SORG, Fritz (Pfaffenweg 5A, Stuttgart, 70180, DE)
HANOV, Rudolf (Weinbergweg 8, Weilheim, 73235, DE)
SORG, Fritz (Pfaffenweg 5A, Stuttgart, 70180, DE)
Patentansprüche
1. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) mit einer elektrisch leitenden Wicklung und einer die Wicklung umschließen- den Isolation, wobei die umschließende Isolation die gesamte Wicklung umschließt und einen mechanisch stabilen Wicklungskörper bildet und innerhalb des elektrischen Wicklungskörpers (Ia, Ib, Ic) zumindest ein durchgängiger Kanal ( 10a, 10b, 10c) mit einer an der Außenwand des elektrischen Wicklungsleiters (Ia, Ib, Ic) angeordneten öffnung (6a, 7a, 7b) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Verlängerungselement (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) die öffnung (6a, 7a, 7b) unmittelbar umschließt und den durchgängigen Kanal (10a, 10b, 10c) über den elektrischen Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) hinaus verlängert.
2. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) 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 Verlängerungselement (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) in den durchgän- gigen Kanal ( 10a, 10b, 10c) schiebbar ist.
3. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verlängerungselement (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) einen bezogen auf die Längsachse des Verlängerungselements (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) unterschiedlichen Querschnitt und/oder Durchmesser aufweist.
4. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verlängerungselement (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) bezogen auf die Längsachse des Verlängerungselements (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) eine zumindest teilweise Neigung und/oder eine Aussparung, insbesondere bezüglich eines oberen Joches (15), aufweist.
5. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der An- Sprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verlängerungselement (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) an mindestens einer der Stirnseiten des elektrischen Wicklungskörpers (Ia, Ib, Ic)- bezogen auf die Längsachse des Wicklungskörpers (Ia, Ib, Ic) - angeordnet ist.
6. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verlängerungselement (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) mittels Befestigungselementen an und/oder in unmittelbarer Nähe der öffnung (6a, 7a, 7b) fixierbar ist.
7. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der An- Sprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Seitenelement (8a, 8b, 8c, 8d) bezogen auf die Längsachse des Wicklungskörpers (Ia, Ib, Ic) radial an dem elektrischen Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) anordbar ist und durch den so ge- schaffenen Zwischenraum zwischen der Außenfläche des elektrischen Wicklungskörpers (Ia, Ib, Ic) und dem Seitenelement (8a, 8b, 8c, 8d) ein zusätzlich durchgängiger Kanal erzeugbar ist.
8. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Seitenelement (8a, 8b, 8c, 8d) so geformt ist, dass über einen Lufteinlass (11) ein äußeres Kühlmedium an den elektri- scher Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) transportierbar ist und durch einen hierzu geringeren Abstand zwischen dem Seitenelement (8a, 8b, 8c, 8d) und der Außenwand des elektrischen Wicklungskörpers (Ia, Ib, Ic) eine verstärkte Konvektion des Kühl- mediums entsteht .
9. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) 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 Lufteinlass (11) in Richtung einer verstärkten äußeren Luftströmung des Kühlmediums ausgerichtet ist.
10. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Seitenelement (8a, 8b, 8c, 8d) mittels eines Halteelements ( 9a, 9b, 9c, 9d) an einer der Außenwand des elektrischen Wicklungskörpers (Ia, Ib, Ic) angebracht ist.
11. Elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verlängerungselement (2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) und/oder das Seitenelement ( 8a, 8b, 8c, 8d) zumindest teilweise einen Kunststoff umfasst.
12. Transformator (15) mit mindestens einem magnetisierbaren Kern mit einem Joch (14) und mit mindestens zwei Schenkeln sowie mindestens zwei elektrischen Wicklungskörpern
(Ia, Ib, Ic) mit jeweils einer elektrisch leitenden Wicklung und einer die jeweilige Wicklung umschließenden Isolation, wobei die umschließende Isolation die jeweilige Wicklung umschließt und jeweils einen mechanisch stabilen Wicklungskörper bildet und ein elektrischer Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) auf einem Schenkel angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen zwei elektrischen Wicklungskörpern (Ia, Ib, Ic) mindestens ein Trennelement (13) angeordnet ist, wobei das Trennelement (13) aus mindestens zwei rückseitig mitein- ander fixierbaren Seitenelementen (8a, 8b, 8c, 8d) besteht.
