EP2184749A1 - Arrangement of coil segments - Google Patents
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- EP2184749A1 EP2184749A1 EP08019577A EP08019577A EP2184749A1 EP 2184749 A1 EP2184749 A1 EP 2184749A1 EP 08019577 A EP08019577 A EP 08019577A EP 08019577 A EP08019577 A EP 08019577A EP 2184749 A1 EP2184749 A1 EP 2184749A1
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Definitions
- the invention relates to an arrangement of first winding segments of a transformer winding about a transformer core extending annularly about a center axis, wherein a respective first winding segment comprises at least two windings of a respective winding conductor arranged around a respective winding axis, wherein the first winding segments penetrate the transformer core along their respective winding axis and wherein the first winding segments are arranged at a respective angle to each other about the central axis
- transformers are used in electrical energy supply networks. Their task is to electrically couple network areas with different voltage levels together. Higher voltages, for example 10 kV or 110 kV, are suitable for transmission over longer distances because the electrical transmission losses are reduced by the lower current flow. Usually, however, consumers in an electrical network require a lower voltage, which results in a correspondingly higher current flow for the same electrical power.
- the low-voltage winding of an electrical transformer must be able to carry a correspondingly high current, depending on the rated power and rated voltage of the transformer, for example, some 10A to several 1000A.
- One way of constructive simplification of such a power transformer is the modular construction of upper and lower voltage winding.
- a corresponding arrangement of winding modules for power transformers is in the PCT / EP2008 / 003824 described. In this case, a plurality of winding modules, each having a low-voltage winding segment and a respective high-voltage winding segment are arranged around an annular transformer core, wherein the lower-voltage winding segments are electrically connected in parallel and the high-voltage winding segments are electrically connected in series.
- an electrical connection of the winding modules by means of cable pieces is proposed.
- the terminals of the lower voltage winding segments can also be connected to one another in a star shape at a common point via corresponding lines, which accordingly has unnecessarily high line lengths.
- the invention provides for this purpose that at least two concentrically arranged around the central axis busbars (are provided, by means of which the first winding segments are connected to each other electrically in parallel.
- the bus bars are each arranged in at least one radially to the central axis extending minimum distance to the transformer core and the respective winding conductor of a respective first winding segment is at least partially disposed between the transformer core and the respective busbar.
- the installation of the corresponding transformer is simplified. First, the winding segments are applied to the transformer core and positioned. Subsequently, the connections between busbars and the respective terminals of the winding segments is produced with high accessibility.
- a busbar consists predominantly of copper or aluminum. Both materials can be correspondingly easily converted into the desired geometric shape of a corresponding busbar - for example, by bending and have good electrical properties as a conductor.
- a respective first winding segment is arranged together with at least one galvanically separated further winding segment in a respective common winding module.
- the first and the at least one further winding segment of a winding module are encapsulated with one another, for example with a suitable one Insulating resin.
- the mechanical stability of the windings and the insensitivity to mechanical external influences as well as the handling are thereby further increased.
- a further embodiment of the arrangement according to the invention is characterized in that the respective winding conductor of at least one first winding segment is a strip conductor, which in its respective radially innermost and / or its radially outermost position by means of a fold axially led out of the first winding segment and with the associated busbars electrically connected.
- strip conductor increases the fill factor of a winding and thus leads to a more compact design.
- a folding of the strip conductor and its lateral design made possible thereby, a particularly space-saving design of the winding segment and a particularly simple guiding of the winding conductor to the bus bars are made possible.
- the electrical connection of at least one conductor end to the associated busbar is effected by means of a welded connection.
- This is particularly advantageous for a permanently reliable electrical connection, if the arrangement is not intended for a later partial disassembly, for example, for the replacement of a single winding segment and the complete assembly is cast in resin, for example.
- a further embodiment of the arrangement according to the invention is characterized in that the band conductor between its respective connection to the respective busbar and the respective folding is at least partially surrounded by an electrical insulation layer.
- the minimum distances of the Strip conductor to other components of the arrangement and thus the size of the arrangement are thereby advantageously reduced.
- an envelope of winding conductors, which are not band conductors, with a suitable insulating material is also covered by the idea of the invention.
- the cross section of a busbar can be made rectangular, round or trapezoidal according to a preferred embodiment.
- Such cross sections allow a particularly good contact, in particular with a strip conductor of a respective winding segment - due to the relatively large contact area of the components to be contacted in this case - and are also particularly easy to produce cross-sectional shapes.
- Rounded edges of a rectangular or trapezoidal cross-section of a busbar serve to reduce the maximum field strength occurring.
- a bus bar has a cavity extending along its length.
