<Desc/Clms Page number 1>
Symmetrischer Drehstrom-Kerntransformator und Verwendung des Transformators als Streutransformator Die vorliegende Erfindung betrifft einen symmetrischen Drehstrom-Kerntransformator aus kaltgewalzten Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung sowie die Verwendung des Transformators als Streutransformator.
Es sind symmetrische Drehstrom-Kerntransformato- ren bekannt, deren Eisenkern aus dem Tempeltyp mit Anordnung der Säulen im Dreieck und gewickelten Ring- jochen abgeleitet sind. Die runden Säulen sind hierbei evolventenförmig geblecht und die Joche im Dreieck gewickelt. Die Verspannung des Kerns erfolgt mit in den Säulen geführten Zugbolzen. Bei diesen Transformatoren werden wohl symmetrische magnetische Verhältnisse im Eisenkern erzielt.
Dagegen weist der Eisenkern, wenn auch in geringerem Masse als bei klassischen, drei- oder fünfschenkligen, überlappten, ebenen Eisenkernen, Partien auf, in welchen die Flussrichtung von der Walz- richtung abweicht und damit zusätzliche Verluste verursacht. Zudem ist die Herstellung der Evolventenble- chung aufwendig und es müssen beim Zusammenbau der Säulen und Joche zwecks Verkleinerung der Luftspalte Stossfugeneinlagen vorgesehen werden.
Es sind ferner symmetrische Drehstrom-Kerntrans- formatoren bekannt, die einen sogenannten Y-Kern aufweisen. Dieser besteht aus drei C-förmigen Bandkernen, deren abgewickelte Teile als Joche radial in der Art des Buchstabens Y zusammengefügt sind. Da der Fluss über alle drei oberen und unteren Stossfugen der Joche verläuft, müssen die Enden der C-förmigen Kerne entsprechend unter 120 bearbeitet, z.B. gefräst werden, damit zur Verkleinerung der Luftspalte alle Jochquer- schnitte stumpf aneinander anliegen. Die C-förmigen Kerne müssen zur Halterung radial eingespannt werden, was schwierig durchführbar ist.
Als weiterer Nachteil besteht die Notwendigkeit, beim Herstellen der Wicklung die C-förmigen Kerne mitzudrehen, da die Wicklung nicht separat hergestellt und über den Kern auf den Schenkel geschoben werden kann.
Zweck der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäss ist der DrehstromKerntransformator dadurch gekennzeichnet, dass die Joche dreier aus zwei U-förmigen, längs einer horizon- talen Schnittebene zusammengefügten Kernen bestehender Bandwickelkerne deltaförmig angeordnet sind, wobei je zwei in ihrer Längsrichtung aneinanderstossende Schenkel zur Aufnahme mindestens einer Wickelspule vorgesehen sind.
Die Verwendung des Drehstrom-Kerntransformators als Streutransformator ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer zur horizontalen Schnittebene der deltaförmig angeordneten Joche parallelen Ebene Streubleche angeordnet sind und dass die auf jedem Schenkelpaar vorgesehenen Wickelspulen mehrteilig ausgebildet sind.
Die Erfindung wird anschliessend anhand von Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Transformatorkernes mit schematisch dargestellten Wicklungen, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen Kern ge- mäss Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht einer Ausführungsform als Streutransformator, Fig.4 eine Draufsicht auf Streubleche des Streutransformators gemäss Fig. 3.
Der in Fig. 1 dargestellte Eisenkern weist drei Bandwickelkerne 1 auf, die deltaförmig, d.h. längs den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Jeder Bandwickelkern 1 ist längs einer horizontalen Schnittfläche 7 in zwei U-förmige Kernteile 3 und 5 aufgeschnitten, um das Aufbringen der Wickelspulen zu ermöglichen. Zum Zusammenziehen der U-förmigen Kernteile 3 und 5 sind ein Spannband 17 und ein Spannschloss 19 vorgesehen. Die magnetische Vorzugsrichtung, d.h. die Walzrichtung der die Bandwickelkerne 1 bildenden kaltgewalzten Blechstreifen verläuft in deren Längsrichtung.
