Conjunto de bobina de transformador.

Conjunto de bobina de transformador (100), que comprende:

un sustrato (1,

310) que tiene una pluralidad de fibras interconectadas para formar un material textil (210) y una pluralidad de botones (2, 230, 330) que comprenden material epoxídico, estando cada botón moldeado en un primer lado (331) del botón (2, 230, 330) en el material textil (210) y sobresaliendo de una primera superficie del material textil (210), estando el sustrato (1, 310) enrollado en un rollo cilíndrico (6) siendo la primera superficie la superficie externa del rollo (6);

una pluralidad de hilos (4, 154) que están bobinados alrededor del rollo (6) y en contacto con al menos uno de la pluralidad de botones (2, 230, 330) en un segundo lado (332) de cada botón opuesto a la primera superficie de manera que se crea un hueco (5) entre el sustrato (1, 310) y los hilos (4, 154); y un cuerpo de resina (110) que comprende resina epoxídica similar al material epoxídico de los botones (2, 230, 330), cubriendo el cuerpo de resina (110) el sustrato y los hilos (4, 154).

Conjunto de bobina de transformador Campo de la invención

Esta invención se refiere a un conjunto de bobina de transformador que incluye un sustrato dieléctrico con separadores integrados moldeados in situ para facilitar el flujo de compuesto dieléctrico hacia el interior y alrededor de la bobina.

Antecedentes de la invención

Hay tres tipos básicos de transformadores de potencia: un tipo seco ventilado abierto o "de bobinado abierto", un tipo "de colada sólida" encapsulado al vacío o colado al vacío y un tipo "relleno de aceite". Los transformadores "de bobinado abierto" son los productos más antiguos y normalmente están compuestos o bien por devanados por capas o bien por devanados escalonados/de precisión en peine. La bobina completada o en ocasiones toda la unidad se sumerge entonces en barniz y se añade un recubrimiento de material de protección mecánica y frente al entorno por ciclo de "inmersión y cocido". Estas unidades son las más contaminantes ya que normalmente contienen dos componentes basados en petróleo (hilo para bobina magnética aislado con película y peines de devanado de poliéster) y utilizan un tercer componente (barniz) durante sus respectivos procedimientos de fabricación. Además, el hilo para bobina magnética aislado con película se fabrica aplicando un material basado en disolvente a un conductor redondo o conformado. Los disolventes o compuestos orgánicos volátiles se volatilizan o emiten a la atmósfera a medida que se curan los polímeros. Los peines de devanado de poliéster también se basan en petróleo y normalmente se mecanizan en interior, creando así polvo o contaminación del aire. El procedimiento de inmersión y cocido final también emite aproximadamente el 5% de los disolventes (VOC o HAP) a la atmósfera a medida que se curan las unidades.

Los transformadores de colado al vacío o de colada "sólida" son mejores que los transformadores de bobinado abierto. Las bobinas normalmente están compuestas por cobre sin usar ningún hilo para bobina magnética aislado con película y no requieren peines de devanado. La encapsulación final puede incluir material epoxídico y por tanto no emite VOC. Estos transformadores se fabrican mediante colado y curado de una composición de resina termoendurecible alrededor de devanados conductores para formar un cuerpo de resina que cubre una bobina. El cuerpo de resina aporta propiedades dieléctricas así como refuerzo estructural a los devanados conductores. La resina proporciona protección frente a impactos y ayuda a disipar el calor de la bobina de manera uniforme.

Los transformadores "rellenos de aceite" normalmente utilizan productos basados en papel de menor temperatura como canalización para proporcionar espacio físico entre conductores y como conducto para el fluido aislante. El material de canalización normalmente se adhiere a cartón prensado o un material similar usando un adhesivo secundario. El dieléctrico se consigue bañando toda la unidad en un fluido eléctricamente aislante, petróleo o aceite no basado en petróleo.

El documento US 25/275496 A1 da a conocer un conjunto de bobina de transformador que incluye una primera capa que tiene una pluralidad de fibras interconectadas para formar un material textil y una pluralidad de distanciadores. Cada distanciador está fijado en un primer lado del distanciador al material textil y sobresale de una primera superficie del material textil. Una segunda capa tiene un conductor en contacto con al menos uno de la pluralidad de distanciadores en un segundo lado de cada distanciador opuesto al primer lado. Las capas primera y segunda están cubiertas por resina.

Breve sumario de la invención

Los objetos de la presente invención se consiguen mediante el contenido de la reivindicación 1 independiente.

Se proporcionan un conjunto de bobina de transformador de colada "sólida" o al vacío y un método de fabricación del mismo. Un conjunto de bobina de transformador sólida, según una realización de la invención, incluye un sustrato dieléctrico, los devanados de bobina previstos alrededor del sustrato y un compuesto epoxídico que encapsula el sustrato y los devanados de bobina. El sustrato está dotado de "botones" en relieve que comprenden el mismo material epoxídico que el compuesto epoxídico usado para la encapsulación. Los botones mantienen una distancia específica entre la bobina y el sustrato dieléctrico. Los botones se disponen de manera que soportan los devanados y permiten que la resina epoxídica de encapsulación fluya alrededor de los mismos bañando todo el molde sin atrapar aire ni crear burbujas.

Según una realización que no forma parte de la invención, los botones se moldean sobre el sustrato dieléctrico o mecánico de manera que el transformador se fabrica como una única unidad homogénea. Los botones pueden proporcionarse aplicando, por ejemplo, resina epoxídica al sustrato en forma líquida y curando el botón epoxídico sobre el sustrato in situ.