- a cavity extending along its length.
- the required cost of materials can be advantageously reduced.
- this gives the possibility of flowing through the cavity with a suitable coolant.
- First winding segment elements are preferably provided at least for an electrical voltage of at least 400V. This is the lowest typical rated voltage for electrical components in power distribution networks. Of course, higher rated voltages, such as 10kV, covered by the spirit.
- the further winding segment elements are electrically connected in series, an electrical voltage of at least 1000V being provided for the series connection.
- the series connection reduces the voltage load of each individual further winding segment in an advantageous manner.
- the transmission ratio of a device operated as a transformer according to the invention results in a rated voltage of the series-connected further windings, which is for example between the factor 2 and the factor of 15 higher than the rated voltage of the parallel-connected.
- Fig. 1 shows a first winding module 10 in a perspective view.
- a first winding segment 12 of the first winding module is arranged.
- the winding layers of the strip conductor are insulated from each other, which is also not shown in the figure. Such insulation is conceivable, for example, by a sheathing of the electrical conductor before the winding process or by inserting a separate insulating interlayer during the winding process of the winding segment 12.
- the first conductor end 16 of the strip conductor is led out at the radially outermost winding layer of the winding segment 12 axially laterally out of this and the second conductor end 18 corresponding to the radially innermost winding layer.
- first winding segment 12 adjacent another winding segment 14 of the first winding module Radially outside of the first winding segment 12 adjacent another winding segment 14 of the first winding module is arranged, whose individual winding layers also not shown.
- a wound round conductor is conceivable, which is enveloped by a suitable layer of insulating material.
- First 12 and further 14 winding segment are arranged together in the winding module 10 and connected to each other, for example with a casting resin, whereby the mechanical stability of the module is increased.
- Fig. 2 shows a second winding module 30 in a sectional plan view, which is substantially the first in Fig. 1 is similar to the first winding module shown.
- a first winding segment 32 and another winding segment 36 are arranged.
- the fold 38 of the strip conductor designed as the coil conductor of the first winding segment 32 in its radially outermost winding layer.
- the embodiment of the winding conductor takes place axially laterally to the third conductor end 34.
- the embodiment of the winding conductor at its other end in the radially innermost winding layer is not shown in the figure.
- Fig. 3 shows a section through a first inventive arrangement 40 of winding modules about a central axis 100, wherein for the sake of illustration only a sectional view through a third winding module 42 and a fourth winding module 44 is shown.
- the winding modules 42 and 44 substantially correspond to those in FIG Fig. 1 shown first winding module 10 and each have a first winding segment 48 and 50 and a further winding segment 52 and 54, respectively.
- the winding modules 42 and 44 are penetrated by a first transformer core 46, which is arranged annularly around the central axis 100.
- the winding axis, not shown in this illustration, of the respective winding modules extends longitudinally within the annular first transformer core 46 in the region of the respective winding module 42, 44.
- first busbar 56 and the second busbar 58 are for example made predominantly of copper or aluminum and which optionally have contacting possibilities, for example for screwing on a conductor.
- the radial distance of the respective winding axis of a winding module to a respective busbar 56, 58 is approximately the same for all modules, also for the modules not shown.
- the first winding segments 48, 50 and the second winding segments 52, 54 are arranged in sections between the busbars 56, 58. After mounting the winding modules 42, 44 on the first transformer core 46, the busbars 56, 58 can therefore be introduced into this arrangement in a particularly simple manner by placing them in a wreath-like manner.
- the arrangement in one of the respectively existing corners of the approximately circular cross section of the respective winding modules 42, 44 is particularly advantageous.
- all possible combinations of the arrangement of the busbars are conceivable, for example, and at the two radially arranged to the central axis positions 58 and 62.
- the claimed by the arrangement without busbars outer contour is not adversely increased by the arrangement of the busbars.
- the arrangement or the transformer can be made more compact.
- connection 64, 66, 68. 70 of the winding conductor with the busbars may for example be both welded and screwed, depending on whether a subsequent dismantling of the arrangement, for example, for maintenance or repair purposes, is provided or not.
- the design of the winding conductor as a strip conductor is particularly suitable for the electrical connection 64, 66, 68, 70 with a busbar, because the components to be connected are arranged in the connection area in each case flat against each other can and so a particularly good and low-loss electrical connection 64, 66, 68, 70 can be realized. But even with a vertical arrangement of a strip conductor to be contacted to the region of the busbar in the case of a welded joint results in an elongated weld, which is also characterized by an advantageously large contact area.
- Fig. 4 shows a plan view of a second inventive arrangement 80, which substantially the in Fig. 3 similar to the first arrangement shown.
