujung-dong, Sekwang APT 305-602, Chonan-Si, KR)
SCHAAL, Stéphane (5 rue Jacques Prévert, Sierentz, Sierentz, F-68510, FR)
GREUTER, Felix (Im Bettliacher 8, Baden-Rütihof, CH-5406, CH)
SMAJIC, Jasmin (Dorfwiesenstrasse 22, Schöfflisdorf, CH-8165, CH)
DONZEL, Lise (Landstrasse 82, Wettingen, CH-5430, CH)
CARLEN, Martin (Loorenstrasse 29, Niederrohrdorf, CH-5443, CH)
STEINMETZ, Thorsten (Pilgerstrasse 6, Baden-Dättwil, CH-5405, CH)
WEBER, Benjamin (Ennertstrasse 16, Winterberg, D-59955, DE)
SINGH, Bandeep (Zürcherstrasse 124, Neuenhof, CH-5432, CH)
LIM, Jong-Yun (Dujung-dong, Sekwang APT 305-602, Chonan-Si, KR)
SCHAAL, Stéphane (5 rue Jacques Prévert, Sierentz, Sierentz, F-68510, FR)
GREUTER, Felix (Im Bettliacher 8, Baden-Rütihof, CH-5406, CH)
SMAJIC, Jasmin (Dorfwiesenstrasse 22, Schöfflisdorf, CH-8165, CH)
| Patentansprüche Trockentransformatorkern für einen Trockentransformator (34), mit einem amorphes Material (14) aufweisenden Transformatorkern (10, 32, 46), welcher auf seiner Oberfläche mindestens teilweise eine Kapselung (36) zum Schutz vor Umwelteinflüssen, insbesondere zum Schutz gegen Feuchtigkeit und Oxidation, aufweist, wobei die Kapselung (36) mindestens ein um den Transformatorkern (10, 32, 46) gewickeltes Band (38) (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (38), insbesondere nach jeder Windung oder insbesondere nach weniger als jeweils einer Windung, unterbrochen ist. Trockentransformatorkern für einen Trockentransformator (34), mit einem amorphes Material (14) aufweisenden Transformatorkern (10, 32, 46), welcher auf seiner Oberfläche mindestens teilweise eine Kapselung (36) zum Schutz vor Umwelteinflüssen, insbesondere zum Schutz gegen Feuchtigkeit und Oxidation, aufweist, wobei die Kapselung (36) mindestens eine um den Transformatorkern (10, 32, 46) gewickelte Folie (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (40), insbesondere nach jeder Windung oder insbesondere nach weniger als jeweils einer Windung, unterbrochen ist. Trockentransformatorkern gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (40) als metallische Folie, vorzugsweise als Aluminiumfolie, Kupferfolie oder Silberfolie, ausgeführt ist. Trockentransformatorkern gemäß einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (38) als selbstklebendes oder nicht-selbstklebendes metallisches Band, vorzugsweise als Aluminiumband, ausgeführt ist. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (40) als ein laminiertes, vorzugsweise selbstklebendes Verbundelement mit einer Metallfolie und einer Isolierfolie, vorzugsweise mit einer Aluminium-, Kupfer- oder Silberfolie, ausgeführt ist. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (38) als ein metallisierter Polymerfilm ausgeführt ist. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (40) als ein metallisierter Polymerfilm ausgeführt ist. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (38) als ein mit einem Metalloxidfilm, vorzugsweise mit einem Aluminiumoxid- oder Siliziumoxidfilm, beschichteter Polymerfilm ausgeführt ist. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (40) als ein mit einem Metalloxidfilm, vorzugsweise mit einem Aluminiumoxid- oder Siliziumoxidfilm, beschichteter Polymerfilm ausgeführt ist. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (38) als ein Flocken, vorzugsweise Glimmer- oder Glasflocken, aufweisendes Isolierband ausgeführt ist. 11. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung (36) eine Lackierung (42, 52) aufweist. 12. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierung (42, 52) Flocken, vorzugsweise Glimmer- oder Glasflocken, aufweist. 