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Preßvorrichtung für die Wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Preßvorrichtung für die Wicklungen von Transformatoren
oder Drosselspulen. Bei den bekannten Preßvorrichtungen werden vor den Wicklungsstirnen
Druckringe angeordnet, die gegen das Gestell, z. B. gegen den Eisenkern des Transformators,
abgestützt werden und nachstellbar sind. Meistens sind als Druckorgane zwischen
dem Gestell und dem Druckring Druckschrauben angebracht. Diese werden von am Eisenkern
befestigten Konsolen getragen und nach dem Trocknen und Kochen der Wicklung im Öl
nachgespannt. Unter Kurzschlußbelastung oder bei Belastung mit Überströmen kann
sich die Wicklung infolge der Elastizität der Isolierstoffe in ihrer Länge verkürzen.
Die Kurzschlußkräfte wirken also in Richtung der Druckkräfte der Preßvorrichtung.
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Da diese nach dem Tränken des Transformators im ü1 auf eine
bestimmte Druckkraft eingestellt sind, läßt der Preßdruck bei Belastung der Wicklung
mit Überströmen nach, so daß gerade unter dem ungünstigsten Belastungsfall der Wicklung
der Preßdruck vermindert ist. Daher kann sich die Wicklung unter den Schubkräften
der überstrombeanspruchung unter Umständen - aus ihrer Lage verschieben. Infolge
bleibender Formänderung oder Zusammendrückung der Isolierstoffe bei Kurzschlüssen
lockert sich die Wicklung in der Preßvorrichtung.
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Auch bei den ferner bekanntgewordenen Preßvorrichtungen, bei denen
die Wicklung mit Federn verspannt wird, ist der vorge= nannte Nachteil nicht vermieden.
Auch hier wird, wie sich herausgestellt hat, im Kurzschlußfall auf die Wicklung
elektrodynamisch ein Druck ausgeübt, der in der gleichen Richtung wirkt wie der
Preßdruck der Wicklungspresse. Infolge der Elastizität der Isolierstoffe und des
Wicklungskupfers kann sich
die Wicklung also bei den auftretenden
Kurzschlußbclastungen oder bei Belastungen mit i`berströmen in ihrer Länge verkürzen.
-Dies ruft eine Lockerung der Wicklung hervor, da die Federkraft der Preßfedern
beim Ausdehnen der Federn nachläßt. Durch die Kurzschlußbeanspruchung werden auch
die elastischen Kräfte der in der Wicklung befindlichen Werkstoffe, also hauptsächlich
des Wicklungskupfers und der Wicklungsisolation angeregt. Die in der Elastizität
der Wicklung im Kurzschlußfall aufgespeicherte Energie entlädt sich sprungartig
wieder auf die Wicklungspresse, wenn der Kurzschlußstrom, insbesondere ein Stoßkurzschluß,
abklingt und abreißt. Die Wicklung hämmert so gewissermaßen auf die Wicklungspresse.
Dadurch können die Isolierstoffe der- Wicklung und unter Umständen auch das Wicklungskupfer
gequetscht werden, so daß gerade im Kurzschlußfall,- in dem die Wicklung unter dem
größten Einspanndruck stehen sollte, um sie in ihrer Lage zu sichern, sie seitlich
ausweichen kann. Eine genügende Sicherheit gegen Verlagerungen, Lockerung oder Formänderung
der Wicklung wird also bei diesen federnden Preßvorrichtungen nicht erreicht.
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Um nun die überstromsicherheit bzw. die Kurzschlußfestigkeit der Wicklung
. zu erhöhen, werden gemäß _ der Erfindung vom Wicklungsüberstrom gesteuerte Mittel
vorgesehen, die in Abhängigkeit vom Wicklungsüberstrom den Preßdruck der Preßvorrichtung
erhöhen. Diese Steuermittel können aus vom überstrom betätigten Hubmagneten oder
Getrieben bestehen, die mit selbstsperrenden Schrauben oder Keilen verbunden sind.
Die Steuermittel treten vor allem während der Zeit des Kurzschlusses, nenn also
die Wicklung die größte Zusammenpressung erfährt, in Tätigkeit. Die von überströmen
oder Kurzschlüssen herrührenden Kräfte können besonders verstärkt -werden, wenn
man den verschiedenen Systemen angehörenden (primär und sekundär) Wicklungen verschieden
große Längen gibt oder die Wicklungen in axialer Richtung gegeneinander versetzt.
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In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung enthalten.
Bei dem in den Fig. i und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Nachstellung
der Preßvorrichtung mit Hilfe eines mehrteilig ausgeführten Druckringes. Der eine
Teil 22 dieses Druckringes wird festgehalten und hat einzelne Keilllächen 23. Der
zweite Teil 24 des Druckringes ist verdrehbar. U m die Einstellung zu erleichtern,
kann er sich gegen einen weiteren Ring 25 mit Kugel- oder Rollenlager 26 abstützen.
