-
1
DVOHODNO VIJACNO NAVITJE S PRAVOKOTNO
ZICO Z UCINKI TRANSPONIRANEGA VODNIKA
Izum se nanasa na podrocje visoko tokovne energetske tehnike na
navijanje
visoko tokovnih navitij mocnostnih transformatorjev.
Po standardni patentni klasifikaciji sodi izum v razred IPC H01F
41/04.
Tehnicni problem, ki ga izum resuje je navijanje dvohodnega
vijacnega navi-
tja brez prekinitev zic in lotov v navitju z optimalnim stevilom
transpozicij
v navitju. Optimalno stevilo transpozicij je enako stevilu
paralelnih zic v
navitju. Tukaj prikazana navijalna tehnika omogoca, da na
obicajnem hori-
zontalnem navijalnem stroju izdelamo dvohodno vijacno navitje in
transponi-
ran vodnik hkrati s transpozicijami, enakomerno razporejenimi po
dejanskem
stevilu ovojev v navitju. Navitje v sebi zdruzuje dobre
lastnosti transponira-
nega vodnika in odpravlja njegove pomembnejse tehnoloske
pomanjkljivosti.
Za izvedbo transpozicij brez lotov v navitju sta potrebna dva
sucna diska D1in D2, ki sta namescena med odvijalcem (OG) in
navijalnim strojem (NS),
kot kaze risba na sliki 1. Dvojni disk omogoca zasuk vodnikov in
razplet med
njima brez vmesnih prekinitev zic. Diska sta enakih dimenzij. Na
sliki 2 je
prikazan disk za navijanje sestdesetih paralelnih vodnikov.
Priporocljivo je
imeti tudi diska manjsih dimenzij za navijanje manjsega stevila
paralelnih
zic, povecanje stevila paralelnih zic dosezemo na dva nacina;
disk povecamo
ali izdelamo nove vzporedne odprtine proti notranjosti
diska.
Gledano s strani sucnih diskov, morajo posamezni paralelni
vodniki med
seboj zamenjati lege v enem polnem krogu (360) in sicer v
nasprotni smeri
navijanja navitja.
Posamezne zice se zapeljejo iz navijalnih kolutov in vstavijo v
odprtine v oba
sucna diska D1 in D2, kot je to prikazano na sliki 1. Na sliki 1
je prikazana
navijalna konfiguracija v dveh fazah; zgornja slika (I) kaze
zacetni polozaj
prve zice pri ne zasukanem disku in ista slika spodaj (II) kaze
stanje po za-
suku diska (pogled na diska s perspektive navijalca). Vzet je
primer leve
smeri navijanja navitja. Pri vstavljanju zic v odprtine je treba
biti pozoren
na vrstni red vstavljanja, kajti ze v tej fazi je pomembno zice
iz navijalnih
-
2
kolutov postaviti v lege z najmanjsimi prepleti. Koluti z zicami
so posta-
vljeni na odvijalec (OG) z vecjim stevilom odvijalnih gredi
razporejenih v
vec ravneh po visini. Glede na vzdolzno odvijalno os kolute
razdelimo na
levo in desno skupino ter podskupine, ki dolocajo odvzeme zic iz
kolutov po
visini. Priporocljivo je zaceti s spodnjimi koluti in z vsake
gredi, skupino
po skupino, po vrstnem redu zice zapeljati v odprtine kot si
sledijo v sucnih
diskih slika 1 (I).
Dvohodno vijacno navitje formira dva hoda, levi in desni gledano
s perspek-
tive navijalca, na sucnih diskih mora biti enako. Vrstni red zic
v prvem ovoju
na navijalnem stroju mora ustrezati legi zic po zasuku diska D2
slika 1 (II).
Za celoten cikel navijanja navitja se med diskoma zgodijo tri
znacilne faze
razvoja: zasuk zic, razplet in ponovni zasuk zic v drugo smer.
Zasuk zic
med diskoma mora biti za polovico obrata (180) v smeri navijanja
navitja, v
enakem zaporedju si sledijo zice polozene na navijalni stroj
(NS). Vodilo (V)
na sliki 1 zbere vse zice skupaj in jih navijalec polozi na
navijalni stroj v
dva hoda vzdolz navijalnega stroja (NS) kot je razvidno iz slike
1 (II).
