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1. WO2011009729 - CONTINUOUSLY TRANSPOSED CONDUCTOR

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Kontinuierlicher Drillleiter

Die gegenständliche Erfindung betrifft einen kontinuierlichen Drillleiter bestehend aus einer Mehrzahl einzelner, elektrisch isolierter Teilleiter, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drillleiters.

Bekannterweise treten bei Transformatoren vor allem an den äußeren Spulen der Wicklung elektromagnetische Felder (Querfelder) auf, welche in den Wicklungsleitern Wirbelströme induzieren, die zu Wirbelstromverlusten führen. Wirbelstromverluste reduzieren den Wirkungsgrad des Transformators, führen aber auch zu lokal unerwünscht hohen Temperaturen, die wiederum zu einer Beschädigung der Wicklungsisolation führen kann. Durch die Verwendung von bekannten kontinuierlichen Drillleitern können solche Wirbelstromverluste reduziert werden. Drillleiter bestehen dabei aus einem Bündel von einzelnen, isolierten Einzelleitern, die einzeln gegeneinander verdrillt werden, z.B. nach dem Roebelprinzip. Solche kontinuierliche Drillleiter sind z.B. aus der EP 746 861 B1 bekannt und werden dabei maschinell und automatisiert mit Längen bis zu 2000m hergestellt und zur Verschiffung auf Trommeln aufgewickelt. Automatisierte Verdrillwerkzeuge zur Herstellung solcher Drillleiter gehen z.B. aus der DE 100 26 455 A1 oder der DE 100 27 564 A1 hervor. Drillleiter zeichnen sich insbesondere auch dadurch aus, dass diese ausreichend biegeweich sind, um zur Herstellung von Wicklungen gewickelt werden zu können. Weiters kann durch den Einsatz eines Drilleiters ein erhöhter Kupferquerschnitt ausgekreuzt verwickelt werden.

Für Roebelstäbe ist es aus der AT 309 590 B auch bereits bekannt, die Verdrillung so vorzusehen, dass immer zwei benachbarte Einzelleiter gemeinsam verdrillt werden. Damit soll neben dem Ausgleich des Längsfeldes durch die Verdrillung auch das sich bereits schädlich machende Radialfeld innerhalb einer Nut kompensiert werden. Roebelstäbe, die nach wie vor hauptsächlich manuell hergestellt werden, indem Einzelleiter geringer Länge auf speziel-len Werkbänken durch einen Arbeiter manuell verdrillt werden, können auf diese Weise einfach hergestellt werden, auch wenn zwei benachbarte Teileiter gemeinsam verdrillt werden. Roebelstäbe werden jedoch nicht gewickelt, sondern es wird aus mehreren Roebelstäben eine Wicklung„gebaut", indem die Enden der Roebelstäbe entsprechend verbunden werden.

Die Anforderungen an heutige Transformatoren steigen jedoch immer mehr, zum Einen hin-sichtlich Größe und Leistung und zum Anderen hinsichtlich Wirkungsgrad und Reduktion von Verlusten hervorgerufen z.B. durch Wirbelstromverluste. Speziell bei sehr großen leistungsstarken Transformatoren treten unerwünschte signifikante Wirbelstromverluste auf Grund der magnetischen Felder auf.

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, einen Drillleiter anzugeben, mit dem die Wirbelstromverluste bei Einsatz des Drillleiters in einem Transformator reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeweils zwei oder mehrere ne-beneinander und/oder übereinander angeordnete Teilleiter zu einer Teilleitergruppe zusam-mengefasst und gemeinsam verdrillt sind. Dadurch dass nunmehr nicht ein einzelner Teilleiter verdrillt wird, sondern immer eine Teilleitergruppe bestehend aus mehreren einzelnen Teilleitern, werden die Wirbel Stromverluste weiter reduziert, da der erforderliche Kupferquerschnitt des Einzelleiters elektrisch aufgeteilt wird. Damit wird der Querschnitt eines einzelnen Teilleiters reduziert, womit durch die auftretenden elektro-magnetischen Felder weniger Wirbelströme induziert werden und damit die Wirbelstromverluste in einem Transformator bei Verwendung des erfindungsgemäßen Drillleiters reduziert werden können. Je kleiner die Querschnitt des Teilleiters, also je stärker der Kupferquerschnitt eines Einzelleiters geteilt wird, umso geringer werden dabei die Wirbelstromverluste.

