CN101809686A - 强化冷却的电绕组体和变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电绕组体(1a、1b、1c)，其具有导电的绕组和围绕绕组的绝缘体，其中，环形的绝缘体围绕整个绕组并构成一个机械稳定的绕组体，以及在电绕组体内部设至少一个贯穿的通道，通道具有布设在电绕组体内的孔。通过将加长件(2a、2b、2c)设置在贯穿的通道的孔内，使通道超过电绕组体的尺寸地延长，并因而提供一种增强的冷却。通过在电绕组体外壁旁安置附加的侧面元件(8a、8b、8c、8d)，借助如此建立的空隙构成新的冷却通道，该冷却通道基于通过烟囱效应形成的空气流动产生附加的冷却效果。

Description

强化冷却的电绕组体和变压器

技术领域

本发明涉及一种电绕组体，其具有导电的绕组和围绕绕组的绝缘体，其中，环形的绝缘体围绕整个绕组并构成一个机械稳定的绕组体，以及在电绕组体内部布设至少一个贯穿的通道，通道具有设在电绕组体内的孔。此外本发明还涉及一种变压器，它具有按照本发明的电绕组体。所述电绕组体是变压器的组成部分。

背景技术

变压器，尤其树脂浇铸变压器的热负荷，在很大程度上影响变压器的使用寿命。因此，尤其对于空气冷却式变压器，如树脂浇铸变压器，充分冷却绕组是必要的。

例如EP0092204A2介绍了一种感应线圈，其中，按该发明在绕组之间布设冷却通道并用于冷却绕组。同样按该发明，围绕绕组设有一个用于电磁屏蔽的绝缘圆筒。

此外，DE3732670A1公开了一种在架空线输电网中变压器和电线杆的配置。按该发明，在架空电线杆内装入空气冷却式变压器，其中，电线杆在空中的部分设计为烟囱，以及在变压器下方将变压器支承在杆脚上。

此外，公开文件DE2713183介绍了一种冷却变压器的装置。按该发明，变压器设有一个帽罩或附件，基于烟囱式的帽罩，可以将在整个变压器内或在所述附件上部变压器内腔中产生的热量引走。

在这些由现有技术已知的方案中存在的缺点是，为此必须将大量构件设置在变压器周围或安装在变压器站内。按现有技术中已知的方案，为现已存在的变压器，尤其树脂浇铸变压器配置冷却通道，只有采取许多结构性措施才能做到，而且在许多情况下并不能在变压器周围提供相应的结构空间。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，为具有冷却通道的变压器提供一种改进并易于实现的冷却。

上述技术问题通过专利权利要求1的特征部分得以解决。

按照本发明规定，加长件直接围绕贯穿的通道在电绕组体表面上的孔，以及，由此超过电绕组体外尺寸地加长贯穿的通道。通过借助加长件超过电绕组体外尺寸地加长冷却通道或电绕组体的内孔，强化冷却通道内部所谓的烟囱效应。由此保证提高通过冷却通道的空气流量并因而改善冷却。同样，加长电绕组体的内表面或外表面，促使改善在内部绕组与可设在电绕组体内部的铁芯之间的冷却。

通过利用加长件来安置在电绕组体的贯穿的通道的孔上，可以以简单和快速的方式事后补充装备现有的变压器，尤其树脂浇铸变压器，并因而可以保证更好地冷却。因此采用本发明可以持续地延长变压器的工作寿命。

与现有技术中的方案相反，按照本发明仅仅改善冷却通道内部的空气循环，以及恰恰不会导致由现有技术已知的那些方案复杂的对流模式。在现有技术中，正是由于变压器表面上的不同的温度和流动状况，导致整个变压器上方一种非常复杂的对流模式，这种对流模式会阻碍强化空气冷却。因此冷却通道的孔交替的顺序，再加上发热的绕组体周围固定的表面材料，从而在整个电绕组体上方造成复杂的空气对流模式。在多相变压器的情况下，在变压器的不同的电绕组体上方的空气流附加地互相影响，所以在变压器的贯穿的通道上方并不仅仅形成向上定向的空气流。

采用本发明可以保证，只在冷却通道内部形成冷却剂、例如空气的强化流动。在加长件端部空气的温度和流动模式，不再以如在现有技术的那些方案那样的程度，影响电绕组体表面附近的温度和流动状况。

按照电绕组体的一项有利的设计规定，加长件可塞入贯穿的通道内。通过使用弹性的加长件提供一种可能性，即，在通道与加长件的直径几乎一致的情况下，可以将加长件插入通道中，从而在这方面保证加长件事后方便地安装在变压器上。

