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Trockenisolierter Freiluft-Hochstromtransformator Es ist eine Einrichtung an Gleisanlagen, insbesondere für Rangieranlagen, bekanntgeworden, bei welcher motorlose Schienenfahrzeuge, z. B. Eisenbahn- Güterwagen.,unter rEinwirkung vonelektrodynamischen Kräften beschleunigt bzw. gebremst werden können. Die elektrodynamischen Kräfte wirken bei :diesen Anlagen innerhalb von einem oder mehreren Gleisabschnitten, in welche die motorlosen Schienenfahrzeuge mit z.
B. durch den sogenannten Ablaufberg vermittelten Fahrgeschwindigkeiten einlaufen. Der Zweck der Einrichtung besteht darin, die Fahrgeschwindigkeit aller Wagen auf ein ungefährliches Mass, z. B. unter lm/sec. zu bringen und zu halten., um einerseits auch entfernt liegende Laufziele (stehende Wagenkolonne) noch zu erreichen, anderseits beim Auftreffen Rangierschäden zu vermeiden. Innerhalb jeder solchen Beschleunigungs- bzw.
Bremszone der Anlage wird die zur Erzeugung der elektrodynamischen Kräfte nötige Energie den beiden vonein- ander isolierten Fahrschienen des Gleises von einer oder mehreren Stromquellen zugeführt, welche einen Strom in der Grössenordnung von mehreren tausend bis einigen zehntausend Ampere bei einer möglichst kleinen Streureaktanz liefern sollen.
Am zweckmässigsten erweisen sich als Stromquellen für den oben geschilderten Zweck Hochstromtransformatoren, vorzugsweise für eine Frequenz von 16 =/;; oder auch 50 Hz, welche in regelmässigen Abständen längs jeder Beschlennigungs- bzw. Bremszone direkt in das Schotterbett des Gleises eingebaut werden können.
Die Speisung mit den Hoch:strom- transformatoren hat unter anderem den Vorteil, dass damit die Stromquellenanschlüsse auf einfache Weise in unmittelbarer Nähe der damit zu verbindenden Fahrschienen gebracht werden können, wodurch die Schleifeninduktivität des die elektrodynamischen. Kräfte erzeugenden Stromkreises von einem Pol der Stromquelle längs der einen Fahrschiene,
dann über die Radsätze eines auf dem betreffenden Geleise- abschnitt sich befindlichen Schienenfahrzeuges und schliesslich längs der anderen Fahrschiene wieder zurück zum anderen Pol der Stromquelle auf ein Minimum reduziert werden kann. Diese Sekundärspannung ist aus Gründen der Berührungsgefahr möglichst klein zu halten.
Ausserdem sind möglichst kleine Leitungs- impedanzen auch aus wirtschaftlichen Gründen (Blindleistung, Verluste) anzustreben.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, einen Hochstrorntransformator zu schaffen, welcher als Stromquelle für den oben geschilderten Zweck sämt- lichen Anforderungen am besten entspricht. Solche Transformatoren sollen nämlich:
sekundärseitig einen Strom von mehr als zehntausend Ampere bei einer Spannung von einigen Volt abgeben, eine möglichst kleine Streureaktanz aufweisen, gegen Wettereinflüsse, Feuchtigkeit und Verschmutzung unempfindlich sein, keinerlei Wartung benötigen, zugleich aber in grossen Stückzahlen auf möglichst einfache und preislich günstige Art fabriziert werden können.
Der erfindungsgemässe trockenisolierte Freiluft Hochstromtransformator für mehr -als 10 Kilo- Ampere (kA) Sekundärstrom, mit geringer Streureaktanz, zur Speisung vorzugsweise von Eisenbahngeleisen besteht nun darin, dass sein Ringkern, der die gleichmässig auf ihm verteilte Primärwicklung trägt,
auf den Seiten der äussern und innern Mantelflächen und auf mindestens einer Stirnseite vom zugleich die Sekundärwicklung bildenden metallischen Transfor- matorkessel zusammen mit einem von der Kesselstirnseite aus axial nach innen gerichteten, den einen Sekundäranschlluss tragenden Rohransatz umfasst ist.
Der oder die andern Sekundäranschlüssse sind an der Aussenwandung des Kessels, vorzugsweise an einem
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durch diese gebildeten ringförmigen, einen breiten Kranz bildenden Wulst angeordnet.
Der erfindungsgemässe Hochstromtransformator kann nun in die Gleisanlage zweckmässig so eingebaut werden, dass er vollständig in das Schotterbett auf solche Weise eingesenkt ist, dass der eine Sekundäranschluss auf der Aussenseite des Gleises in unmittelbarer Nähe der Fahrschiene hinausragt, währenddem der andere bzw. mehrere parallele Anschlüsse zwischen den beiden Schienen. sich befinden, womit die möglichst kurzen Verbindungen von den Sekundär- anschlüssen zu den beiden voneinander isolierten Schienen auf einfache Weise hergestellt wenden können.
Damit der Transformator zugleich die beim Durchfahren dies Eisenbahnfahrzeuges entstehende Bewegung (Senkung) dies Gleises mitmachen kann, wird sein Kessel am zweckmässigsten z. B. am ringförmigen Wulst direkt auf die Schwellen des Gleises gelagert, wobei für eine genügende Bewegungsfreiheit in senkrechter Richtung für den Transformatorkessel gesorgt werden muss.
Die Isolierung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung des Transformators kann am vorteilhaftesten .aus einem festen, vorzugsweise im flüssigen Zustand aufgebrachten und später fest werden- den Isolierstoff bestehen.
