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Title:
ELECTRIC DEVICE WITH INTERMEDIATE PIECE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/149460
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric device (1) for connecting to a high-voltage line. The electric device (1) has an air-insulated magnetizable core (2), a housing (7) which is filled with an insulating fluid, and at least one winding which is arranged in the housing (7) and in the vicinity of the core (2), wherein the housing (7) is connected to a dome (11). The dome (11) is designed to receive a conductor feedthrough (10) which can be electrically connected to the winding and has an outer connection (24) for connecting the high-voltage line. In order to allow the housing to be as compact as possible, the dome (11) is arranged at a distance from the housing (7) and is connected to same via an intermediate piece (21).

Inventors:
CLAUS, Jonas (Heinrich-Fischer-Straße 16, Wetter, 58300, DE)
KRAUS, Julian (Am Obstgarten 2, Röttenbach, 91187, DE)
VOSS, Stephan (Ziegelwiesenstraße 5, Neunkirchen am Brand, 91077, DE)
Application Number:
EP2019/050023
Publication Date:
August 08, 2019
Filing Date:
January 02, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Werner-von-Siemens-Straße 1, München, 80333, DE)
International Classes:
H01F27/04; H01F27/12; H02B5/00; H02G15/02
Domestic Patent References:
WO2017202558A12017-11-30
WO2014086948A22014-06-12
Foreign References:
US3235823A1966-02-15
DE1235419B1967-03-02
US20170316862A12017-11-02
US5952617A1999-09-14
JPH0935957A1997-02-07
GB969480A1964-09-09
EP3048623A12016-07-27
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektrisches Gerät (1) zum Anschluss an eine Hochspan nungsleitung mit

- einem luftisolierten magnetisierbaren Kern (2),

- einem Gehäuse (7), das mit einem Isolierfluid befüllt ist, und

- wenigstens einer in dem Gehäuse (7) und in der Nähe des Kerns (2) angeordneten Wicklung,

- wobei das Gehäuse (7) mit einem Dom (11) verbunden ist, der zur Aufnahme einer Leiterdurchführung (10) einge richtet ist, die mit der Wicklung elektrisch verbunden ist und einen Außenanschluss (24) zum Verbinden mit der Hochspannungsleitung aufweist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

der Dom (11) mit Abstand zum Gehäuse (7) angeordnet und über ein Zwischenstück (21) mit diesem verbunden ist.

2. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

das Zwischenstück (21) hohlzylindrisch ausgestaltet ist.

3. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

das Zwischenstück (21) ein Verbindungsrohr oder ein Verbin dungsschlauch ist.

4. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

der Dom (11) einen Hohlraum begrenzt, der an seiner von dem Außenanschluss (24) abgewandten Seite über Befestigungsmittel (16) verfügt.

5. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dom (11) aus einem elektrisch nichtleitfähigen Material besteht .

6. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

das Zwischenstück (21) aus einem elektrisch nichtleitenden

Material besteht.

7. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

das Zwischenstück (21) mit dem Dom (11) und dem Gehäuse (7) fluiddicht verbunden ist.

8. Elektrisches Gerät (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

der Dom (11) an einer Pressplatte (12) zum Verspannen des Kerns (2) befestigt ist.

9. Elektrisches Gerät (1) nach Anspruch 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

der Dom (11) fluiddicht an der Pressplatte (12) montiert ist, wobei die Pressplatte (12) eine Durchgangsöffnung (19) auf weist, durch die sich das Zwischenstück (21) zum Dom (11) hin erstreckt .

Description:
Beschreibung

Elektrisches Gerät mit Zwischenstück

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Anschluss an eine Hochspannungsleitung.

Ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Transformator oder eine Drossel, weist in der Regel ein Gehäuse auf, in dem wenigstens eine Wicklung angeordnet ist. Zur elektrischen Isolierung der bei Betrieb auf einem Hochspannungspotenzial liegenden Wicklung aber auch zu deren Kühlung dient ein Iso lierfluid, mit dem das Gehäuse befüllt ist.

