EP0801405A2 - Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

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EP0801405A2
EP0801405A2 EP97810170A EP97810170A EP0801405A2 EP 0801405 A2 EP0801405 A2 EP 0801405A2 EP 97810170 A EP97810170 A EP 97810170A EP 97810170 A EP97810170 A EP 97810170A EP 0801405 A2 EP0801405 A2 EP 0801405A2
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EP
European Patent Office
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winding
windings
heating
autoclave
coil block
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EP97810170A
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EP0801405A3 (de
EP0801405B1 (de
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Paul Gmeiner
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
Micafil Vakuumtechnik AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling

Definitions

  • the invention is based on a method for predrying a coil block containing at least one winding, in which the at least one winding is heated with current under reduced pressure in a gas-tight housing.
  • a method for predrying a coil block containing at least one winding in which the at least one winding is heated with current under reduced pressure in a gas-tight housing.
  • Such a method is generally used to stabilize the coil block before installation in an electrical machine or an electrical apparatus, for example a transformer.
  • the method can also be used to adapt the geometric dimensions of the coil block to parts of the machine or apparatus which support the coil block and which support it to absorb short-circuit forces.
  • JP 5006833 A A method of the type mentioned is described in JP 5006833 A.
  • a winding of a coil block is heated under vacuum in a drying oven with direct current.
  • Moisture emerging from the heated coil block is removed from the interior of the drying oven by means of a vacuum device.
  • a temperature controller based on a thermocouple keeps the temperature of the coil block within an optimal range for rapid and effective pre-drying of the coil block.
  • the invention has for its object to provide a method for pre-drying a coil block containing at least one winding and solid insulation, which enables particularly gentle removal of moisture and which can nevertheless be carried out particularly quickly and in an energy-saving manner.
  • the method according to the invention is characterized in that the parts of the solid insulation which, like the barrier insulation in particular, are not in direct contact with the winding heated up to current are now heated not only by heat conduction but also by convection and heat radiation. Therefore, the coil block is heated particularly evenly and the moisture present in the solid insulation is removed very gently.
  • the air circulating in the gas-tight housing is only heated to a temperature lower than the temperature of the coil block. Therefore, apparatus housed inside the housing, such as hydraulic press devices provided in particular for pressurizing coil blocks, requires little maintenance.
  • 1 denotes a vacuum-tight autoclave connected to a vacuum pump 3 via a through valve 2, which can be connected to circulating air via a ventilation valve 4.
  • the autoclave accommodates three windings 51, 52, 53 and 61, 62, 62 and 71, 72 and coil blocks 5 and 6 and 7, respectively, which do not have solid insulation.
  • the windings, e.g. 51, 52, 53, each coil block, e.g. 5, can be of identical design and are connected in parallel to one another.
  • Two power connections to the windings of each coil block are performed by means of unspecified bushings from the inside of the autoclave 1 to a switching device 8, which in turn is operatively connected to the output of a DC power source 9.
  • the direct current source 9 has a transformer 10 and a rectifier 11 acting on the changeover switch 8 and a step switch 12 connected between the transformer 10 and the rectifier 11.
  • a current is connected in a connecting line between the output of the rectifier 11 and an input of the switching device 8. and voltage converter 13 arranged.
  • the output signals of the current and voltage converter 13 act on a control device 14.
  • This control device is operatively connected to the transformer 10, the tap changer 12, the rectifier 11 and the switching device 8.
  • the coil blocks 5, 6, 7 to be pre-dried in the autoclave 1 are heated from time t 0 with direct current of a thickness predetermined by the dimensions of the coil blocks or the windings 51, 52, 53, 61, 62, 63, 71 and 72.
  • Direct current is particularly suitable because the heating voltage can then be selected to be relatively low and, in contrast to alternating current, reactive power compensation is then omitted.
  • the current strength is set in a particularly simple manner via the tap changer 12 actuated by the control device 14. If all windings are of the same design, this is achieved in that three switching points 81, 82 and 83 provided in the switching device 8 are closed.
  • windings 51, 52, 53 or 61, 62, 63 or 71, 72 are of the same design in each of the coil blocks 5 or 6 or 7 and are each assigned to a phase of a three-phase current, they are designed differently in each of the coil blocks , the windings of the individual coil blocks are gradually heated up. This is achieved in that the two switching points 82 and 83 are initially open and the switching point 81 is closed. After a heating period predetermined by monitoring the winding temperature, the switching point 81 is then opened and, after the switching point 82 is closed, the coil block 6 is heated with direct current. In a corresponding manner, the coil block 7 and subsequently all the coil blocks in succession in a cyclic manner are heated again.
