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Wassergekühlter Transformator Die Erfindung betrifft einen wassergekühlten
Transformator, bei dem die Oberspannungs- und die Unterspannungswicklung mit Gießharz
in einem Block vergossen ist und die Unterspannungswicklung aus Hohlleitern besteht,
in der Kühlwasser in einem aus Unterspannungswicklung, Kühl- und Pumpenaggregat
gebildeten geschlossenen Kreislauf zirkuliert.
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Bei einem derartigen Transformator muß die Verlustwärme, die in dem
aktiven Teil entsteht, abgeführt werden. Diese Wärmeabführung muß wirkungsvoll sein,
damit die Isolation der Wicklungen und des Kernes durch zu heiß werden nicht die
isolierende Eigenschaft verliert, die andernfalls den Transformator zerstören würde.
Ein wirkungsvolles Kühlmittel ist in diesem Fall das. Wässer,. das über ein Kühl-
und Pumpenaggregat in den Hohlleitern der Unterspannungswicklung zirkuliert und
somit die Verlustwärme ausreichend vom Wärmeherd abführt.
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Derartige Transformatoren in Einphasenausführung sind bekannt (deutsche
Patentschrift 939 644). Auch ist bekannt, daß Kühlkanäle neben den isolierten Leitern
liegen, durch die Kühlwasser fließt (deutsche Auslegeschrift 1161994). Ferner ist
bekannt, daß durch Wärmeaustauscher, bei dem das heiße Isolieröl und das Kühlwasser
in zwei getrennten Umlaufsystemen zirkuliert (die dicht nebeneinander liegen), eine
-Wärmeabfuhr herbeigeführt wird. Mehrphasentransformatoren werden jedoch als Trocken-Öl-
und Clophentransformatoren hergestellt und erstere teilweise auch in Gießharz vergossen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die. Wasserkühlung auch
bei Mehrphasentransformatoren bei nur einem geschlossenen Kühlkreislauf anzuwenden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Mehrphasentransformatoren,
deren Unterspannungswicklungen in Stern geschaltet und geerdet sind, das Kühlwasser
in dem geerdeten Sternpunkt in die Hohlleiter der Unterspannungswicklungen eintritt,
diese durchströmt und nach dem Austritt aus den einzelnen Unterspannungswicklungen
über je eine Schleuse dem für alle Unterspannüngswicklungen gemeinsamen Kühl- und
Pumpenaggregat zuführbar ist.
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Um eine solche Schleuse wirkungsvoll in das Kühlsystem einzubauen,
muß diese nach weiterer Ausbildung der Erfindung aus einem Isolierstoff bestehen,
im oberen Teil ein Einlaßventil und im unteren Teil ein Auslaßventil besitzen, die
durch Anschlagen eines Schwimmers an Anschläge einer Schubstange gemeinsam jeweils
wechselseitig öffnen oder schließen müssen. Auch ist es erforderlich, in einem hermetisch
von der Außenluft abgeschlossenen Wasserumlauf mit eingebauten, volumenmäßig veränderlichen
Luftstrecken, die in der Schleuse und in dem oberen Teil des Kühlers liegen, druckmäßig
auszugleichen, wozu der obere Teil der Schleuse mit dem oberen Teil des Kühlers
durch ein Druckausgleichsröhrchen verbunden ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 den Schnitt durch einen
Schenkel eines Drehstromtransformators, jedoch ohne eingeschichtetes oberes Joch
und deren Preßkonstruktion, F i g. 2 eine .Draufsicht des obigen, F i g. 3 eine
Seitenansicht des obigen, F i g. 4 die gesamte Seitenansicht, aus der der äußere
Aufbau zu ersehen ist, F i g. 5 und 6 die vergrößert im Schnitt dargestellte Schleuse
in zwei Ansichten, aus denen nähere Einzelheiten zu entnehmen sind.
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Der Transformator ist folgendermaßen aufgebaut: Transformatorkern
1, Oberspannungswicklung 4, Unterspannungswicklung 6, Vergußmasse aus Gießharz 5,
Preßplatten 11, Halteplatten 17, Stromanschlüsse 16, Pumpe 10, Kühler
12 mit Ventilator 9,
Schleuse 13.