Z oznako Sr na sliki 2 je oznacena srednja lega diska D2, ko je
ta zasukan
za 180 v levo smer navijanja navitja v skladu s prikazano
konfiguracijo na
spodnji polovici slike 1 (II).
Na polovici navijanja navitja so zice zravnane, in na koncu za
polovico obrata
(-180) zasukane v nasprotni smeri navijanja navitja. S pomocjo
stranskih
izvrtin v disku d2 (slika 2) se pritrdi diska za ogrodje
podstavka P1 in P2.
Navijalec navija navitje do prve transpozicije, nakar med hodoma
izvede pre-
hoda, z izvedbo vsake nadaljnje transpozicije v prvi polovici
navitja se za-
sukane zice postopno odvijajo. Sucna diska sta pritrjena na dveh
premicnih
podstavkih P1 in P2 z nastavljivimi razmiki med njima (slika 1).
Na ta nacin
je mozno razdaljo med diskoma (LD) nastaviti na poljubno
vrednost. Izku-
stvene priporocljive vrednosti znasajo LD = 2 m.
Dimenzije diska za sestdeset paralelnih zic so prikazane na
sliki 2; R = 3 mm,
Da = 337 mm, Db = 51 mm, R3 = 300 mm, R4 = 270 mm, d1 = 17
mm,
d2 = 6 mm z vrezno globino 4 mm, material pertinaks debeline t =
15 mm
ali vec.
Mesta transpozicij zic v navitju morajo biti dolocena simetricno
glede na
horizontalno os navitja.
-
3
Stevilo transpozicij je obicajno enako stevilu paralelnih zic v
navitju, je pa
mozno izvesti tudi manjse ali vecje stevilo transpozicij.
Naviti je mozno navitje s pravokotno zico izolirano z lakom ali
s papirjem ali
z lakom in papirjem ter z vec kot sedemdesetimi paralelnimi
vodniki.
Z opisano navijalno tehniko je mozno izdelati tudi dvojno
dvohodno vijacno
navitje, kot tudi dvojno U navitje za dve razlicni
napetosti.
Znana tehnicna resitev iz transformatorske navijalne tehnike je
dvohodno
vijacno navitje izdelano iz transponiranega vodnika CTC
(Continuously Tran-
sposed Conductor) ali NTCTC (Netting Tape CTC) kjer dvohodno
vijacno
navitje, z vidika izdelave preide v enohodno navitje.
Transponiran vodnik
v osnovi predstavlja dvohodno vijacno navitje, ki ga izdela
dobavitelj zice
in dobavi proizvajalcu transformatorja kot transponiran vodnik.
Zaradi uni-
verzalnosti izdelavne CTC tehnologije, ki mora zadostiti sirokim
zahtevam
in razlicnim pogojem uporabnosti, ima CTC nekaj pomembnih
tehnoloskih
pomanjkljivosti.
Na sliki 3 je kot primerjalna resitev prikazana znana tehnicna
resitev - omrezen
transponiran vodnik NTCTC z opletom v obliki mreze iz poliestra
in aksial-
nim hladilnim kanalom (ak).
Glavne pomanjkljivosti in tehnoloske omejitve NTCTC so
sledece:
Poliester tukaj nadomesca izrinjeno papirno izolacijo, ker je v
oblikimreze, nima dielektricne (izolacijske) vloge in sluzi samo za
to, da obdrzi
posamezne zice skupaj in omogoci navijanje navitja na navijalnem
stroju
pri proizvajalcu transformatorja. Oplet kot montazni pripomocek
zasede
prostor in ostane v navitju brez pomembnejse vloge. Prisotnost
poliestra
v navitju slabsa polnilni faktor navitja.
Nova resitev ne vsebuje opleta iz poliestra (slika 4).
Faktor transpozicije (fD) je znacilna tehnoloska omejitev
transponira-nega vodnika v vseh znanih izvedbah. Pogojena je s
prostorskimi ome-
jitvami, ki jih ustvarijo transpozicije pri prehodu zic med
hodoma (S)
slika 3. Uporabniki transponiranega vodnika faktor fD izracunamo
po
znani enacbi:
fD =S
b=Dnnb
> 7,
kjer je:
S - korak transpozicije (stranding pitch),
-
4
b - visina zice,
Dn - notranji premer navitja,
n - stevilo paralelnih zic.
