Mehrstocktransformator für ein Verteilnetz oder den Betrieb mit einem Umrichter

Die Erfindung betrifft einen Transformator für ein Verteilnetz oder für die Stromversorgung eines Stromrichters mit einem mehrere Kernabschnitte aufweisenden Kern, einer einen Kernabschnitt umschließenden Unterspannungswicklung, die meh- rere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Unterspannungsteilwicklungen aufweist, einer Oberspannungswicklung, die mehrere übereinander angeordnete und jeweils in einem ausgehärteten Isolierstoff eingebettete Oberspannungsteilwicklungen aufweist und unteren Pressblechen zum Verpressen der Kernabschnitte, wobei eine unterste Oberspannungsteilwicklung an den unteren Pressblechen abgestützt ist .

Ein solcher Transformator, der auch als Mehrstocktransforma- tor bezeichnet wird, ist aus der ständigen Praxis dem Fachmann bekannt. Vorbekannte Mehrstocktransformatoren sind als sogenannte Trockentransformatoren ausgeführt. Die Wicklungen des Transformators sind daher nicht in einem flüssigen Iso ^¬ liermedium, wie beispielsweise einem mineralischen Öl, ange- ordnet , sondern bei einem Gießharztransformator in der Regel mit aushärtbaren Isolierstoffen gewickelt oder in einem Gießharz vergossen. Jede Teilwicklung stellt somit einen indivi ^¬ duellen Block bereit , der in der Regel eine kreiszylindrische Innenkontur begrenzt. Die Unter- und Oberspannungsteilwick- lungen sind konzentrisch zueinander und zu einem die Unter ^¬ spannungsteilwicklung durchragenden Kernschenkel angeordnet . Zur Halterung der Oberspannungsteilwicklungen sind diese über Klemmmittel zwischen unteren und oberen Pressbiechen ver ^¬ klemmt. Die Pressbleche weisen vorteilhafterweise j eweils zwei. Bleche auf, in deren Zwischenraum die Kernabschnitte hineinragen. Somit sind die Pressbleche fest mit dem Kern verbunden . Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformator der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die Herstellungskosten weiter herabgesetzt sind. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass alle Oberspan ^¬ nungsteilwicklungen unmittelbar aneinander anliegen und ohne Verpressung miteinander verbunden sind.

Im Rahmen der Erfindung werden die Oberspannungsteilwicklun- gen nicht mehr durch Verpressen aneinander gehalten. Im Gegensatz zu Transformatoren gemäße dem Stand der Technik ist der erfindungsgemäße Transformator frei von Klemmmitteln. Vielmehr liegen die Oberspannungsteilwicklungen direkt aneinander an, wobei die unterste Oberspannungsteilwicklung an dem unteren Pressblech abgestützt und mit diesen verbunden ist. Die restlichen Oberspannungsteilwicklungen werden einfach auf die unterste Oberspannungsteilwicklung aufgestapelt, so dass eine zweite Oberspannungsteilwicklung direkt auf der untersten Oberspannungsteilwicklung aufliegt. Ggf. liegt eine dritte Unterspannungsteilwicklung auf der zweiten Unterspannungsteilwicklung auf und so weiter. Dabei sind die aneinander anliegenden Oberspannungsteilwicklungen durch ein Verbindungsmittel fest miteinander verbunden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine Verbindung der Oberspannungsteil- Wicklungen miteinander durch ein zweckmäßiges Verbindungsmit ^¬ tel eine ausreichend große mechanische Festigkeit der Ober ^¬ spannungswicklungen bereitgestellt ist.

Erfindungsgemäß sind die Oberspannungsteilwicklungen hohlzy- lindrisch ausgebildet und begrenzen mit ihrer inneren Wandung einen kreiszylindrischen Hohlraum. Dabei ist es vorteilhaft, dass alle Oberspannungsteilwicklungen den gleichen Innendurchmesser aufweisen. Entsprechendes gilt für die Außenkontur, wobei die Außenkontur jedoch von einer kreiszylindri- sehen Ausgestaltung abweichen kann.

Zweckmäßigerweise sind alle Oberspannungsteilwicklungen identisch ausgebildet. In diesem Fall kann die eine obere Ober- spannungsteilwicklung fluchtend zu einer unteren Unterspannungsteilwicklung ausgerichtet werden, so dass sie umfänglich bündig mit der untersten Oberspannungsteilwicklung abschließt .