与之不同，就加长件的纵轴线而言，将加长件设计为圆柱体以及沿纵向有两个搭接的端头。通过沿圆柱体纵向端头的搭接，保证能在大的范围内改变加长件的直径，并不影响圆柱体的形状并因而确保烟囱效应。在这里将加长件的弹性特性选择为，使开了口的圆柱体自动增大圆柱体半径，并因而在插入到贯穿的通道内部时，无需其他辅助措施便可以固定在贯穿的通道的内壁上。

为了改进冷却剂的通流并因而为了强化烟囱效应，就纵轴线而言，加长件具有不同的横截面和/或直径。有利地，同样地就加长件纵轴线而言加长件至少局部倾斜。通过加长件的这种部分倾斜，即使电绕组体上方在结构方面存在不利的布局，也能使通道超过电绕组体的尺寸地延伸。尤其是当加长通道涉及处于电绕组体上方的磁轭时，可以借助加长件相应的角形设计加以保证。

有利地，加长件用一种弹性和/或柔性材料制造。

为了支持冷却剂通过同样垂直设置的贯穿通道地垂直运动，就电绕组体纵轴线而言，加长件设置在电绕组体的至少一个端面上。尤其将加长件设置在电绕组体上方或下方，保证延长通道的垂直距离，并因而确保基于烟囱效应而改善冷却。

按照电绕组体的一项有利的设计，加长件可借助紧固件固定在孔上。通过将加长件借助适用的紧固件固定在孔的近旁，使加长件与电绕组体机械稳定地连接。紧固件可例如是角形件，它们同时安装在电绕组体的端面和加长件的下侧。

此外还可以使用锁止件，在这里可设想锁止件，例如卡口式锁件，涉及贯穿通道的孔以及加长件相对应的造型。此时加长件可以插入卡口式锁件的一个围绕贯穿的通道的孔设置的插座内，并通过转动加长件互锁。

为了改善电绕组体的外表面的冷却，有利地，就电绕组体纵轴线而言，沿径向在电绕组体旁布设侧面元件，从而通过如此建立的空隙在电绕组体外侧形成附加的贯穿通道。通过安置侧面元件，有利地围绕电绕组体建成附加的冷却通道，并因而进一步改进冷却特性。

侧面元件有利地成形为，使冷却剂通过大的空气进口输送给电绕组体，以及通过一个在侧面元件与电绕组体外壁之间相比之下较小的间距，形成一个较狭窄的通道并因而形成增强的烟囱效应。侧面元件有利地设计为，使空气进口可以吸入大量的空气作为冷却剂，并能利用于电绕组体内部的冷却过程。这可以借助相应的空气进口保证。空气进口可有利地就电绕组体纵轴线而言沿全部长度打开，或以局部孔口的形式布设在一个否则完全围绕电绕组体的侧面元件的内部。

有利地，空气进口对准增强的外部空气流的方向。在气候影响强烈的区域，例如在高海拔区利用本发明时，当电绕组体没有保护地架设在环境介质中时，空气进口对准优选的流动方向和/或风向。在这种情况下空气进口用作一种通风口，所以正常的空气流支持冷却电绕组体的烟囱效应。有利地，侧面元件和/或加长件至少部分用塑料成形。由此保证达到制造简便，以及加长件或侧面元件可以方便地安装在电绕组体内或电绕组体上。

侧面元件有利地借助固定元件，例如杆，安装在电绕组体的外壁上。借助固定元件的形状和尺寸，可以确定侧面元件相对于电绕组体外壁的距离，并因而确定在侧面元件与电绕组体之间间间隙内所形成空隙的宽度和形状。固定件或以在侧面元件其中一个角上的杆的形式，与电绕组体构成逐点的连接，或与之不同地建成大面积的固定，例如就侧面元件的纵轴线而言，沿侧面元件整个纵侧建立与电绕组体的连接。

所述技术问题同样通过一种变压器得以解决，该变压器具有至少一个可磁化的包括磁轭的铁芯，以及具有至少两个铁芯柱和至少两个分别包括导电绕组和围绕各自绕组的绝缘体的电绕组体，其中，环形的绝缘体围绕各自的绕组并分别构成一个机械稳定的绕组体，以及电绕组体安装在铁芯柱上。按照本发明规定，在两个电绕组体之间布设至少一个隔离件，其中，隔离元件由至少两个可在后侧相互固定在一起的侧面元件组成。通过侧面元件可以在后侧相互固定在一起这种固定可能性，使隔离件可以简单和事后装配在电绕组体之间。有利地，隔离件可以通过铁芯，尤其磁轭，和/或直接安置在至少一个绕组体上。