- a fifth 82, sixth 84, seventh 86 and eighth 88 winding module are arranged in a circle about a central axis 100, each of which essentially corresponds to that in FIG Fig. 1 Correspond to the first winding module 10 shown.
- the winding modules are penetrated by an annular second transformer core 98, wherein this can of course also be made with a polygonal or rectangular plan. In this case, preferably one winding module would be assigned to each leg of the transformer core. It is also a the basic shape of the transformer core corresponding polygonal configuration of the busbars conceivable.
- the respective first windings of the winding modules 82, 84, 86, 88 are electrically connected in parallel to each other by means of the third 90 and fourth 92 busbars, the connections not being shown in this illustration. At each busbar 90, 92, a connection is provided for contacting the same with other electrical components.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von ersten Wicklungssegmenten einer Transformatorwicklung um einen sich ringförmig um eine Mittelachse erstreckenden Transformatorkern, wobei ein jeweiliges erstes Wicklungssegment wenigstens zwei um eine jeweilige Wickelachse angeordnete Windungen eines jeweiligen Wicklungsleiters umfasst, wobei die ersten Wicklungssegmente längs ihrer jeweiligen Wickelachse von dem Transformatorkern durchgriffen werden und wobei die ersten Wicklungssegmente in einem jeweiligen Winkel zueinander um die Mittelachse angeordnet sindThe invention relates to an arrangement of first winding segments of a transformer winding about a transformer core extending annularly about a center axis, wherein a respective first winding segment comprises at least two windings of a respective winding conductor arranged around a respective winding axis, wherein the first winding segments penetrate the transformer core along their respective winding axis and wherein the first winding segments are arranged at a respective angle to each other about the central axis
Es ist allgemein bekannt, dass in elektrischen Energieversorgungsnetzen Transformatoren zum Einsatz kommen. Deren Aufgabe besteht darin, Netzbereiche mit verschiedenen Spannungsebenen elektrisch miteinander zu koppeln. Für die Übertragung über längere Strecken sind hierbei höhere Spannungen, beispielsweise 10kV oder 110kV geeignet, weil die elektrischen Übertragungsverluste durch den geringeren Stromfluss reduziert werden. Üblicherweise benötigen die Verbraucher in einem elektrischen Netz aber eine geringere Spannung, was bei gleicher elektrischer Leistung einen entsprechend höheren Stromfluss zur Folge hat.It is well known that transformers are used in electrical energy supply networks. Their task is to electrically couple network areas with different voltage levels together. Higher voltages, for example 10 kV or 110 kV, are suitable for transmission over longer distances because the electrical transmission losses are reduced by the lower current flow. Usually, however, consumers in an electrical network require a lower voltage, which results in a correspondingly higher current flow for the same electrical power.
Die Unterspannungswicklung eines elektrischen Transformators muss in der Lage sein, einen entsprechend hohen Strom zu führen, je nach Nennleistung und Nennspannung des Transformators beispielsweise einige 10A bis einige 1000A. Eine Möglichkeit der konstruktiven Vereinfachung eines derartigen Leistungstransformators besteht in dem modularen Aufbau von Ober- und Unterspannungswicklung. Eine entsprechende Anordnung von Wicklungsmodulen für Leistungstransformatoren ist in der
Entsprechend der dort offenbarten Lehre wird eine elektrische Verbindung der Wicklungsmodule mittels Kabelstücken vorgeschlagen. Bei der Reihenschaltung der ringförmig angeordneten Unterspannungswicklungssegmente führt dies entweder zu einer ringähnlichen Aneinanderreihung von Kabelstücken mit einer nachteilig hohen Anzahl an Unterbrechungsstellen, nämlich einer pro Wicklungssegment. Alternativ sind die Anschlüsse der Unterspannungswicklungssegmente auch über entsprechende Leitungen sternförmig an einem gemeinsamen Punkt miteinander verbindbar, was dementsprechend unnötig hohe Leitungslängen zur Folge hat.According to the teaching disclosed therein, an electrical connection of the winding modules by means of cable pieces is proposed. In the series connection of the annularly arranged undervoltage winding segments, this leads either to a ring-like juxtaposition of cable pieces with a disadvantageously high number of interruption points, namely one per winding segment. Alternatively, the terminals of the lower voltage winding segments can also be connected to one another in a star shape at a common point via corresponding lines, which accordingly has unnecessarily high line lengths.
Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist darüber hinaus, dass die elektrische Parallelschaltung der Unterspannungswicklungen mit Kabelstücken einen hohen Aufwand bezüglich der elektrischen Verbindungen erfordert.A disadvantage of this approach, moreover, that the electrical parallel connection of the low-voltage windings with cable pieces requires a lot of effort in terms of electrical connections.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit der elektrischen Parallelschaltung der Unterspannungswicklungen aufzuzeigen.Based on this prior art, it is an object of the invention to provide an improved possibility of electrical parallel connection of the low-voltage windings.
Die Erfindung sieht hierzu vor, dass wenigstens zwei um die Mittelachse konzentrisch angeordnete Sammelschienen (vorgesehen sind, mittels welcher die ersten Wicklungssegmente miteinander elektrisch parallel geschaltet sind.The invention provides for this purpose that at least two concentrically arranged around the central axis busbars (are provided, by means of which the first winding segments are connected to each other electrically in parallel.
Durch die der ringähnlichen Struktur des Transformatorkernes folgenden Struktur der Sammelschienen ist einerseits ein nahezu konstanter Abstand zwischen jeweiliger Sammelschiene und den jeweiligen Anschlüssen der vorzugsweise baugleichen Unterspannungswicklungssegmente erreicht, wodurch der Anschluss an die Sammelschienen für jedes Wicklungssegment in genau gleicher Weise erfolgt. Trotz dieser vereinfachten Montage werden elektrische Verbindungsstellen längs der Sammelschienen in vorteilhafter Weise vermieden.By following the ring-like structure of the transformer core structure of the busbars on the one hand, a nearly constant distance between the respective busbar and the respective terminals of the preferably identical lower voltage winding segments is achieved, whereby the connection to the busbars for each winding segment takes place in exactly the same way. Despite this simplified installation electrical connection points along the busbars are advantageously avoided.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind die Sammelschienen jeweils in wenigstens einem radial zur Mittelachse verlaufenden Mindestabstand zum Transformatorkern angeordnet sind und der jeweiligen Wicklungsleiter eines jeweiligen ersten Wicklungssegmentes ist zumindest abschnittsweise zwischen Transformatorkern und jeweiliger Sammelschiene angeordnet.In a preferred embodiment of the subject invention, the bus bars are each arranged in at least one radially to the central axis extending minimum distance to the transformer core and the respective winding conductor of a respective first winding segment is at least partially disposed between the transformer core and the respective busbar.
Durch die radial zur Wickelachse eines Wicklungssegmentes außen liegende Anordnung der Sammelschienen ist die Montage des entsprechenden Transformators vereinfacht. Es werden zunächst die Wicklungssegmente auf den Transformatorkern aufgebracht und positioniert. Anschließend wird bei hoher Zugänglichkeit die Verbindungen zwischen Sammelschienen und den jeweiligen Anschlüssen der Wicklungssegmente hergestellt.Due to the radially to the winding axis of a winding segment outer arrangement of the busbars, the installation of the corresponding transformer is simplified. First, the winding segments are applied to the transformer core and positioned. Subsequently, the connections between busbars and the respective terminals of the winding segments is produced with high accessibility.
Vorzugsweise besteht eine Sammelschiene überwiegend aus Kupfer oder Aluminium. Beide Materialien lassen sich entsprechend einfach in die gewünschte geometrische Form einer entsprechenden Sammelschiene überführen - beispielsweise durch Biegen- und weisen gute elektrische Eigenschaften als Leiter auf.Preferably, a busbar consists predominantly of copper or aluminum. Both materials can be correspondingly easily converted into the desired geometric shape of a corresponding busbar - for example, by bending and have good electrical properties as a conductor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein jeweiliges erstes Wicklungssegment zusammen mit wenigstens einem galvanisch getrennten weiteren Wicklungssegment in einem jeweiligen gemeinsamen Wicklungsmodul angeordnet. Die Fertigung eines Transformators, welcher mehrere galvanisch voneinander getrennte Wicklungen aufweist, wird dadurch wesentlich vereinfacht.According to a preferred embodiment of the invention, a respective first winding segment is arranged together with at least one galvanically separated further winding segment in a respective common winding module. The manufacture of a transformer, which has a plurality of galvanically separated windings, thereby significantly simplified.
Bevorzugter Weise sind das erste und das wenigstens eine weitere Wicklungssegment eines Wicklungsmoduls miteinander vergossen, beispielsweise mit einem geeigneten Isolationsharz. Die mechanische Stabilität der Wicklungen und die Unempfindlichkeit gegen mechanische äußere Einflüsse sowie die Handhabbarkeit werden dadurch weiter gesteigert.Preferably, the first and the at least one further winding segment of a winding module are encapsulated with one another, for example with a suitable one Insulating resin. The mechanical stability of the windings and the insensitivity to mechanical external influences as well as the handling are thereby further increased.
Eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Wicklungsleiter wenigstens eines ersten Wicklungssegmentes ein Bandleiter ist, welcher in seiner jeweils radial innersten und/oder seiner radial äußersten Lage mittels einer Faltung axial seitlich aus dem ersten Wicklungssegment herausgeführt und mit den zugeordneten Sammelschienen elektrisch verbunden ist.A further embodiment of the arrangement according to the invention is characterized in that the respective winding conductor of at least one first winding segment is a strip conductor, which in its respective radially innermost and / or its radially outermost position by means of a fold axially led out of the first winding segment and with the associated busbars electrically connected.
Die Verwendung eines Bandleiters erhöht den Füllfaktor einer Wicklung und führt somit zu einer kompakteren Bauweise. Durch eine Faltung des Bandleiters und dessen dadurch ermöglichten seitlichen Ausführung sind eine besonders platzsparende Ausgestaltung des Wicklungssegmentes und ein besonders einfaches Führen des Wicklungsleiters zu den Sammelschienen ermöglicht.The use of a strip conductor increases the fill factor of a winding and thus leads to a more compact design. By a folding of the strip conductor and its lateral design made possible thereby, a particularly space-saving design of the winding segment and a particularly simple guiding of the winding conductor to the bus bars are made possible.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anordnung erfolgt die elektrische Verbindung wenigstens eines Leiterendes mit der zugeordneten Sammelschiene mittels einer Schweißverbindung. Dies ist insbesondere dann für eine dauerhaft zuverlässige elektrische Verbindung vorteilhaft, wenn die Anordnung nicht für eine spätere partielle Demontage vorgesehen ist, beispielsweise für den Austausch eines einzelnen Wicklungssegmentes und die komplette Anordnung zum Beispiel in Harz eingegossen ist.In an embodiment of the arrangement according to the invention, the electrical connection of at least one conductor end to the associated busbar is effected by means of a welded connection. This is particularly advantageous for a permanently reliable electrical connection, if the arrangement is not intended for a later partial disassembly, for example, for the replacement of a single winding segment and the complete assembly is cast in resin, for example.
Ist die Anordnung jedoch für eine derartige partielle Demontage vorgesehen so ist die Ausführung der elektrischen Verbindung wenigstens eines Leiterendes mit der zugeordneten Sammelschiene mittels einer Schraubverbindung vorteilhaft. Diese lässt sich besonders einfach lösen.However, if the arrangement is provided for such a partial disassembly, the execution of the electrical connection of at least one conductor end with the associated busbar by means of a screw connection is advantageous. This can be solved very easily.
Eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bandleiter zwischen seiner jeweiligen Verbindung mit der jeweiligen Sammelschiene und der jeweiligen Faltung zumindest abschnittsweise von einer elektrischen Isolationsschicht umgeben ist. Die Mindestabstände des Bandleiters zu weiteren Komponenten der Anordnung und damit auch die Baugröße der Anordnung sind dadurch vorteilhaft reduzierbar. Selbstverständlich ist eine Umhüllung von Wicklungsleitern, welche keine Bandleiter sind, mit einem geeigneten Isolationsmaterial ebenfalls vom Gedanken der Erfindung erfasst.A further embodiment of the arrangement according to the invention is characterized in that the band conductor between its respective connection to the respective busbar and the respective folding is at least partially surrounded by an electrical insulation layer. The minimum distances of the Strip conductor to other components of the arrangement and thus the size of the arrangement are thereby advantageously reduced. Of course, an envelope of winding conductors, which are not band conductors, with a suitable insulating material is also covered by the idea of the invention.
Der Querschnitt einer Sammelschiene kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform rechteckig, rund oder trapezförmig ausgeführt sein. Derartige Querschnitte ermöglichen ein besonders gutes Kontaktieren insbesondere mit einem Bandleiter eines jeweiligen Wicklungssegmentes - aufgrund der in diesem Fall verhältnismäßig großen Berührungsfläche der zu kontaktierenden Komponenten - und sind zudem besonders einfach herzustellende Querschnittsformen. Abgerundete Kanten eines an sich rechteck- oder trapezförmigen Querschnitts einer Sammelschiene dienen der Reduktion der maximal auftretenden Feldstärke.The cross section of a busbar can be made rectangular, round or trapezoidal according to a preferred embodiment. Such cross sections allow a particularly good contact, in particular with a strip conductor of a respective winding segment - due to the relatively large contact area of the components to be contacted in this case - and are also particularly easy to produce cross-sectional shapes. Rounded edges of a rectangular or trapezoidal cross-section of a busbar serve to reduce the maximum field strength occurring.