  • windings within a coil block are designed differently, for example as high and low voltage windings of a transformer, one of the switching points, for example 81, can be connected to the high voltage winding and another of the switching points, for example 82, can be connected to the low voltage winding.
  • the windings provided in a single coil block can then be heated in a staggered manner over time.
  • the winding temperature can be determined indirectly via the current and voltage values of the direct current output by the current and voltage converter or from a measurement of the electrical resistance of the windings. Alternatively or additionally, it is also possible to determine this temperature by sensors which are guided through the autoclave housing to the windings in question.
  • the air in the autoclave 1 is heated under reduced pressure.
  • the ventilation valve 4 is closed and the air pressure in the autoclave is reduced to a few hundred mbar, for example 500 mbar, by pumping air out through the open passage valve 2 and the vacuum pump 3.
  • the air pressure should be less than atmospheric pressure and preferably between 950 and 500 mbar.
  • the autoclave 1 and thus also the air in the autoclave are heated.
  • the combined heating with direct current and with air ensures that the heat required for pre-drying the solid insulation of the coil blocks is supplied simultaneously from the inside and outside. This ensures particularly quick and gentle drying.
  • Water bound in the solid insulation is led away from the heated windings to the surfaces of the solid insulation and is absorbed by the air as water vapor.
  • parts of the solid insulation such as barrier insulation arranged between two windings, which are not in direct contact with a winding of the coil block, are heated particularly quickly and in a uniform manner, and that from the Solid insulation leaking water is quickly removed from the coil blocks.
  • the reduction in air pressure promotes the escape of water from the solid insulation.
  • the air pressure in the autoclave 1 is reduced by the vacuum pump 3 to below 500 mbar during heating, but to a maximum of 0.1 mbar for reasons of economy.
  • the current strength of the direct current is increased. This is mainly because, due to the reduced pressure in the autoclave 1, water evaporates from the solid insulation.
  • a new heating cycle begins at time t 3 .
  • the amperage of the direct current is reduced. It is set so that it is smaller than in the previous cycle. This is due to the fact that on the one hand not as much water can be removed from the solid insulation as at the beginning of the heating, and on the other hand that the autoclave 1 is almost heated to its target temperature, for example 70 or 80 ° C.
  • the windings are further heated by the direct current and, accordingly, the solid insulation by heat, which is given off by the windings and the circulating air.
  • the autoclave 1 reaches its final temperature.
  • the heating of the autoclave is now throttled so that its temperature T a remains constant at the final temperature.
  • an upper winding temperature is reached at time t 4 .
  • the air pressure in autoclaves is now continuously reduced.
  • the strength and duration of the direct current are set in such a way that the upper winding temperature is kept constant. This is achieved in that when the windings are kept at the upper winding temperature, the direct current is interrupted when the temperature T w of the windings exceeds the upper winding temperature by a predetermined limit value. If the winding temperature T w drops below a predetermined lower limit value when the direct current is interrupted, the direct current is switched on again.
  • the autoclave 1 is slowly cooled by further reducing the heating. From time t 4 , the residual moisture is removed from the solid insulation practically under vacuum with low energy input.
  • the coil blocks are subjected to an evenly acting pressing pressure.
  • This pressing pressure is generated by the pressing device 15 and can have a pulsating effect in accordance with the air pressure in the autoclave.
  • the coil blocks are stabilized by the pressing pressure and adapted to specified dimensions.
  • the coil blocks are sufficiently pre-dried and, after cooling and opening the autoclave, can be installed in the electrical equipment or machines provided for this purpose.
  • the switching device 8 is omitted and the three coil blocks 5, 6, 7 are each heated by one of three direct current sources 9, 9 ', 9''.
  • These direct current sources each contain a rectifier, a transformer and a tap changer connected between the transformer and the rectifier.
  • the for the The measurement data required for temperature determination are provided by three current and voltage converters 13, 13 ′, 13 ′′, which are each arranged in the current supply to one of the three coil blocks 5, 6, 7.
  • three differently designed coil blocks can be heated simultaneously with direct current and kept at temperature.
  • the direct current sources 9, 9 'and 9' 'shown in FIGS. 1 and 3 do not necessarily have to contain a transformer with a downstream tap changer. They can also have a controllable transformer, the controllable output voltage of which is led directly to the input of the rectifier.
