CH646545A5

CH646545A5 - Transformer for use in underground spaces

Info

Publication number: CH646545A5
Application number: CH510879A
Authority: CH
Inventors: Werner Dehmel; Martin Schwert
Original assignee: Gewerk Eisenhuette Westfalia
Priority date: 1978-06-03
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1984-11-30
Also published as: AT378436B; MA18479A1; DE2824382C2; FR2427672A1; BE876721A; DE2824382A1; NL7903966A; FR2427672B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Transformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a transformer according to the preamble of claim 1.

Ein Transformator dieser Gattung ist in der DE-PS 843 579 beschrieben und dargestellt. Der freie Innenraum dieses Transformators ist allseitig gegen die Aussenluft abgeschlossen und mit einem gasförmigen Kühlmedium gefüllt. Für die Kühlung des Transformators ist eine Innen- und Aus-senbelüftung vorgesehen. Die Innenbelüftung wird durch einen im freien Innenraum des Transformatorgehäuses angeordneten Ventilator erzeugt, der die Innenluft im freien Innenraum umwälzt und sie durch rohrförmige Kühlrippen führt, die auf den Gehäuseseitenwänden angeordnet sind. Für die Aussenbelüftung ist ebenfalls ein auf der Oberseite des Gehäuses angeordneter Ventilator vorgesehen, der die Aussenluft von unten her durch Kühlkanäle saugt, die einerseits durch die Aussenflächen der vorgenannten rohrförmigen Kühlrippen und andererseits durch die Wandung eines Mantels gebildet werden, der sich um die Gehäuseseitenwände herum erstreckt. A transformer of this type is described and shown in DE-PS 843 579. The free interior of this transformer is sealed on all sides against the outside air and filled with a gaseous cooling medium. Internal and external ventilation is provided for cooling the transformer. The internal ventilation is generated by a fan arranged in the free interior of the transformer housing, which circulates the internal air in the free interior and guides it through tubular cooling fins which are arranged on the housing side walls. For external ventilation, a fan is also provided on the top of the housing, which sucks the outside air from below through cooling channels, which are formed on the one hand by the outer surfaces of the aforementioned tubular cooling fins and on the other hand by the wall of a jacket that surrounds the side walls of the housing extends.

Dieser Transformator weist folgende Nachteile auf. Er ist schon wegen des Vorhandenseins von zwei Ventilatoren, aber auch wegen des zusätzlichen Gehäusemantels materialintensiv und teuer in der Herstellung. Im Tunnelbau, wo der Arbeitsraum sehr begrenzt ist, führt der Einsatz eines solchen Transformators aus Platzgründen zu Schwierigkeiten. Ausserdem führt der Aussenbelüftungsstrom zu einer erhöhten Staubentwicklung im Tunnel. This transformer has the following disadvantages. Because of the presence of two fans, but also because of the additional casing, it is material-intensive and expensive to manufacture. In tunnel construction, where the working space is very limited, the use of such a transformer leads to difficulties due to space constraints. In addition, the outside ventilation flow leads to increased dust development in the tunnel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorbeschriebenen Transformator und dessen Kühlung zu vereinfachen sowie dessen Herstellungs- und Wartungskosten zu senken. Diese Aufgabe wird nach der Lehre aus dem Anspruch 1 gelöst. Ein entsprechend ausgebildeter Transformator ist preiswert herzustellen, weil der Aussenventilator und der die Gehäuseseitenwände umgebende Mantel in Fortfall kommen. Dieser Fortfall führt auch zu einer Senkung der Unterhaltungskosten, da die den Aussenventilator antreibende Energie eingespart wird und die Kühlrippen einfacher und schneller von Staubbelag und Verschmutzungen gereinigt werden können. Der äussere Wärmeaustausch an den Kühlrippen ist bedeutend grösser, da die Wärme nicht nur durch die auftreibende Aussenluft abgeführt wird, sondern auch frei abstrahlen kann. Nicht zuletzt wird der Platzbedarf des Transformators durch den Fortfall des Aussenventilators und des vorbeschriebenen Mantels erheblich verringert. The invention has for its object to simplify the transformer described above and its cooling and to reduce its manufacturing and maintenance costs. This object is achieved according to the teaching of claim 1. An appropriately trained transformer is inexpensive to manufacture because the external fan and the casing surrounding the housing side walls are no longer necessary. This elimination also leads to a reduction in maintenance costs, since the energy driving the outdoor fan is saved and the cooling fins can be cleaned more easily and quickly from dust and dirt. The external heat exchange at the cooling fins is significantly larger, since the heat is not only dissipated by the floating outside air, but can also radiate freely. Last but not least, the space requirement of the transformer is significantly reduced by the elimination of the outdoor fan and the jacket described above.

Die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 2 verbessert die Innenkühlung, da die sich am Gehäuseboden befindliche, kühlere Innenluft, die vorher an den Kühlrippen abgekühlt worden ist, direkt in den Raum zwischen Kern und Spule hineinbewegt wird, wo die Kühlung insbesondere erfolgen soll. The further embodiment according to claim 2 improves the internal cooling, since the cooler internal air located on the housing base, which has previously been cooled on the cooling fins, is moved directly into the space between the core and the coil, where the cooling is to take place in particular.