13. Transformator (15) nach einem Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Seitenelemente (8a, 8b, 8c, 8d) des Trennelements (13) mit- tels mindestens eines Befestigungselements (12) rückwandig fixierbar sind, wobei die Kraftwirkung des Befestigungselements (12) auf die Seitenelemente (8a, 8b, 8c, 8d) die Form der Seitenelemente (8a, 8b, 8c, 8d) beeinflusst.
14. Transformator (15) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Seitenelemente (8a, 8b, 8c, 8d) des Trennelements (13) so geformt, insbesondere gewellt, sind, dass bei einer Kraftwirkung des Befestigungselements (12) die Form der Seitenele- mente (8a, 8b, 8c, 8d) veränderbar ist.
15. Transformator (15) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Seitenelemente ( 8a, 8b, 8c, 8d) des Trennelements (13) aus einem elastischen Material bestehen.
16. Transformator (15) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Seitenelemente (8a, 8b, 8c, 8d) des Trennelements (13) unterschiedliche Befestigungspunkte aufweisen, so dass durch die Kraftwirkung von mehreren Befestigungselementen (12) auf die Seitenelemente ( 8a, 8b, 8c, 8d) , die Form der Seitenelemente (8a, 8b, 8c, 8d) veränderbar ist.
17. Transformator (15) nach einem der Ansprüche 12 bis 16 mit mindestens einem elektrischen Wicklungskörper (Ia, Ib, Ic) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur verbesserten Kühlung des Transformators (15) .
18. Transformator (15) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Transformator (15) ein Gießharztransformator ist. |
Beschreibung
Elektrischer Wicklungskörper und Transformator mit forcierter Kühlung
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wicklungskörper mit einer elektrisch leitenden Wicklung und einer die Wicklung umschließenden Isolation, wobei die umschließende Isolation die gesamte Wicklung umschließt und einen mechanisch stabilen Wicklungskörper bildet und innerhalb des elektrischen Wicklungskörpers zumindest ein durchgängiger Kanal mit einer öffnung im elektrischen Wicklungskörper angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Transformator mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Wicklungskörper. Die elektri- sehen Wicklungskörper sind Teil eines Transformators.
Die thermische Belastung eines Transformators, insbesondere eines Gießharztransformators, beeinflusst die Lebensdauer des Transformators in einem erheblichen Maße. Vor allem für luft- gekühlte Transformatoren, wie Gießharztransformatoren, ist eine ausreichende Kühlung der Wicklungen daher unerlässlich .
So beschreibt beispielsweise die EP 0092204 A2 eine Induktionsspule, wobei gemäß der dortigen Erfindung Kühlkanäle zwi- sehen der Wicklung angeordnet sind und zur Kühlung der Wicklung dienen. Gleichfalls ist gemäß der dortigen Erfindung ein Isolationszylinder zur elektromagnetischen Schirmung um die Wicklung angeordnet.
Des Weiteren offenbart die DE 37 32 670 Al eine Anordnung eines Transformators und eines Mastes in einem Freileitungsnetz zur Elektrizitätsübertragung. Gemäß der dortigen Erfindung wird ein luftgekühlter Transformator in einen Freileitungsmast eingesetzt, wobei der oberirdische Teil des Mastes als
Kamin ausgeführt ist und der Transformator unterhalb des Transformators auf einem Mastfuß abgestützt ist.
Weiterhin beschreibt die Offenlegungsschrift DE 27 13 183 ei- ne Vorrichtung zum Kühlen eines Transformators. Entsprechend der dortigen Erfindung wird ein Transformator mit einem Aufsatz beziehungsweise einer Einlage versehen, so dass aufgrund des kaminartigen Aufsatzes die im gesamten Transformator bzw. oberhalb der Einlage im Transformatorinnenraum entstehende Wärme abgeführt werden kann.
Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Lösungen ist, dass hierfür umfangreiche bauliche Komponenten um den Transformator herum angeordnet bzw. in der Transformatoren- Station angebracht werden müssen. Das Aufrüsten eines bestehenden Transformators mit Kühlkanälen, insbesondere eines Gießharztransformators, ist gemäß den im Stand der Technik bekannten Lösungen nur mit umfangreichen Baumaßnahmen zu lösen, wobei in vielen Fällen ein entsprechender Bauraum um den Transformator nicht zur Verfügung steht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine verbesserte und einfach zu realisierende Kühlung eines Transformators mit Kühlkanälen bereitzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Verlängerungselement die öffnung des durchgängigen Kanals an der Oberfläche des elektrischen Wicklungskörpers unmittelbar umschließt und hierdurch der durchgängige Kanal über die Außenabmessungen des elektrischen Wicklungskörpers verlängert wird. Durch die Verlängerung des Kühlkanals bzw. der Innenausnehmung des e-
lektrischen Wicklungskörpers mittels des Verlängerungselements über die äußeren Abmessungen des elektrischen Wicklungskörpers hinaus wird der so genannte Kamineffekt innerhalb der Kühlkanäle verstärkt. Dadurch sind ein erhöhter Luftdurchsatz und damit eine verbesserte Kühlung durch die Kühlkanäle gewährleistet. Gleichfalls bewirkt die Verlängerung der Innen - oder Außenfläche des elektrischen Wicklungskörpers eine verbesserte Kühlung zwischen den inneren Wicklungen und den im Inneren des elektrischen Wicklungskörpers anordbaren Kern.
Durch die Verwendung des Verlängerungselements zur Anbringung um die öffnung der durchgängigen Kanäle des elektrischen Wicklungskörpers können bestehende Transformatoren, insbeson- dere Gießharztransformatoren, auf einfache und schnelle Art nachgerüstet und damit eine verbesserte Kühlung gewährleistet werden. Mit der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, die Betriebsdauer des Transformators nachhaltig zu verlängern .
Im Gegensatz zu den Lösungen im Stand der Technik wird gemäß der vorliegenden Erfindung ausschließlich die Luftzirkulation innerhalb der Kühlkanäle verbessert und führt gerade nicht zu komplexen Konvektionsmustern der im Stand der Technik bekann- ten Lösungen. Im Stand der Technik führen gerade die unterschiedlichen Temperatur- und Strömungsverhältnisse an der 0- berseite der Transformatoren zu einem sehr komplexen Konvek- tionsmuster oberhalb des gesamten Transformators, das eine forcierte Luftkühlung verhindern kann. So erzeugt die alter- nierende Abfolge der öffnungen der Kühlkanäle in Verbindung mit dem umgebenden festen Obermaterial des erwärmten Wicklungskörpers ein komplexes Konvektionsmuster der Luft oberhalb des gesamten elektrischen Wicklungskörpers. Im Falle eines mehrphasigen Transformators beeinflussen sich die Luft-
Strömungen oberhalb der verschiedenen elektrischer Wicklungskörper des Transformators zusätzlich gegenseitig, so dass keine ausschließlich nach oben gerichtete Luftströmung oberhalb der durchgängigen Kanäle des Transformators entsteht.
Durch die vorliegende Erfindung ist gewährleistet, dass ausschließlich innerhalb der Kühlkanäle eine forcierte Strömung des Kühlmediums, beispielsweise Luft, entsteht. Die Temperatur- und Strömungsmuster der Luft am Ende des Verlängerungs- elements beeinflussen die Temperatur- und Strömungsverhältnisse an der unmittelbaren Oberfläche des elektrischen Wicklungskörpers gerade nicht mehr in dem Maße wie die Lösungen im Stand der Technik.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des elektrischen Wicklungskörpers ist vorgesehen, dass das Verlängerungselement in den durchgängigen Kanal schiebbar ist. Durch die Verwendung eines elastischen Verlängerungselements ist die Möglichkeit gegeben, bei nahezu korrespondierenden Durchmessern des Ka- nals und des Verlängerungselements, das Verlängerungselement in den Kanal einzuschieben und in sofern einen einfachen nachträglichen Einbau des Verlängerungselements an dem Transformator zu gewährleisten.
Alternativ ist das Verlängerungselement so ausgestaltet, dass, bezogen auf die Längsachse des Verlängerungselements, das Verlängerungselement als Zylinder ausgestaltet ist und in Längsrichtung zwei sich überlappende Enden aufweist. Durch die überlappung der Enden in Längsrichtung des Zylinders ist gewährleistet, dass der Durchmesser des Verlängerungselements in einem hohen Maße variiert werden kann, ohne die Zylinderform zu beeinträchtigen und damit einen Kamineffekt zu gewährleisten. Die elastischen Eigenschaften des Verlängerungselements sind dabei so gewählt, dass der offene Zylinder ei-
genständig den Zylinderradius vergrößert und damit bei einem Einschub innerhalb des durchgängigen Kanals an der Innenwand des durchgängigen Kanals ohne weitere Hilfsmittel fixierbar ist.
