Método para fabricación de un bobinado de transformador.

Método para fabricación de un bobinado de transformador (10a, 10b, 10c), que comprende:

el bobinado de un conductor eléctrico

(16) en una primera pluralidad de vueltas (20);

la colocación de un material electroaislante (18) que contiene adhesivo (18b) sobre la primera pluralidad de vueltas (20);

el bobinado del conductor eléctrico (16) en una segunda pluralidad de vueltas (22) sobre el material electroaislante (18); y

el fundido y endurecimiento del adhesivo (18b) mediante la excitación del conductor eléctrico (16), de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) fluya a través del conductor eléctrico (16);

dicho método se caracteriza por:

la fusión y el endurecimiento del adhesivo (18b) mediante la excitación del conductor eléctrico (16), de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) fluya a través del conductor eléctrico (16), comprende la excitación del conductor eléctrico de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) es inicialmente de tres a cinco veces la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c); dicho método comprende además:

la reducción progresiva de una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c), desde un valor inicial hasta que la temperatura del conductor eléctrico (16) se estabilice dentro de un rango predeterminado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/020463.

Solicitante: ABB TECHNOLOGY AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: AFFOLTERNSTRASSE 44 8050 ZURICH SUIZA.

Inventor/es: YOUNGER,HAROLD R, STRYKEN,EGIL, WALLUMROD,JOHN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Detalles de transformadores o de inductancias en... > H01F27/32 (Aislamiento de bobinas, arrollamientos o de sus elementos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Aparatos o procedimientos especialmente adaptados... > H01F41/12 (Aislamiento de los arrollamientos)

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Fragmento de la descripción:

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DESCRIPCIÓN

Método para fabricación de un bobinado de transformador Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere en general a transformadores usados para transformar la tensión. De un modo más particular, la invención se refiere a un método para fabricación de un bobinado de transformador.

Antecedentes de la invención [0002] Los bobinados de transformador están formados tradicionalmente por el bobinado de un conductor eléctrico, como hilo de cobre o aluminio, en una base continua. El conductor eléctrico se puede enrollar alrededor de un mandril, o directamente sobre un eje de bobinado del transformador. El conductor eléctrico se enrolla en una pluralidad de vueltas para formar una primera capa de vueltas. Una primera capa de material aislante se coloca posteriormente alrededor de la primera capa de vueltas. El conductor eléctrico se enrolla en una segunda pluralidad de vueltas sobre la primera capa de material aislante, formando así una segunda capa de vueltas.

Una segunda capa de material aislante se coloca posteriormente bajo la segunda capa de vueltas. El conductor eléctrico se enrolla en una tercera pluralidad de vueltas sobre la segunda capa de aislamiento, formando así una tercera capa de vueltas. El procedimiento anterior se puede repetir hasta que se forme un número predeterminado de capas de vueltas.

El papel kraft recubierto de un patrón de diamante de resina epoxy termoendurecida (comúnmente conocido como "papel DDP" ) se usa normalmente como material aislante en los bobinados de transformador. El bobinado de transformador compuesto por papel DPP se suele calentar después de ser bobinado de la forma descrita anteriormente. El calentamiento es necesario para fundir y endurecer la resina epoxy en el papel DPP y unir así el papel DPP a la capa o capas adyacentes hechas con el conductor eléctrico. El bobinado de transformador se puede calentar colocando este bobinado del transformador en un horno de convección de aire caliente (u otro dispositivo de calentamiento adecuado) durante un periodo de tiempo predeterminado.

La transferencia del bobinado de transformador a una convección de aire caliente, así como el proceso de calentamiento posterior, puede aumentar la duración del ciclo asociada a la producción del bobinado del transformador. Por otra parte, las necesidades energéticas del horno de convección de aire caliente pueden aumentar el coste de fabricación total del bobinado de transformador. También puede ser difícil conseguir un calentamiento uniforme (así como el endurecimiento del adhesivo) en todo el bobinado del transformador usando un horno de convección de aire caliente.

La patente US3, 200, 357 revela una estructura de bobina preformada para transformadores eléctricos, la cual está caliente para comprimir la bobina en la forma deseada; la bobina está caliente debido al calentamiento por resistencia que produce la propia bobina. La patente US4, 521, 956 revela un transformador con bobinas conectadas comprimidas; las capas conductoras en cada bobina se comprimen y luego se unen entre sí mediante un adhesivo termoendurecido recubierto en lados opuestos de las hojas de aislamiento entre las capas adyacentes. La solicitud de patente nº . US2003/0058076 revela un método de calentamiento interno para secado, gelificación y endurecimiento final de la resina epoxy usada para encapsular las bobinas del transformador.