13. Trockentransformatorkern gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Transformatorkerns (10, 32, 46) eine Basisbeschichtung, vorzugsweise aus Epoxidharz, Acrylat oder Silikon, zur Verbesserung der Haftung der Kapselung (36) am Transformatorkern (10, 32, 46) vorhanden ist. 14. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung (36) eine Beschichtung (42, 54) aufweist. 15. Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (42, 54) eine Sauerstoff- und Feuchtebarriere, vorzugsweise mit SiOx, aufweist. 16. Trockentransformatorkern gemäss einem der Ansprüche 14-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (42, 54) eine mittles eines Plasmas, vorzugsweise eines atmosphärischen Plasmas, angebrachte Feuchtebarriere aufweist. Trockentransformatorkern gemäss einem der Ansprüche 15-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (42, 54) eine mittles eines Sol-Gels aufgebrachte Feuchtebarriere aufweist. Trockentransformatorkern gemäss einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung (36) mittels einer selbstschweissenden Gummifolie umhüllt ist. 19. Trockentransformatorkern gemäss einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselung (36) den Transformatorkern (10, 32, 46) vollständig umhüllt. 20. Trockentransformator mit einem Trockentransformatorkern (10, 32, 46) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 19 und mindestens einer Primärwicklung sowie mindestens einer Sekundärwicklung . Trockentransformatorkern für einen Trockentransformator (34) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem ein amorphes Material (14) aufweisenden Transformatorkern (10, 32, 46), welcher unter einer Kapselung (36) eine unterstützende E-förmige Platte, zum Schutz vor Deformationen und vor Abblättern des amorphen Materials (14), aufweist. |
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trocken ¬ transformatorkern gemäss Anspruch 1 und 2 sowie einen Trockentransformator gemäss Anspruch 20.
Üblicherweise werden Transformatoren mit einem Transformatorkern aus geschichteten Transformatorenblechen ausgeführt. Der Grundkörper des Trans formatorkerns kann aus amorphem Material bestehen. Amorpher Stahl besitzt eine besonders schmale B-H Hysteresekurve, weswegen er weniger Kernverluste ( Magne t i s i e rungs ve r lu s t e ) als kristalliner Stahl aufweist. Die Verwendung amorphen Kernstahls steigert daher die Effizienz des Transformators . Le i s t ung s t r an s f o rma t o r e n sind üblicherweise in mit Isolieröl gefüllten Stahlgehäusen untergebracht, so dass der Transformatorkern durch das Isolieröl vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Trockentransformatoren, deren Isolation aus Luft oder Feststoffen besteht, werden unter anderem verwendet, wenn Öl-gefüllte Transformatoren beispielsweise aufgrund ihrer Brand- oder Umweltgefahr nicht eingesetzt werden können. Der Kern eines Trockentransformators ist von Luft umgeben und daher nicht geschützt vor der umgebenden Luftfeuchtigkeit. Während Kernbleche aus kristallinem Stahl mit einer Isolationsschicht beschichtet sind, sind Kernbleche aus amorphem Stahl unbeschichtet. Daher sind diese anfälliger für Korrosion. Das Dokument US 4,734,975 offenbart einen amorphen Transformatorkern für einen Öltransformator, der aus sehr dünnen ferromagnetischen Streifen, mit einer Dicke von ca. 25 m, die in gewickeltem Zustand den Körper des Transformatorkerns ausmachen, und zwei dickeren Streifen aus Siliziumstahl, mit einer Dicke von ca. 180 μιη bis 300 μιη, besteht, die im gewickelten Zustand jeweils den innersten und äussersten Streifen des Transformatorkerns ausmachen. Die beiden dickeren Streifen aus Siliziumstahl schützen den Transformatorkern vor Deformationen.