Zur verbesserten Durchströmung des Kühlmediums und damit zur Forcierung des Kamineffekts weist das Verlängerungselement einen auf die Längsachse bezogenen unterschiedlichen Querschnitt und/oder Durchmesser auf. Vorteilhafterweise ist das Verlängerungselement ebenfalls - bezogen auf die Längsachse des Verlängerungselements - zumindest teilweise geneigt. Durch die teilweise Neigung des Verlängerungselements ist es möglich, den Kanal auch bei einer baulich oberhalb des elektrischen Wicklungskörpers ungünstigen Anordnung über die Ab- messungen des elektrischen Wicklungskörpers hinaus zu führen. Insbesondere die Verlängerungen des Kanals um ein über den elektrischen Wicklungskörper befindliches Joch kann mittels einer entsprechenden winkligen Konzeption des Verlängerungselements gewährleistet werden.
Vorteilhafterweise ist das Verlängerungselement aus einem e- lastischen und/oder flexiblen Material gefertigt.
Zur Unterstützung der vertikalen Bewegung des Kühlmediums durch die ebenfalls vertikal angeordneten durchgängigen Kanäle ist das Verbindungselement an mindestens einer der Stirnseiten - bezogen auf die Längsachse des elektrischen Wicklungskörpers - angeordnet. Insbesondere die Anordnung des Verlängerungselements ober- bzw. unterhalb des elektrischen Wicklungskörpers gewährleistet eine Verlängerung der vertikalen Kanalstrecke und somit eine verbesserte Kühlung aufgrund des Kamineffekts.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des elektrischen Wicklungskörpers ist das Verlängerungselement mittels Befestigungsmittel an der öffnung fixierbar. Durch eine Befestigung des Verlängerungselements in der unmittelbaren Nähe der öff- nung mittels geeigneter Befestigungselemente ist das Verlängerungselement mechanisch stabil mit dem elektrischen Wicklungskörper verbunden. Befestigungsmittel können beispielsweise Winkelelemente sein, die gleichzeitig auf der Stirnfläche des elektrischen Wicklungskörpers und an der Unterseite des Verlängerungselements angeordnet sind.
Weiterhin ist die Verwendung eines Verschlusselements möglich, wobei um die öffnung des durchgängigen Kanals und das Verlängerungselement korrespondierende Ausformungen eines Verschlusselements, beispielsweise eines Bajonettverschlusses, denkbar sind. Das Verlängerungselement könnte dann in eine um die öffnung des durchgängigen Kanals angeordnete Aufnahme eines Bajonettverschlusses eingeschoben und durch Drehung des Verlängerungselements verriegelt werden.
Zur Verbesserung der Kühlung der Außenflächen des elektrischen Wicklungskörpers ist vorteilhafterweise ein Seitenelement bezogen auf die Längsachse des elektrischen Wicklungskörpers radial an dem elektrischen Wicklungskörper angeord- net, so dass durch den so geschaffenen Zwischenraum ein zusätzlich durchgängiger Kanal an der Außenseite des elektrischen Wicklungskörpers entsteht. Durch die Anbringung eines Seitenelements wird vorteilhafterweise ein zusätzlicher Kühlkanal um den elektrischen Wicklungskörper geschaffen und so- mit die Kühleigenschaften weiter verbessert.
Das Seitenelement ist vorteilhafterweise so geformt, dass ü- ber einen großen Lufteinlass das Kühlmedium an den elektrischen Wicklungskörper transportiert wird und durch einen
hierzu geringen Abstand zwischen dem Seitenelement und der Außenwand des elektrischen Wicklungskörpers ein schmalerer Kanal und damit ein verstärkter Kamineffekt entsteht. Das Seitenelement ist vorteilhafterweise so gestaltet, dass der Lufteinlass eine große Luftmenge als Kühlmedium ansaugen und für den Kühlungsprozess innerhalb des elektrischen Wicklungskörpers nutzen kann. Dies kann mit einem entsprechenden Lufteinlass gewährleistet sein. Der Lufteinlass kann vorteilhafterweise über die gesamte Länge, bezogen auf die Längsachse des elektrischen Wicklungskörpers, geöffnet sein oder in Form einer teilweisen öffnung innerhalb eines ansonsten den elektrischen Wicklungskörper vollständig umgebenden Seitenelements angeordnet sein.
