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Drosselspule Für den Bau von Drosselspulen, insbesondere. Strombegrenzungsdrosselspulen
für Hochspannung, haben sich grundsätzlich zwei Bauformen durchgesetzt. Eine der
Bauformen ist dem Aufbau nach aus Fig. i zu ersehen und dadurch charakterisiert,
daß jede Phase einer beispielsweise dreiphasigen Strombegrenzungsdrosselspule für
sich mit inneT-oder außerhalb des Spulenkörpers liegenden Bolzen abgepreßt wird.
In der Fig. i sind mit i die Wicklungsteile (Scheiben), mit a Isolierteile, die
zwischen den einzelnen Scheiben der Spule angeordnet sind, mit 3 Preßstücke, die
gleichzeitig zur Aufnahme der die Isolierung zwischen den Phasen besorgenden Isolatoren
q. dienen, mit 5 Preßbolzen bezeichnet. Die Preßbolzen werden mit Isolierhülsen
aus Hartpapier oder keramischem Material versehen. An Stelle .der isolierten Preßbolzen
werden auch solche aus keramischen Material, insbesondere bei hohen Spannungen,
verwendet, doch müssen diese an beiden Enden mit Armaturen versehen sein, die eine
gelenkige Verbindung aufweisen, daher teuer werden und viel Raum beanspruchen.
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Bei der - zweiten Bauform (Fig. a) derartiger Drosselspulen wird bewußt
darauf verzichtet, die Wicklungen jeder Phase für sich abzuspannen, es
wird
vielmehr ein zentraler Zugbolzen- oder ein zentrales Zugbolzensystem zur Anwendung
gebracht, welcher die Verspannung aller drei Phasen vornimmt. In dieser Figur sind
mit io die Spulenteile, mit i i isolierende Zwischenlagen, mit 12 Isolatoren, die
die Isolation zwischen den Phasen und gegen Erde besorgen, mit 13 ein mehrarmiger
Druckstern und mit 14 ein zentraler Zugbolzen, welcher die Verspannung aller drei
Phasen gemeinsam besorgt, bezeichnet.
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Bei dieser Bauform wird an beiden Seiten, wie aus der Fig. 2 zu ersehen.
ist, ein Preßstern benutzt, je nach Spulendurchmesser wird dieser Preßstern mehrarmig
ausgeführt. Während bei der Bauform gemäß Fig. i die Verspannung der Wicklungen
absolut einwandfrei ist, trifft dies bei der Bauform Fig.2 nur dann zu, wenn ein
zwei- oder dreiarmiger Preßstern benutzt wird. Bei großen Spulendurchmessern, die
bei großen Strombegrenzungsdrosselspulen sich immer wieder ergeben, reicht aber
ein dreiarmiger Preßstern wegen der zu geringen mechanischen Festigkeit des frei
liegenden Wicklungsmaterials nicht aus. Es müssen daher bei großen Spulendurchmessern
Drucksterne verwendet werden, die vielarmig sind. Die einzelnen Spulen sind aber
im Sinne des Maschinenbaues nicht maßhaltig, weshalb die Verteilung des von den
Drucksternen zu übertragenden Druckes nur dann einwandfrei erfolgt, wenn es sich
um einen zwei- oder dreiarmigen Druckstern handelt. Bei großen Spulendurchmessern
reicht ein dreiarmiger Druckstern aber nicht aus, weil die freie "Länge zwischen
den Abstützungen der Wicklungen zu groß wird und diese Wicklungsteile bei Kurzschlußbeanspruchung
zu mechanischen Schwingungen und Beschädigung der Wicklungen führen.
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Es wurden bei den bisherigen Bauformen bei großen Spulendurchmessern
Drucksterne mit mehr als drei Armen verwendet. So ist ein vierarmiger Druckstern
bekannt, bei dem mit den Sternstrahlen Querträger verbunden sind, die mit ihren
freien Enden auf die Abstützisolatoren des Spulensystems drücken. Da aber nur ein
zwei- oder dreiarmiger Stern statisch eindeutig bestimmte Verhältnisse ergibt, kann
diese Lösung nicht als befriedigend bezeichnet werden. In der Praxis werden wegen
der geringen Maßhaltigkeit der Wicklungen und der Isolierteile, insbesondere der
aus Porzellan bestehenden Bauteile zum Ausgleich der Maßunterschiede Zwischenlagen
aus leicht zu bearbei tendem Material benutzt, um den Druck einigermaßen auf die
einzelnen Druckstellen auszugleichen.
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Die geschilderten Nachteile sind durch die Erfindung bei einer Drosselspule,
insbesondere Kurzschlußdrosselspule, in vorzugsweise dreiphasiger Ausführung mit
zentralem Zugbolzen bzw. -Zugbolzensystem unter Verwendung von zwei- oder dreiarmigen
Drucksternen zur Verteilung des Gesamtpreßdruckes mindestens auf einer Seite .des
Spulensystems behoben, indem erfindungsgemäß der Gesamtpreßdruck auf mehr als drei
Druckstellen mit Hilfe von mehreren, voneinander unabhängigen Druckelementen ausgeübt
wird. Durch diese Maßnahme wird erzielt, daß tatsächlich jede Druckstelle der Wicklung
den notwendigen Druck. erhält.