Según una realización que no forma parte de la invención, puede usarse una técnica similar para moldear canalizaciones sobre un sustrato compuesto por papel o material similar sin usar un adhesivo secundario. El sustrato puede incluir material tal como, pero sin limitarse a, papel, poliéster, película de poliéster, papel de aramida tal como Nomex®, celulosa, papel kraft, papeles de origen orgánico y de origen no orgánico, laminados tales como DMD y materiales tejidos y no tejidos. Tal combinación de la canalización y el sustrato se proporcionará, por tanto, como una unidad homogénea. A continuación pueden bobinarse capas de bobina separadas por material de papel u otro material similar de los enumerados anteriormente alrededor del sustrato. Toda la unidad se baña entonces con un fluido eléctricamente aislante, petróleo o aceite no basado en petróleo.

Según una realización que no forma parte de la invención, se proporciona un método en dos fases de formación de un conjunto de bobina de transformador de colada sólida o de colado al vacío de estado sólido homogéneo. Se moldean in situ "botones" en relieve, constituidos por la misma resina epoxídica que la que se usa para encapsular la bobina de transformador, en una superficie de un sustrato dieléctrico o mecánico. El sustrato se corta entonces y se enrolla para formar un rollo cilindrico con los "botones" en la superficie externa o interna. Cuando se bobinan los conductores alrededor del rollo, los "botones" mantienen una distancia específica entre los conductores y el sustrato dieléctrico. El rollo se coloca en un molde y se inyecta o se vierte en su interior resina epoxídica. Los botones se disponen de manera que soportan los devanados y permiten que la resina epoxídica de encapsulación fluya alrededor de los mismos bañando todo el molde sin atrapar aire ni crear burbujas.

Cuando la resina epoxídica en el transformador de colado al vacío o "colada sólida" encapsula totalmente las bobinas y el sustrato dieléctrico, forma un monobloque sólido de resina epoxídica homogénea. La bobina de transformador puede comprender varias capas de estos materiales, es decir, pueden proporcionarse capas adicionales de sustratos dieléctricos, así como capas adicionales de devanados de bobina y resina epoxídica.

Según una realización que no forma parte de la invención, los botones epoxídicos se moldean en el sustrato dieléctrico antes de la encapsulación para garantizar una distancia constante entre el sustrato y los devanados. Los botones están compuestos sustancialmente por el mismo material epoxídico o uno similar usado para encapsular el conjunto de bobina de transformador. Los botones se moldean sobre el sustrato dieléctrico de tal manera que soportan los devanados antes de la encapsulación. Los botones están dimensionados y conformados para facilitar la encapsulación sin aire de la bobina con resina epoxídica.

Para transformadores de colada sólida o al vacío, el sustrato dieléctrico, según las realizaciones que no forman parte de la invención, puede ser material dieléctrico tal como, pero sin limitarse a, fibras de vidrio o vidrio de calidad eléctrica, incluyendo poli(sulfuro de fenileno) (PPS), poliamidas (nailon), poli(cloruro de vinilo) (PVC), flouropolímeros (PTFE), y similares. El material textil para transformadores rellenos de aceite puede incluir papel, poliéster, película de poliéster, papel de aramida tal como Nomex®, celulosa, papel kraft, papel de origen orgánico o de origen no orgánico y laminados tales como DMD. El material usado para el sustrato dieléctrico puede ser de origen orgánico o de origen no orgánico. El material también puede ser tejido o no tejido. El sustrato dieléctrico puede estar compuesto por material tal como, pero sin limitarse... [Seguir leyendo]

Conjunto de bobina de transformador (1), que comprende:

un sustrato (1, 31) que tiene una pluralidad de fibras interconectadas para formar un material textil (21) y una pluralidad de botones (2, 23, 33) que comprenden material epoxídico, estando cada botón moldeado en un primer lado (331) del botón (2, 23, 33) en el material textil (21) y sobresaliendo de una primera superficie del material textil (21), estando el sustrato (1, 31) enrollado en un rollo cilindrico (6) siendo la primera superficie la superficie externa del rollo (6);

una pluralidad de hilos (4, 154) que están bobinados alrededor del rollo (6) y en contacto con al menos uno de la pluralidad de botones (2, 23, 33) en un segundo lado (332) de cada botón opuesto a la primera superficie de manera que se crea un hueco (5) entre el sustrato (1, 31) y los hilos (4, 154); y un cuerpo de resina (11) que comprende resina epoxídica similar al material epoxídico de los botones (2, 23, 33), cubriendo el cuerpo de resina (11) el sustrato y los hilos (4, 154).

Conjunto de bobina de transformador (1) según la reivindicación 1, en el que el sustrato (1, 31) comprende material dieléctrico que comprende al menos uno de vidrio E, papel, poliéster, película de poliéster, papel de aramida, celulosa, papel kraft, papel de origen orgánico o de origen no orgánico, material textil tejido, material textil no tejido o laminados.

Conjunto de bobina de transformador (1) según la reivindicación 1, en el que el sustrato (1, 31) comprende material dieléctrico que comprende al menos uno de papel, papel de aramida, celulosa, papel kraft, papel de origen orgánico y papel de origen no orgánico.

Conjunto de bobina de transformador (1) según la reivindicación 1, en el que el sustrato (1, 31) comprende material dieléctrico que comprende al menos uno de material textil tejido, material textil no tejido y laminados.