Der gesamte durch den zentralen zylindrischen Vorsprung, den Bodens und diie äussere Wandung de;s Kessels begrenzte Raum samt der Primärwicklung, deren Zuleitungen und den gegebenenfalls verwendeten Distanzier- bzw. Befestimnos- elementen kann mit einem giessbaren Isolierstoff ausgegossen werden, weicher die darin befindlichen Teile allseitig umhüllt und die einzelnen:
Windungen der Primärspule voneinander und gegebenenfalls unter Benützung der isolierenden Zwischenlagen von dem Kern isoliert. Am besten eignen sich zu diesem Zweck die ohne Abspaltung flüchtiger Bestandteile durch eine Polyreaktion, wie z. B. Polymerisation oder Polyaddition irreversibel aushärtenden Niederdruckharze, welche den gestellten Anforderungen sowohl in dielek- trischer wie in mechanischer Hinsicht völlig genügen.
Unter diesen sind insbesondere die Epoxyharze, wie z. B. die unter der Markenbezeichnung Araldüt bekannten Harze geeignet.
Der ringförmige ferromagnetische Kern kann bei dem intermittierenden Betrieb mit kurzzeitiger Ein- schaltdauer, welche für die erfindungsgemässen Trans- formatoren meist in Frage kommt, und, falls sie für den 162/,g-Hz-Betrieb vorgesehen sind, aus handeln üblichem. unlegie.rtem Eisenblech bestehen., was eine noch wirtschaftlichere Bauart ermöglichst.
Um der Gefahr entgegenzuwirken, dass bei ständigen Temperaturschwankungen zwischen d .er Kesselwandung einerseits und! dem festen Isolierstoff anderseits infolge unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizien- ten mit der Zeit Risse entstehen, in welche Feu chtg- keit eindringen könnte, kann entweder auf die ganze freiliegende Fläche des festen Isolierstoffes eine Schicht eines elastischen, nachgiebigen, dichtenden Stoffes aufgebracht werden,
oder aber mindestens zw sehen dem festen Isolierstoff und der äussern Kesselwand, an deren innerem Rand, eine Rille vorgesehen werden, welche mit solchem dichtendem Stoff ausgefüllt ist. Als dichtende Stoffe kommen verschiedene Kunststoffe in Frage, ferner nachflie- ssende Stoffe wie z. B. Asphalt.
Selbstverständlich kann auch ein Deckel vorgesehen werden, der zweckmässigerweise auf gleichem Potential wie die eine der sekundärseitigen Zuleitungen steht. Ausserdem besteht die Möglichkeit, den Kessel auch; in umgekehrter Lage als in der nachstehend beschriebenen Figur dargestellt, zu verwenden.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Hochstromtransformators ist teilweise im Schnitt, teilweise in der Ansicht in Fig. 1 dargestellt. Der spiralförmig aufgewickelte Ringkern 1 trägt auf seinem ganzen Umfang die gleichmässig verteilte Primärwicklung 2 und ist innerhalb eines metallischen, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gegossenen Kessels 3 angeordnet, welcher zugleich die aus einer einzelnen Windung bestehende Sekundärwicklung des Transformators bildet.
Die Stirnseite 4 des Kessels weist einen axial nach innen gerichteten Rohransatz 5 auf, welcher mit der vorzugsweise zylindrischen äusseren Wandung 6 koaxial angeordnet ist und welcher den einen Sekundäranschluss 7 trägt. Der Kern 1 samt der Primärwicklung 2, den dazu gehörigen Zuleitungen 8 und den gegebenenfalls verwendeten Distanzie.rstücken sind innerhalb des durch die Wandungen 5 und 6 und die Kesselstirnseite 4 be- grenzten Raumes in einem festen,
diesen Raum vollständig ausfüllenden und die darin befindlichen Teile allseitig umschliessenden Isolierstoff 9 eingebettet. Zur Einbettung wird vorzugsweise ein irreversibel aushärtendes Niederdruckgiessharz, insbesondere ein Epoxyharz, verwendet. Die äussere Kesselwandung 6 ist am Rande mit einem ringförmigen, einen breiten Kranz bildenden Wulst 10 versehen, welcher einerseits zur Befestigung des Transformators in der zu diesem Zweck vorgesehenen Aussparung 11 der Schwelle 12 dienen kann,
anderseits dazu die innerhalb der ganzen Kesselwandung induzierten Sekundärströme anzusammeln und an die Sekundäranschlüsse 13 zuzuleiten hilft. Die zwischen der Kesselwandung 6 und dem festen Einbettungsisolierstoff 9 vorgesehene, am ganzen Umfang des inneren Randes der Wandung 6 freigelassene Rille 17 ist zwecks Abdichtung mit einem elastisch nachgiebigen, dichtenden Stoff, z. B. Asphalt, ausgefüllt.
Der in das Schotterbott der Eisenbahnanlage eingesenkte Transformator ist so angeordnet, dass der eine Seskundäranschluss 7 ausserhalb der einen Schiene 14 des Gleises hinausragt und eine möglichst kurze Verbindung mit der Schiene 14 erlaubt, währenddem der andere Sekundäranschluss bzw. mehrere an dem breiten Kranz 10 des Kessels angeordnete parallele Sekundäranschlüsse 13 auf der anderen Seite der Eisenbahnschiene 14, das heisst zwischen den beiden Schienen des Gleises sich befinden und somit eine
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möglichst kurze Verbindung zu der anderen Schiene des Gleises bzw.
zu den längs der Schiene 14 geführten und von dieser mittel der isolierenden Unterlage 15 getrennten Zusatzleiter 16 ermöglichen.