Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für Transformatoren aus eckigen Profildrähten, wobei die Profildrähte derart in einem Drillkopf zu einem Drilleiter zusammengeführt und verdrillt werden, daß die einzelnen Profildrähte an den beiden Flachseiten des Querschnitts im entgegengesetzten Sinne schräg verlaufen und an den Schmalseiten des Querschnitts durch eine Kröpfung von einer Seite auf die andere übertreten und die übereinander angeordneten einzelnen Profildrähte im Querschnitt, gegebenenfalls mit Abstand, nebeneinander angeordnet sind, und dieser Drilleiter mindestens abschnittsweise mit Isolation umgeben wird.
Aus der EP-A 408 832 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Drilleitern bekannt. Auch die Herstellung eines Drilleiters wird prinzipiell aufgezeigt.
Bisher war es üblich, in einer Fertigungsstätte den Drilleiter und in einer weiteren Fertigungsstätte die Wicklung für den Transformator herzustellen. Bei dieser Vorgangsweise wird also der Drilleiter in seiner Fertigungsstätte auf eine Transporttrommel gewickelt. Meist hat die Transporttrommel einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Kerndurchmesser der Transformatorenwicklung ist. Die Folge davon ist, eine zweimalige unnötige Verformung des Drilleiters.
Aus der US-PS 3 747 205 ist eine Aufwicklung eines Leiters bekannt. Diese Aufwicklung erfolgt für Scheibenspulen, die auf einen im Querschnitt rechteckigen Kern gewicklet werden. Dadurch soll ein Verschieben oder Verrutschen der Isolation vermieden werden, das bei einem rechteckigen Kern vorkommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs zitierten Art zu schaffen, das einerseits eine weitere Qualitätsverbesserung mit sich bringt und andererseits eine höhere Wirtschaftlichkeit aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser Drilleiter auf einen Tragzylinder, der auf den Kern des Transformators aufgesetzt wird, entsprechend der Transformatorenwicklung gewickelt wird, daß die Position des Drilleiters auf dem Tragzylinder kontinuierlich erfaßt und diese Daten einem Rechner zugeführt werden, und daß der Verdrillungsschritt des Drilleiters entsprechend seinem tatsächlichen Windungsdurchmesser über den Drillkopf gesteuert wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, das Zwischenaufhaspeln des Drilleiters zu vermeiden. Es werden also zwei Deformierungen des fertigen Drilleiters nicht mehr durchgeführt. Durch die eingangs zitierten unnötigen Verformungen des Drilleiters ist es zu einer Aufbauschung der Papierisolation gekommen, die bei der erstellten Transformatorenwicklung zu einer Verengung der Kühlkanäle geführt hat. Eine schlechtere Kühlmittelzirkulation im Transformator ist daher die Folge.
Durch die Positionsüberwachung des Drilleiters wird eine genaue maßhaltige Fertigung erreicht. Es kann beispielsweise durch die Variation der Isolierpapierlagen wie auch der Wahl der Isolierpapierdicke Differenzen bei den Abmessungen leicht korrigiert werden.
Einer weiteren Forderung der Wicklungsberechnung kann mit der Erfindung nachgekommen werden. So sollte jeder einzelne Profildraht des Drilleiters pro Windung genau einen Zyklus durchlaufen. Der Verdrillungsschritt kann nun mit dem erfindungsgemäßen Verfahren über den Drillkopf derart gesteuert werden, daß dieser Forderung Rechnung getragen wird.
Insbesondere ist dies auch in Hinblick auf den sogenannten Kühl-Kanal-Drilleiter von Bedeutung. Bei diesem Typ des Drilleiters weisen die Teilleiter eine wesentlich stärkere Kröpfung auf, so- daß die beiden Teilleiterstapel mit einem Abstandsraum zueinander parallel liegen. In diesem Abstandsraum ist im Bereich der Kröpfung ein Zwischenstück angeordnet. Es ergibt sich somit für den Drilleiter ein Kühlkanal für den Kühlmitteldurchtritt in radialer Richtung. Wird nun der Verdrillungsschritt entsprechend der Erfindung in Abhängigkeit des Windungsdurchmessers gewählt, so ergeben sich radiale freie Kühlkanäle und die Bereiche der Kröpfungen liegen auf einem Radius. Verwirbelungsfreie Kühldurchflüsse sind die Folge.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Drilleiter beim Wickeln auf den Tragzylinder einer stetigen, kontinuierlichen Preßkraft, vorzugsweise 100 - 300 N/cm² ausgesetzt.