Bislang konnten in bekannten Verdrillwerkzeugen nur herkömmliche Drillleiter hergestellt werden, also mit nur jeweils einzelnen verdrillten Teilleitern. Es wurde aber bisher nicht in Erwägung gezogen, in einem kontinuierlichen Herstellprozess zur Herstellung eines kontinuierlichen Drillleiters, zwei oder mehrere benachbarte Teilleiter gemeinsam zu verdrillen, da einerseits bisher keine Notwendig dafür bestand und andererseits die bisherigen Verdrill-Werkzeuge bzw. Verdrillverfahren dafür gar nicht geeignet waren. Darüber hinaus wurde bisher wohl angenommen, dass sich ein Drillleiter mit mehreren gemeinsam verdrillten Teilleitern bei der nachfolgenden Wicklung zu einer Wicklung unerwünscht verhält und Probleme verursacht, z.B. durch nachträgliches Verschieben der einzelnen Teilleiter zueinander. Diese Probleme treten aber in der Praxis nicht auf, wie bei entsprechenden Versuchen festgestellt wurde.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend anhand der beispielhaften und nicht einschränkenden, vorteilhafte Ausgestaltungen zeigenden Figuren 1 bis 6 beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen herkömmlichen Drillleiter nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Drillleiter mit einer Teilleitergruppe mit nebeneinander angeordneten Teilleitern,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen solchen Drillleiter,

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Drillleiter mit einer Teilleitergruppe mit übereinander angeordneten Teilleitern,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen solchen Drillleiter und

Fig. 6 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Drillleiters.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Drillleiter 1 bestehend aus einer Anzahl von elektrisch isolierten Teilleitern 2, die in zwei Teilleiterstapeln 3 angeordnet sind. Die Teilleiter 2 werden dabei bekanntermaßen so verdrillt, dass diese von der obersten in die unterste Lage wechseln. Um das Zusammenhalten des Teilleiterbündels zu einem Drillleiter 1 zu gewährleisten, kann auch eine Umwicklung 4 durch ein Webband, einen Papierstreifen oder ähnlichem vorgesehen sein.

Ein erfindungsgemäßer Drillleiter 10 ist in Fig. 2 dargestellt, der aus einer Vielzahl von ein-zelnen elektrisch isolierten Teilleitern 1 1 besteht. Bei diesem Drillleiter 10 werden jeweils zwei nebeneinander liegende Teilleiter 1 1 zu einer Teilleitergruppe 12 zusammengefasst und gemeinsam verdrillt.„Nebeneinander" bedeutet hierbei, dass die Teilleiter 11 an ihrer schmalen Seitenfläche aneinander liegend angeordnet sind. Es wird somit die Teilleitergruppe 12 gegenüber dem restlichen Teilleiterbündel verdrillt und nicht ein einzelner Teilleiter wie bis-her im Stand der Technik. Eine solche Teilleitergruppe 12 kann dabei auch mehr als zwei einzelne Teilleiter 1 1 umfassen. Ein Querschnitt durch einen solchen Drillleiter 10 mit sieben Teilleitergruppen 12-ι bis 127, bestehend aus jeweils zwei einzelnen nebeneinander angeordneten Teilleitem 11 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Teilleiterbündel kann dabei wieder mit einer Umwicklung 13, z.B. zum Schutz der Teilleiter 11 beim Transport oder zur Stabilisierung des Teileiterbündels, umgeben sein.

In einer anderen möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drillleiters 10 werden zwei einzelne Teilleiter 11 übereinander angeordnet und zu einer Teilleitergruppe 12, die dann wiederum verdrillt wird, zusammengefasst.„Übereinander" bedeutet hierbei, dass die Teilleiter 1 1 an ihrer breiten Seitenfläche aneinander liegend angeordnet sind. Eine solche Teilleitergruppe 12 kann dabei auch mehr als zwei einzelne übereinander angeordnete Teilleiter 1 1 umfassen. Ein Querschnitt durch einen solchen Drillleiter 10 mit fünf Teilleitergruppen 12T bis 125, bestehend aus jeweils zwei übereinander angeordneten einzelnen Teilleitern 1 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Teilleiterbündel kann dabei wieder mit einer Umwicklung 13, z.B. zum Schutz der Teilleiter 1 1 beim Transport oder zur Stabilisierung des Teileiterbündels, umgeben sein.

Ebenso ist es denkbar, eine Teilleitergruppe 12 aus mehreren neben- und übereinander angeordneten Teilleitem 11 zu bilden, wie in Fig. 6 angedeutet, wobei wiederum die ganze Teilleitergruppe 12 verdrillt wird. Im Beispiel nach Fig. 6 sind jeweils vier einzelne Teilleiter 1 1 zu einer Teilleitergruppe 12-ι bis 125 nebeneinander und übereinander angeordnet.