Wie oben erwähnt, weisen Oltransformatoren ein Stahlgehäuse mit Isolieröl auf, so dass der amorphe Kern vor Feuchtigkeit geschützt ist. Daher muss der amorphe Öltransformatorkern durch keine weitere Massnahme gegen Korrosion geschützt werden. Durch Korrosion des amorphen Kernstahls wird die aktive Querschnittsfläche des Kerns reduziert, was höhere Kernverluste bedingt.
Ein bekanntes Problem beim Öltransformator mit einem amorphen Transformatorkern ist das Abblättern des freiliegenden amorphen Materials in das Öl, welches in den beiden japanischen Dokumenten JP 2005159380 und JP 2005012117 erläutert ist. Es wird vorgeschlagen, die Stirnfläche, welche nicht vom dickeren Siliziumstahl umschlossen ist, mit einem entsprechenden Schutzmaterial zu versehen.
Das Dokument US 4,910,863 beschreibt ein Verfahren, um die nicht mit dem dickeren Siliziumstahl versehenen Stirnflächen des Unterteils des Öltransformatorkerns , welche dem Öl zugewandt ist, mit einem UV härtenden Harz zu versehen, um entsprechend das Abblättern des amorphen Materials in das Öl zu verhindern. Die Herstellung wird mit einer Presse durchgeführt und bedingt ein recht aufwändiges Herstellungsverfahren .
Weitere gattungsgemässe Transformatorkerne sind in der US 2002/157239, US 2002/067239 und DE 10162954 beschrieben. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen T r o c ke n t r an s f o rma t o r ke r n und einen Trockentransformator mit einem Transformatorkern zu schaffen, welcher eine niedrige Kernverlustleistung und eine lange Lebensdauer aufweist. Diese Aufgabe wird mit einem Trockentransformatorkern gemäss den Ansprüchen 1 und 2 sowie einem Trockentransformator gemäss Anspruch 20 gelöst.
Der Trockentransformatorkern gemäss Anspruch 1 besteht aus amorphem Material und trägt auf seiner Oberfläche mindestens teilweise eine Kapselung zum Schutz vor Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit und Oxidation, um so die Verluste auf niedrigem Niveau während der Lebensdauer des Trockentransformatorkerns zu erhalten.
Der erf indungsgemässe Einsatz einer Kapselung auf der Oberfläche des amorphen Transformatorkerns senkt die Korrosionsrate, indem die Kapselung als Barriere gegenüber Sauerstoff und Feuchtigkeit wirkt.
Vorzugsweise ist die Kapselung aus Metall, insbesondere aus Aluminium, Kupfer oder Stahl und dient als metallische Barriere zwischen dem amorphen Transformatorkern und der Umwelt .
Bevorzugt weist der Trans formatorkern einen Körper aus amorphem Material bestehend aus geschichteten dünnen Streifen auf, und zum Schutz vor Deformationen besteht der radial innerste Streifen und radial äusserste Streifen aus dickerem Transformatorenblech.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Kapselung hergestellt, indem ein flexibles metallisches Band, eine flexible metallische Folie oder dergleichen um den Trockentransformatorkern gewickelt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist weiterhin das Band oder die Folie nach jeder Windung oder weniger als jeweils einer Windung unterbrochen. Eine Kapselung ohne die erfindungsgemäs se Unterbrechung nach jeder Windung oder weniger als jeweils einer Windung hätte zur Folge, dass die Kapselung mit einem metallischen Band oder einer metallischen Folie eine zusätzliche Transformatorspule bilden würde und entsprechend die Verlustleistung des Transformators erhöht wäre beziehungsweise die metallische Folie wegen hoher induzierter Ströme thermisch beschädigt werden könnte.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Auftrennung nach jeder Windung oder weniger als jeweils einer Windung ist die Reduktion der induzierten Spannungen an den freien Enden der jeweiligen Abschnitte.