Jeder Bandwickelkern 1 weist demnach ein oberes und unteres Joch 9 bzw. 11 und zwei Schenkel 13 und 15 auf. Je ein Schenkel 13 bzw. 15 benachbarter Bandwickelkerne stossen in Längsrichtung der Schenkel aneinander und bilden gemeinsam einen Schenkel des Transformatorkerns. Auf diesen Schenkeln ist jeweils eine nur schematisch dargestellte Wicklung 21 mittels eines Spulenkörpers aufgebracht. Hierbei kann selbstverständlich die Wicklung aus mehreren Röhren- und/
<Desc/Clms Page number 2>
oder Scheibenwicklungen bzw. der Spulenkörper aus mehreren, in Längsrichtung der Schenkel nebeneinander angeordneten, scheibenförmigen Spulenkörpern bestehen.
Um die Verwendung im wesentlichen kreisförmiger Spulen zu ermöglichen und eine günstige Ausnützung der Querschnittsfläche im Innern der Spulen durch die Kerne zu erzielen, weisen die aneinander liegenden Schenkel 13, 15 im Querschnitt (Fig. 2) eine unter 60 angeschrägte Seitenfläche 23 auf, so dass die Schenkel 13 und 15 mit ihren Seitenflächen stumpf aneinander liegen. Diese Anschrägung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass zum Wickeln der Bandkerne 1 Blechstreifen mit fortlaufend geringerer Breite verwendet werden.
Hierbei werden die Kerne so gewickelt, dass die einen Kanten der Bleche, nämlich die Aussenkanten des zusammengestellten Kerns, in einer Ebene liegen. Diese Wik- kelart erschwert den Wickelvorgang nur unwesentlich.
Zur Halterung der deltaförmig angeordneten Bandwickelkerne 1 sind eine obere und eine untere Press- platte 25 bzw. 27 vorgesehen, die beide in Längsrichtung der Schenkel 13, 15 auf die Joche 9 bzw. 11 drük- ken. Zur Erzeugung des Längsdruckes sind die beiden Pressplatten 25, 27 durch einen zentralen Zugbolzen 29 verbunden. Die Pressplatten 25 und 27 können beispiels- vveise kreisförmig oder auch angenähert dreieckförmig sein und aus einem Isoliermaterial bestehen. Die untere Pressplatte 27 kann zudem mit einem nicht dargestellten Sockel zum Befestigen des Transformators versehen sein oder als Sockel ausgebildet sein.
Auf der oberen Press- platte können Anschlussklemmen zur Verbindung der Wicklungen mit einem speisenden Netz und einem Verbraucher wie auch zum Verbinden von Wicklungen unter sich angeordnet sein. Für grosse und entsprechend schwere Kerne kann es zweckmässig sein, mehrere Zugbolzen vorzusehen, die beispielsweise zwischen je zwei Wickelspulen auf der Aussenseite der Bandwickelkerne 1 angeordnet werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verläuft im beschriebenen Drehstromtransformator der magnetische Fluss in jedem Kernquerschnitt in Richtung der magnetischen Vorzugsrichtung, insbesondere auch in der Übergangspartie von den Schenkeln 13, 15 zu den Jochen 9, 11. Die Verkettung der magnetischen Kreise ist hierbei elektromagnetisch. Dadurch reduzieren sich die Eisenverluste nahezu auf den Wert der Epsteinproben und können bei der Verwendung entsprechender Blechsorten beispielsweise den niederen Wert von 1 W/kg für den Leistungsbedarf bei einer Induktion von 15 kG erreichen.
Es ist deshalb möglich, die Leerlaufverluste im Vergleich zu Transformatoren mit ebenen Eisenkernen um etwa 40% und im Vergleich zu Transformatoren mit gewickelten Jochen und evolventenförmig geblechten Säulen um etwa 20 j0 herabzusetzen.
Der beschriebene Drehstromtransformator weist alle Vorteile der bekannten, aus dem Tempeltyp abgeleiteten, symmetrischen Transformatoren auf. Insbesondere ist dem Umstand Rechnung getragen, dass der Fluss in einem Schenkel gleich der Differenz der Flüsse in den anstos- senden Jochabschnitten ist, dass also die Jochflüsse um den Faktor j/3 kleiner als die Schenkelflüsse sind und demnach die Joche mit kleinerem Querschnitt ausgelegt werden können. In der beschriebenen Anordnung ist der Querschnitt der Joche 50% kleiner als derjenige der Schenkel, so dass sich eine wesentliche Materialersparnis ohne nachteilige elektromagnetische Auswirkungen ergibt.