按照变压器的一项有利的设计规定，隔离件的侧面元件可借助至少一个紧固件在后侧固定，其中，紧固件作用在侧面元件上的力影响侧面元件的形状。按照本发明，紧固件，尤其螺钉连接件，不仅用于相互固定向后设置的侧面元件，而且还用于侧面元件的造型，并因而使侧面元件适应于在电绕组体之间空隙既有的结构条件，或适应于电绕组体的外部形状。

有利地，隔离件的侧面元件成形为，尤其弯曲为，使紧固件的作用力可以相宜地改变侧面元件的形状。通过紧固件可预定的在侧面元件上不同的作用力，可以连续改变并因而适应侧面元件的形状。通过隔离件的侧面元件不同的形状，可以在紧固件作用力相同时，保证隔离件在背侧固定的侧面元件变化的形状。对此有利的是，隔离件的侧面元件用一种弹性材料制造。

按变压器的一项有利的设计规定，隔离件的侧面元件有不同的紧固点，所以通过多个紧固件将力作用在侧面元件上，可以改变侧面元件的形状。借助可沿纵向调整的螺钉连接件，通过固定侧面元件中的多个紧固点，例如在侧面元件中可预设的孔，可以调整在侧面元件规定点之间相对的纵向距离，并由此调整侧面元件的形状。为保证组合成一个隔离件的侧面元件不同的形状，除改变形状外，侧面元件不同的材料也可以制成不同的造型。例如销钉具有直径为15mm以及在两端有一个长度较小的例如直径仅为9mm的台阶。若柔性的板料具有例如10mm的孔，则销钉的短端可以插入孔中，以及由圆柱形15mm部分的长度决定侧面元件沿圆弧方向偏转的周长。

按变压器的一项有利的设计规定，至少一个具有加长件的绕组体是变压器的组成部分。由此达到非常有效地冷却变压器。隔离件有利地如加长件那样超过电绕组体、尤其树脂浇铸绕组体的外部尺寸地伸出，并保证变压器的有效冷却。

由从属权利要求给出本发明的其他有利的扩展设计。

附图说明

下面借助实施例示范性地详细说明本发明。其中举例表示：

图1表示有一个加长件的电绕组体的透视图；

图2表示有五个加长件和一个侧面元件的电绕组体的侧向透视图；

图3表示有三个电绕组体、一些加长件和侧面元件的三铁芯柱配置结构的俯视图；

图4表示有一个加长件和一个侧面元件的电绕组体的透视图；

图5表示有三个加长件和暗示的贯穿冷却通道的透视图；

图6表示有三个面对磁轭留空的加长件的按照本发明的变压器透视图；

图7表示有一个波形和一个弧形侧面元件的隔离件的俯视图；以及

图8表示有两个弧形侧面元件和多个紧固点的隔离件的俯视图；

具体实施方式

图1表示有基座4的电绕组体1a的透视图，基座4在电绕组体1a下方成形出一个间隙5。空气可通过间隙5从下面流入贯穿的通道10a、10b、10c内(10a没有示出)。在电绕组体1a的贯穿的中央通道10a内(未示出)插入可磁化的铁芯，所以电绕组体1a可用作变压器的组成部分。在贯穿的通道10a内可插入加长件2a，它例如设计为圆柱体的形状。冷却剂，尤其空气，可以通过圆柱体上部的孔从电绕组体1a排出。空气经间隙5进入所述贯穿通道10a至10c中的一个内，并借助烟囱效应从加长件2a的孔流出。直接在电绕组体1a端面上方对流动状况和对流状况的影响，通过本发明在很大程度上得到减轻或防止。

冷却剂在经过通道10a时吸收周围电绕组体1a的热量，从而形成烟囱效应。由此被加热的空气高速通过贯穿通道10a的加长的孔6a流出。从孔6a流出的气流因而借助加长件2a经由电绕组体1a端侧进一步引出。

图2表示具有用于构成至少一个间隙5的基座4的电绕组体1a，在电绕组体1a下方的空气可以通过间隙5吸入。在电绕组体1a的上端侧布设加长件3a、3b、3c、3d、3e。加长件3a、3b、3c、3d、3e安装在贯穿通道10a、10b(未示出)的孔上，以及通过增强冷却剂的排出，导致对贯穿通道10a、10b内部的强化冷却。