  • a three-phase, low-frequency alternating current with frequencies of approximately 0.1 to approximately 20 Hz is used as the heating current.
  • This current is supplied by an AC-AC converter 90 and is guided through unidentified bushings through the wall of a housing 1 ′ of a transformer 100, which is designed to be gas-tight in accordance with the autoclave 1, to its primary windings 101, which are connected as a star, for example.
  • the secondary windings 102 of the transformer 100 are short-circuited.
  • the windings 101 and 102 are part of a solid insulation and a coil block 103 containing a magnetic core.
  • heating is carried out with circulating air in accordance with the two devices described above.
  • Heated air is advantageously supplied via the ventilation valve 4 and distributed throughout the housing 1 'by the circulating air fan 16.
  • the combination of the low-frequency AC heating and the thermally heated air achieves particularly efficient predrying of the solid insulation, the magnetic core and the coil blocks of the transformer 100 containing the windings 101 and 102.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

Das Verfahren dient der Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung (51) und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks (5) in einem gasdichten Gehäuse (1). Die Wicklung wird hierbei unter reduziertem Druck mit Gleichstrom oder niederfrequentem Wechselstrom auf eine obere Wicklungstemperatur aufgeheizt. Parallel dazu werden die Feststoffisolationen mittels im Gehäuse (1) zirkulierender Luft aufgeheizt. Die Temperatur der Luft wird dabei kleiner als die Wicklungstemperatur gehalten. Durch das kombinierte Aufheizen mit Heizstrom und mit zirkulierender Luft wird eine besonders gleichmässige Vortrocknung erreicht und werden zugleich Zeit und Energie eingespart. Zugleich kann die Wicklung während des Vortrocknungsvorgangs unter der Wirkung von Druck stabilisiert und dimensioniert werden.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung enthaltenden Spulenblocks, bei dem die mindestens eine Wicklung unter reduziertem Druck in einem gasdichten Gehäuse mit Strom aufgeheizt wird. Ein solches Verfahren wird im allgemeinen dazu verwendet, um den Spulenblock vor dem Einbau in eine elektrische Maschine oder einen elektrischen Apparat, beispielsweise einen Transformator, zu stabilisieren. Bei gleichzeitiger Einwirkung von Druck kann das Verfahren auch dazu verwendet werden, die geometrischen Abmessungen des Spulenblocks an Teile der Maschine oder des Apparates anzupassen, welche den Spulenblock tragen und welche ihn zur Aufnahme von Kurzschlusskräften abstützen.
    • STAND DER TECHNIK
  • Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in JP 5006833 A beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Wicklung eines Spulenblocks unter Vakuum in einem Trockenofen mit Gleichstrom geheizt. Aus dem aufgeheizten Spulenblock tretende Feuchtigkeit wird mittels einer Vakuumeinrichtung aus dem Inneren des Trockenofens entfernt. Ein Temperaturregler auf der Basis eines Thermoelementes hält die Temperatur des Spulenblocks innerhalb eines für eine rasche und effektive Vortrocknung des Spulenblocks optimalen Bereichs.
    • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks zu schaffen, welches eine besonders schonende Entfernung von Feuchtigkeit ermöglicht und welches dennoch besonders rasch und energiesparend ausgeführt werden kann.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Teile der Feststoffisolationen, welche - wie insbesondere die Barrierenisolation - nicht unmittelbar mit der stromaufgeheizten Wicklung in Berührung stehen, nun nicht nur durch Wärmeleitung sondern zusätzlich auch durch Konvektion und Wärmestrahlung aufgeheizt werden. Daher wird der Spulenblock besonders gleichmässig erwärmt und wird die in den Feststoffisolationen vorhandene Feuchtigkeit äusserst schonend entfernt.
  • Durch Zirkulation von Luft in dem die Wicklung umschliessenden gasdichten Gehäuse wird die austretende Feuchtigkeit rasch von den Feststoffisolationen des Spulenblocks weggeführt.