La solicitud internacional nº WO88/27546 revela un dispositivo electromagnético que posee medios de control configurados para controlar la frecuencia, la amplitud y/o la fase relacionada con la energía eléctrica entrante/saliente del dispositivo, y para controlar el flujo magnético en el dispositivo electromagnético.

Por lo tanto, puede ser difícil conseguir una unión adecuada entre la capas específicas del material aislante y el conductor eléctrico (especialmente entre las capas más internas del material aislante y el conductor eléctrico) .

Resumen de la invención [0008] Un método para la fabricación de un bobinado de transformador que comprende: bobinado de un conductor eléctrico en una primera pluralidad de vueltas; inmediata colocación con adhesivo de un material electroaislante sobre la primera pluralidad de vueltas; bobinado del conductor eléctrico en una segunda pluralidad de vueltas sobre el material electroaislante; y fusión y endurecimiento del adhesivo mediante la excitación del conductor eléctrico de modo que una corriente mayor que la corriente nominal del bobinado de transformador fluya a través del conductor eléctrico. La fusión y endurecimiento del adhesivo mediante la excitación del conductor eléctrico de modo que una corriente mayor que la corriente nominal del bobinado de transformador fluya a través del conductor eléctrico comprende la excitación del conductor eléctrico de modo que la corriente mayor de una corriente estimada del bobinado de

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transformador es, en un principio, de tres a cinco veces aproximadamente la corriente nominal del bobinado de transformador. El método comprende, además, la reducción progresiva de una corriente mayor a una corriente nominal del bobinado de transformador desde un valor inicial hasta que la temperatura del conductor eléctrico se estabilice dentro de un rango predeterminado.

Breve descripción de los dibujos [0009] El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada del método de preferencia, se entiende mejor cuando se lee conjuntamente con dibujos adjuntos. Con motivo de ilustrar la invención, los dibujos muestran una forma de realización que es la preferida actualmente. No obstante, la invención no está limitada a los medios específicos descritos en los dibujos. En los dibujos:

La fig. 1 es una vista lateral esquemática de un transformador con bobinados secundarios y primarios fabricados conforme a un método de preferencia para la fabricación de un bobinado de transformador;

La fig. 2 es una vista lateral esquemática de un bobinado primario y un eje de bobinado del transformador mostrados en la fig. 1;

La fig. 3 es una vista en sección transversal agrandada del bobinado primario y del eje de bobinado mostrados en las figuras 1 y 2, tomada a partir de la línea "A-A" de la fig. 2;

La fig. 4 es una vista agrandada del área designada "B" en la fig. 2, que muestra en detalle una lámina aislante del transformador mostrada en las figuras 1-3; y La fig. 5 es una ilustración esquemática del bobinado primario mostrado en las figuras 1-4, acoplado eléctricamente a un suministro eléctrico de corriente continua, un regulador de energía variable, un voltímetro, y un amperímetro.

Descripción de los métodos de preferencia [0010] Aquí se describe un método de preferencia para fabricación de un bobinado de transformador. El método de preferencia se describe en conexión con un bobinado cilíndrico de transformador. El método de preferencia puede aplicarse también a bobinados hechos en otras formas, como redondeadas, rectangulares con lados curvos, ovaladas, etc.

El método de preferencia puede utilizarse para producir los bobinados de transformador de un transformador trifásico 100 representado en la figura 1. El transformador 100 posee un núcleo laminado convencional 102. El núcleo 102 está formado de un material magnético adecuado, como acero de silicio texturizado o una aleación amoría. El núcleo 102 tiene un primer eje de bobinado 104, un segundo eje de bobinado 106, y un tercer eje de bobinado 108. El núcleo 102 también cuenta con un yugo superior 110 y un yugo inferior 112. Las extremidades opuestas de cada uno del primer, segundo, y tercer eje de bobinado 104, 106, 108 se acoplan de forma... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Método para fabricación de un bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) , que comprende: el bobinado de un conductor eléctrico (16) en una primera pluralidad de vueltas (20) ; la colocación de un material electroaislante (18) que contiene adhesivo (18b) sobre la primera pluralidad de vueltas (20) ; el bobinado del conductor eléctrico (16) en una segunda pluralidad de vueltas (22) sobre el material electroaislante (18) ; y el fundido y endurecimiento del adhesivo (18b) mediante la excitación del conductor eléctrico (16) , de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) fluya a través del conductor eléctrico (16) ; dicho método se caracteriza por: la fusión y el endurecimiento del adhesivo (18b) mediante la excitación del conductor eléctrico (16) , de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) fluya a través del conductor eléctrico (16) , comprende la excitación del conductor eléctrico de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) es inicialmente de tres a cinco veces la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) ; dicho método comprende además: la reducción progresiva de una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) , desde un valor inicial hasta que la temperatura del conductor eléctrico (16) se estabilice dentro de un rango predeterminado.

