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Überlappt geschichteter Kern für Transformatoren
Für Kerne von Transformatoren u. dgl., welche heute fast ausschliesslich aus kornorientiertem, gerichtetem Blech überlappt geschichtet werden, sind bereits eine grössere Anzahl von Verschachtelungsarten bekannt, welche mit mehr oder minder grossem Erfolg das Auftreten von Zusatzverlusten infolge Querflüssen senkrecht zur Walzrichtung der Bleche unterbinden.
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liche Verlusteinsparung bringt.
Die bei andern bekanntgewordenen Verschachtelungsvarianten angestrebte Verringerung des Blechabfalles muss durch meist wesentliche Erhöhung der Zusatzverluste aufgewogen werden bzw. machen zusätzliche bescheidene Verlusteinsparungen bei andern Varianten einen grösseren Blechabfall und erhöhte Verarbeitungskosten erforderlich.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kerne mit 450-Verschachtelung, bei welchen durch besondere Massnahmen eine weitere Einsparung sowohl in den Zusatzverlusten als auch im Blechabfall erzielt und darüber hinaus auch die Schneidarbeit und die Schnittpläne für die Bleche bedeutend vereinfacht werden.
Fig. la zeigt vorerst die bisher übliche Anordnung des Blechschnittes einer Lage für'die 450 -Ver- schachtelung des Kernes eines 3-Phasen-Transformators-in zur Verdeutlichung etwas übertriebener Darstellung-wie sie etwa der eingangs genannten Patentschrift entspricht. Die Stossfugen für die folgende Lage sind strichliert dargestellt. Es bedeuten L die Schenkellänge (Fensterhöhe), E die Kernmittelentfernung und B die Schenkelbreite. Die Breite Bj des. zugehörigen Jochbleches ist um die Jochverstärkung V grösser als B, wobei V das für die Überlappung in den Stossstellen vorgesehene Mass darstellt.
Von Kleinsttransformatoren abgesehen, ist nun die Schenkelbreite nicht einheitlich, da der Kernquerschnitt gemäss Fig. 1b in Anpassung an den Kreisquerschnitt in einer mehr oder minder grossen Anzahl von Stufen abgestuft ist, wobei die Aussenstufe gegenüber der nur wenig kleiner als den Kerndurchmesser D betragenden Mittelstufe B etwa nur 1/3 - 1/2 so breit, im Mittel also etwa 0,4 D ist.
In Fig. 1c ist der Blechschnitt dieser Anordnung für eine beliebige Stufe mit der Schenkelbreite b dargestellt. Das zugehörige Jochblech ist wieder um eine technologisch bedingte Jochverstärkung breiter als b. Diese Jochverstärkung sei hier mit v bezeichnet, so dass bj = b + v ist.
Wird nun, wie bisher üblich, v = V einheitlich für alle Stufen vorgesehen, dann erscheint die relative Jochverstärkung in den äusseren Stufen bj/b = 1 + v/b gegenüber der Jochverstärkung in der Mittelstufe Bj/B = 1 + V/B um den 2-bis 3-fachen prozentuellen Betrag vergrössert. Die Folge davon sind Querflüsse, welche von den Mittelstufen quer durch die Blechschichtungen zu den Randpaketen verlaufen, was zwangsläufig zu zusätzlichen Eisenverlusten führt. Diese Zusatzverluste können erfindungsgemäss vermieden bzw. auf ein Mindestmass reduziert werden, wenn mit schmäler werdenden Blechbreiten b die Jochverstärkung v in gewissen Grenzen verringert wird, was auch technologisch durchaus vertretbar ist.
Bei der bisherigen Verschachtelungsart (Fig. 1c) würde aber bei v#V die Blechlänge der Mittelschenkel L+BV-v) für die einzelnen Stufen ungleich bzw. würde bei den äusseren Stufen zunehmen. Die Schnittpläne würden daher komplizierter, die Schneidarbeit vergrössert und auch der Blechabfall würde zunehmen. Verbleibt nämlich beim Zuschneiden der Blechbreite B aus einer bestimmten Tafelbreite z. B. ein Reststreifen, so kann
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dieser nicht innerhalb desselben Kernes in einer Stufe mit kleinerer Blechbreite b verarbeitet werden, da die Blechlänge zu klein ist. Dieser Streifen kann daher bestenfalls nur als halbwertig bezeichnet werden und belastet das Lager, um später gelegentlich für eine andere Breite und Länge zurechtgeschnitten zu werden.