  • Da die Energie zu einem grossen Teil von innen an die Feststoffisolationen des Spulenblocks geführt wird, erwärmt sich der unmittelbar mit dem Stromleiter der Wicklung in Berührung stehende Teil der Feststoffisolationen sehr schnell. Dieser Teil der Feststoffisolationen kann dann rasch einen Teil seiner Wärme an die nicht unmittelbar mit dem Stromleiter der Wicklung in Berührung stehenden Teile der Feststoffisolationen - wie die Barrierenisolationen - weitergeben. Die diese Teile auf die erwünschte Vortrocknungstemperatur führende - beispielsweise in einem Autoklaven erzeugte - thermische Energie ist daher relativ klein. Durch diese Kombination der elektrischen Heizung und der thermischen Heizung mit zirkulierender Luft wird so bei der Durchführung des Vortrocknungsverfahrens Energie und Zeit gespart.
  • Wird während des Aufheizens vorübergehend der Luftdruck im gasdichten Gehäuse gesenkt, so depolymerisiert in den Feststoffisolationen vorhandenes Papier nicht nennenswert.
  • Zugleich ist die im gasdichten Gehäuse zirkulierende Luft nur auf eine niedrigere Temperatur als die Temperatur des Spulenblocks aufgeheizt. Daher benötigen im Gehäuseinneren untergebrachte Apparate, wie insbesondere für die Beaufschlagung von Spulenblöcken mit Druck vorgesehene hydraulische Pressvorrichtungen, nur eine geringe Wartung.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt:
    • Fig.1 ein Blockschaltbild einer ersten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem drei Spulenblöcke aufnehmenden Autoklaven, einer Gleichstromquelle und einer zwischen den Wicklungen der Spulenblöcke und der Gleichstromquelle angeordneten Umschaltvorrichtung,
    • Fig.2 ein Diagramm, in dem wichtige Parameter des erfindungsgemässen Verfahrens, wie Stärke des von der Gleichstromquelle abgegebenen Gleichstroms I (angegeben in relativen Einheiten), im Autoklaven herrschender Druck p [bar] sowie die Temperatur [°C] an den Wicklungen (Kurve Tw) und im Autoklaven (Kurve Ta) in Funktion der Zeit t angegeben sind,
    • Fig.3 ein Blockschaltbild einer zweiten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem drei Spulenblöcke aufnehmenden Autoklaven und mit drei Gleichstromquellen, welche jeweils der Heizung eines der drei Spulenblöcke dienen, und
    • Fig.4 ein Blockschaltbild einer dritten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem Transformator und einem die Transformatorwicklungen mit niederfrequentem Wechselstrom heizenden Wechselstrom-Wechselstrom-Konverter.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. In der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bezeichnet 1 einen vakuumdichten, über ein Durchgangsventil 2 an eine Vakuumpumpe 3 angeschlossenen Autoklaven, welcher über ein Belüftungsventil 4 mit Umluft verbindbar ist. Der Autoklav nimmt drei Wicklungen 51, 52, 53 bzw. 61, 62, 62 bzw. 71, 72 und nicht dargestellte Feststoffisolationen aufweisende Spulenblöcke 5 bzw. 6 bzw. 7 auf. Die Wicklungen, z.B. 51, 52, 53, jedes Spulenblocks, z.B. 5, können gleichartig ausgebildet sein und sind zueinander parallel geschaltet. Zwei Stromanschlüsse an die Wicklungen jedes Spulenblocks sind mittels nicht bezeichneter Durchführungen aus dem Inneren des Autoklaven 1 an eine Umschalt vorrichtung 8 geführt, welche ihrerseits mit dem Ausgang einer Gleichstromquelle 9 in Wirkverbindung steht.
  • Die Gleichstromquelle 9 weist einen Transformator 10 und einen auf den Umschalter 8 wirkenden Gleichrichter 11 auf sowie einen zwischen den Transformator 10 und den Gleichrichter 11 geschalteten Stufenschalter 12. In einer Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Gleichrichters 11 und einem Eingang der Schaltvorrichtung 8 ist ein Strom- und Spannungswandler 13 angeordnet. Die Ausgangssignale des Strom- und Spannungswandlers 13 wirken auf eine Steuervorrichtung 14. Diese Steuervorrichtung steht in Wirkverbindung mit dem Transformator 10, dem Stufenschalter 12, dem Gleichrichter 11 und der Umschaltvorrichtung 8. Im Autoklaven 1 sind ferner eine vorzugsweise hydraulisch wirkende Pressvorrichtung 15 sowie ein Umluftventilator 16 angeordnet.