Üblicherweise ist das gesamte Aktivteil, das aus einer Wick lung, deren Zuleitungen und einem Kern besteht, innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse verfügt über Durchführungen, die sich durch die Gehäusewand erstrecken. Dabei ist das in den Innenraum des Gehäuses hineinragende Einführende der Durchführung über einen Wicklungsanschlussleiter mit der Wicklung verbunden. An dem anderen Ende der Durchführung, das außerhalb des Gehäuses liegt, dient ein Freiluftanschluss zum Anschließen einer luftisolierten Hochspannungsleitung. Das Gehäuse ist so dimensioniert, dass alle Komponenten in ihm Platz finden.

Aus der WO 2014/086948 ist ein Transformator für Schienen fahrzeuge bekannt. Der dort offenbarte Transformator verfügt über einen geschlossenen Kern aus einem magnetisierbaren Ma terial, der mit zwei Kernschenkeln ausgerüstet ist, die über ein unteres und oberes Joch miteinander verbunden sind. Dabei ist jeder Kernschenkel von lediglich einer Wicklung umgeben, von denen eine mit einem äußeren Fahrdraht verbindbar ist und als Oberspannungswicklung dient. Um einen luftisolierten Hochspannungsleiter mit der in dem Isolierfluid angeordneten Wicklung zu verbinden, ist eine Leiterdurchführung vorgese hen, die fest an einem Dom montiert ist. Der hohlzylindrische Dom ist an dem Gehäuse angeformt, so dass das Innenvolumen des Gehäuses durch den Dom vergrößert ist. Die Leiterdurch führung erstreckt sich mit einem Einführabschnitt in den ebenfalls mit Isolierfluid befüllten Innenraum des Doms hin ein und ist über einen Wicklungsanschlussleiter mit der Wick lung verbunden.

Dem vorbekannten elektrischen Gerät haftet der Nachteil, dass der an dem Gehäuse angeformte Dom sperrig ist und beim Einbau zu Problemen führt, insbesondere wenn der dazu vorgesehene Bauraum begrenzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Gerät der ein gangs genannten Art zu schaffen, dessen Gehäuse kompakt ist und das auch bei begrenztem Bauraum schnell und effektiv mon tiert werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Dom mit Abstand zum Gehäuse angeordnet und über ein Zwischenstück mit diesem verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist der Dom, der zur Aufnahme der Leiter durchführung dient, nicht direkt mit dem kompakt ausgestalte ten Gehäuse des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts verbun den. Vielmehr kommt im Rahmen der Erfindung ein Zwischenstück zum Einsatz, das den Innenraum des Gehäuses mit dem Innenraum des Doms verbindet. Dabei ragt ein Einführabschnitt der Lei terdurchführung in den Innenraum des Doms hinein und ist so mit von Isolierfluid umgeben. Das Isolierfluid sorgt neben der Kühlung für die notwendige elektrische Isolierung der bei Betrieb auf Hochspannung liegenden Bauteile und ist bevorzugt eine Flüssigkeit, beispielsweise ein mineralisches Öl oder ein Esteröl.

Die Verbindung zwischen dem Einführabschnitt und der Wicklung erfolgt über einen Wicklungsanschlussleiter, der sich von der Wicklung durch das Gehäuse, das hohle Zwischenstück und den Dominnenraum zum Einführabschnitt der Leiterdurchführung hin erstreckt und diese dort elektrisch kontaktiert. Auf diese Art und Weise ist der Freiluftanschluss der Leiterdurchfüh rung mit der Wicklung elektrisch verbunden. Das Zwischenstück ermöglicht eine flexible Anordnung des Doms mit einem nahezu beliebigen Abstand zum Gehäuse. Somit kann das Gehäuse kom pakt ausgebildet und der Dom an einer Stelle montiert werden, die an den jeweils vorgegebenen Einbauraum angepasst ist. Auf diese Art und Weise kann das erfindungsgemäße elektrische Ge rät einfach und bequem in vorgegebene Bauräume eingebaut wer den .

