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.