  • Diese Vorrichtung wirkt nun wie folgt:
    Die im Autoklaven 1 vorgesehenen vorzutrocknenden Spulenblöcke 5, 6, 7 werden ab dem Zeitpunkt t0 mit Gleichstrom einer durch die Abmessungen der Spulenblöcke bzw. der Wicklungen 51, 52, 53, 61, 62, 63, 71 und 72 vorgegebenen Stärke geheizt. Gleichstrom ist besonders geeignet, da die Heizspannung dann relativ klein gewählt werden kann, und da dann im Unterschied zu Wechselstrom eine Blindleistungskompensation entfällt. Die Stromstärke wird in besonders einfacher Weise über den von der Steuervorrichtung 14 betätigten Stufenschalters 12 eingestellt. Sind alle Wicklungen gleichartig ausgebildet, so wird dies dadurch erreicht, dass drei in der Umschaltvorrichtung 8 vorgesehene Schaltstellen 81, 82 und 83 geschlossen werden. Sind die Wicklungen 51, 52, 53 bzw. 61, 62, 63 bzw. 71, 72 zwar in jedem der Spulenblöcke 5 bzw. 6 bzw. 7 gleichartig ausgebildet und etwa jeweils einer Phase eines Drehstroms zugeordnet, aber in jedem der Spulenblökke unterschiedlich ausgebildet, so werden die Wicklungen der einzelnen Spulenblöcke zeitlich gestaffelt aufgeheizt. Dies wird dadurch erreicht, dass zunächst die beiden Schaltstellen 82 und 83 geöffnet sind und die Schaltstelle 81 geschlossen ist. Nach einer durch eine Überwachung der Wicklungstemperatur vorbestimmten Heizperiode wird dann die Schaltstelle 81 geöffnet und nach Schliessen der Schaltstelle 82 der Spulenblock 6 mit Gleichstrom geheizt. In entsprechender Weise werden so auch der Spulenblock 7 und anschliessend in zyklischer Weise der Reihe nach wieder alle Spulenblöcke geheizt.
  • Sind die Wicklungen innerhalb eines Spulenblocks ungleichartig beispielsweise als Ober- und als Unterspannungswicklung eines Transformators - ausgebildet, so kann eine der Schaltstellen, beispielsweise 81, mit der Oberspannungswicklung und eine andere der Schaltstellen, beispielsweise 82, mit der Unterspannungswicklung verbunden werden. Die in einem einzigen Spulenblock vorgesehenen Wicklungen können dann zeitlich gestaffelt aufgeheizt werden.
  • Die Wicklungstemperatur kann indirekt über die vom Strom- und Spannungswandler ausgegebenen Strom- und Spannungswerte des Gleichstroms oder aus einer Messung des elektrischen Widerstands der Wicklungen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, diese Temperatur durch Sensoren zu ermitteln, welche durch das Autoklavengehäuse an die betreffenden Wicklungen geführt sind.
  • Parallel zum Heizen der Wicklungen mit Gleichstrom wird die im Autoklaven 1 befindliche Luft unter reduziertem Druck aufgeheizt. Zu diesem Zweck wird das Belüftungsventil 4 geschlossen und der Luftdruck im Autoklaven durch Abpumpen von Luft über das geöffnete Durchgangsventil 2 und die Vakuumpumpe 3 auf einige hundert mbar, beispielsweise 500 mbar, reduziert. Durch die Reduktion des Luftdrucks wird das Abdampfen von Feuchtigkeit aus den Feststoffisolationen der Spulenblöcke erleichtert. Für eine ausreichende Abdampfrate sollte der Luftdruck kleiner als Atmosphärendruck sein und vorzugsweise zwischen 950 und 500 mbar liegen.
  • Gleichzeitig werden der Autoklav 1 und damit auch die im Autoklaven befindliche Luft aufgeheizt. Durch das kombinierte Heizen mit Gleichstrom und mit Luft wird erreicht, dass die zum Vortrocknen der Feststoffisolationen der Spulenblöcke erforderliche Wärme gleichzeitig von innen als auch von aussen zugeführt wird. Dadurch wird eine besonders rasche und schonende Trocknung erreicht. In den Feststoffisolationen gebundenes Wasser wird von den aufgeheizten Wicklungen weg nach aussen an die Oberflächen der Feststoffisolationen geführt und als Wasserdampf von der Luft aufgenommen. Durch Zirkulation der Luft mit Hilfe des Umluftventilators wird erreicht, dass Teile der Feststoffisolationen, wie beispielsweise zwischen zwei Wicklungen angeordnete Barrierenisolationen, die nicht unmittelbar mit einer Wicklung des Spulenblocks in Berührung stehen, besonders rasch und in gleichmässiger Weise aufgeheizt werden, und dass das aus den Feststoffisolationen austretende Wasser schnell von den Spulenblöcken entfernt wird. Hierbei ist es besonders zu empfehlen, den zirkulierenden Luftstrom so zu führen, dass er zwischen den einzelnen Spulenblöcken 5, 6, 7 von unten nach oben strömt. Durch die Reduktion des Luftdrucks wird der Austritt von Wasser aus den Feststoffisolationen begünstigt.