Mit einem weiteren erfindungsgemässen Verfahren wird die Kapselung unter Verwendung eines selbstklebenden Metallbandes oder Metallverbundes, welches kontinuierlich um den Kern gewickelt wird, hergestellt. Danach werden Bereiche des Metallbandes durchtrennt, somit ergibt sich ein Bandbereich mit weniger als einer Windung. Bevorzugt dient dabei der dickere radial innerste Streifen und radial äusserste Streifen des Transformatorkerns unterstützend als Schneidfläche beim Durchtrennen des gewickelten Metallbandes, vorzugsweise durch Schneiden.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Aus führungsform gemäss Anspruch 3, ist die Kapselung mit einer vorzugsweise einige μιη dicken metallischen Folie, insbesondere Aluminiumfolie, Kupferfolie oder Silberfolie ausgeführt .
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 4 , ist die Kapselung mit einem selbstklebenden metallischen Band, insbesondere mit einem Aluminiumband mit einer Dicke von vorzugsweise 1 0 μιη bis 1 5 0 μ πι ausgeführt. Es ist auch möglich, dass das metallische Band nicht selbstklebend ist.
Beim Einsatz von metallischen Bändern sollte deren Flexibilität und die damit verbundene Steifigkeit und Sprödigkeit berücksichtigt werden, daher werden metallische Bänder insbesondere mit einer Dicke von 1 0 μιη bis 150 μιη bevorzugt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 5 ist die Kapselung mit einem laminierten, vorzugsweise selbst klebenden Verbundelement mit einer Metallfolie und einer Isolierfolie ausgeführt. Vorzugsweise können Aluminiumfolien, Kupferfolien oder Silberfolien eingesetzt werden. E r f i n du n g s ge mä s s ist die Isolierfolie elektrisch isolierend und dient als Trägermaterial für den Metallfilm, welcher vorzugsweise oberflächlich auf einer Seite aufgetragen ist.
Alternativ können Flocken in das Isolierband eingebettet sein. Die gestapelten (pilled-up) Flocken bilden eine Barriere gegenüber Umwelteinflüssen, In bevorzugter Weise können Isolierbänder, welche Glimmer oder Glas aufweisen, eingesetzt werden.
Gemäss einer weiteren alternativen Ausführungsform ist bei Zugabe von nichtmetallischen Verstärkungsmaterial, wie z.B. Glasfasern, in das Isolierband, die gewickelte Kapselung des Trockentransformators zur Stabilisierung ausführbar und kann ebenso als Zwischenschicht zwischen metallischen Schichten eingesetzt werden, um einen elektrischen Kontakt zwischen den einzelnen Schichten zu vermeiden .
Bei einer weiteren bevorzugten Au s führungs form gemäss Anspruch 6 oder 7 ist die Kapselung mittels eines metallisierten Polymerfilms, zum Beispiel metallisiertes PE (Polyäthylen), P P (Polypropylen), PET
(Polyäthylenterephtalat) , PEN (Polyäthylennaphtalat) oder PPS (Polyphenylensulfid) , ausgeführt. Vorzugsweise werden aluminium-, kupfer- oder silberbeschichtete Polymerfilme verwendet . Metallisierte Polymerfilme kommen in der
Nah rung s mi t t e 1 ve rp a c kung und Medizinverpackung zum Einsatz. Überraschenderweise können solche metallisierten Polymerfilme für die erfindungsgemässe wickelartige Kapselungen des amorphen Trockentransformatorkerns eingesetzt werden, wobei die Polymerfilme erfindungsgemäss selbst klebend oder nicht selbst klebend ausgeführt sein können .
Bei einer weiteren bevorzugten Aus führungs form gemäss Anspruch 8 oder 9 ist die Kapselung mittels eines mit einem Metalloxidfilm beschichteten Polymerfilms, insbesondere PE (Polyäthylen) , PP (Polypropylen) , PET (Polyäthylenterephtalat) , PEN (Polyäthylennaphtalat) oder PPS (Polyphenylensulfid) , ausgeführt. Vorzugsweise werden Aluminiumoxid und Siliziumoxidbeschichtungen verwendet.