Vorteilhafterweise ist der Lufteinlass in Richtung einer verstärkten äußeren Luftströmung ausgerichtet. Bei der Nutzung der vorliegenden Erfindung in klimatisch stark beeinflussten Gebieten, beispielsweise auf hoher See, kann bei ungeschützter Aufstellung des elektrischen Wicklungskörpers in das Um- gebungsmedium der Lufteinlass zu einer präferierten Strömungsrichtung und/oder Windrichtung ausgerichtet sein. In diesem Fall dient der Lufteinlass dann als eine Art Windfang, so dass die normale Luftströmung den Kamineffekt zur Kühlung des elektrischen Wicklungskörpers unterstützt. Vorteilhafter- weise ist das Seitenelement und/oder Verlängerungselement zumindest teilweise aus einem Kunststoff geformt. Hierdurch ist eine einfache Herstellung gewährleistet und das Verlänge- rungs- beziehungsweise Seitenelement kann leicht im beziehungsweise am elektrischen Wicklungskörper montiert werden.
Das Seitenelement ist vorteilhafterweise mit Halteelementen, beispielsweise Stangen, an der Außenwand des elektrischen Wicklungskörpers befestigt. Mittels Form und Größe der Halteelemente kann der Abstand des Seitenelements relativ zur Au-
ßenwand des elektrischen Wicklungskörpers bestimmt und somit die Breite und Form des in dem Zwischenraum zwischen dem Seitenelement und dem elektrischen Wicklungskörper entstehenden Zwischenraumes festgelegt werden. Das Halteelement kann ent- weder in Form einer Stange an einer der Ecken des Seitenelements eine punktuelle Verbindung mit dem elektrischen Wicklungskörper bilden oder alternativ eine großflächige Halte- rung, beispielsweise entlang der gesamten Längsseite des Seitenelements - bezogen auf die Längsachse des Seitenelements - eine Verbindung mit dem elektrischen Wicklungskörper herstellen .
Die Aufgabe wird ebenfalls durch einen Transformator mit mindestens einem magnetisierbaren Kern mit einem Joch und mit mindestens zwei Schenkeln sowie mindestens zwei elektrischen Wicklungskörpern mit jeweils einer elektrisch leitenden Wicklung und einer die jeweilige Wicklung umschließenden Isolation, wobei die umschließende Isolation die jeweilige Wicklung umschließt und jeweils einen mechanisch stabilen Wicklungs- körper bildet und ein elektrischer Wicklungskörper auf einem Schenkel angeordnet ist, gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen zwei elektrischen Wicklungskörpern mindestens ein Trennelement angeordnet ist, wobei das Trennelement aus mindestens zwei rückseitig miteinander fixierbaren Sei- tenelementen besteht. Durch die rückseitig miteinander fixierbare Befestigungsmöglichkeit der Seitenelemente ist eine einfache und nachträgliche Montage des Trennelements zwischen den elektrischen Wicklungskörpern bereitgestellt. Vorteilhafterweise können die Trennelemente mit dem Kern, insbeson- dere dem Joch, und/oder unmittelbar an mindestens einem Wicklungskörper angebracht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Transformators ist vorgesehen, dass die Seitenelemente des Trennelements mittels
mindestens eines Befestigungselements rückwandig fixierbar sind, wobei die Kraftwirkung des Befestigungselements auf die Seitenelemente die Form der Seitenelemente beeinflusst. Gemäß der vorliegenden Erfindung dient das Befestigungselement, insbesondere eine Schraubverbindung, nicht nur zur gegenseitig Befestigung der rückwärtig angeordneten Seiteelemente, sondern auch zur Formgebung und damit Anpassung der Seitenelemente an die baulichen Gegebenheiten des Zwischenraumes zwischen den elektrischen Wicklungskörpern bzw. an die äußere Form der elektrischen Wicklungskörper.