作为范例表示出了两个贯穿通道10a、10b的孔7a、7b。就电绕组体1a的纵轴线而言，沿径向布设两个侧面元件8a，在这里固定元件9a、9b、9c将此侧面元件固定在电绕组体1a的外表面上。

由图3的俯视图可以看到三个电绕组体1a、1b、1c，它们至少部分被侧面元件8a、8b、8c、8d围绕，以及具有至少部分加长件2a、3a、3b、3c、3d、3e。第一相位的电绕组体1a具有一个相对于电绕组体1a的中央通道孔6a的加长件2a。由此使中央孔6a的通道10a(未表示)向上延伸。中央孔6a的延伸可同样朝底部的方向实施，因此形成一个超过电绕组体1a的外尺寸加长的贯穿通道10a。此第一电绕组体1a被侧面元件8a局部包围。

涉及三铁芯柱式变压器的第二相位，第二电绕组体1b没有设置加长件。确切地说，中央的电绕组体1a具有一个通过侧面元件8b、8c构成的空气进口11，空气通过它在电绕组体1b上流通，并由于在电绕组体1b内部受热而上升。

在右侧的侧面元件8c直接与第三电绕组体1c的相邻的侧面元件8d连接。有利地，侧面元件8c、8d互相直接连接并固定在图中没有表示的磁轭上。第三电绕组体1c有多个加长件3a、3b、3c、3d、3e，它们布设在第三电绕组体1c的端面上。加长件3a、3b、3c、3d、3e可按选择地插入贯穿通道10a、10b的孔7a、7b中，所以基于冷却通道10a、10b内部具体的受热状况，不一定要为每个孔7a、7b插入一个加长件3a、3b、3c、3d、3e。

因此在选择的图3的例子中，在第三电绕组体1c的任何冷却通道10a、10b中都没有安装加长件3a、3b、3c、3d、3e。

图4表示在中央孔6a内部有一个加长件2a的电绕组体1a的透视图。在电绕组体1a的部分外表面上安置一个侧面元件8a，该侧面元件基于如此形成的空隙导致强化冷却电绕组体1a的外表面。借助集成在电绕组体1a内的基座4，在电绕组体1a的下侧与地板之间形成空隙5。采取这一措施，保证空气在(未示出的)贯穿通道10a、10b内自由循环。

在图5的透视图中表示了具有一个中央孔6a的加长件2a的电绕组体1a。此外，在暗示的贯穿冷却通道10a、10b的孔7a、7b上布设与之相关的加长件3a、3b。用图5所示的例子说明，一方面通过加长件2a强化对中央通道10a和孔6a内部的冷却，从而确保冷却绕组体1a最里面的那个绕组。此外，贯穿通道10a、10b的加长件3a、3b还有助于中央绕组区内的强化冷却，从而保证均匀冷却电绕组体1a。

图6表示有三个面对磁轭15留空的加长件2a、2b、2c的按照本发明的变压器15的透视图。在两个电绕组体1a、1b之间安置一个按照本发明的隔离件13，它由两个在后侧互相连接的侧面元件8b、8c组成。隔离件13与磁轭15连接。此外，在外部的侧面元件8a、8d同样有助于改善变压器15的冷却。加长件2a、2b、2c超过磁轭15地伸出以及面对磁轭15留空。由此允许事后安装加长件2a、2b、2c。此外，加长件2a、2b、2c可以由一些能互相组合的分段组成，它们允许逐个在前侧和在后侧安装加长件2a、2b、2c的这些分段，接着借助恰当的固定方式，可靠地围绕磁轭15。

图7表示隔离件13的俯视图。两个不同形状的侧面元件8a、8b借助螺钉连接件作为紧固件12在后侧互相连接。通过其中一个侧面元件8a的造型，尤其波形，可以通过螺钉连接件12的可预定的长度，有目的地改变侧面元件8a、8b的形状。

由图8的俯视图可以看出隔离件13的侧面元件8a、8b基于多个紧固件12的造型。通过将紧固件12相宜地定位在侧面元件8a、8b的选择的紧固点上，例如装在紧固点的孔内，可以通过紧固件12，例如螺钉连接件的长度调整，规定侧面元件8a、8b的形状并因而规定隔离件13的形状。

Claims (18)