2. Método según la reivindicación 1, que comprende además proporcionar una fuente de energía (120) , el acoplamiento por electricidad del conductor eléctrico (16) al suministro de energía (120) , y la excitación del conductor eléctrico (16) utilizando el suministro de energía (120) .

3. Método según la reivindicación 2, donde el suministro de energía es de corriente directa (120) .

4. Método según la reivindicación 2, que comprende además proporcionar un regulador de energía variable (121) , el acoplamiento del regulador de energía variable al suministro de energía (120) y al conductor eléctrico (16) , y el ajuste de la corriente mayor que una corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) utilizando el regulador de voltaje (121) .

5. Método según la reivindicación 1, donde fusión y endurecimiento del adhesivo (18b) por excitación del conductor eléctrico (16) de modo que una corriente mayor que una corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) fluye a través del conductor eléctrico (16) comprende fusión y endurecimiento del adhesivo (18b) por excitación del conductor eléctrico (16) de modo que una corriente continua mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) fluye a través del conductor eléctrico (16) .

6. Método según la reivindicación 1, que comprende además el ajuste de una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) , de modo que la temperatura del conductor eléctrico permanece dentro de un rango predeterminado.

7. Método según la reivindicación 6, donde el ajuste de una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) , de modo que la temperatura del conductor eléctrico (16) permanece dentro de un rango predeterminado, comprende el ajuste de una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador, de modo que la temperatura del conductor eléctrico permanece en un rango predeterminado en un periodo predeterminado.

8. Método según la reivindicación 1, donde el fundido y el endurecimiento del adhesivo mediante la excitación del conductor eléctrico (16) , de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) fluya a través del conductor eléctrico, que comprende el calentamiento del adhesivo (18b) mediante la excitación del conductor eléctrico, de modo que una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador fluya a través del conductor eléctrico.

9. Método según la reivindicación 2, que comprende además la formación de un segundo bobinado de transformador (11a, 11b, 11c) con un segundo conductor eléctrico (16) , que conecta el segundo conductor eléctrico (16) del segundo bobinado de transformador (11a, 11b, 11c) con el suministro de energía (120) , y la excitación del conductor eléctrico

(16) del primer bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) y el segundo conductor eléctrico (16) del segundo bobinado de transformador (11a, 11b, 11c) en una base simultánea utilizando el suministro de energía (120) .

10. Método según la reivindicación 1, que comprende además la provisión de un voltímetro (122) y un amperímetro (124) , el acoplamiento eléctrico del voltímetro (122) y del amperímetro (124) al conductor eléctrico (16) , y la medición del voltaje a través del conductor eléctrico y una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) utilizando el voltímetro y el amperímetro.

11. Método según la reivindicación 10, que comprende además el cálculo de la temperatura (Td) del conductor eléctrico

(16) en un tiempo dado, basado en la resistencia (Rd) del conductor eléctrico en el tiempo dado, una resistencia inicial 7

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(R0) del conductor eléctrico, y una temperatura inicial (T0) del conductor eléctrico.

12. Método según la reivindicación 11, que comprende además el cálculo de la resistencia (Rd) del conductor eléctrico (16) en un tiempo dado, basado en un voltaje que pasa a través del conductor eléctrico en el tiempo dado y una 5 corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) en el tiempo dado.

13. Método según la reivindicación 6, donde el rango predeterminado es aproximadamente entre 130º C ± y 15º C.

14. Método según la reivindicación 7, donde el periodo predeterminado es de veinte a noventa minutos 10 aproximadamente.

15. Método según la reivindicación 1, donde reducir progresivamente una corriente mayor que la corriente estimada del bobinado de transformador (10a, 10b, 10c) desde un valor inicial hasta que la temperatura del conductor eléctrico se estabilice dentro del rango predeterminado, comprende la reducción de una corriente mayor que la corriente estimada del transformador en incrementos de aproximadamente 1º C.

16. Método según la reivindicación 1, donde el material electroaislante es papel kraft recubierto de un patrón de diamante de resina epoxy termoendurecida.

17. Método según la reivindicación 1, donde el bobinado de un conductor eléctrico en una primera pluralidad de vueltas comprende el bobinado del conductor eléctrico alrededor de un eje de bobinado de un núcleo del transformador.

18. Método según la reivindicación 1, donde el adhesivo (18b) es el estado "B" del adhesivo epoxy.