Vorteilhafterweise sind die Seitenelemente des Trennelements so geformt, insbesondere gewellt, dass bei einer Kraftwirkung des Befestigungselements die Form der Seitenelemente gezielt veränderbar ist. Durch eine vorgebbare unterschiedliche Kraftwirkung des Befestigungselements auf die Seitenelemente kann die Form der Seitenelemente stufenlose verändert und damit angepasst werden. Durch unterschiedliche Formen der Seitenelemente eines Trennelementes können bei gleicher Kraftwirkung des Befestigungselements abweichende Formen der rück- wandig befestigten Seitenelemente des Trennelements gewährleistet werden. Hierzu ist es von Vorteil, wenn die Seitenelemente des Trennelements aus einem elastischen Material gefertigt sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Transformators ist vorgesehen, dass die Seitenelemente des Trennelements unterschiedliche Befestigungspunkte aufweisen, so dass durch die Kraftwirkung von mehreren Befestigungselementen auf die Seitenelemente, die Form der Seitenelemente veränderbar ist. Durch die Fixierung von mehreren Befestigungspunkten der Seitenelemente, beispielsweise vorgebbare Bohrungen in den Seitenelemente werden mittels in der Länge einstellbaren Schraubverbindungen verbunden, kann der relative Längenabstand zwischen bestimmten Punkten der Seitenelemente und da-
mit die Form der Seitenelemente eingestellt werden. Zur Gewährleistung einer unterschiedlichen Form der zu einem Trennelement zusammengefassten Seitenelemente kann neben einer abweichenden Form auch ein unterschiedliches Material der Sei- tenelemente eine unterschiedliche Formgebung erzeugen.
Beispielsweise haben die Bolzen einen Durchmesser von 15 mm und an beiden Enden einen Absatz geringer Länge, der beispielsweise nur 9 mm Durchmesser hat. Wenn das flexible Plattenmaterial Bohrungen mit z.B. 10 mm hat, können in diese die kurzen Enden der Bolzen gesteckt werden und durch die Länge des zylindrischen 15 mm Teils wird der Umfang der Auslenkung der Seitenelemente in Richtung Kreisabschnitt bestimmt..
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Transformators ist vorgesehen, dass mindestens ein Wicklungskörper mit einem
Verlängerungselement Teil des Transformators ist. Hierdurch wird eine sehr effektive Kühlung des Transformators bereitgestellt. Die Trennelemente ragen vorteilhafterweise, wie die Verlängerungselemente, über die äußeren Abmessungen der e- lektrischen Wicklungskörper, insbesondere Gießharzwicklungskörper, hinaus und gewährleisten eine effektive Kühlung des Transformators .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfin- düng ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen beispielhaft
FIG 1 eine perspektivische Ansicht des elektrischen
Wicklungskörpers mit einem Verlängerungselement, und
FIG 2 eine perspektivische Seitenansicht des elektrischen Wicklungskörpers mit fünf Verlängerungselementen und einem Seitenelement, und
FIG 3 eine Aufsicht auf eine Dreischenkelanordnung mit drei elektrischen Wicklungskörpern, Verlängerungselementen und Seitenelementen, und
FIG 4 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Wicklungskörpers mit einem Verlängerungs- und einem Seitenelement, und
FIG 5 eine perspektivische Ansicht mit drei Verlängerungselementen und angedeuteten durchgängi- gen Kühlkanälen;
FIG 6 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Transformators mit drei Verlängerungselementen, die bezüglich des Joches ausgespart sind;
FIG 7 Aufsicht des Trennelements mit einem gewellten und einem bogenförmigen Seitenelement;
FIG 8 Aufsicht des Trennelements mit zwei bogenförmigen Seitenelementen und mehreren Befestigungspunkten;
Die FIG 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des elektrischen Wicklungskörpers Ia mit Füßen 4, die einen Spalt 5 unterhalb des elektrischen Wicklungskörpers Ia ausformen. Durch den Spalt 5 kann Luft von unten in die durchgängigen Kanäle 10a, 10b, 10c (10a nicht dargestellt) hindurchfließen. In den durchgängigen Mittelkanal 10a (nicht dargestellt) des elekt-
rischen Wicklungskörpers Ia ist ein magnetisierbarer Kern einschiebbar, so dass der elektrische Wicklungskörper Ia als Teil eines Transformators genutzt werden kann. In den durchgängigen Kanal 10a ist ein Verlängerungselement 2a einschieb- bar, das beispielhaft in Form eines Zylinders ausgebildet ist. Durch die obere öffnung des Zylinders kann das Kühlmedium, insbesondere Luft, von dem elektrischen Wicklungskörper Ia abgeführt werden. Die Luft dringt über den Spalt 5 in einen der durchgängigen Kanäle 10a bis 10c und strömt durch den Kamineffekt aus der öffnung des Verlängerungselements 2a. Eine Beeinflussung der Strömungs- und Konvektionsverhältnisse unmittelbar oberhalb der Stirnfläche des elektrischen Wicklungskörpers Ia ist durch die vorliegende Erfindung stark reduziert bzw. verhindert.