Im Rahmen der Erfindung sind die Verbindungsmittel, durch welche die Oberspannungsteilwicklungen miteinander verbunden sind beliebig. Beispielsweise können die Oberspannungsteil ^¬ wicklungen durch Klammern, Schrauben oder dergleichen mitei- nander verbunden sein. Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung nur, dass eine so hohe Verbindungskraft bereitgestellt ist, dass die Oberspannungsteilwicklungen über die angegebene Lebensdauer des Transformators hinweg sicher gehalten sind. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Oberspannungsteilwicklungen miteinander über eine Klebverbindung oder eine Klettverbindung verbunden. Eine Kleb- oder Klettverbindung ist kostengünstig und stellt darüber hinaus die geforderte mechanische Festigkeit für eine ausreichende Verbindungskraft der Oberspannungsteilwicklungen zur Unterspannungsteilwicklung bereit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die unterste Oberspannungsteilwicklung mit den unteren Pressblechen ver- schraubt. Die Verschraubung erhöht die mechanische Festig ^¬ keit, wobei das Verschrauben kostengünstig und schnell erfol ^¬ gen kann. Dazu ist beispielsweise in dem ausgehärteten Isolierstoff der untersten Oberspannungsteilwicklung ein Gewinde eingebettet. Als Isolierstoff kommt beispielsweise Gießharz, insbesondere Epoxidharz in Betracht. Das Einbetten der Wicklungen erfolgt durch bekanntes Vergießen mit dem Isolierstoff in flüssiger Form.

Die unteren Pressbleche weisen in der Regel zwei Profilträger auf, die einander gegenüberliegen und einen Spalt begrenzen, in den die Kernabschnitte einzeln oder gemeinsam hineinragen. Durch Verschrauben werden die unteren Pressbleche gegeneinander verklemmt, wobei sie die besagten Kernabschnitte zusam- menpressen. In der Regel sind neben unteren Pressblechen auch obere Pressbleche im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die ebenfalls einen Spalt begrenzen, in den sich die Kernab ^¬ schnitte mit ihrem vom unteren Kernblech abgewandten Ende hinein erstrecken. Das Verpressen der Kernabschnitte erfolgt wie weiter oben beschrieben, so dass auch an dem oberen Ende der Kernabschnitte ein ausreichend großer mechanischer Halt bereitgestellt ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind die Oberspannungs- teilwicklungen jedoch nicht mehr mit dem oberen Pressblech in irgendeiner Weise verbunden, vielmehr sind alle Oberspannungswicklungen allein durch ihre Gewichtskräfte den unteren Pressblechen abgestützt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet der Isolierstoff der untersten Oberspannungsteilwicklung Abstützfüße aus, wobei die Abstützfüße mit den unteren Press ^¬ blechen verschraubt sind. Die mit anderen Worten an den Iso- lierstoff angeformten Abstützfüße sind mit einem Innengewinde ausgerüstet, so dass die Abstützfüße fest mit den unteren Pressblechen verschraubt werden können. Somit ist eine stabi ^¬ le Verbindung zwischen den Oberspannungsteilwicklungen und den unteren Pressblechen bereitgestellt.

Vorteilhafterweise ist jede Unterspannungswicklung an dem Kernabschnitt gehalten, den sie umschließt. Im Gegensatz zu den Oberspannungsteilwicklungen sind die Unterspannungsteilwicklungen nicht auf den unteren Pressblechen abgestellt. Vielmehr sind die Unterspannungsteilwicklungen fest an dem

Kernabschnitt montiert, den sie umschließen. Die Art und Wei ^¬ se der Montage ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig . Vorteilhafterweise sind die Unterspannungswicklungen an dem Kernabschnitt jedoch verklemmt. Zum Verklemmen eignen sich zweckmäßige Keile aus Isolierstoff, die beidseitig an gegen ^¬ überliegenden Seiten des Kernabschnittes ein Verklemmen der jeweiligen Unterspannungsteilwicklung ermöglichen. Das Verklemmen der Unterspannungsteilwicklungen ermöglicht eine weitere Kostensenkung gegenüber den vorbekannten Lösungen. Zweckmäßigerweise ist jede Oberspannungsteilwicklung konzent ^¬ risch zu jeder Unterspannungsteilwicklung angeordnet. Durch die konzentrische Anordnung werden die besten Ergebnisse beim Betrieb des erfindungsgemäßen Transformators erzeugt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin ^¬ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Bauteil

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Transformators in einer perspektivischen Vorderansicht, Figur 2 den Transformator gemäß Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht von hinten,

Figur 3 den in den Figuren 1 oder 2 gezeigten Transformator in einer geschnittenen Seitenansicht und