In einer bevorzugten Form weist eine Sammelschiene einen sich über deren Länge erstreckenden Hohlraum auf. Je nach Baugröße der Anordnung ist in deren Betrieb mit einem hohen elektrischen Strom durch die Sammelschienen zu rechnen, wie eingangs erwähnt auch bis zu einigen hundert Ampere, so dass durch den dann eintretenden Effekt der Stromverdrängung der Stromfluss an der Oberfläche der Sammelschienen erfolgt. Durch einen derartigen Hohlraum in der Sammelschiene lässt sich der erforderliche Materialaufwand vorteilhafter Weise senken. Ferner ist damit die Möglichkeit des Durchflutens des Hohlraumes mit einem geeigneten Kühlmittel gegeben.In a preferred form, a bus bar has a cavity extending along its length. Depending on the size of the arrangement is to be expected in their operation with a high electrical current through the busbars, as mentioned above, up to several hundred amps, so that then takes place by the then occurring effect of the current displacement of the current flow to the surface of the busbars. By such a cavity in the busbar, the required cost of materials can be advantageously reduced. Furthermore, this gives the possibility of flowing through the cavity with a suitable coolant.
Erste Wicklungssegmentente sind bevorzugt wenigstens für eine elektrische Spannung von wenigstens 400V vorgesehen. Dies ist die niedrigste typische Bemessungsspannung für elektrische Komponenten in Energieverteilungsnetzen. Selbstverständlich sind auch höhere Bemessungsspannungen, beispielsweise 10kV, vom Erfindungsgedanken erfasst.First winding segment elements are preferably provided at least for an electrical voltage of at least 400V. This is the lowest typical rated voltage for electrical components in power distribution networks. Of course, higher rated voltages, such as 10kV, covered by the spirit.
Bevorzugter Weise sind die weiteren Wicklungssegmentente elektrisch in Reihe geschaltet, wobei für die Reihenschaltung eine elektrische Spannung von wenigstens 1000V vorgesehen ist. Durch die Reihenschaltung wird die Spannungsbelastung jedes einzelnen weiteren Wicklungssegmentes in vorteilhafter Weise reduziert. Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis einer als Transformator betriebenen erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich eine Bemessungsspannung der in Reihe geschalteten weiteren Wicklungen, welche beispielsweise zwischen dem Faktor 2 und dem Faktor von 15 höher ist als die Bemessungsspannung der parallel geschalteten.Preferably, the further winding segment elements are electrically connected in series, an electrical voltage of at least 1000V being provided for the series connection. The series connection reduces the voltage load of each individual further winding segment in an advantageous manner. Corresponding The transmission ratio of a device operated as a transformer according to the invention results in a rated voltage of the series-connected further windings, which is for example between the factor 2 and the factor of 15 higher than the rated voltage of the parallel-connected.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiment possibilities can be found in the further dependent claims.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.Reference to the embodiments illustrated in the drawings, the invention, further embodiments and other advantages will be described in detail.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erstes Wicklungsmodul in dreidimensionaler Ansicht,
- Fig. 2
- einen Teil eines zweiten Wicklungsmoduls in einer Draufsicht,
- Fig. 3
- eine Schnittansicht auf eine erste erfindungsgemäße Anordnung sowie
- Fig. 4
- eine Draufsicht auf eine zweite erfindungsgemäße Anordnung
- Fig. 1
- a first winding module in three-dimensional view,
- Fig. 2
- a part of a second winding module in a plan view,
- Fig. 3
- a sectional view of a first inventive arrangement and
- Fig. 4
- a plan view of a second arrangement according to the invention
Das erste Leiterende 16 des Bandleiters ist an der radial äußersten Wickellage des Wicklungssegmentes 12 axial seitlich aus diesem herausgeführt und das zweite Leiterende 18 entsprechend an der radial innersten Wickellage.The
Radial außen an das erste Wicklungssegment 12 angrenzend ist ein weiteres Wicklungssegment 14 des ersten Wicklungsmoduls angeordnet, dessen einzelne Wickellagen ebenfalls nicht dargestellt sind. Es ist hier beispielsweise die Verwendung eines gewickelten Rundleiters denkbar, welcher mit einer geeigneten Schicht Isolationsmaterial umhüllt ist.Radially outside of the first winding
Erstes 12 und weiteres 14 Wicklungssegment sind miteinander im Wicklungsmodul 10 angeordnet und beispielsweise mit einem Gießharz miteinander verbunden, wodurch die mechanische Stabilität des Moduls gesteigert ist.First 12 and further 14 winding segment are arranged together in the winding