Vorteilhafterweise ist das Zwischenstück hohlzylindrisch aus gestaltet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Zwischenstück sich in einer Längsrichtung erstreckt und im Querschnitt kreisförmig ausgestaltet ist. Mit anderen Worten weist das Zwischenstück in einer Querschnittsansicht eine kreisförmige Außenkontur auf. Ein solches Zwischenstück ist einfach herstellbar und kostengünstig.

Das Zwischenstück ist vorteilhafterweise als Verbindungsrohr oder Verbindungsschlauch ausgeführt. Das Verbindungsrohr er möglicht eine starre Verbindung zwischen Gehäuseinnenraum und dem Innenraum des Doms. Das formstabile starre Rohr verein facht die Durchführung des Wicklungsanschlussleiters, der sich zwischen der Wicklung und dem Einführabschnitt der Lei terdurchführung erstreckt. So kann der Wicklungsanschlusslei ter beispielsweise mit Hilfe von an der Rohrinnenseite befes tigten Stützern verlegt werden. Ein Verbindungsschlauch ist hingegen flexibel und kann daher leicht von Hand verbogen werden, so dass er einfacher in den vorgegebenen Bauraum mon tiert werden kann.

Zweckmäßigerweise begrenzt der Dom einen Hohlraum, der an seiner von seinem Außenanschluss abgewandten Seite über Be festigungsmittel verfügt. Mit Hilfe der Befestigungsmittel kann der Dom einfach und schnell an einer beliebigen Stelle montiert werden. Anschließend erfolgt die Montage des Zwi schenstücks und somit die Verbindung des Dominnenraums mit dem Gehäuseinnenraum. Zweckmäßigerweise ist der Dom an seiner Befestigungsseite einseitig geöffnet. Die einseitige Öffnung ermöglicht die einfache Verbindung mit dem Gehäuseinnenraum.

Bevorzugt besteht der Dom aus einem elektrisch nicht leiten den Material. Auf diese Art und Weise kann die Leiterdurch führung beispielsweise aus einem metallischen Material beste hen. Der Dom stellt die notwendige elektrische Isolation be reit. Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwick lung besteht auch das Zwischenstück aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Dies vergrößert die Spannungsfes tigkeit des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts noch wei ter .

Vorteilhafterweise ist das Zwischenstück fluiddicht mit dem Dom und dem Gehäuse verbunden. Hierzu sind zweckmäßige Dicht mittel vorgesehen. Das Zwischenstück verfügt zweckmäßigerwei se an seinen beiden Enden über eine Steckverbindung, eine Schraubverbindung, eine Flanschverbindung oder dergleichen. Grundsätzlich ist die Art und Weise der fluiddichten Verbin dung zwischen Zwischenstück und Gehäuse beziehungsweise Zwi schenstück und Dom im Rahmen der Erfindung jedoch beliebig ausführbar .

Vorteilhafterweise ist der Wicklungsanschlussleiter, der sich zwischen dem Einführabschnitt der Durchführung und der Wick lung erstreckt, ein so genannter Litzenleiter. Der Litzenlei ter ist zweckmäßigerweise in einer Innenbohrung des Einführ abschnitts der Leiterdurchführung durch Crimpen befestigt. Durch Crimpen wird zumindest einer der Komponenten, die mit einander verbunden werden sollen, plastisch verformt. Die plastische Verformung stellt einen Formschluss bereit und verbindet die Komponenten dauerhaft miteinander.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Dom an einer Pressplatte montiert, die zum Verspannen des ge samten Kerns eingerichtet ist. Da der Kern im Rahmen der Er- findung luftisoliert ist, erstreckt er sich zumindest teil weise außerhalb des Gehäuses.