Der Vorteil des Einsatzes von Metalloxiden ist die nichtmetallische und nichtmagnetische Polymerfilm- be s chi chtung , denn diese hat keinen Einfluss auf die magnetischen und/oder elektrischen Eigenschaften des mit einem amorphen r a n s f o r m a t o r k e r n ausgeführten Trockentransformators . Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 11 weist die Kapselung auf der Oberfläche des amorphen Transformatorkerns eine Lackierung auf.
Die erf indungsgemäs se Lackierung der Oberfläche des T r a n s f o rma t o r ke r n s kann als Basisschicht für eine Metallisierung dienen, bei der die Lackschicht eine gute Haftwirkung zum Metall aufweist. Isolierende Flocken (z.B Glimmer, Glas) können in der Lackierung eingebettet sein.
Grundsätzlich soll an dieser Stelle erwähnt werden, dass die oben angeführten Ausführungsformen in allen möglichen Kombinationen durchführbar sind und nicht als einander ausschliessende Ausführungen zu sehen sind. Denn jede Ausführung weist in Kombination mit einer anderen weitere Vorteile der erf indungsgemäs sen Kapselung auf, um die Korrosionsrate am amorphen Trockentransformatorkern zu senken.
Um die oben dargelegten Ausführungsformen kann, gemäss Anspruch 13, eine Basisschicht, beispielsweise aus Epoxidharz, Acrylat oder Silikon, auf der Oberfläche des Transformatorkerns zur Verbesserung der Haftung oder zum Ausgleich unterschiedlischer Ausdehnungskoeffizienten aufgebracht sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Aus führungs form gemäss Anspruch 14 weist die Kapselung auf der Oberfläche des Transformatorkerns eine Beschichtung auf.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 15 weist die Beschichtung eine Sauerstoff- und Feuchtebarriere auf. Vorzugsweise ist sie mit SiOx versehen. Weiter ist es möglich, dass die Kapselung eine dicke Beschichtung aus gefülltem Epoxidharz aufweist, z.B. das Produkt CW229 von der Firma Huntsman's, welches ein Harzsystem mit Zusatz von Wollastonit (Kalziumsalz) ist.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt in den guten mechanischen Eigenschaften und dem niedrigen Temperaturkoeffizienten für die Wärmeausdehnung, was dazu führt, dass eine gute Haftung zwischen der Oberfläche des amorphen Transformatorkerns und dem Epoxidharz im Bereich der Arbeitstemperatur gewährleistet ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 16, ist die Kapselung eine Beschichtung aus Epoxidharz, welche eine weitere, mit einem atmosphärischen Plasma erzeugte Beschichtung aus Siliziumdioxid aufweist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 17 ist die Kapselung eine Beschichtung aus Epoxidharz, welche eine weitere Beschichtung aufweist, wobei die weitere Beschichtung mittles eines Sol-Gel Verfahrens aufgebracht wird.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 18 ist die Kapselung von einer selbstschweissenden Gummifolie, z.B. Polyisobutylene, umhüllt. Diese übt wegen ihrer mechanischen Flexibilität ke i ne me chan i s che B e l a s tung auf den Trockentransformatorkern aus. Weiterhin hat die Gummifolie eine sehr gute Dichtwirkung gegenüber Wasser. In einer besonders bevorzugten Art und Weise ist gemäss Anspruch 19 der erfindungsgemässe Trockentransformatorkern vollständig von der Kapselung umgeben.
Der erfindungsgemässe Trockentransformator gemäss Anspruch 20 weist mindestens einen Transformatorkern, eine Primärwicklung sowie mindestens eine Sekundärwicklung auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 21, ist ein Trockentra nsformatorkern für einen
Trockentransformator mit einem ein amorphes Material aufweisenden Transformatorkern versehen, welcher unter der Kapselung auf den Kernstirnseiten Metallplatten zur mechanischen Verstärkung trägt.