Darüberhinaus kann die magnetische Induktion wesentlich, z.B. von 12 kG auf 16 kG erhöht werden, da der magnetische Fluss überall vollständig in der magnetischen Vorzugsrichtung verläuft. Die benötigte Win- dungszahl pro Volt reduziert sich proportional zur Ver- grösserung der Induktion, so dass sie entsprechend um etwa 25% herabgesetzt werden kann, wodurch auch die Kupferverluste wesentlich geringer werden.
Das Gesamtgewicht eines beschriebenen Drehstromtransformators lässt sich in einer Ausführungsform für 800 VA um etwa 35% gegenüber dem Gesamtgewicht eines konventionellen Drehstromtransformators senken.
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Drehstromtransformators liegt darin begründet, dass seine Wickelspulen zu einem überwiegenden Teil mit der Umluft frei in Verbindung stehen. Dadurch wird eine wesentlich bessere Kühlung als bei den bekannten Transformatoren mit ebenen Kernen erzielt.
Ferner weist der beschriebene Drehstromtransforma- tor den Vorteil auf, dass nur drei Luftspalte vorhanden sind statt deren sechs bei den bekannten symmetrischen Bauarten. Diese Luftspalte können zudem sehr gering gehalten werden, da es verhältnismässig einfach ist, den Bandwickelkern in zwei U-förmige Hälften zu teilen und die Schnittflächen mit einer Toleranz von etwa 5 #t zu schleifen. Schliesslich werden für den Aufbau des beschriebenen Drehstromtränsformators in vorteilhafter Weise Kerne eines einzigen Typs benötigt, deren Herstellung sehr einfach ist und die in einfacher Weise gehaltert werden können.
Der beschriebene Drehstromtransformator ist wegen der vollständig symmetrischen Anordnung der magnetischen Kreise vorteilhaft als Drehstrom-Streutransforma- tor verwendbar. In Fig. 3 ist die Ansicht einer derartigen Ausführungsform dargestellt.
Der Aufbau des Transformatorkerns entspricht der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung. Es sind wiederum drei Bandwickelkerne 1 mit ihren Jochen deltaförmig angeordnet, wobei jeder Bandwickelkern 1 aus zwei U-för- migen Kernteilen 3, 5 zusammengesetzt ist, die längs der horizontalen Schnittfläche 7 aufeinanderstossen. Die drei Bandwickelkerne 1 sind durch die beiden Pressplatten 25 und 27 zusammengehalten, wobei zur Erzeugung des axialen Druckes der zentrale Zugbolzen 29 vorgesehen ist.
In einer Horizontalebene der Bandwickelkerne 1 sind mehrere Streubleche 35 angeordnet, die sich innerhalb des von den Schenkeln 13, 15 begrenzten Raumes erstrecken und deren Schnittform aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die Streubleche 35 sind mittels Muttern 37 auf dem zentralen Zugbolzen 29 eingespannt.
Je zwei Schenkel 13 und 15 benachbarter Bandwik- kelkerne 1 bilden wiederum einen gemeinsamen Schenkel für eine Wickelspulenanordnung. Wie in Fig. 3 für einen der Schenkel gezeigt ist, ist die Wickelspule eines Schenkels in beispielsweise zwei Teil-Wickelspulen 39 und 41 aufgetrennt. Die Länge der Wickelspulen bzw. die Höhe, in welcher die Streubleche 35 angebracht sind, richtet sich nach der gewünschten Verteilung der Ge= samtwicklung eines Schenkels auf die beiden Teil-Wickel- spulen 39 und 41.
Zur Verbindung der Wicklungen der Wickelspulen 39 und 41 können auf der oberen Press- platte 25 Anschlussklemmen angeordnet werden.
Der beschriebene Streutransformator weist den Vorteil auf, dass seine magnetischen Kreise vollständig symmetrisch sind und dass sein Aufbau sehr einfach ist.
<Desc/Clms Page number 3>