Preko faktorja transpozicije fD, ki je odvisen od premera
navitja ter
stevila paralelnih zic in visine zice, se transponiranemu
vodniku po-
stavljajo tehnoloske omejitve v njegovi uporabnosti in sicer
mora biti
fD > 7. Stevilo ovojev za izvedbo vseh transpozicij je enotno
in je
vedno enako 1, ne glede na to koliko ovojev je dejansko v
navitju. Za iz-
vedbo ene transpozicije sta potrebna dva prehoda zic. Pri
stevilu ovojev
N v navitju je skupno stevilo prehodov med hodoma 2nN . Prehodi
zic
nimajo dodatne zascite proti strizenju zic (robne mehanske
obremeni-
tve), kar povecuje verjetnost poskodb izolacije in nastanek
galvanskega
stika med zicami (slika 3).
Nova resitev transpozicije razporedi po vseh ovojih v navitju,
stevilo
ovojev za izvedbo vseh transpozicij je enotno in enako N , kar
zmanjsa
stevilo prehodov v navitju na 2n. N krat manjse stevilo prehodov
v
navitju zmanjsuje verjetnost poskodb izolacije na zici in
nastanek gal-
vanskega stika med njimi. Poleg tega, vsi prehodi so lahko
dodatno
zasciteni s podlogami iz primerne lepenke (ZP) slika 4.
Zaradi velikega stevila transpozicij in pogostnosti prehodov med
hodomaje aksialni hladilni kanal (ak) po celotnem obsegu navitja
zozen, kar
zmanjsuje pretok olja skozi navitje in ucinkovitost hlajenja
(slika 3).
Nova resitev ustvari vec hladilne povrsine in omogoca boljsi
pretok
olja v aksialnem hladilnem kanalu (slika 4).
Pregrada med hodoma (ZL) v obravnavani znani resitvi slika 3 ne
ob-staja, saj bi ta postala ovira za pretok olja po aksialnem
hladilnem
kanalu. Proizvajalec NTCTC bi moral pregrado izvesti iz dveh
delov, a
bi mu vstavljanje le teh povzrocalo dodatne tehnoloske tezave,
za to te
resitve ne more ponuditi. Pregrado med hodoma lahko vstavi le v
pri-
meru, ce v transponiranem vodniku ni aksialnega hladilnega
kanala in,
ce je sirina vmesne pregrade vecja ali enaka 8 mm. Taksna
tehnoloska
pomanjkljivost narekuje uporabniku transponiranega vodnika
dodatne
ukrepe pri postopku stabilizacije visine navitij in delovanju
kratkosticnih
sil v navitju. Ce pregrade med hodoma ni, navitje ne sme biti
izposta-
vljeno tlacnemu pritisku vecjemu od 15 MPa. Proizvajalci
transponi-
ranega vodnika odlocitev o uporabi pregrade med hodoma
prepuscajo
-
5
odlocitvi uporabnika.
Nova resitev omogoca vstavljanje pregrad v obliki distancnikov
med
hodoma poljubne velikosti enostavno in brez tehnoloskih
omejitev. Di-
stancnik (ZL) je lahko kot varnostna pregrada med hodoma ali
radialni
hladilni kanal obenem. Resitev je boljsa tudi s termicnega
stalisca, kajti
pripomore k ucinkovitejsemu odvajanju toplote iz navitja in
posledicno
dopusca visje specificne obremenitve materiala, pri enaki
dovoljeni nad
temperaturi v navitju (slika 4). Zaradi preglednosti risb,
radialni dis-
tancniki na slikah 3 in 4 v tlorisu niso vrisani.
Kunc Miha
Marinsek Stane
Ferlic Branislav
Ikanovic Juso
-
6
PATENTNI ZAHTEVEK
Dvohodno vijacno navitje s pravokotno zico z ucinki
transponiranega vodnika,
ki vkljucuje; navijalno tehniko za istocasno izdelavo dvohodnega
vijacnega na-
vitja in transponiranega vodnika na horizontalnem navijalnemu
stroju (NS),
brez prekinitev zic v navitju s transpozicijami razporejenimi po
dejanskem
stevilu ovojev v navitju, sucna diska (D1, D2) iz pertinaksa z
vsemi dimen-
zijami znacilna po tem, da sucejo sestdeset paralelnih vodnikov
z moznostjo
razsiritve na sedemdeset paralelnih vodnikov, za uporabo v
visoko tokovni
energetski tehniki za izdelavo visoko tokovnih navitij
mocnostnih transfor-
matorjev.