Diese Metallplatten stabilisieren stirnseitig, d.h. den Bereich, welcher nicht vom radial innersten Streifen und radial äussersten Streifen mit dickerem Transformatorenblech versehen ist.
Für einen 3-phasigen Trockentransformator sind die Metallplatten vorzugsweise E-förmig.
Da die Metallplatte ebenso wie die Kapselung die Umwelteinflüsse vom amorphen Trockentransformatorkern abhält, ist es möglich, lediglich die Kanten der Metallplatte, welche den Zugang von Feuchtigkeit und Oxidationsprozessen zum amorphen Material zulassen, abzudichten . Es ist auch möglich, dass die E-Platte nicht aus Metall besteht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die oben genannten erfindungsgemässen
Ausführungsformen für die Kapselung des
Trockentrans formatorkerns für die Stabilisierung und Abdichtung des mit E-förmigen Platten versehenen Kerns verwendet werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung zur Kapselung eines Trockentransformatorkerns gehen aus der nachstehenden Beschreibung von Au s führungsbe i spi e 1 en hervor, welche anhand der Zeichnung erläutert werden.
Es zeigen rein schematisch:
Fig. 1 in Ansicht einen Transformatorkern aus amorphem
Material für einen Öltransformator gemäss dem Stand der Technik;
Fig. 2 in Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Trockentransformatorkerns bei der der amorphe Transformatorkern zur Kapselung vollständig umwickelt ist;
Fig. 3 in Ansicht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Trockentransformatorkerns , bei welcher der amorphe Transformatorkern zur Kapselung abschnittsweise umwickelt ist;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines
Trockentransformatorkerns für einen 3-phasigen Trockentransformator, wobei jede Windung der Kapselung mittels eines Schnitts unterbrochen ist ; in Ansicht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Trockentransformatorkerns , bei welcher der amorphe Trockentransformatorkern zur Kapselung vollständig mit einer Lackierung oder Beschichtung überzogen ist; und ebenfalls in Ansicht eine weitere
Ausführungsform, bei welcher der amorphe Trockentransformatorkern abschnittsweise mit einer erfindungsgemässen Lackierung oder Beschichtung versehen ist.
Der in Fig. 1 dargestellte 1-phasige Transformatorkern 10 eines Öl trans forma tors weist gemäss Stand der Technik einen Körper 12 aus amorphem Material 14 auf. Das amorphe Material 14 ist in sehr dünnen Streifen 16 von ca. 25 μιη ausgeführt, so dass der Transformatorkern 10 entsprechend aus mehreren gestapelten Streifen besteht. Die dünnen Streifen 16 des amorphen Materials 14 stossen an ihren Enden 20 aneinander. Die Enden 20 sind, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, versetzt angeordnet. Der T r an s f o rma t o r ke r n 10 weist am radial innersten Streifen 22 und am radial äussersten Streifen 24 ein dickeres Transformatorblech 26, vorzugsweise Siliziumstahl 26, auf, welches das amorphe Material 14 des T r a n s f o r m a t o r k e r n s 10 in Position hält und vor Deformationen schützt.
Gemäss Stand der Technik sind die Stirnflächen 28 (in der Zeichnung an der dem Betrachter zugewandten und an der abgewandten Stirnfläche 28 des Trans f ormat or kerns 10) mindestens teilweise mit einem Schutzharz 30 versehen, welches vorzugsweise auch den Übergang vom amorphen Material 14 zum Transformatorblech 26 am radial innersten Streifen 22 und am radial äussersten Streifen 24 ausreichend überdeckt.
Fig. 2 zeigt schematisch einen 1-phasigen erfindungs- gemässen Trockentrans formatorkern 32 eines Trocken ¬ transformators 34, bei dem der T r an s f o rma t o r ke r n 10 mittels einer Kapselung 36 vollständig gekapselt ist.