Beim Passieren des Kanals 10a nimmt das Kühlmedium die Wärme des umliegenden elektrischen Wicklungskörpers Ia auf, wodurch der Kamineffekt entsteht. Die so erwärmte Luft strömt mit einer hohen Geschwindigkeit durch die verlängerte öffnung 6a des durchgängigen Kanals 10a hinaus. Der aus der öffnung 6a heraustretende Luftstrom wird mittels des Verlängerungselements 2a damit über die Stirnseite des elektrischen Wicklungskörpers Ia weiter hinausgeführt.
Die Figur FIG 2 zeigt den elektrischen Wicklungskörper Ia mit Füßen 4 zur Bildung zumindest eines Spaltes 5, durch den die Luft unterhalb des elektrischen Wicklungskörpers Ia angesaugt werden kann. Auf der oberen Stirnseite des elektrischen Wicklungskörpers Ia sind Verlängerungselemente 3a, 3b ,3c , 3d , 3e angeordnet. Die Verlängerungselemente 3a, 3b, 3c, 3d, 3e sind auf öffnungen von durchgängigen Kanälen 10a, 10b (nicht dargestellt) angeordnet und führen zu einer forcierten Kühlung innerhalb des durchgängigen Kühlkanals 10a, 10b durch eine verstärkte Ableitung des Kühlmediums.
Exemplarisch sind zwei öffnungen 7a, 7b der durchgängigen Kanäle 10a, 10b dargestellt. In radialer Richtung - bezogen auf die Längsachse des elektrischen Wicklungskörpers Ia - ist ein Seitenelement 8a angeordnet, wobei Halteelemente 9a, 9b, 9c das Seitenelement an der Außenfläche des elektrischen Wicklungskörpers Ia fixieren.
Aus der Draufsicht der FIG 3 sind drei elektrische Wicklungskörper Ia, Ib, Ic sichtbar, die zumindest teilweise von einem Seitenelement 8a, 8b, 8c, 8d umgeben sind, und zumindest teilweise Verlängerungselemente 2a, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e aufweisen. Der elektrische Wicklungskörper Ia der ersten Phase weist ein Verlängerungselement 2a bezüglich der Mittelkanalsöffnung 6a des elektrischen Wicklungskörpers Ia auf. Hier- durch wird der Kanal 10a (nicht dargestellt) der Mittelöffnung 6a nach oben verlängert. Die Verlängerung der Mittelöffnung 6a kann ebenfalls in Richtung des Bodens erfolgen, so dass dann ein verlängerter, über die Außenabmessungen des e- lektrischen Wicklungskörpers Ia hinausgehender durchgängiger Kanal 10a entsteht. Der erste elektrische Wicklungskörper Ia ist durch ein Seitenelement 8a teilweise umfasst.
Bezüglich der zweiten Phase eines dreischenkligen Transformators ist der zweite elektrische Wicklungskörper Ib mit keinem Verlängerungselement versehen. Der mittlere elektrische Wicklungskörper Ia weist vielmehr einen durch die Seitenelemente 8b, 8c gebildeten Lufteinlass 11 auf, durch den die Luft auf den elektrischen Wicklungskörper Ib kanalisiert und aufgrund der Erwärmung innerhalb des elektrischen Wicklungskörpers Ib aufsteigt.
Das rechtseitige Seitenelement 8c ist unmittelbar mit dem anschließenden Seitenelement 8d des dritten elektrischen Wicklungskörpers Ic verbunden. Vorteilhafterweise können die Sei-
tenelemente 8c, 8d unmittelbar miteinander verbunden und an einem nicht dargestellten Joch befestigt werden. Der dritte elektrische Wicklungskörper Ic weist mehrere Verlängerungselemente 3a, 3b, 3c, 3d, 3e auf, die auf der Stirnseite des dritten elektrischen Wicklungskörpers Ic angeordnet sind. Die Verlängerungselemente 3a, 3b, 3c, 3d, 3e können selektiv in die öffnungen 7a, 7b der durchgängigen Kanäle 10a, 10b eingeschoben werden, so dass nicht für jede öffnung 7a, 7b ein Verlängerungselement 3a, 3b, 3c, 3d, 3e aufgrund der thermi- sehen Gegebenheiten innerhalb des Kühlkanals 10a, 10b notwendig ist.