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In .besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise eine
Vier- oder Sechspunkteabstützung mit statisch einwandfreier Druckaufteilung auch
mit nur einem zwei- oder dreiarmigen Stern erzielt werden, wenn an den Enden der
Arme des Drucksternes in der Preßrichtumgsebene bewegliche, doppelseitige Arme angeordnet
werden. In analoger Weise läßt sich die Konstruktion auch bei Verwendung von zwei
oder mehreren zwei- bzw. dreiarmigen Drucksternen variieren, so daß sich dann die
doppelte oder mehrfache Anzahl von Druckstellen ergibt, als Drucksterne angeordnet
sind.
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In Fig.3 ist die zuerst erwähnte erfindungsgemäße- Ausführung des
Drucksterns dargestellt. Mit 2o sind die .Wicklungsteile, mit 21 die isdlierenden
Zwischenlagen, mit 22 die Isolatoren und mit a3 ein dreiarmiger Druckstern, der
nach unten, mit 24 ein solcher, der nach oben gekröpft ist, mit 25 der gemeinsame
Preßbolzen und mit 26 Muttern, die zum getrennten Festpressen der beiden Drucksterne
dienen, bezeichnet. Die beiden Drucksterne 23 und 24 sind versetzt angeordnet. In
Fig. 4 ist eine Ausführung mit drei Drucksternen dargestellt. Die Drucksterne sind
mit 30, 31 und 32, der gemeinsame Preßbolzen mit 33 und die zum getrennten Festpressen
der Drucksterne vorgesehenen Muttern mit 34 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform
wird. der mittlere Druckstern ohne Kröpfung, der innere und äußere Druckstern mit
Kröpfung, wie bei Fig. 3, ausgeführt.
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Aus Fig. 5 ist die Detailausbildung eines derartigen.Drucksternes
zu ersehen. Die zentrale Bohrung des Drucksternes 4o ist auf der Preßstelle zwecks
Einstellung auf .statischen Ausgleich als Kugelfläche ausgebildet, in welche ein
Preßring 41, der ebenfalls mit einer Kugelfläche versehen ist, eingreift und durch
welchen .erzielt wird, daß sich der Druckstern, unabhängig von der Maßhaltigkeit
der Bauelemente, in die richtige Lage, bewegt. Die Übertragung der vom Druckstern
ausgeübten Kraft auf die Wicklungsteile über die Isolatoren 42 kann unter Zuhilfenahme
einer gelenkigen Verbindung mit Hilfe von Preßteilen mit Kugelfläche 43 und Kugeln
44 vorgenommen werden, wodurch erzielt wird, daß die Isolatoren 42 nur auf Druck
und nicht auf Biegung beansprucht werden.
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Bei großen Doppelspulen erreicht unter Umständen der zentrale Preßbolzen
solche Abmessungen, daß mit starken Wirbelstrombildungen im Bereich der Wicklung
gerechnet werden muß. Es erweist sich dann als notwendig, den Zugbolzen im Bereich
der Wicklungen in mehrere dimensionierte aufzulösen.
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In Fig. 6 ist das Detail grundsätzlich dargestellt. Für die Verspannüng
der Drucksterne wird der Preßbolzen 5o im Bereich der Wicklung 51 in beispielsweise
vier Einzelbolzen 52 aufgelöst. Für den Zugbolzen bzw. das Zugbolzensystem wird
vorteilhafterweise ein Material verwendet, das einen geringeren Ausdehnuigskoeffizienten
als das Wickelmaterial
besitzt, damit insbesondere im Falle der
Belastung mit Kurzschlußstrom keine Lockerung der Drosselspulenverspannung auftritt.
Bei den Überlegungen kann der Ausdehnungskoeffizient für das keramische Material,
infolge des geringen Ausdehnungskoeffizienten gegenüber dem des Wicklungsmaterials,
völlig unberücksichtigt bleiben. Da als Wickelmaterial nur Kupfer und eventuell
Aluminium in Frage kommt, ergibt sich aus den Ausdehnungskoeffizienten dieser Materialien,
daß für den Zugbolzen bzw. für das Zugbolzensystem Buntmetall unzweckmäßig ist.
Für den Zugbolzen bzw. für das Zugbolzensystem wird vorteilhafterweise z. B. Stahl,
wegen des bedeutend geringeren Ausdehnungskoeffizienten gegenüber dem Wicklungsmaterial,
verwendet. An Stelle von Zugbolzen im Bereich der Wicklung können auch keramische
Körper, wie in Fig. 7 dargestellt, zwischengeschaltet werden. Hier ist der Druckstern
mit 53, der Zugbolzen mit 54 und mit 55 ein im Wicklungsbereich liegender keramischer
Körper bezeichnet.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen die erwähnte, besondere Ausgestaltung der
Erfindung für eine Sechspunkteabstützung mit nur einem dreiarmigen Druckstern, wobei
mit 56 die Wicklungsteile, mit 57 die isolierenden Zwischenlagen, mit 58 die Isolatoren,
-mit 59 ein dreiarmiger Druckstern, mit 6o der Preßbolzen bzw. das Preßbolzensystem,
mit 61 die doppelseitigen Arme, mit 62 ein Bolzen, um welchen der doppelseitige
Arm in der Preßrichtungsebene beweglich gelagert ist, bezeichnet.
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An Stelle des Bolzens 62, der die Verbindung zwischen Druckstern und
dem doppelseitigen Arm herstellt, kann auch ein anderes an sich bekanntes Element
zur Druckübertragung benutzt werden, so daß sich zwei getrennte Bauelemente, und
zwar Druckstern und doppelseitiger Arm ergeben, die kraftschlüssig verbunden sind.