Der Transformatorkern 10 in Fig. 2 ist ähnlich aufgebaut wie der Transformatorkern 10 in Fig. 1, wobei gemäss der vorliegenden Erfindung der Transformatorkern 10 Teil eines Trockentransformatorkerns 32 ist, welcher eine Kapselung 36 aufweist, um entsprechend vor Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit und Oxidation, geschützt zu sein.
Der Transformatorkern 10 des Trockentransformatorkerns 32 besteht, wie beim Transformatorkern 10 des
Öltransformators, aus mehreren dünnen Streifen 16 von amorphem Material 14 und weist am radial innersten Streifen 22 und radial äussersten Streifen 24 ein dickeres Transformatorblech 26 auf. Die Stirnflächen 28 können mit einem Schutzharz 30 versehen sein, die Stirnflächen 28 können auch frei gelassen sein.
Die Kapselung 36 in Fig. 2 besteht aus einem Band 38, einer Folie 40 oder einem Film 42. Das Band 38, die Folie 40 oder der Film 42 sind um den Transformatorkern 10, 32 gewickelt.
Bevorzugt ist der T r a n s f o r m a t o r k e r n 10, 32 in Längsrichtung ununterbrochen ausgeführt.
Fig. 3 zeigt schematisch einen 1-phasigen erfindungsgemässen Trockentransformatorkern 32, bei dem der Transformatorkern 10, 32 im Vergleich zu Fig. 2 lediglich teilweise gekapselt ist.
Die beiden Abschnitte 44, welche die erf indungsgemässe Kapselung 36 aus Fig. 2 nicht aufweisen, sind mit dem Schutzharz 30, analog zu Fig. 1, versehen.
Die mit der erfindungsgemäs sen Kapselung 36 versehenen Bereiche sind jene, welche in Fig. 1 ohne Schutzharz 30 dargestellt sind.
Die Kapselung 36 ist gleich ausgeführt wie in Fig. 2, d.h. auch hier ist die Kapselung 36 durch ein Band 38, eine Folie 40 oder einen Film 42 um den Trans formatorkern 10 gewickelt .
Fig. 4 zeigt einen Teil der Kapselung 36 eines 3-phasigen Transformatorkerns 46. Die Kapselung 36 weist nach jeder Windung einen Unterbruch 48 auf, damit die allenfalls elektrisch leitende Kapselung 36 nicht als eine zusätzliche Transformatorspule wirkt und entsprechend mehr Verluste erzeugt würden.
Daher ist die Kapselung 36 wie, in Fig. 4 gezeigt, auf dem radial innersten Streifen 22 des 3-phasigen Transformatorkerns 46 durch einen Unterbruch 48 durchtrennt. Vorzugsweise wird dieser Unterbruch 48 mittels eines Schnitts 48 erzeugt, wobei der radial innerste Streifen 22 - oder der radial äusserste Streifen 24 - des dickeren Transformatorbleches 26 als Schneidefläche dienen kann.
In Fig. 4 ist eine erste Schicht der Kapselung 36 gezeigt. Um die Kapselung 36 zu vervollständigen, kann auf die erste Schicht eine zweite Schicht (hier nicht dargestellt) aufgebracht werden, welche die Unterbrüche 48 der ersten Schicht überbrückt, um die freien Stellen zu vermeiden. Die zweite Schicht ist gegenüber der ersten Schicht elektrisch isoliert. Auch die zweite Schicht der Kapselung 36 wird nach jeder Windung mit einem Unterbruch 48 versehen. Diese Unterbrüche 48 sind gegenüber jenen der ersten Schicht versetzt.
Optional können auch weitere Schichten mit entsprechender Unterbrechung 48 folgen, um so eine solide Kapselung 36 gegenüber den Umwelteinflüssen zu bilden. Es ist auch möglich, die Kapselung 36 bei weniger als jeweils einer Windung mit einem Unterbruch 48 zu versehen. Es ist auch möglich, die Unterbrüche 48 bei mehr als jeweils einer Windung anzuordnen. Letzteres führt jedoch zu höheren Spannungsdifferenzen zwischen den Enden der Abschnitte.
