EP0801405B1 - Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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EP0801405B1
EP0801405B1 EP19970810170 EP97810170A EP0801405B1 EP 0801405 B1 EP0801405 B1 EP 0801405B1 EP 19970810170 EP19970810170 EP 19970810170 EP 97810170 A EP97810170 A EP 97810170A EP 0801405 B1 EP0801405 B1 EP 0801405B1
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EP
European Patent Office
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winding
heating
air
heated
housing
Prior art date
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EP19970810170
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English (en)
French (fr)
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EP0801405A3 (de
EP0801405A2 (de
Inventor
Paul Gmeiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Publication date
Application filed by ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz AG
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Publication of EP0801405A3 publication Critical patent/EP0801405A3/xx
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Publication of EP0801405B1 publication Critical patent/EP0801405B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 also relates to devices for predrying of the coil block according to the common preamble of claims 9 and 11.
  • the generic predrying method the at least one Winding under reduced pressure in a gas-tight housing heated with electricity.
  • Such a method and the devices used to carry it out are generally used to stabilize the coil block prior to installation in an electrical machine or apparatus, such as a transformer.
  • the method can also be used to match the geometrical dimensions of the coil block to parts of the machine or apparatus which support the coil block and which support it for receiving short circuit forces.
  • JP 5006833 A A method of the type mentioned is described in JP 5006833 A.
  • a winding of a coil block under vacuum in a drying oven with direct current heated Moisture passing from the heated coil block is removed from inside the drying oven by means of a vacuum device.
  • a temperature controller based on a thermocouple maintains the temperature of the coil block within an optimum range for rapid and effective predrying of the coil block.
  • the object of the invention to provide a method of the type mentioned, which allows a particularly gentle removal of moisture, and which can still be performed very quickly and energy-saving, and to provide devices with which this procedure can be carried out.
  • the inventive method and the inventive devices are characterized in that the parts of the solid insulation, which - as in particular the barrier insulation - not directly in contact with the upstream heated winding, now not only by heat conduction but also by convection and heat radiation are heated. Therefore, the coil block is heated particularly evenly and the moisture present in the solid insulation is removed very gently.
  • the circulating in the gas-tight housing air is heated only to a lower temperature than the temperature of the coil block. Therefore, housed inside the housing apparatuses, such as in particular for the application of coil blocks with pressure provided hydraulic pressing devices require little maintenance.
  • FIG. 1 denotes a vacuum-tight autoclave, which is connected via a through-valve 2 to a vacuum pump 3 and which can be connected to circulating air via a venting valve 4.
  • the autoclave receives three windings 51, 52, 53 and 61, 62, 62 and 71, 72 and not shown solid-state insulating coil blocks 5 and 6 and 7, respectively.
  • the windings, e.g. 51, 52, 53, each coil block, e.g. 5, may be formed similar and are connected in parallel.
  • Two power connections to the windings of each coil block are guided by means not designated passages from the interior of the autoclave 1 to a switching device 8, which in turn is in operative connection with the output of a DC power source 9.
  • the DC power source 9 has a transformer 10 and a rectifier 11 acting on the changeover switch 8, and a tap changer 12 connected between the transformer 10 and the rectifier 11.
  • a current and voltage converter 13 is arranged in a connecting line between the output of the rectifier 11 and an input of the switching device 8 .
  • the output signals of the current and voltage converter 13 act on a control device 14.
  • This control device is in operative connection with the transformer 10, the tap changer 12, the rectifier 11 and the switching device 8.
  • In the autoclave 1 are also preferably a hydraulically acting pressing device 15 and a circulating air fan 16 arranged.
  • windings 51, 52, 53 and 61, 62, 63 and 71, 72 although identical in each of the coil blocks 5 and 6 and 7 respectively associated with each one phase of a rotary current, but differently formed in each of the Spulenblökke ,
  • the windings of the individual coil blocks are heated staggered in time. This is achieved by initially the two switching points 82 and 83 are open and the switching point 81 is closed. After a predetermined by monitoring the winding temperature heating period then the switching point 81 is opened and heated after closing the switch 82 of the coil block 6 with direct current. In a corresponding manner, the coil block 7 and then in a cyclical manner, in turn, all the coil blocks are heated in turn.
  • windings are non-uniform within a coil block-for example, as an upper and lower-voltage winding of a transformer-one of the switching points, for example 81, can be connected to the high-voltage winding and another one of the switching points, for example 82, to the low-voltage winding.
  • the windings provided in a single coil block can then be heated staggered over time.
  • the winding temperature can be determined indirectly via the current and voltage values of the DC 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 respective windings.
  • the air in the autoclave 1 is heated under reduced pressure.
  • the vent valve 4 is closed and the air pressure in the autoclave by pumping air through the open through-valve 2 and the vacuum pump 3 to a few hundred mbar, for example 500 mbar, reduced.
  • the air pressure should be less than atmospheric pressure and preferably between 950 and 500 mbar.
  • the air pressure in the autoclave 1 is lowered by means of the vacuum pump 3 to less than 500 mbar during the heating, but at most to 0.1 mbar for reasons of economy.
  • the current intensity of the direct current is also increased. This is mainly because, as a result of the lowered pressure in the autoclave 1, more water evaporates from the solid insulation.
  • a new heating cycle begins.
  • the current of the direct current is reduced. It is set to be smaller than in the previous cycle. This is due to the fact that on the one hand not so much water is to be removed from the solid insulation as at the beginning of heating, and that on the other hand, the autoclave 1 is already heated almost 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 will dissipate from 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 end temperature.
  • an upper winding temperature is reached at time t 4 .
  • the air pressure in autoclave is now lowered continuously.