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Vor der Inbetriebnahme werden das Kühl- und Pumpenaggregat 12 und
10 und die Hohlleiter der Unterspannungswicklung 6 mit Wasser gefüllt und über ein
Überdruckventil gegen die Außenluft-hermetisch abgeschlossen. Wenn der Transformator
eingeschaltet wird, drückt die Pumpe 10 das Kühlwasser vom Sternpunkt der Unterspannungswicklung
6 durch alle Hohlleiter derselben. Die gesamte Verlustwärme der Unterspannungswicklungen
6, ein großer Teil der Oberspannungswicklungen 4 und des Kernes
1 wird
durch Wärmeleitung an die Unterspannungswicklungen
6 bzw. an das Wasser abgegeben, wobei eine intensive Wärmeabgabe (kleiner Temperatursprung)
von den Unterspannungswicklungen 6 zum Wasser erreicht wird. Eine weitere Wärmeabgabe
geschieht von den Flächen des Gießharzes 5 und des Kernes 1, die mit der Außenluft
in Berührung kommen. Von jedem Phasenausgang fließt das heiße Wasser bei geöffnetem
Einlaß- 23 und geschlossenem Auslaßventil 20 in die Schleuse 13.
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Die Schleuse 13 besteht aus einem Isolierstoff und unterbricht dadurch
beim geschlossenen Auslaßventil 20 den elektrischen Stromkreis zum Kühler 12. In
der Schleuse 13 ist ein Schwimmer 22, der die Ein-23 und Auslaßventile
20 über eine Schubstange 21
steuert. Füllt sich die Schleuse 13 mit
Wasser, dann hebt sich der Schwimmer 22. Die verdrängte Luft in der Schleuse
13 weicht über ein dünnes Ausgleichsröhrchen 14 in den oberen Teil
des Kühlers 12, in dem der Wasserspiegel absinkt. Wenn der Schwimmer 22 den
oberen Druckpunkt erreicht hat, wird die die Ventile betätigende Schubstange 21
beim Weitersteigen des Wasserspiegels durch Eintauchen des Schwimmers 22 in das
Wasser vorgespannt. Bei genügender Vorspannung wird sodann die Betätigung der Ventile
20, 23 sprunghaft voll ausgeführt. Dabei schließt sich erst das Einlaß- 23,
und dann öffnet sich das Auslaßventil20. Nun ist der elektrische Stromkreis von
der Phase zur Schleuse 13 unterbrochen, und das Wasser fällt durch eigene Schwerkraft
in den Kühler 12. Die verdrängte Luft im Kühler 12 weicht über das Ausgleichsröhrchen
14 in den oberen Teil der Schleuse 13 zurück. Der Wasserspiegel und somit der Schwimmer
22 in der Schleuse 13 senkt sich. Wenn der Schwimmer 22 den unteren Druckpunkt
erreicht hat, wird wiederum die Schubstange 21 beim Weite-rsinken des Wasserspiegels
durch die Schwerkraft des Schwimmers 22 vorgespannt, so daß bei genügender Vorspannung
die Ventile 20, 23 wieder umgeschaltet werden können. Dabei schließt erst das Auslaß-
20, und dann öffnet das Einlaßventi123. Nun ist der elektrische Stromkreis von der
Schleuse 13 zum Kühler 12 unterbrochen. Die Bewegung der Ventile 20, 23 wiederholt
sich automatisch gesteuert von dem Wasserspiegel und Schwimmer 22 der Schleuse 13.
Im Kühler 12 kühlt sich das heiße Wasser ab und wird von der Pumpe 10 durch die
hohlen Windungen der Unterspannungswicklungen 6 gedrückt, wobei das Wasser den größten
Teil der Verlustwärme des Transformators aufnimmt und diese über den Kühler 12 abführt.
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Die Auslegung der Wicklungen kann so gewählt werden, daß die direkt
gekühlte Unterspannungswicklung 6 eine wesentlich höhere Stromdichte erhält als
die nicht direkt gekühlte Oberspannungswicklung 4. Die Unterspannungswicklung
6 hat zum Kühlwasser ein sehr geringes Temperaturgefälle und nimmt praktisch
die Temperatur des Kühlwassers an. Wenn die Temperatur des Kühlwassers entsprechend
niedrig gehalten wird, steht zur Wärmeleitung von der Oberspannungs- 4 zur Unterspannungswicklung
6 der ganze Temperatursprung zwischen maximaler Temperatur der Oberspannungswicklung
4 und dem warmen Wasser im Hohlleiter der Unterspannungswicklung 6 zur Verfügung.
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Der mit der Erfindung erzielte technische Fortschritt ist darin zu
sehen, daß eine direkte Wasserkühlung von Mehrphasentransformatoren vorteilhaft
dadurch ermöglicht wird, daß die verschiedenen Kühlwasserkreise in den jeweils auf
verschiedenem Potential liegenden Unterspannungswicklungen im Sinne einer Parallelschaltung
mit nur einem Pumpen-und Kühlaggregat betrieben werden können.