Gemäß einer bevorzugten Variante ist das Gehäuse in einer Querschnittsansicht kranzförmig oder mit anderen Worten hohl zylindrisch ausgebildet und begrenzt einen Hohlraum, durch den sich der Kern mit einem Kernschenkel erstreckt. Die in dem kranzförmigen Gehäuse angeordnete Wicklung umschließt den besagten Kernschenkel. Der Kernschenkel ist über ein oberes und unteres Joch mit einem weiteren Kernschenkel verbunden. Somit ist der Kern außerhalb des oder der Gehäuse angeordnet und somit luftisoliert gehalten. Zum Verspannen des Kerns sind die Pressplatten über Zugelemente miteinander verbunden, mit deren Hilfe die gewünschte Presskraft erzeugt werden kann .

Im Rahmen der Erfindung ist jeder Dom an einer von dem Kern abgewandten Seite der Pressplatte angeordnet. Der Abstand der Pressplatte zum Gehäuse entspricht in etwa daher der Höhe des unteren beziehungsweise oberen Jochs. Dieser Abstand wird durch das Zwischenstück überbrückt, das somit das Innenvolu men des Gehäuses zum Dom hin vergrößert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Dom mit tels eines Befestigungsflansches fluiddicht an der Pressplat te montiert, wobei die Pressplatte eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die sich das Zwischenstück zum Dom hin er streckt. Hierbei ist der Dom an einer vom Kern abgewandten Seite der Pressplatte angeordnet.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirken de Bauteile verweisen und wobei

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts in einer Seitenansicht und Figur 2 den an einer Pressplatte montierten Dom und das sich zwischen Dom und Gehäuse erstreckende Zwischenstück einer teilweise geschnittenen Seitenansicht verdeutlichen.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts 1 in einer Seitenansicht. Das elektrische Gerät ist als Bahntransformator ausgeführt und verfügt über einen Kern 2, der zwei Schenkel 3 und 4 aufweist, die von ei nem unteren 5 und oberen Joch 6 unter Ausbildung eines ge schlossenen Magnetkreises miteinander verbunden sind. Dabei erstreckt sich jeder Kernschenkel 3 beziehungsweise 4 durch ein Gehäuse 7, das jeweils über eine geschlossen um den je weiligen Kernschenkel 3 beziehungsweise 4 umlaufende

Gehäuseaußenwand 8 verfügt.

Eine ebenfalls um die Schenkel 3, 4 geschlossen herum verlau fende Gehäuseinnenwand ist in Figur 1 nicht erkennbar. Das Gehäuse 7 weist stirnseitig Gehäusedeckelplatten 9 auf, die fluiddicht mit der Gehäuseaußenwand 8 und Gehäuseinnenwand verbunden ist, so dass das Gehäuse 7 mit einem Isolierfluid, hier einem Esterflüssigkeit, befüllt werden kann, das zum Isolieren und Kühlen von der in dem Gehäuse angeordneten Wicklungen vorgesehen ist.

Die Wicklungen sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei eine äußere Wicklung als Oberspannungswicklung und eine innen liegende Wicklung als Unterspannungswicklung dient. Zum An schluss der Oberspannungswicklung an einen luftisolierten Fahrdraht ist jede Oberspannungswicklung mit einer Leiter durchführung 10 verbunden. Die Unterspannungswicklungen sind zur Verbindung mit einem Verbraucher ebenfalls mit einer Lei terdurchführung 10 verbunden, so dass in Figur 1 insgesamt vier Leiterdurchführungen 10 erkennbar sind.

Jede Leiterdurchführung 10 ist an einem freien Ende eines Doms 11 befestigt, der hohlzylindrisch ausgestaltet ist und jeweils an einer von der Leiterdurchführung 10 abgewandten Seite einer Pressplatte 12 montiert ist. Zur Montage an der Pressplatte 12 verfügt jeder Dom 11 über einen Befestigungs abschnitt, der hier als Flansch ausgeführt ist. Abweichend hiervon kann jeder Dom 11 jedoch auch mit der jeweiligen Pressplatte 12 verklebt, verschweißt oder auf sonstige Weise fluiddicht verbunden sein.