Im Detail gezeigt ist die Faltung 38 des als Bandleiter ausgeführten Wicklungsleiters des ersten Wicklungssegmentes 32 in seiner radial äußersten Wickellage. Die Ausführung des Wickelleiters erfolgt axial seitlich zu dem dritten Leiterende 34. Die Ausführung des Wickelleiters an seinem anderen Ende in der radial innersten Wickellage ist in der Fig. nicht dargestellt.Shown in detail is the
Ebenfalls ringförmig um die Mittelachse 100 angeordnet sind die erste Sammelschiene 56 und die zweite Sammelschiene 58, welche beispielsweise überwiegend aus Kupfer oder Aluminium gefertigt sind und welche optional Kontaktiermöglichkeiten, beispielsweise für das Anschrauben eines Leiters, aufweisen. Der radiale Abstand der jeweiligen Wickelachse eines Wicklungsmoduls zu einer jeweiligen Sammelschiene 56, 58 ist für alle Module, auch für die nicht gezeigten Module, annähernd gleich. Im gezeigten Beispiel sind die ersten Wicklungssegmente 48, 50 und die zweiten Wicklungssegmente 52, 54 abschnittsweise jeweils zwischen den Sammelschienen 56, 58 angeordnet. Die Sammelschienen 56, 58 lassen sich also nach Anordnung der Wicklungsmodule 42, 44 auf dem ersten Transformatorkern 46 besonders einfach in diese Anordnung einbringen, indem sie kranzähnlich aufgesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist aus Gründen der Platzersparnis die Anordnung in einer der jeweils vorhandenen Ecken des näherungsweise kreisrunden Querschnitts der jeweiligen Wicklungsmodule 42, 44. Alternativ zu der gezeigten Anordnung der Sammelschienen 56, 58 bietet sich auch eine Anordnung an oder in der Nähe von den mit den Bezugsnummern 60 und 62 angedeuteten Positionen an. Selbstverständlich sind alle möglichen Kombinationsmöglichkeiten der Anordnung der Sammelschienen denkbar, beispielsweise und auch an den beiden radial zur Mittelachse angeordneten Positionen 58 und 62. In diesem Fall wird die von der Anordnung ohne Sammelschienen beanspruchte Außenkontur durch Anordnung der Sammelschienen überhaupt nicht nachteilig erhöht. Die Anordnung bzw. der Transformator kann dadurch kompakter ausgeführt werden.Also arranged annularly around the
Bei jedem ersten Wicklungssegment 48, 50 vom jedem Wicklungsmodul 42, 44 sind die beiden Anschlüsse des Wicklungsleiter, der bevorzugt als Bandleiter ausgeführt ist, axial zur jeweiligen Wickelachse herausgeführt und jeweils mit den zugeordneten Sammelschienen 56 bzw. 58 verbunden. Die Verbindung 64, 66, 68. 70 des Wickelleiter mit den Sammelschienen kann beispielsweise sowohl geschweißt als auch geschraubt sein, je nachdem ob eine spätere Demontage der Anordnung, beispielsweise zu Wartungs- oder Reparaturzwecken, vorgesehen ist oder nicht.At each first winding
Die Ausführung des Wickelleiters als Bandleiter ist für die elektrische Verbindung 64, 66, 68, 70 mit einer Sammelschiene besonders geeignet, weil die zu verbindenden Bauteile im Verbindungsbereich jeweils flächig gegeneinander angeordnet werden können und so eine besonders gute und verlustarme elektrische Verbindung 64, 66, 68, 70 realisierbar ist. Aber auch bei einer senkrechten Anordnung eines Bandleiters zu dem zu kontaktierenden Bereich der Sammelschiene resultiert im Falle einer Schweißverbindung eine längliche Schweißnaht, welche sich ebenfalls durch einen vorteilhaft großen Kontaktbereich auszeichnet.The design of the winding conductor as a strip conductor is particularly suitable for the
Die jeweiligen ersten Wicklungen der Wicklungsmodule 82, 84, 86, 88 sind mittels der dritten 90 und vierten 92 Sammelschiene elektrisch miteinander parallel geschaltet, wobei die Verbindungen in dieser Darstellung nicht gezeigt sind. An jeder Sammelschiene 90, 92 ist ein Anschluss zu Kontaktierung derselben mit weiteren elektrischen Komponenten vorgesehen.The respective first windings of the winding
Für einen Einsatz einer derartigen Anordnung, welche die Funktionsweise eine einphasigen Transformators aufweist, in einem dreiphasigen Energieverteilungsnetz sind jeweils drei derartiger Anordnungen elektrisch zu einer Einheit zu verschalten, welche die Funktionalität eines dreiphasigen Transformators aufweist. Insbesondere die modulare Bauweise eines derartigen Transformators vereinfacht den jeweiligen Herstellungsprozess.For use of such an arrangement, which has the operation of a single-phase transformer, in a three-phase power distribution network, in each case three such arrangements are electrically connected to form a unit which has the functionality of a three-phase transformer. In particular, the modular design of such a transformer simplifies the respective manufacturing process.