Figur 4 den Transformator gemäß Figuren 1 und 2 in einer geschnittenen Draufsicht verdeutlichen.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators 1 in einer perspektivischen Vorderansicht. Der Transformator 1 ist als Doppelstocktransformator ausgeführt. Auf unteren Schienen 2, die beispielsweise auf dem Boden des Aufstellortes verlaufen, sind zwei untere Pressbleche 3 und 4 verschraubt. Auf den unteren Pressblechen 3 und 4 ist eine untere Oberspannungsteilwicklung 5 abgestützt, wobei eine weitere Oberspannungsteilwicklung 6 in direktem Kontakt zu der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 steht. Dabei ist die Oberspannungsteilwicklung 6 durch ein zweckmäßiges Verbin- dungsmittel 7 fest mit der unteren Teilwicklung verbunden. Die untere Oberspannungsteilwicklung 5 bildet Abstützfüße 8 aus, die ein Innengewinde aufweisen. Die Abstellfüße 8 sind mit den unteren Pressblechen 3 und 4 fest verschraubt. Die Oberspannungsteilwicklungen 5 und 6 sind konzentrisch zu jeweils einer Unterspannungsteilwicklung angeordnet, von denen lediglich die obere Unterspannungsteilwicklung 9 im oberen Bildbereich erkennbar ist. Die Unterspannungsteilwicklungen umschließen einen Kernschenkel 10 als Kernabschnitt, so dass jede Unterspannungsteilwicklung konzentrisch zu einem Schenkel 10 des Kerns des Transformators 1 angeordnet ist. Darüber hinaus sind obere Pressbleche 11 und 12 erkennbar, die einen Spalt begrenzen, in dem sich die aus Kernblechen bestehenden Kernschenkel 10 hinein erstrecken. Durch die oberen und unte- ren Pressbleche sind die Kernbleche fest miteinander ver ^¬ klemmt, so dass für eine ausreichend hohe Festigkeit des Kerns 10 gesorgt ist. Die Wicklungsanschlüsse der Oberspan ^¬ nungsteilwicklungen 5, 6 sind durch die Verbindungsleiter 13 miteinander verschaltet. Neben der besagten Verschaltung sind in Figur 1 optionale Anzapfungen 18 der Oberspannungswicklungen 5,6 erkennbar.

Figur 2 zeigt den Transformator 1 gemäß Figur 1 von hinten. Hier sind anstelle der Anzapfungen und Verbindungsleiter der Oberspannungsteilwicklungen 5, 6 die Wicklungsanschlüsse 14 der Unterspannungsteilwicklung verdeutlicht. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu Figur 1 hier entsprechend.

Figur 3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Transforma- tors . Insbesondere ist hier erkennbar, dass die untere Ober ^¬ spannungsteilwicklung 5 Abstützfüße 8 ausbildet, die mit den unteren Pressblechen 3 und 4 fest verschraubt sind. Darüber hinaus ist erkennbar, dass sich der Schenkel 10 des Kerns zwischen die unteren Pressbleche 3 und 4 erstreckt, so dass durch ein Verklemmen der Pressbleche 3 und 4 die Bleche des Kernabschnitts 10 fest aneinander und mit dem Joch gepresst sind. Die untere Oberspannungsteilwicklung 5 steht auf den unteren Pressblechen 3, 4. Die obere Oberspannungsteilwick- lung 6 ist - wie bereits ausgeführt - direkt und somit unmit ^¬ telbar an der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 abgestützt, wobei eine Klebeverbindung 7 zwischen der oberen Oberspannungsteilwicklung 6 und der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 die notwendige mechanische Festigkeit bereitstellt. Anstel ^¬ le der hier eingesetzten Klebeverbindung 7 kann im Rahmen der Erfindung doch auch jede andere Fügeverbindung oder aber eine hiervon abweichende Verbindung gewähr werden. Im Gegensatz dazu ist eine untere Unterspannungsteilwicklung 15 erkennbar. Diese untere Unterspannungsteilwicklung 15 ist konzentrisch zum Kernschenkel 10 und konzentrisch zur unteren Oberspannungsteilwicklung 5 angeordnet. Dabei begrenzen beide Teil ^¬ wicklungen einen kreiszylindrischen Innenraum, durch den sich der Kernschenkel 10 erstreckt.

Die untere Unterspannungsteilwicklung 15 ist jedoch über eine Klemmverbindung 17 fest an dem Kernabschnitt 10 gehalten. Das Verklemmen einer Unterspannungsteilwicklung am Kernabschnitt ist dem Fachmann jedoch bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer eingegangen zu werden braucht.

Figur 4 zeigt den Transformator 1 gemäß der Figuren 1 oder 2 in einer Draufsicht, in der die konzentrische Anordnung der unteren Oberspannungsteilwicklung 5 und der unteren Unter- spannungsteilwicklung 15 erkennbar ist. Darüber hinaus ist erkennbar, dass die untere Unterspannungsteilwicklung 15 über Klemmmittel 17 fest mit dem Kernabschnitt 10 verbunden ist. Die Klemmmittel 17 umfassen beispielsweise aus einem Isolier ^¬ material gefertigte Keile.