Die Verschachtelungsart, wie sie erfindungsgemäss in Fig. 2 dargestellt ist, gestattet nun einheitliche Längen für die einzelnen erforderlichen Bleche, unabhängig von den für die einzelnen Stufen bzw. Blechbreiten b zweckmässigerweise vorgesehenen Jochverstärkungen v. Im besonderen ergibt sich für die Schnittlänge der Bleche des Mittelschenkels das einheitliche Mass L+B+V.
In Fig. 2 ist wieder die Mittelstufe mit der Schenkelbreite B und der Jochverstärkung V, sowie eine beliebige äussere Stufe mit der Schenkelbreite b und der nun entsprechend kleineren Jochverstärkung v dargestellt.
Zweckmässigerweise werden dabei auch die einzelnen Jochbleche nicht wie in Fig. la und lc dargestellt in der Mitte schräg durchgeschnitten, sondern wie in Fig. 2 dargestellt, für die Ausbildung der Stossfuge mit dem Mittelschenkel ausgeknackt, womit Schnittarbeit erspart und eine einfachere Handhabung der Jochbleche beim Einschichten erzielt wird. Die Anordnung der Stossfugen geschieht hier gegen- über Fig. la und lc erfindungsgemäss symmetrisch zu einer zwischen den Schenkelmitten verlaufenden Symmetrale A-A.
Während also in der bisherigen Ausführung (Fig. la) die Stossfugen eines Schenkels zum Joch am oberen und unteren Joch jeweils verschieden sind, sind sie bei der erfindungsgemässen Anordnung (Fig. 2) gleichartig ausgebildet und wechseln nur von Blechlage zu Blechlage zur Erzielung der Überlappung.
Während also in Fig. la bzw. lc die unter 450 verlaufende Stossfuge am oberen Schenkel z. B. von einer Ecke des Fensters ausgeht, verläuft die korrespondierende Stossfuge dieses Schenkels am unteren Joch von einer Stelle aus, die um das Mass v gegenüber der Fensterecke seitlich versetzt ist. Bei der neuen Anordnung (Fig. 2) verläuft sowohl die obere als auch die untere Stossfuge von einer Ecke des Fensters aus bzw. in der zweiten Lage von einer Stelle aus, die um das Mass v von der Fensterecke seitlich versetzt ist.
Magnetisch gesehen ist die neue Anordnung durchaus gleichwertig, wenn man berücksichtigt, dass bei den einen Luftspalt darstellenden Stossfugen an und für sich Flussabweichungen in die Nachbarbleche auftreten und der magnetische Widerstand der einzelnen Stufenpakete für sich betrachtet in beiden Anordnungen praktisch gleich ist. Von tragender Bedeutung ist jedoch bei der neuen Anordnung das erfindungsgemässe Unterbinden von Querflüssen zwischen den ganzen Stufenpaketen.
Der weitere technologische Vorteil der neuen Anordnung wird ersichtlich, wenn man die hier bloss in 3 verschiedenen Arten erforderlichen Blechschnitte betrachtet, die in Fig. 3 für die Mittelschenkel I
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(Fig. 3c) dargestellt sind.
Damit ist es auf einfache Weise möglich, aus einer Blechrolle endlosen Transformatorenbleches ohne Verwendung einer teuren, schlecht ausgelasteten Rollenschere mit einer billigen, raumsparenden 450Schere schräg zugeschnittene Blechtafeln in der erforderlichen Länge für sämtliche Schenkelbleche (in der Länge von L+B+V bzw. in doppelter Länge) und Jochbleche (in der Länge 4E) zu schneiden und dann diese Tafeln in die erforderlichen Breiten b bzw. b+v aufzuteilen und weiterhin im erforderlichen Ausmass eventuell in 2 Teile zu schneiden. auszuknacken und die Ecken abzuschneiden. Die für diese 3 Längen gemäss Fig. 3 erforderlichen, aus der Blechrolle abzuschneidenden Rohgewichte lassen sich auf einfache Weise ermitteln.
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den in Fig. 4 dargestellten Flächen.
Damit lässt sich das theoretische Verschnittgewicht rasch für jede einzelne Stufe ermitteln.
Gegenüber dem Schnittverlust entsprechend b2 + 2 v2 für die Verschachtelung nach Fig. l, tritt also nur eine unwesentliche Erhöhung auf.