  • Zum Zeitpunkt t1 wird während des Aufheizens der Luftdruck im Autoklaven 1 mittels der Vakuumpumpe 3 auf unter 500 mbar, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit aber höchstens auf 0,1 mbar, abgesenkt. Gleichzeitig wird auch die Stromstärke des Gleichstroms vergrössert. Dies vor allem deswegen, da infolge des abgesenkten Druckes im Autoklaven 1 vermehrt Wasser aus den Feststoffisolationen verdampft.
  • Zum Zeitpunkt t2, wenn der Luftdruck im Autoklaven 1 auf einige mbar abgesenkt und ein grosser Teil der von der Luft aufgenommen Feuchtigkeit abgepumpt worden ist, wird das Durchgangsventil 2 geschlossen und durch kontrolliertes Öffnen des Belüftungsventils 4 der Luftdruck im Autoklaven 1 wieder auf den konstanten Wert von beispielsweise 500 mbar angehoben. Sobald der Luftdruck diesen Wert erreicht hat, ist zum Zeitpunkt t3 ein erster Aufheizzyklus beendet.
  • Zum Zeitpunkt t3 beginnt ein neuer Aufheizzyklus. Zunächst wird die Stromstärke des Gleichstroms verringert. Sie wird so eingestellt, dass sie kleiner ist als im zuvor gefahrenen Zyklus. Dies ist dadurch bedingt, dass zum einen nicht mehr soviel Wasser aus den Feststoffisolationen zu entfernen ist wie zu Beginn des Aufheizens, und dass zum anderen der Autoklav 1 schon nahezu auf seine Zieltemperatur, von beispielsweise 70 oder 80°C, aufgeheizt ist. Während des zweiten Zylus werden die Wicklungen durch den Gleichstrom und entsprechend die Feststoffisolationen durch Wärme weiter aufgeheizt, welche von den Wicklungen und der Umluft abgeben wird. In diesem Zyklus erreicht der Autoklav 1 seine Endtemperatur. Die Heizung des Autoklaven wird nun so gedrosselt, dass seine Temperatur Ta konstant auf Endtemperatur bleibt.
  • Nach einem oder mehreren weiteren Zyklen wird zum Zeitpunkt t4 eine obere Wicklungstemperatur erreicht. Der Luftdruck in Autoklaven wird nun kontinuierlich abgesenkt. Stärke und Dauer des Gleichstroms werden derart eingestellt, dass die obere Wicklungstemperatur konstant gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht, dass beim Halten der Wicklungen auf der oberen Wicklungstemperatur der Gleichstrom unterbrochen wird, wenn die Temperatur Tw der Wicklungen die obere Wicklungstemperatur um einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Sinkt bei unterbrochenem Gleichstrom die Wicklungstemperatur Tw unter einen vorgegebenen unteren Grenzwert, so wird der Gleichstrom wieder eingeschaltet. Zum Zeitpunkt t4 wird der Autoklav 1 durch weitere Reduzierung der Heizung langsam abgekühlt. Ab dem Zeitpunkt t4 wird praktisch unter Vakuum mit geringer Energiezufuhr die restliche Feuchtigkeit aus den Feststoffisolationen entfernt.
  • Während der gesamten Aufheizphase und während des Haltens der Wicklungen auf der oberen Wicklungstemperatur werden die Spulenblöcke mit einem gleichmässig wirkenden Pressdruck beaufschlagt wird. Dieser Pressdruck wird durch die Pressvorrichtung 15 erzeugt und kann entsprechend dem Luftdruck im Autoklaven pulsierend wirken. Durch den Pressdruck werden die Spulenblöcke stabilisiert und an vorgebenene Bemessungen angepasst.