Die Pressplatten 12 liegen stirnseitig unmittelbar am unteren 5 beziehungsweise oberen Joch 6 des Kerns 2 an und sind mit Hilfe von als Gewindestangen 13 ausgeführten Zugelementen miteinander verspannt. Die Gewindestangen 13 weisen ein Au ßengewinde auf, das mit dem Innengewinde von Spannmuttern 17 im Eingriff steht. Durch Aufschrauben der Spannmuttern 17 auf die jeweilige Gewindestange 13 kann somit die gewünschte Hal tekraft für den Kern 2 erzeugt werden. Die Gewindestangen 13 dienen darüber hinaus auch zum Verspannen der Gehäusedeckel platten 9, die ebenfalls über die Gewindestangen 13 und die Spannmuttern 17 miteinander verspannt sind. Die verspannten Gehäusedeckelplatten 9 stellen auch den notwendigen Wick lungsdruck zum stabilen Halten der Wicklungen in definierter Stellung zum jeweiligen Kernschenkel 3, 4 bereit. Die Wick lungen sind daher entweder direkt oder über Wicklungskompo nenten, wie Wicklungsringe oder dergleichen, an der jeweili gen Gehäusedeckelplatte 9 abgestützt.

Figur 2 zeigt einen an einer Pressplatte 12 montierten Dom 11 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass der Dom 11 hohlzylindrisch ausgestaltet ist, wobei an seinem geschlossenen Ende eine Leiterdurchführung 10 erkennbar ist. Die Leiterdurchführung 10 verfügt über einen Einführabschnitt 14 mit einer Innenboh rung 15, der in dem Dom 11 hineinragt. Ferner ist der Befes tigungsabschnitt erkennbar, der als Flansch 16 ausbildet ist, wobei der Flansch 16 über Spannmuttern 17 und figürlich nicht dargestellte Dichtmittel fluiddicht an der Pressplatte 12 montiert ist. Dabei ist der Dom 11 mit seinem Innenraum genau über einer in der Pressplatte 12 vorgesehenen Durchgangsöff- nung 19 angeordnet. Unterhalb der Pressplatte 12 ist die Gehäusedeckelplatte 9 erkennbar, die zu einem Gehäuse- innenraum 20 des Gehäuses 7 führt. Zwischen der Durchgangs öffnung 19 der Pressplatte 12 und der Durchgangsöffnung 19 der Gehäuseplatte 9 erstreckt sich ein hohlzylindrisches Zwi schenstück 21, das an beiden Enden eine Anschlagschulter 22 aufweist, mit der das Zwischenstück 21 an der Gehäuseplatte 9 beziehungsweise der Pressplatte 12 anliegt. Zwischen der je weiligen Anschlagschulter 22 und der Pressplatte 12 bezie hungsweise Gehäusedeckelplatte 9 sind Dichtmittel in Gestalt eines Dichtringes 23 angeordnet. Auf diese Art und Weise ist über das Zwischenstück 21 eine fluiddichte Verbindung zwi schen dem Innenraum des Doms 11 und dem Gehäuseinnenraum 20 bereitgestellt .

Zum Verbinden des luftisolierten Abschnitts 24 der Leiter durchführung 10 mit der jeweiligen Wicklung, die im Gehäuse innenraum 20 angeordnet ist, dient ein figürlich nicht darge stellter Litzenleiter, der aus dem Gehäuseinnenraum 20 über das Zwischenstück zum Einführabschnitt 14 geführt wird. Der Litzenleiter wird in der Innenbohrung 15 der Leiterdurchfüh rung 10 vercrimpt, mit anderen Worten plastisch verformt, so dass eine dauerhafte und stabile Verbindung zwischen Litzen leiter und Leiterdurchführung erzeugt ist.

Mit Hilfe des Zwischenstücks 21 kann der Dom 11 vom Gehäuse 7 beabstandet und das Gehäuse 7 möglichst kompakt ausgebildet werden .