-
7
POVZETEK
Predlozeni izum se nanasa na izdelavo dvohodnega vijacnega
navitja s pra-
vokotno zico z ucinki transponiranega vodnika.
Tukaj prikazana navijalna tehnika omogoca, da na obicajnem
horizontalnem
navijalnem stroju izdelamo dvohodno vijacno navitje in
transponiran vodnik
hkrati, s transpozicijami enakomerno razporejenimi po dejanskem
stevilu ovo-
jev v navitju. Izum sodi v podrocje visoko tokovne tehnike in se
lahko uporabi
na podrocju izdelave nizkonapetostnih, visoko tokovnih navitij
mocnostnih
transformatorjev.
Dvojni sucni disk med navijalnim strojem in odvijalcem omogoca
kontinu-
irano navijanje navitja brez vmesnih prekinitev zic in
nepotrebnih lotov v
navitju (slika 1).
Dvohodno vijacno navitje z ucinki transponiranega vodnika
odpravlja teh-
noloske omejitve znane v tehniki izdelave transponiranega
vodnika NTCTC;
omogoca tvorbo ucinkovitejsih hladilnih kanalov v navitju,
faktorju transpo-
zicije ne postavlja strogih omejitev, prehodi zic med hodoma so
lahko dodatno
zavarovani, navitje ne potrebuje montaznega opleta iz
poliestra.
Dvohodno vijacno navitje s pravokotno zico izdelano z opisano
navijalno teh-
niko ima boljsi prostorski izkoristek in posledicno boljsi
polnilni faktor navi-
tja.
Kunc Miha
Marinsek Stane
Ferlic Branislav
Ikanovic Juso
-
V P P2 1
D2 D1
OG K
NSLD
II)
I)
Slika 1
1/4
-
A
A
t
A-A R
d
SS
Slika 2
2
d1
Da
Db
R 3R4r r
2/4
-
S
b
poliester
D
a
Slika 3
k
n
3/4
-
Slika 4
b
ZLZP
Dn
ak
4/4
-
Dvohodno vijano navitje z uinki transponiranega vodnika
(povzetek za katalog)
Navijalna tehnika omogoa, da na obiajnem horizontalnem
navijalnem stroju izdelamo
dvohodno vijano navitje in transponiran vodnik hkrati, s
transpozicijami enakomerno
razporejenimi po dejanskem tevilu ovojev v navitju. Izum sodi v
podroje visoko tokovne
tehnike na podroju izdelave nizkonapetostnih, visoko tokovnih
navitij monostnih
transformatorjev.
Dvohodno vijano navitje s pravokotno ico izdelano z opisano
navijalno tehniko ima bolji
prostorski izkoristek in posledino bolji polnilni faktor
navitja.
Dvojni suni disk med navijalnim strojem in odvijalcem omogoa
kontinuirano navijanje navitja brez vmesnih prekinitev ic in
nepotrebnih
lotov v navitju.
Dvohodno vijano navitje z uinki transponiranega vodnika
odpravlja tehnoloke omejitve znane v tehniki izdelave
transponiranega vodnika
NTCTC; omogoa tvorbo uinkovitejih hladilnih kanalov v navitju,
faktorju transpozicije ne postavlja strogih omejitev, prehodi ic
med
hodoma so lahko dodatno zavarovani, navitje ne potrebuje
montanega opleta iz poliestra.
Double helical winding with effects of continuously transposed
conductor (Abstract for catalogue)
The winding process enables the simultaneous production of
double helical winding and
continuously transposed conductor on the winding machine with
the transpositions evenly
arranged according to the number of turns in the winding. This
high-current engineering
invention belongs to the field of production of low-voltage
high-current winding of power
transformers.
Double helical winding with a rectangular wire, made according
to the described winding
technique has higher spatial efficiency and therefore a better
winding filling factor.
The double turning disc between the winding machine and the
de-coiler enables a continuous winding of the winding without any
breaks in
the wires or unnecessary brazed joints in the winding.
Double helical winding with effects of continuously transposed
conductor eliminates the technological limits common in the
technique of
making the continuously transposed conductor type NTCTC. The
double helical winding enables the formation of more effective
cooling
channels in the winding. Moreover, it does not set high limits
for the factor of transposition, the crossing wires between stacks
can be
additionally protected and the winding does not need the
polyester netting tape.