  • the strength and duration of the direct current are adjusted so that the upper winding temperature is kept constant. This is achieved by stopping the DC current when the windings are held at the upper winding temperature when the temperature T w of the windings exceeds the upper winding temperature by a predetermined limit.
  • the direct current is switched on again.
  • the autoclave 1 is slowly cooled by further reduction of 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 a uniform acting pressing pressure.
  • This pressing pressure is generated by the pressing device 15 and can be pulsating according to the air pressure in the autoclave. Due to the pressing pressure, the coil blocks are stabilized and adapted to specified dimensions.
  • the coil blocks are sufficiently pre-dried and can be installed after cooling and opening the autoclave in dedicated electrical equipment or machinery.
  • the switching device 8 is eliminated and the three coil blocks 5, 6, 7 are heated by one of three DC sources 9, 9 ', 9''.
  • These DC sources each include a rectifier, a transformer and a tap changer connected between the transformer and the rectifier.
  • the for the Temperature measurement required measurement data provide three current and voltage transformers 13, 13 ', 13'', which are arranged in the power supply to one of the three coil blocks 5, 6, 7.
  • three differently shaped coil blocks can be heated simultaneously with direct current and kept at temperature.
  • the DC power sources 9, 9 'and 9 "shown in FIGS. 1 and 3 do not necessarily have to include a transformer with a downstream tap changer. You can also have a variable transformer whose adjustable output voltage is fed 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 guided through non-designated passages through the wall of a correspondingly autoclave 1 gas-tight housing 1 'of a transformer 100 at its switched example as a star primary windings 101.
  • the secondary windings 102 of the transformer 100 are short-circuited.
  • the windings 101 and 102 are part of a solid insulation and a magnetic core containing coil block 103.
  • two devices is heated with circulating air.
  • Heated air is advantageously supplied via the vent valve 4 and distributed by the circulating air fan 16 in the entire housing 1 '.
  • the combination of the low-frequency AC heating and the thermally heated air achieves particularly efficient predrying of the solid-state insulation, the magnetic core and the coil block of the transformer 100 containing the windings 101 and 102.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung enthaltenden Spulenblocks nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft zugleich auch Vorrichtungen zur Vortrocknung des Spulenblocks nach dem gemeinsamen Oberbegriff der Patentansprüche 9 und 11. Beim gattungsgemässen Vortrocknungsverfahren wird die mindestens eine Wicklung unter reduziertem Druck in einem gasdichten Gehäuse mit Strom aufgeheizt. Ein solches Verfahren und die zu dessen Durchführung verwendeten Vorrichtungen werden 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.
  • Das Verfahren der eingangs genannten Art ist auch in EP 0 543 181 A1 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die Wicklungen eines Spulenblocks bei atmosphärischem Druck oder geringem Unterdruck in einem Vakuumautoklaven mit niederfrequentem Wechselstrom geheizt und durch Anpassung des Heizstroms solange auf einer konstanten Temperatur gehalten bis die Feststoffisolationen und damit auch der Spulenblock vorgetrocknet sind. Im Autoklaven können auch mehrere Spulenblöcke angeordnet werden, welche von einer einzigen Stromquelle geheizt werden. Durch geeignete Umschaltvorrichtungen zwischen der Stromquelle und den Spulenblöcken kann selektiv niederfrequenter Heizstrom an die Spulenblöcke geführt werden. Es ist so sichergestellt, dass die einzelnen Spulenblöcke vor Überhitzung geschützt und gleichmässig vorgetrocknet werden.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine besonders schonende Entfernung von Feuchtigkeit ermöglicht, und welches dennoch besonders rasch und energiesparend ausgeführt werden kann, sowie Vorrichtungen anzugeben, mit denen dieses Verfahren durchgeführt werden kann.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässen Vorrichtungen zeichnen 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 Durchführung 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 (12)

  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 Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung (51, 52, 53, 61, 62, 63, 71, 72) und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks (5, 6, 7) mit einem den Spulenblock aufnehmenden gasdichten Gehäuse (1) und mit Mitteln zum Aufheizen der mindestens einen Wicklung unter reduziertem Druck mit Strom (I) auf eine obere Wicklungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine Heizung zum Aufheizen von im Gehäuse befindlicher Luft aufweist sowie einen Umluftventilator (16) zum Zirkulieren der aufgeheizten Luft, derart, dass parallel zum elektrischen Aufheizen ein Aufheizen der Feststoffisolationen mittels im Gehäuse (1) zirkulierender Luft auf eine Temperatur kleiner als die Wicklungstemperatur (Tw) durchführbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wicklung mit einer Gleichstromquelle (9, 9', 9'') in Wirkverbindung steht.
  11. Vorrichtung zur Vortrocknung eines mindestens eine Wicklung (101, 102) und Feststoffisolationen enthaltenden Spulenblocks (103) mit einem den Spulenblock aufnehmenden gasdichten Gehäuse (1') und mit Mitteln zum Aufheizen der mindestens einen Wicklung unter reduziertem Druck mit Strom
    (I) auf eine obere Wicklungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse das Gehäuse (1') eines Transformators (100) ist mit einem Belüftungsventil (4), über das aufgeheizte Luft ins Innere des Gehäuses (1') führbar ist, und mit einem Umluftventilator (16) zum Zirkulieren der aufgeheizten Luft, derart, dass parallel zum elektrischen Aufheizen ein Aufheizen der Feststoffisolationen mittels im Gehäuse (1') zirkulierender Luft auf eine Temperatur kleiner als die Wicklungstemperatur (Tw) durchführbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Wicklung mit einer niederfrequenten Heizstromquelle (90) in Wirkverbindung steht.
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