  • Nach dem Aufheizen und dem nachfolgenden Stabilisieren sind die Spulenblöcke ausreichend vorgetrocknet und können nach Abkühlen und Öffnen des Autoklaven in dafür vorgesehene elektrische Apparate oder Maschinen eingebaut werden.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens entfällt die Umschaltvorrichtung 8 und werden die drei Spulenblöcke 5, 6, 7, jeweils von einer von drei Gleichstromquellen 9, 9', 9'' aufgeheizt. Diese Gleichstromquellen enthalten jeweils einen Gleichrichter, einen Transformator und einen zwischen den Transformator und den Gleichricher geschalteten Stufenschalter. Die für die Temperaturbestimmung erforderlichen Messdaten liefern drei Strom- und Spannungswandler 13, 13', 13'', welche in der Stromzufuhr zu jeweils einem der drei Spulenblöcke 5, 6, 7 angeordnet sind. Mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung können drei unterschiedlich ausgebildete Spulenblöcke gleichzeitig mit Gleichstrom aufgeheizt und auf Temperatur gehalten werden.
  • Die in den Figuren 1 und 3 dargestellten Gleichstromquellen 9, 9' und 9'' müssen nicht notwendigerweise einen Transformator mit einem nachgeschalteten Stufenschalter enthalten. Sie können auch einem regelbaren Transformator aufweisen, dessen regelbare Ausgangsspannung unmittelbar an den Eingang des Gleichrichters geführt ist.
  • Bei der in Fig.4 dargestellten Vorrichtung zur Durcntünrung des erfindungsgemässen Verfahrens wird als Heizstrom ein dreiphasiger niederfrequenter Wechselstrom mit Frequenzen von ca. 0,1 bis ca. 20 Hz verwendet. Dieser Strom wird von einem AC-AC-Konverter 90 geliefert und über nicht bezeichnete Durchführungen durch die Wand eines entsprechend dem Autoklaven 1 gasdicht ausgeführten Gehäuses 1' eines Transformators 100 an dessen beispielsweise als Stern geschaltete Primärwicklungen 101 geführt. Die Sekundärwicklungen 102 des Transformators 100 sind kurzgeschlossen. Die Wicklungen 101 und 102 sind Teil eines Feststoffisolationen und einen magnetischen Kern enthaltenden Spulenblocks 103. Zusätzlich wird entsprechend den zuvor beschriebenen beiden Vorrichtungen mit zirkulierender Luft aufgeheizt. Aufgeheizte Luft wird mit Vorteil über das Belüftungsventil 4 zugeführt und durch den Umluftventilator 16 im ganzen Gehäuse 1' verteilt. Durch die Kombination der niederfrequenten Wechselstromheizung und der thermisch aufgeheizten Luft wird eine besonders effiziente Vortrocknung des Feststoffisolationen, den magnetischen Kern und die Wicklungen 101 und 102 enthaltenden Spulenblocks des Transformators 100 erreicht.
    • Bezugszeichnungsliste
    • 1
    Autoklav
    2
    Durchgangsventil
    3
    Vakuumpumpe
    4
    Belüftungsventil
    5, 6, 7
    Spulenblöcke
    8
    Umschaltvorrichtung
    9, 9', 9''
    Gleichstromquellen
    10
    Transformator
    11
    Gleichrichter
    12
    Stufenschalter
    13, 13', 13''
    Strom- und Spannungswandler
    14
    Steuervorrichtung
    15
    Pressvorrichtung
    16
    Umluftventilator
    51, 52, 53, 61, 62, 63, 71, 72
    Wicklungen
    81, 82, 83
    Schaltstellen
    90
    AC-AC-Konverter
    100
    Transformator
    101, 102
    Wicklungen
    103
    Spulenblock

Claims (14)

  1. Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung (51, 52, 53, 61, 62, 63, 71, 72; 101, 102) und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks (5, 6, 7; 103), bei dem die mindestens eine Wicklung unter reduziertem Druck in einem gasdichten Gehäuse (1, 1') mit Strom (I) aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufheizens der Wicklung auf eine obere Wicklungstemperatur parallel zum elektrischen Aufheizen die Feststoffisolationen aufgeheizt werden mittels im Gehäuse (1, 1') zirkulierender Luft, welche auf eine Temperatur kleiner als die Wicklungstemperatur (Tw) erwärmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Heizens der Luftdruck (p) im Gehäuse (1, 1') zyklisch abgesenkt und erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck (p) während des überwiegenden Teils eines Druckzyklus auf einem annähernd konstanten Wert von 500 bis zu 950 mbar gehalten wird, danach auf einen Wert von 0,1 bis 500 mbar abgesenkt und sodann rasch wieder auf den konstanten Wert angehoben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Absenkens und Anhebens des Luftdrucks (p) die Stärke des Heizstroms (I) vergrössert wird.
