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Hochstromtransformator mit Zwischenkreis-Regulierung, bestehend aus einem in einem gemeinsamen Kessel angeordneten Haupttransformator und Zusatztransformator, mit als Scheibenspulen ausgebildeten Unterspannungswiclklungen Die Erfindung betrifft einen Hochstromtransfor- mator mit Zwischenkreisregulierung bestehend aus einem in einem gemeinsamen Kessel angeordneten Haupttransformator und Zusatztransformator,
mit als Scheibenspulen ausgebildeten Unterspannungs-Wick- lungen.
In der chemischen und metallurgischen Industrie werden für einen vielseitigen Anwendungsbereich elektrische öfen benutzt, die bei verhältnismässig geringen, in einem meistens weiten Regelbereich einstellbaren Spannungen hohe Stromstärken benötigen.
Da die Übertragung grosser Stromstärken bei niedrigen Spannungen Schwierigkeiten bereitet und zudem unwirtschaftlich ist, werden die Elektroöfen über Transformatoren an das Netz angeschlossen, welche die eingespeiste Hochspannung auf die niedrige Ofenbetriebsspannung heruntertransformieren und ausserdem über besondere Regulierschaltungen das Einstellen der Verbraucherspannung nach den Betriebsverhältnissen ermöglichen. Der Aufbau der Eisenkerne und der Oberspannungs-Wicklungen unterscheidet sich nicht von dem der normalen Transformatoren. Die Unterspannungs-Wicklungen dagegen müssen, den individuellen Verhältnissen ange- passt werden.
Bei den Hochstromtransformatoren mit Zwischenkreisregulierung der üblichen Ausführung sind die Unterspannungs-Wicklungen des Haupttransformators und des Zusatztransformators in Reihe geschaltet. Bei Transformatoren für sehr grosse Leistungen, bei denen die Unterspannungs- Wicklung nur aus einer oder zwei Windungen gebildet wird, sind Ausführungen mit massiven, lösbar miteinander verbundenen Kupferzylindern bekannt. Die Unterspannungs-Wicklungen des Haupttransfor- mators und des Zusatztransformators werden mittels Schraub- oder Lötverbindungen miteinander verbunden.
Bei grossen Transformatoreneinheiten ist wegen der sehr hohen Stromstärken die Herstellung derarti- ger Schaltverbindungen aus räumlichen Gründen und wegen der schlechten Zugänglichkeit zwischen beiden Systemen meist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.
Hinzu kommt, dass derartige Verbindungen infolge ihrer grossen Kupfer-Querschnitte erhebliche Zusatzverluste durch Streufelder zur Folge haben, abgesehen von den Zusatzverlusten an den Schraubverbindungen durch übergangswiderstand. Zwar können bei der Verwendung von einlagigen Blechzy- linderwicklungen die Schaltverbindungen einfacher und billiger hergestellt werden, dafür müssen aber erheblich grössere Zusatzverluste der Wicklung in Kauf genommen werden.
So entstehen bei der beispielsweisen Verwendung eines massiven Kupferzylinders erhebliche Wirbelstromverluste durch die Einwirkung der das Kupfer durchsetzenden Axial- und Radialkomponente des Streufeldes.
Die entstehenden Wirbelströme lassen in einem entscheidenden Nachteil einer derartigen Anordnung eine einen bestimmten Grenzwert überschreitende Bemessung der Stärke des Kupferzylinders nicht zu. Dies ist gleichbedeutend mit einer Leistungsbegrenzung derartig ausgeführter Hochstromtransformato- ren.
Die Erfindung soll ermöglichen, die geschilderten Nachteile auszuschliessen und mit einfachen und wirksamen Mitteln bei geringstem Material- und Arbeitsaufwand den Aufbau der Wicklungen zu vereinfachen und eine leichtere Monatagemöglichkeit zu gewährleisten.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die je Phase in Reihe geschalteten Unterspannungs-Wicklungen des Haupttransformators und des Zusatztransformators aus Scheibenspulen mit mindestens einer Windung ausgeführt sind und die Reihenschaltung aus ein- und demselben Leiter hergestellt ist.
Hierbei können in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Leiter aus einer Mehrzahl von nach Art eines Röbelstabes fortlaufend verdrillten Teilleitern bestehen.
Der Aufbau der Scheibenspulen aus fortlaufend verdrillten Teilleitern bietet als wesentlichen Vorteil gegenüber der gebräuchlichen Anordnung mit den normalen Flachleitern, die eine hinreichende Auskreuzung der Leiter zum Zweck einer gleichmässigen Stromverteilung im Leiter nicht zulassen, die Möglichkeit, die Wirbelstromverluste erheblich zu reduzieren, das Leitungskupfer durch entsprechend höhere Belastbarkeit besser auszunutzen und den Transformator bei gleichen Gesamtverlusten in seinen Abmessungen wesentlich zu verkleinern. Da die Vergrösserung der Leiterquerschnitte nur eine unwesentliche Zunahme der Wirbelstromverluste zur Folge hat,
lässt sich der Hochstrom-Transformator gemäss der Erfindung zweckmässig für eine gegen- über den bekannten Anordnungen höhere Leistung auslegen.
Auf diese Weise entfallen vorteilhafterweise die bei den bekannten Ausführungen gebräuchlichen lösbaren Schaltverbindungen zwischen den Haupt- und dem Zusatztransformator. Hierdurch werden Einsparungen an Material und Arbeitszeit ermöglicht und die Montage erleichtert. Ferner kann durch Wegfall zusätzlichen Raumes für die Schaltverbindungen der Abstand zwischen den beiden Kernen verringert werden. Das bedeutet kleinere Abmessungen des Transformators und geringeres Ölgewicht.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert: In dem in der Figur gezeichneten Grundriss der Anordnung sind die dem Haupttransformator und dem Zusatztransformator zugeordneten Eisenkerne 1 und 2 mit den innenliegenden Oberspannungs- und Regulier-Wicklungen 3 und 4 sowie den aussenliegenden Unterspannungswicklungen 5 und 6 ersichtlich. Die Unterspannungs-Wicklungen beider Transformatoren werden aus einer gleichen, der Stromstärke entsprechenden Anzahl von übereinanderlie- genden Scheibenspulen aufgebaut. Sämtliche Spulen der Wicklung 5 sind mit denen der Wicklung 6 in Reihe, die Anfänge und Enden der Spulen parallelgeschaltet.
Als Wicklungsmaterial werden Bündelleiter aus fortlaufend verdrilltem Kupfer, ähnlich Röbelstä- ben, verwendet. Die Spulen werden mittels einer Vorrichtung aus einem Stück in der Form ähnlich einer Acht gebogen.
Die an den übergangsstellen zwischen den beiden Unterspannungs-Wicklungen 5 und 6 sowie an den Spulenenden 7 durch Wechselwirkung zwischen den Strömen und ihren Magnetfeldern auf die Leiter hervorgerufenen mechanischen Kräfte werden durch Presskonstruktionen 8, 9 aufgenommen.