1.一种电绕组体(1a、1b、1c)，其具有导电的绕组和围绕所述绕组的绝缘体，其中，环形的绝缘体围绕整个绕组并构成一个机械稳定的绕组体，以及在所述电绕组体(1a、1b、1c)内部布设至少一个贯穿的通道(10a、10b、10c)，所述通道具有布设在所述电绕组体(1a、1b、1c)外壁上的孔(6a、7a、7b)，其特征为：加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)直接围绕所述孔(6a、7a、7b)，并超过所述电绕组体(1a、1b、1c)地向外加长所述贯穿的通道(10a、10b、10c)。

2.按照权利要求1所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)可插入所述贯穿的通道(10a、10b、10c)内。

3.按照权利要求1或2之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，就所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)纵轴线而言，所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)具有不同的横截面和/或直径。

4.按照权利要求1至3之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，就所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)纵轴线而言，所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)尤其相对于上部磁轭至少局部具有斜度和/或留空。

5.按照权利要求1至4之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，就绕组体(1a、1b、1c)纵轴线而言，所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)设置在所述电绕组体(1a、1b、1c)的至少一个端面上。

6.按照权利要求1至5之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)可借助紧固件固定在所述孔(6a、7a、7b)上和/或其近旁。

7.按照权利要求1至6之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，就所述绕组体(1a、1b、1c)纵轴线而言，可沿径向在所述电绕组体(1a、1b、1c)旁布设侧面元件(8a、8b、8c、8d)，以及通过在电绕组体(1a、1b、1c)的外表面与侧面元件(8a、8b、8c、8d)之间如此建立的空隙，可以造成附加的贯穿通道。

8.按照权利要求1至7之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，侧面元件(8a、8b、8c、8d)成形为，使外部冷却剂可通过空气进口(11)输送给电绕组体(1a、1b、1c)，以及通过在所述侧面元件(8a、8b、8c、8d)与电绕组体(1a、1b、1c)的外壁之间在这里较小的间距，形成冷却剂一种增强的对流。

9.按照权利要求8所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，所述空气进口(11)对准冷却剂的增强的外部空气流的方向。

10.按照权利要求7至9之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，所述侧面元件(8a、8b、8c、8d)借助固定元件(9a、9b、9c、9d)安装在电绕组体(1a、1b、1c)的一个外壁上。

11.按照权利要求1至10之一所述的电绕组体(1a、1b、1c)，其特征为，所述加长件(2a、3a、3b、3c、3d、3e)和/或侧面元件(8a、8b、8c、8d)至少部分包括塑料。

12.一种变压器(15)，其具有至少一个可磁化的包括磁轭(14)的铁芯，以及具有至少两个铁芯柱和至少两个分别包括导电绕组和围绕各自绕组的绝缘体的电绕组体，其中，环形的绝缘体围绕各自的绕组并分别构成一个机械稳定的绕组体，以及电绕组体(1a、1b、1c)安装在铁芯柱上，其特征为：在两个电绕组体(1a、1b、1c)之间布设至少一个隔离件(13)，其中，所述隔离元件(13)由至少两个可在后侧相互固定在一起的侧面元件(8a、8b、8c、8d)组成。

13.按照权利要求12所述的变压器(15)，其特征为，所述隔离件(13)的侧面元件(8a、8b、8c、8d)可借助至少一个紧固件(12)在后侧固定，其中，所述紧固件(12)作用在侧面元件(8a、8b、8c、8d)上的力影响侧面元件(8a、8b、8c、8d)的形状。

14.按照权利要求12至13之一所述的变压器(15)，其特征为，所述隔离件(13)的侧面元件(8a、8b、8c、8d)成形为，尤其弯曲为，使紧固件(12)的作用力可以改变侧面元件(8a、8b、8c、8d)的形状。

15.按照权利要求12至14之一所述的变压器(15)，其特征为，等待隔离件(13)的侧面元件(8a、8b、8c、8d)用弹性材料制成。

16.按照权利要求12至15之一所述的变压器(15)，其特征为，所述隔离件(13)的侧面元件(8a、8b、8c、8d)具有不同的紧固点，所以通过多个紧固件(12)在侧面元件(8a、8b、8c、8d)上的作用力，可以改变侧面元件(8a、8b、8c、8d)的形状。

17.按照权利要求12至16之一所述的变压器(15)，其包括至少一个按照权利要求1至11中任一项所述的用于改善所述变压器(15)冷却的电绕组体(1a、1b、1c)。

18.按照权利要求12至17之一所述的变压器(15)，其特征为，所述变压器(15)是一种树脂浇铸变压器。

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