Daher ist im gewählten Beispiel der FIG 3 nicht in jedem Kühlkanal 10a, 10b des dritten elektrischen Wicklungskörpers Ic ein Verlängerungselement 3a, 3b, 3c, 3d, 3e angebracht.
Die FIG 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des elektrischen Wicklungskörpers Ia mit einem Verlängerungselement 2a innerhalb der mittigen öffnung 6a. An einem Teilabschnitt der Au- ßenfläche des elektrischen Wicklungskörpers Ia ist ein Seitenelement 8a angebracht, das aufgrund des so gebildeten Zwischenraumes zu einer forcierten Kühlung der Außenfläche des elektrischen Wicklungskörpers Ia führt. Aufgrund der Integration von Füßen 4 in den elektrischen Wicklungskörper Ia wird ein Zwischenraum 5 zwischen der Unterseite des elektrischen Wicklungskörpers Ia und dem Boden gebildet. Durch diese Maßnahmen wird eine freie Zirkulation der Luft in die durchgängigen Kanäle 10a, 10b (nicht dargestellt) gewährleistet.
In der perspektivischen Ansicht der FIG 5 ist ein elektrischer Wicklungskörper Ia mit einem Verlängerungselement 2a der mittleren öffnung 6a gezeigt. Des Weiteren sind an den angedeuteten durchgängigen Kühlkanälen 10a, 10b an den öffnungen 7a, 7b (nicht dargestellt) diesbezügliche Verlange-
rungselemente 3a, 3b angeordnet. Mit dem gezeigten Beispiel der FIG 5 ist zum einen eine forcierte Kühlung innerhalb des mittleren Kanals 10a und der öffnung 6a durch das Verlängerungselement 2a gegeben, so dass eine Kühlung der innersten Wicklung des Wicklungskörpers Ia gewährleistet ist. Des Weiteren unterstützten die Verlängerungselemente 3a, 3b der durchgängigen Kanäle 10a, 10b eine forcierte Kühlung in einem mittleren Wicklungsbereich, so dass eine gleichmäßige Kühlung des elektrische Wicklungskörpers Ia gewährleistet ist.
Die Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Transformators 15 mit drei Verlängerungselementen 2a, 2b, 2c, die bezüglich des Joches 15 ausgespart sind. Zwischen zwei elektrischen Wicklungskörpern Ib, Ic ist ein er- findungsgemäßes Trennelement 13 angebracht, dass aus zwei rückseitig miteinander verbundenen Seitenelementen 8b, 8c besteht. Das Trennelement 13 ist mit dem Joch 15 verbunden. Des Weiteren tragen die äußeren Seitenelemente 8a, 8d ebenfalls zu einer verbesserten Kühlung des Transformators 15 bei. Die Verlängerungselemente 2a, 2b, 2c gehen über das Joch 15 hinaus und sind bezüglich des Joches 15 ausgespart. Hierdurch ist eine nachträgliche Anbringung der Verlängerungselemente 2a, 2b, 2c möglich. Weiterhin können die Verlängerungselemente 2a, 2b, 2c aus zusammensetzbaren Segmenten bestehen, die eine einzelne vorder- und rückseitige Montage der Segmente der
Verlängerungselemente 2a, 2b, 2c erlauben und anschließend mittels einer geeigneten Befestigung dann sicher das Joch 15 umgeben .
In der FIG 7 ist eine Aufsicht des Trennelements 13 dargestellt. Zwei unterschiedlich geformte Seitenelemente 8a, 8b sind mittels einer Verschraubung als Befestigungselement 12 rückseitig miteinander verbunden. Durch die Formgebung, insbesondere einer Wellenform, eines der Seitenelemente 8b, kann
durch die vorgebbare Länge der Schraubverbindung 12 die Form der Seitenelemente 8a, 8b gezielt verändert werden.
Die Formgebung der Seitenelemente 8a, 8b des Trennelements 13 aufgrund mehrer Befestigungselemente 12 ist der Aufsicht FIG 8 zu entnehmen. Durch die gezielte Platzierung von Befestigungselemente 12 an ausgewählten Befestigungspunkten der Seitenelemente 8a, 8b, beispielsweise Bohrungen in den Befestigungspunkten, kann durch die Längeneinstellung der Befesti- gungselemente 12, beispielsweise eine Schraubverbindung, die Form der Seitenelemente 8a, 8b und damit des Trennelements 13 vorgegeben werden.