Der zweite Ring 25 kann ein Schirmring der Wicklung sein. Der Ring 24 trägt ebenfalls
einzelne Keile 27, die mit den Flächen 23 zusammenarbeiten. Der Ring 2.1 hat, wie
die Fig. 2 zeigt, mehrere Nasen 23 oder Einschnitte oder Aussparungen, an denen
vom Überstrom gesteuerte Druckorgane (Steuermittel) angreifen. Diese Druckorgane
können einzelne Druckmagnete sein, oder es werden Druckzylinder verwendet, die z.
B. mit Drucköl- gespeist werden. Der üldruck kann von einer Pumpe erzeugt werden.
Diese wird von einem Motor angetrieben, der seinerseits vom Überstrom gesteuert
wird. Am besten eignen sich hierzu Kolbenpumpen. Wenn der Überstrom der Wicklung
eine bestimmte Grenze überschreitet, werden die einzelnen Druckzylinder 29 mit Drucköl
gespeist, das über Kolben und die Kolbenstangen 3o auf den Ring 24 einwirkt. Der
Ring wird etwa in Richtung des Pfeiles 3 i verdreht, so daß die Keile 23 bzw. 27
stärker angezogen werden. Die Steigungswinkel der Keile werden selbstverständlich
so gewählt, daß die Keile selbstsperrend sind. Auf diese Weise kann der Preßdruck
der Wicklung auch bei den schwersten Kurzschlüssen nicht nachlassen. Die Wicklung
wird sogar bei jedem Kurzschluß oder bei jeder Stromüberlast selbsttätig nachgespannt.
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Die sich selbsttätig nachspannenden erfindungsgemäßenDruckorgane brauchen
nicht allein an den Wicklungsstirnen angebracht zu sein. Die Druckorgane können
auch an irgendeiner anderen Stelle innerhalb des Wicklungsverbandes eingesetzt werden,
z. B. in der Wicklungsmitte. Die Wicklung würde dann bei Betätigung der Druckorgane
auseinandergespreizt. Auch können beispielsweise Keile am Wicklungsumfang angeordnet
sein. Die auf diese Keile wirkenden Druckorgane, z. B. vom Wicklungsüberstrom betätigte
Schrauben oder Hubmagnete, werden dann zweckmäßig an einem vor den Keilen angebrachten
Haltering angeordnet.
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Um die bei Überstrom oder bei Kurzschluß wirksamen, axial gerichteten
Preßdrücke noch zu verstärken, kann man, wie Fig.3 zeigt, benachbarten Wicklungen
verschiedene Längen geben. Die beiden Primärwicklungen35 und 36 sind länger als
die von ihnen eingeschlossene Sekundärwicklung 37. Sämtliche Wicklungen oder nur
die Sekundärwicklung 37 steht unter der Wirkung von Druckorganen 2o, die selbstsperrend
sind und von Kraftspeichern 2 i belastet «erden.
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In Fig.4 ist ein Beispiel für in axialer Richtung gegeneinander versetzte
Wicklungen enthalten. Die Wicklungen 3S und 39 liegen also zu der auf der ,Wickelachse
senkrecht stehenden Achse unsymmetrisch. BeideWicklungen stützen sich gegen Konsolen
oder Träger.. i und ,12 ab und stehen unter der Kratt der Druckorgane 20, 2t. ,
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Man kann die erfindungsgemäße Preßvorrichtung auch zum Nachspannen
von Wicklungen' oder nach dem Trocknen, Evakuieren und Tränken mit flüssigen Isoliermitteln
verwenden. Wenn z. B. der Transformator in Öl gekocht wird oder nach dem Kochen
kann durch Überströme oder Wicklungskurzschlüsse die erfindungsgemäße Preßvorrichtung
in Tätigkeit gesetzt werden, so daß sich die Preßvorrichtung entsprechend dem Schwinden
der Isolierstoffe während des Kochens und Evakuierens nachspannt. Man vermeidet
auf diese Weise das Herausheben des evakuierten und getränkten Transformators aus
der Ölfüllung, das anschließende Nachspannen der Wicklungspresse und das abermalige
Evakuieren und Tränken der Isolierstoffe. Der Transformator, der in seinem Kessel
aufbereitet wurde, z. B. durch Vakuumbehandlung und Tränken mit Öl, bleibt im einwandfreien
Tränkungszustand, so daß die Zeit für die Aufbereitung wesentlich verkürzt und an
Wärme für das Ölkochen gespart wird.
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Als Druckorgane sind besonders steilgängige und gegebenenfalls mehrgängige
Schrauben geeignet, die unter der Wirkung von durch die überstromkräfte gesteuerten
Antriebsmitteln, z. B. Motoren, oder Kraftspeichern stehen. Gegen Zurückdrehen sind
derartige steilgängige Schrauben durch Rasten und Sperrklinken oder Ratschen gesichert.