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Dieses Verhältnis nimmt daher mit fallender Blechbreite b in den Aussenpaketen ab. Rechnet man für durchschnittliche Verhältnisse mit Hinblick auf die anzustrebende schlanke Bauart mit L = 4D und E = 2D und setzt im geometrischen Mittel b = 0, 8 D, so ergibt sich ein theoretischer Gewichtsverlust von etwa 3, 5 %, welcher durch die erzielbare Verlusteinsparung mehrfach aufgewogen wird.
Nachstehend sind nochmals die Vorteile der neuen Verschachtelungsart übersichtlich zusammengestellt : Verringerung der Zusatzverluste durch Querflüsse zwischen den einzelnen Kernstufen ; einfache Manipulation und Vermeidung von Schnittfehlern beim Zuschneiden der Blechtafeln und Blechstreifen ; Verringerung von Schnittverlusten infolge Nichtverwendbarkeit von Reststreifen innerhalb desselben Kernes ; einfache Manipulation beim Einschichten, insbesondere der Jochbleche, einfache Gestaltung der Schnittpläne und einfache Einstellung so wie Kontrolle der Schnittlänge, so wie kleinstmögliche Anzahl verschiedenartiger Bleche für die Schenkel und Joche.
Selbstverständlich ist auch eine Ausführung denkbar, bei der wohl die Verschachtelung des Mittelschenkels gemäss Fig. 2 ausgeführt ist, die Verschachtelung der Aussenschenkel jedoch gemäss Fig. la bzw. 1c beibehalten wird. Damit wird wohl einerseits erreicht, dass die Bleche Ha und lIb der Aussenschenkel gegenüber der Ausführung Fig. 3b nunmehr in sich gleich werden. Diesem nur scheinbaren Vorteil steht jedoch der ausschlaggebende Nachteil gegenüber, dass die Formgebung der Jochbleche mit ihren Ausknackungen für das obere und untere Joch ungleich wird, so dass die Ausknackungen für diese beiden Jochbleche verschieden eingestellt werden müssen, wodurch eine effektive Mehrarbeit entsteht.
Die ungleiche Ausführung der Schenkelbleche IIa und Eb (Fig. 3b), welche durch die Anordnung gemäss Fig. 2 entsteht, stellt demgegenüber jedoch keinen Nachteil dar, da es sich nur um einen einzigen Trennschnitt zwischen den aus der Länge 2 (L+B+V) bestehenden Blechstreifen handelt, aus dem diese beiden Teilbleche hergestellt werden und dieser Trennschnitt von vornherein ohnehin eingestellt werden muss.
Eine weitere Möglichkeit unabhängig von der beliebigen Jochverstärkung v in sich gleiche Blechlängen für die zu schneidenden Tafeln bzw. Streifen, im besonderen für die Mittelschenkel zu erhalten, ist in Fig. 5 für die Verschachtelung des Mittelschenkels dargestellt.
Hier gehen die Ausknackungen an der oberen Stossfuge von den anschliessenden Ecken des Fensters aus, während sie an der unteren Stossfuge von Punkten ausgehen, die um das Überlappungsmass v von den Fensterecken in Fensterrichtung seitlich entfernt liegen. Die Anordnung ist daher symmetrisch zur Achse des Mittelschenkels. In der folgenden Blechlage erscheint das Schenkelblech um das Überlappungsmass v nach oben verschoben, so dass die Ausgangspunkte für die Stossfugen oben und unten ihre Rollen vertauscht haben, wie es durch die strichlierten Linien in Fig. 5 angedeutet ist. Infolge der verschieden tiefen Ausknackungen im oberen und unteren Jochblech werden diese aber wieder verschiedenartig und tritt in allen Fällen wieder der Nachteil der doppelten Einstellarbeit für den Schnitt auf.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Aus kornorientiertem Blech überlappt geschichteter Kern für Transformatoren od. dgl. mit unter 45 verlaufenden Stossfugen zwischen Schenkel- und Jochblechen, dadurch gekennzeichnet, dass die ein- zelnen Stufen des Kernquerschnittes mit Überlappungen bzw. diesen entsprechenden Jochverstärkungen ausgeführt sind, welche bei den äusseren Kernstufen mit kleinerer Blechbreite wenigstens zum Teil kleiner als im breitesten Mittelpaket sind.