  5. Verfahren nach 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärke des Heizstroms (I) in aufeinanderfolgenden Druckzyklen verringert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufheizen der Wicklung auf die obere Wicklungstemperatur der Luftdruck kontinuierlich abgesenkt wird, und die Stärke und Dauer des Heizstroms derart eingestellt werden, dass die obere Wicklungstemperatur konstant gehalten wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Halten der mindestens einen Wicklung auf der oberen Wicklungstemperatur der Heizstrom unterbrochen wird, wenn die Temperatur (Tw) der mindestens einen Wicklung die obere Wicklungstemperatur um einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wicklung während des Aufheizens und während des Haltens auf der oberen Wicklungstemperatur mit einem gleichmässig wirkenden Pressdruck beaufschlagt wird.
  9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das gasdichte Gehäuse als Autoklav (1) ausgebildet ist und mindestens eine erste Wicklung (51) oder mehreren gleichartig ausgebildete erste Wicklungen (51, 52, 53) eines Spulenblocks (5, 6, 7) aufnimmt, dass die mindestens eine erste oder die gleichartig ausgebildeten ersten Wicklungen mit einer Gleichstromquelle (9) in Wirkverbindung stehen, dass der Autoklav (1) mindestens eine zweite Wicklung (61, 71) oder mehrere gleichartig ausgebildete zweite Wicklungen (61, 62, 63, 71, 72) aufnimmt, und dass zwischen der mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Wicklung oder den gleichartig ausgebildeten ersten und zweiten Wicklungen und der Gleichstromquelle (9) eine Umschaltvorrichtung (8) angeordnet ist, welche die Gleichstromquelle in einer ersten Heizperiode mit der mindestens einer ersten (51) oder den gleichartig ausgebildeten ersten Wicklungen (51, 52, 53) und in einer nachfolgenden zweiten Heizperiode mit der mindestens einen zweiten (61, 71) oder den gleichartig ausgebildeten zweiten Wicklungen (61, 62, 63, 71, 72) in Wirkverbindung bringt.
  10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das gasdichte Gehäuse als Autoklav (1) ausgebildet ist und mindestens eine erste Wicklung (51) oder mehreren gleichartig ausgebildete erste Wicklungen (51, 52, 53) eines Spulenblocks (5, 6, 7) aufnimmt, dass die mindestens eine erste oder die gleichartig ausgebildeten ersten Wicklungen mit einer ersten Gleichstromquelle (9) in Wirkverbindung stehen, dass der Autoklav (1) mindestens eine zweite Wicklung (61, 71) oder mehrere gleichartig ausgebildete zweite Wicklungen (61, 62, 63, 71, 72) aufnimmt, und dass mindestens eine zweite Gleichstromquelle (9', 9'') vorgesehen ist, welche mit der mindestens einen zweiten Wicklung oder den gleichartig ausgebildeten zweiten Wicklungen in Wirkverbindung steht.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gleichstromquelle (9, 9', 9'') einen Transformator (10) und einen Gleichrichter (11) sowie einen zwischen dem Transformator (10) und dem Gleichrichter (11) angeordneten Stufenschalter (12) aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromquelle (9, 9', 9'') einen Regeltransformator und einen dem Regeltransformator nachgeschalteten Gleichrichter aufweist.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das gasdichte Gehäuse das Gehäuse (1') eines Transformators (100) mit einem Primär- (101) und Sekundärwicklungen (102) enthaltenden Spulenblock (103) ist, und dass die Primärwicklungen (101) mit einer niederfrequenten Heizstromquelle (90) in Wirkverbindung stehen.
  14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das gasdichte Gehäuse als Autoklav (1) ausgebildet ist, dass der Autoklav (1) mindestens einen Transformator (100) und/oder mindestens einen Feststoffisolationen, einen magnetischen Kern sowie Primär- (101) und Sekundärwicklungen (102) enthaltenden Spulenblock (103) enthält, und dass die Primärwicklungen (101) des Transformators (100) und/oder des Spulenblocks (103) mit einer niederfrequenten Heizstromquelle (90) in Wirkverbindung stehen.
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