- 1010
- erstes Wicklungsmodulfirst winding module
- 1212
- erstes Wicklungssegment des ersten Wicklungsmodulsfirst winding segment of the first winding module
- 1414
- weiteres Wicklungssegment des ersten Wicklungsmodulsanother winding segment of the first winding module
- 1616
- erstes Leiterendefirst conductor end
- 1818
- zweites Leiterendesecond conductor end
- 3030
- zweites Wicklungsmodulsecond winding module
- 3232
- erstes Wicklungssegment des zweiten Wicklungsmodulsfirst winding segment of the second winding module
- 3434
- drittes Leiterendethird leader
- 3636
- weiteres Wicklungssegment des zweiten Wicklungsmodulsanother winding segment of the second winding module
- 3838
- Faltungfolding
- 4040
- erste erfindungsgemäße Anordnungfirst inventive arrangement
- 4242
- drittes Wicklungsmodulthird winding module
- 4444
- viertes Wicklungsmodulfourth winding module
- 4646
- erster Transformatorkernfirst transformer core
- 4848
- erstes Wicklungssegment des dritten Wicklungsmodulsfirst winding segment of the third winding module
- 5050
- erstes Wicklungssegment des vierten Wicklungsmodulsfirst winding segment of the fourth winding module
- 5252
- weiteres Wicklungssegment des dritten Wicklungsmodulsanother winding segment of the third winding module
- 5454
- weiteres Wicklungssegment des vierten Wicklungsmodulsanother winding segment of the fourth winding module
- 5656
- erste Sammelschienefirst busbar
- 5858
- zweite Sammelschienesecond busbar
- 6060
- erste alternative Position für Sammelschienefirst alternative position for busbar
- 6262
- zweite alternative Position für Sammelschienesecond alternative position for busbar
- 6464
- erste Verbindungfirst connection
- 6666
- zweite Verbindungsecond connection
- 6868
- dritte Verbindungthird connection
- 7070
- vierte Verbindungfourth connection
- 8080
- zweite erfindungsgemäße Anordnungsecond inventive arrangement
- 8282
- fünftes Wicklungsmodulfifth winding module
- 8484
- sechstes Wicklungsmodulsixth winding module
- 8686
- siebtes Wicklungsmodulseventh winding module
- 8888
- achtes Wicklungsmoduleighth winding module
- 9090
- dritte Sammelschienethird busbar
- 9292
- vierte Sammelschienefourth busbar
- 9494
- erster Sammelschienenanschlussfirst busbar connection
- 9696
- zweiter Sammelschienenanschlusssecond busbar connection
- 9898
- zweiter Transformatorkernsecond transformer core
- 9999
- Wickelachsewinding axis
- 100100
- Mittelachsecentral axis
Claims (13)
Priority Applications (2)
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EP08019577A EP2184749A1 (en) | 2008-11-08 | 2008-11-08 | Arrangement of coil segments |
PCT/EP2009/007553 WO2010051911A1 (en) | 2008-11-08 | 2009-10-22 | Arrangement of winding segments |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP08019577A EP2184749A1 (en) | 2008-11-08 | 2008-11-08 | Arrangement of coil segments |
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EP2184749A1 true EP2184749A1 (en) | 2010-05-12 |
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ID=40202869
Family Applications (1)
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---|---|---|---|---|
DE3037055A1 (en) | 1980-10-01 | 1982-05-06 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Power transformer assembly - has vibration-secure wire connections to current rails attached to fixing plate at end of toroidal core |
EP0557549A1 (en) | 1992-02-26 | 1993-09-01 | HANSER, Volker | Toroidal core transformer |
-
2008
- 2008-11-08 EP EP08019577A patent/EP2184749A1/en not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-10-22 WO PCT/EP2009/007553 patent/WO2010051911A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3037055A1 (en) | 1980-10-01 | 1982-05-06 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Power transformer assembly - has vibration-secure wire connections to current rails attached to fixing plate at end of toroidal core |
EP0557549A1 (en) | 1992-02-26 | 1993-09-01 | HANSER, Volker | Toroidal core transformer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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