In bevorzugter Weise, ist auf diese Art der gesamte 3- phasige Transformatorkern 46 vollständig umwickelt und so gekapselt .
Es kann optional vor Aufbringen der Kapselung 36 eine E- förmige Platte (nicht gezeichnet) an den Stirnflächen 28 des 3-phasigen Trockentransformatorkerns 46 beidseitig a n geb r a c h t we r de n , um s o de n 3-phasigen Trockentransformator zu stabilisieren.
Das Band 38, die Folie 40 oder der Film 42, welche die Kapselung 36 beziehungsweise die Schichten der Kapselung 36 bilden, sind gegeneinander elektrisch isoliert. In bevorzugter Weise sind das Band 38, die Folie 40 oder der Film 42 elektrisch leitend.
Fig. 5 zeigt schematisch einen 1-phasigen erfindungsgemässen Trockentransformatorkern 32, bei dem der Transformatorkern 32 mittels einer Lackierung 52 oder Beschichtung 54 vollständig gekapselt ist. Die Ausführungsform gemäss Fig. 5 kann einen Transformatorkern 32 aufweisen, wie er in Zusammenhang mit Fig. 1 oder 2 weiter oben beschrieben ist.
Fig. 6 zeigt schematisch einen 1-phasigen erfindungsgemässen Trockentransformatorkern 32, bei dem der Transformatorkern 32 mittels einer Lackierung 52 oder Beschichtung 54, im Vergleich zu Fig. 5, lediglich teilweise gekapselt ist. Die Ausführungsform gemäss Fig. 6 kann einen Transformatorkern 32 aufweisen, wie er in Zusammenhang mit Fig. 1 oder 2 weiter oben beschrieben ist .
Vorzugsweise wird zur Erzeugung der Kapselung 36, wie in der Einleitung ausführlich dargelegt und in Fig. 2 bis Fig. 4 beschrieben, eine Metallfolie, ein selbstklebendes oder nicht selbst klebendes Metallband, ein laminiertes, vorzugsweise selbstklebendes, Verbundelement aus
Metallfolie und Isolierband, ein metallisierter Polymerfilm, ein Polymerfilm beschichtet mit Metalloxid oder ein Isolierband versehen mit Glas- oder Glimmerflocken verwendet. Insbesondere bei der Verwendung des Polymerfilms mit einem Metalloxid ist ein Unterbruch 48 der Kapselung 36 nicht notwendig. Vorzugsweise wird zur Erzeugung der Kapselung 36 mittels einer Lackierung 52, wie in der Einleitung ausführlich dargelegt und in Fig. 5 und Fig. 6 schematisch dargestellt, eine Lackierung 52 mit Glas- beziehungsweise Glimmerflocken oder nichtmetallischem Füllstoff als Zugabe beigemengt. Vorzugsweise wird zur Erzeugung der Kapselung 36 mittels einer Beschichtung 54, wie in der Einleitung ausführlich dargelegt und in Fig. 5 und Fig. 6 schematisch dargestellt, ein Epoxidharz mit einer Sauerstoff- /Feuchtigkeitsbarrierebeschichtung, insbesondere eine SiOx Schicht, aufgetragen. Die Schicht kann mit atmosphärischem Plasma oder Sol-Gel Verfahren aufgebracht werden.
Eine Kombination der in der Einleitung und den Figuren aufgeführten Ausführungsformen für die Kapselung 36 kann in jeglicher Kombination ausgeführt werden, mit dem Ziel die Korrosionsrate zu minimieren und den Alterungsprozess des Trockentransformatorkerns 32, 46 zu verlangsamen.
Erfindungsgemässe Trockentransformatorenkerne 10, 32, 46 und Trockentransformatoren 34 werden bevorzugt für einen Spannungsbereich oberhalb von 6 kV und oberhalb einer Leistung von 10 kVA eingesetzt. Es ist auch möglich, diese für Spannungen beispielsweise von etwa 200 V einzusetzen.
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