Dadurch wird das Isolierpapier entsprechend geglättet. Es erfolgt auch quasi ein Ausbügeln der Papierfalten. Diese Papierfalten können durch das Schoppen an der Tragzylinderseite der Papierisolation auftreten. Durch die Vermeidung dieser Falten ist ein freier Durchfluß des Kühlmediums durch den Kühlkanal gewährleistet.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der eine punktförmig epoxidbeschichtete Außenisolation aufweisende Drilleiter unter Hitzeeinwirkung auf den Tragzylinder aufgewickelt. Durch das epoxidharzbeschichtete Papier für die äußerste Isolierlage, die beispielsweise durch Hitzeeinwirkung polymerisiert wird, kann die Beilage von Distanzplättchen, die vor dem Einbau der Wicklung entfernt werden und die die Papieraufbauschung beim Verpressen verhindern, entfallen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Einrichtung umfaßt eine Verseilkorbanlage, auf der die einzelnen Spulen mit den Profildrähten angeordnet sind, einen nachgeordneten Planentenkopf zur verwindungsfreien Führung der Profildrähte, einen Drillkopf, in dem aus zwei nebeneinanderliegenden Profilleiterstapeln jeweils der oberste und der unterste Leiter durch Kröpfung in den anderen Stapel hinüberwechselt. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der im Drillkopf hergestellte Drilleiter einen Isolationsumspinner durchläuft und über einen Raupenabzug einer transversierenden, den Tragzylinder für die Transformatorenwicklung aufweisenden Aufwickelvorrichtung zugeführt ist, daß zur kontinuierlichen Positionsüberwachung des Drilleiters auf den Tragzylinder eine elektronische Längenmeßeinrichtung vorgesehen ist, deren Ausgangssignale einem Soll-Istwert-Vergleicher, vorzugsweise einem Rechner zuführbar sind, und daß zur Steuerung des Drillkopfes ein den Windungsdurchmesser abtastender Geber an der Aufwickelvorrichtung vorgesehen ist.
Mit dieser erfindungsgemäßen Einrichtung ist es erstmals möglich eine komplette Wicklung für einen Transformator beim Wickelmaterialerzeuger selbst herzustellen. Der auf den Transformatorkern aufsetzbare Tragzylinder für die Wicklung des Transformators wird in die Aufwickelvorrichtung eingespannt. Entsprechend den Berechnungen und den Konstruktionsvorgaben kann die Wicklung direkt nach ihrer Herstellung gefertigt werden. Um unnötige Deformierungen des Drilleiters zu vermeiden ist diese Aufwickelvorrichtung derart ausgebildet, daß die Drilleiterzuführung konstant ist und der Tragzylinder entsprechend bewegt wird. Ob der Tragzylinder senkrecht oder waagrecht eingespannt wird, bleibt davon unberührt.
Durch die Positionsüberwachung kann eine kontinuierliche Hochrechnung auf die tatsächliche Gesamtbauhöhe durchgeführt werden. Wie ja allgemien bekannt, muß die Wicklungshöhe der Eisenjochhöhe entsprechen. Maßhaltige Fertigungen werden dadurch gewährleistet. Mit einem Geber, der die Windungsdaten wie beispielsweise den Windungsdurchmesser über gegebenenfalls einen Rechner erfaßt, ist über seine abgebenden elektrischen Signale der Drillkopf steuerbar, d. h. der optimale Verdrillungsschritt kann dadurch automatisiert eingesetellt werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die transversierende Aufwickelvorrichtung aus einem in einem Gerüst gelagerten Spreitzdorn, der horizontal und vertikal bewegbar ist. Die Wahl eines Spreitzdornes bringt den Vorteil der universellen Verwendung für die verschiedensten Wickel- bzw. Tragzylinder-Durchmesser mit sich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Spreitzdorn in der horizontalen Ebene schwenkbar. Bei der Wicklungserstellung hat sich gezeigt, daß eine Schrägstellung der Tragzylinder in der horizontalen Ebene einen optimalen Wickelvorgang gewährleistet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zur Erzeugung der Preßkraft auf den Drilleiter während des Wickelvorganges pneumatisch oder hydraulisch belastbare.Rollen vorgesehen. Wie bereits erwähnt, dienen diese Rollen zum Glätten der Papierisolation.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind diese Rollen beheizbar oder sind zur Hitzeeinwirkung auf den Drilleiter beheizbare Platten vorgesehen. Das punktförmig, gießharzbeschichtete Papier wird so polymerisiert. Die Papieraufbauschungen, die den Kühlkanalquerschnitt reduziert haben, werden so vermieden.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Gemäß der Fig. ist eine Drilleitermaschine zur Herstellung von Drilleitern dargestellt. Diese Drilleitermaschine besteht aus einer Verseilkorbanlage 1, einem Planetenkopf 2, einem Drillkopf 3 einem Isolationsumspinner 4, einem Raupenabzug 5 und einer Trafowickelvorrichtung 6.
