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Rahmenkern für Transformatoren
Bei grossen Transformatorkernen ist es aus Herstellungsgründen erforderlich, die Blechbreiten zu unterteilen, wodurch sich bei zweischenkeligen Einphasenkernen stets sogennante Vollrahmenkerne, bei dreischenkeligen Drehstromkernen dagegen Vollrahmenkerne oder Halbrahmenkerne ergeben, je nachdem, ob der magnetische Verkettungspunkt ober-und unterhalb des Mittelschenkels aufgespaltet wird oder nicht. Das Hauptkennzeichen der Vollrahmenkerne besteht darin, dass die Innenrahmen aus den darüberliegenden Aussenrahmen ohne Demontage der Rahmen selbst, herausgezogen oder eingesetzt werden können. Ein Drehstrom-Zweifach-Vollrahmenkern entsteht also durch mittelschenkelsymmetrische Aneinanderstellung zweier gleicher Innenrahmen und Einschieben in einen, beide umfassenden Aussenrahmen.
Die heute im Transformatorenbau vorwiegend verwendeten kaltgewalzten Bleche besitzen in ihrer Walzrichtung eine magnetische Vorzugsrichtung und werden demzufolge in Rollen bestimmter Breite angelie- fert, um eine gute Ausnützung zu erreichen. Damit ist aber anderseits die Unterteilung des gesamten Kernes in Rahmen mit Rücksicht auf die Blechrollenbreite eine Notwendigkeit.
Die so entstehenden magnetischen Teilrahmen mit ihrer unterschiedlichen mittleren Länge stellen für den magnetischen Fluss eine Parallelschaltung mit konstanter Erregung dar, was besonders am zweischenkeligen Einphasenkern sehr übersichtlich zu Tage tritt. Ist nun in jedem Teilrahmen die magnetische Leitfähigkeit pro Längeneinheit die gleiche, so wird sich der Fluss zufolge der ungleichen magnetischen Längen der'Teilrahmen ungleich aufteilen, d. h., in den inneren Rahmen wird die Flussdichte grösser sein als in den Aussenrahmen. Diese Erscheinung ist natürlich sehr unerwünscht, nachdem von der Flussdichte nicht nur die Erwärmung der Bleche sondern auch die Schwingungserscheinungen des Kernes abhängen, was besonders im Geräuschpegel des Transformators zum Ausdruck kommt.
Da die Verluste nahezu mit der dritten Potenz der Flussdichte ansteigen, ist meist die Erhöhung der Verluste des Innenrahmens grösser als der Rückgewinn im Aussenrahmen, so dass die heutzutage sehr hoch kapitalisierten Eisenverluste für den Gesamtkern ansteigen. Dieselben Überlegungen ergeben sich auch für den Magnetisierungsaufwand, also für den Blindleistungsbedarf im Leerlauf des Transformators.
Es ist bekannt, dass bei Transformatorenkernen aus kaltgewalztem Blech die Verluste, aber vor allem der Magnetisierungsaufwand absinken, wenn man die Verzapfung der Bleche nach einem der zahlreich bekannten Gehrungsschnitte, vorwiegend unter 450, ohne oder mit geringer Überlappung der Bleche ausführt.
Der Erfindungsgedanke besteht nun darin, Einphasen-und Mehrphasen-Vollrahmen-oder Halbrah- meneisenkerne aus geschichteten Transformatorenblechen in der Ausführungsform der Einzelrahmen so zu kombinieren, dass jeweils der äussere Rahmen in Schrägschnittausführung (vorwiegend 450 Gehrungsschnitt) ohne oder mit geringfügiger Überlappung der Bleche ausgeführt wird, wogegen der oder die inneren Rahmen gegen das Kernfenster zu mit Geradschnitt in der üblichen Weise überlappt verschachtelt werden.
Zur weiteren Vergleichmässigung der magnetisch parallel liegenden Widerstände der Teilrahmen kann auch noch die Blechqualität vom Aussenrahmen zu den Innenrahmen am Kernfenster hin abnehmen, wobei bei einem besonders ungünstigen Längenverhältnis auch der Aussenrahmen aus kaltgewalzten und der Innenrahmen aus warmgewalzten Blechen hergestellt werden könnte.
An Hand der Zeichnung soll der erfindungsgemässe Vorschlag näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt einen zweischenkeligen Einphasenkern in Zweifach-Vollrahmenausführung, wobei der Innenrahmen normal verschachtelt, der Aussenrahmen in Gehrungsverzapfung ausgebildet ist. Fig. 2 zeigt einen Drehstromhalbrahmenkern in Dreischenkelbauweise mit Zweifachunterteilung der Bleche, während
Fig. 3 denselben Kern für Dreifachunterteilung der Bleche-darstellt. Sowohl bei Fig. 2 als auch Fig. 3 ist der Aussenrahmen in Gehrungsverzapfung, die Innenrahmen in normaler Verschachtelung ausgebildet.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass in der deutschen Auslegeschrift Nr. 1104051 Vollrahmenkerne beschrieben sind, bei welchen in umgekehrter Weise als bei der erfindungsgemässen Ausführung die Innenrahmen am Kernfenster Gehrungsstoss besitzen, wogegen die darüberliegenden Aussenrahmen mit normalem Geradschnitt verschachtelt sind. Das Motiv für diese Ausführungsart ist, eine besonders stabile Kernbauart zu erzielen, in magnetischer Hinsicht jedoch fördert diese Kernausbildung die anfangs erwähnten Unterschiede in den magnetischen Widerständen der einzelnen Teilrahmen und damit die ungleiche Aufteilung des Gesamtflusses, die aus den eingangs erwähnten Gründen vermieden werden soll.
Bezüglich der weiteren fakultativenMassnahme zur Vergleichmässigung der magnetischen Widerstände der einzelnen Teilrahmen, nämlich der Wahl von Blechen höherer Permeabilität für den Aussenrahmen, sei erwähnt, dass es nach der deutschen Patentschrift Nr. 935318 bekannt ist, einem Spezialmehrfachrahmenkern nach bestimmten Formelbedingungen in den einzelnen Teilrahmen durch Wahl der magnetischen Blecheigenschaften derartige magnetische Widerstände zu geben, dass in der Summenwirkung ein oberwellenfreier Drehstromtransformator entsteht.
Die Induktionsverteilung im Schnitt durch die-. se Rahmen ist allein schon durch die Phasenverschiebung der einzelnen magnetischen Teilrahmenflüsse äusserst ungleich, wogegen bei der erfindungsgemässen Ausführung durch Wahl einer höheren Permeabilität in dem Aussenrahmen eine möglichst gleichmässige Induktionsverteilung über den Gesamtquerschnitt angestrebt wird.