Auf der Verseilkorbanlage 1 sind die einzelnen Spulen 7 mit den eckigen Profildrähten 10 angeordnet. Bei Drilleitermaschinen für die Herstellung von Großdrilleitern können mehrere Jochkränze 8, 9 hintereinander angeordnet sein. Jeder der Jochkränze ist einzeln drehbar und ankuppelbar, damit auch alle Jochkränze 8, 9 gemeinsam drehbar sind. Jede Spule 7 weist eine Bremse auf. Bei hintereinander angeordneten Jochkränzen 8, 9 müssen die Profildrähte 10 zwischen den Jochkränzen exakt, geschützt vor Knickungen und Verdrehungen geführt werden. Darüberhinaus wird jeder von der Spule 7 ablaufende Profildraht 10 mit Hilfe einer Vorrichtung, beispielsweise eines Fallbügels überwacht, die bei Drahtbruch oder Drahtende z. B. durch die Schwerkraft fällt und die Drilleitermaschine stillsetzt.
Ferner ist jeder der Jochkränze 8, 9 mit einer Scheibenbremse ausgestattet, um den Jochkranz 8, 9 in angemessener Zeit abbremsen zu können. Um eine verwindungsfreie Führung der Profildrähte 10 zu erzielen, ist es notwendig, einen Planetenkopf 2 und Rückdrehungen zwischen den Jochkränzen 8, 9 und dem Jochkranz 8 und dem Drillkopf 3 vorzusehen.
Im Drillkopf 3 erfolgt die sogenannte Verdrillung oder Verröbelung der einzelnen Profildrähte 10. Dabei wird mit Hilfe von komplizierten mechanischen Verlegemechanismen aus zwei nebeneinander liegenden Stapeln der Profildrähte 10 jeweils der oberste und der unterste Leiter ohne Verletzung der eventuell bereits aufgetragenen Lack- oder anderen Isolation in den anderen Stapel hinübergewechselt.
Der nun im Drillkopf 3 entstandene Drilleiter 11 wird in dem darauffolgenden Isolationsumspinner 4, der aus mehreren hintereinander angeordneten Umspinnern bestehen kann, mit verschiedensten Lagen von Isolierpapier, Glasseidebändern oder Folien umwickelt. Die Isolierung kann nur in bestimmten Abschnitten, wie bespielsweise nur bei den Kröpfstellen oder auch kontinuierlich über den kompletten Drilleiter aufgebracht werden.
Für den Abzug des Drilleiters 11 aus der Drilleitermaschine ist ein Raupenabzug 5 vorgesehen, der zur Anpassung an die Bündeldimension des Drilleiters schwenkbar ist.
Dem Raupenabzug 5 nachgeschaltet ist die Aufwickelvorrichtung 6. Diese Aufwickelvorrichtung 6 besteht aus einem transversierenden Spreitzdorn 12, der in einem Gerüst 13 sowohl vertikal als auch horizontal bewegbar ist. Darüberhinaus ist dieser Spreitzdorn 12 noch in der horizontalen Ebene schwenkbar. Auf diesen Spreitzdorn 12 wird ein Tragzylinder 14, der dann direkt auf den Transformatorkern aufsetzbar ist, angeordnet.
Entsprechend den Berechnungen und den Konstruktionsvorgaben wird nun die Wicklung direkt nach der Herstellung des Drilleiters gefertigt. Ob die Fertigung der Transformatorenwicklung auf dem Tragzylinder 14 mittels Leisten oder Abstandsplättchen erfolgt, ist dabei unerheblich.
Zur Steuerung des Drillkopfes 3 ist ein den Windungsdurchmesser abtastender Geber 15 vorgesehen. Mit diesem Geber 15 werden die Windungsdaten der Transformatorenwicklung, wie beispielsweise der Windungsdurchmesser erfaßt und entsprechende Signale steuern den Drillkopf 3 derart, daß immer der optimale Verdrillungsschritt gewählt wird.