Nach der Ausbildung gemäss Anspruch 3 wird der Innenventilator erst dann eingeschaltet, wenn der Transformator eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat. Hierdurch wird die für den Innenventilator bestimmte Antriebsenergie eingespart, solange eine aktive Kühlung nicht notwendig ist. According to the design according to claim 3, the indoor fan is only switched on when the transformer has reached a predetermined temperature. This saves the drive energy intended for the indoor fan as long as active cooling is not necessary.

Auch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 führt zu einer verbesserten Kühlung des Transformators. Die erwärmte Innenluft steigt zunächst aufgrund der vom Innenventilator angeregten Strömung und des Auftriebs zur Oberseite des Transformators, die deshalb eine entsprechend höhere Temperatur aufweist als die Strirnwände des Transformators und folglich auch eine grössere Wärmemenge in gleicher Zeit abführen bzw. abstrahlen kann. Aus diesem Grund sind nach Anspruch 4 die Anschlusskästen an den Stirnseiten des Transformators angeordnet, wo sie den Wärmeaustausch der wärmeren Oberseite mit der Aussenluft nicht behindern. Ausserdem führt diese Ausgestaltung zu einem Transformator niedriger Bauart, der auch deshalb gut im Tunnelbau einzusetzen ist, weil er den freien Streckenquerschnitt weniger beeinträchtigt. The embodiment according to claim 4 also leads to improved cooling of the transformer. The heated interior air initially rises due to the flow stimulated by the interior fan and the lift to the top of the transformer, which therefore has a correspondingly higher temperature than the end walls of the transformer and consequently can also dissipate or radiate a larger amount of heat in the same time. For this reason, according to claim 4, the junction boxes are arranged on the end faces of the transformer, where they do not hinder the heat exchange of the warmer upper side with the outside air. In addition, this configuration leads to a transformer of low design, which is also good for use in tunnel construction because it has less of an impact on the free cross-section of the route.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung beschrieben: An exemplary embodiment of the invention is described below with the aid of a simplified drawing:

Es zeigen Show it

Fig. 1 einen erfindungsgemäss ausgestalteten Transformator in der Seitenansicht, 1 is a side view of a transformer designed according to the invention,

Fig. 2 einen Halbschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, 2 shows a half section along the line II-II in FIG. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 und Fig. 3 shows a section along the line III-III in Fig. 1 and

Fig. 4 einen Schaltplan. Fig. 4 is a circuit diagram.

Die wesentlichen Bestandteile des in Fig. 1 allgemein mit The essential components of the in Fig. 1 generally with

I bezeichneten Transformators sind ein aus einer Bodenplatte 2, einer Deckplatte 3, den Seitenwänden 4 und den Stirnseiten 5 bestehendes Gehäuse 6, zwei an den Stirnseiten 5 angeordnete Anschlusskästen 7 für die Ober- und Unterspannung, drei Kerne 8, von denen jeder in der Nähe der Bodenplatte 2 unter einem Kern 8 in nicht dargestellter Weise befestigt ist. I designated transformers are a housing 6 consisting of a base plate 2, a cover plate 3, the side walls 4 and the end faces 5, two connection boxes 7 arranged on the end faces 5 for the high and low voltage, three cores 8, each of which is nearby the base plate 2 is attached under a core 8 in a manner not shown.

Die Seitenwände 4 werden jeweils durch eine Vielzahl senkrecht verlaufender, nebeneinanderliegender Kühlrippen The side walls 4 are each formed by a plurality of vertically extending, adjacent cooling fins

II gebildet, die in den Seitenwänden 4 ausgebildet sind. II formed, which are formed in the side walls 4.

Die Funktion des Transformators ist folgende: The function of the transformer is as follows:

Das Gehäuse 6 umschliesst einen freien Innenraum 12 (Fig. 3), der mit einem nicht brennbaren gasförmigen Kühlmedium (Innenluft) gefüllt ist. Das Kühlmedium leitet die von den Kernen 8 und Spulen 9 im Betrieb erzeugte Wärme zu den Gehäusewänden, die diese Wärme an die Aussenluft abgeben. Die Oberfläche der Seitenwände 4 ist durch Kühlrippen 11 erheblich vergrössert, so dass hier der Hauptwärmeaustausch stattfindet. Dieser Wärmeaustausch wird im Innenraum 12 durch die Ventilatoren 10 aktiviert, die die Innenluft von der Bodenplatte 2 her durch Ringspalten 13 zwischen den Kernen 8 und den Spulen 9 sowie um die Spulen 9 herum nach oben bewegen, so dass sich der in Fig. 3 mit Pfeilen 14 gekennzeichnete Kreislauf einstellt. Auf diesem Kreislauf wird die durch das Vorbeistreichen am Kern 8 und Spule 9 erwärmte Innenluft an den Innenseiten 15 der Kühl5 The housing 6 encloses a free interior 12 (FIG. 3) which is filled with a non-combustible gaseous cooling medium (internal air). The cooling medium conducts the heat generated by the cores 8 and coils 9 during operation to the housing walls, which emit this heat to the outside air. The surface of the side walls 4 is considerably enlarged by cooling fins 11, so that the main heat exchange takes place here. This heat exchange is activated in the interior 12 by the fans 10, which move the inside air from the base plate 2 through annular gaps 13 between the cores 8 and the coils 9 and around the coils 9, so that the one in FIG Arrows 14 marked circuit sets. In this circuit, the internal air heated by sweeping past the core 8 and coil 9 is on the inside 15 of the cooling 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

q5 q5

3 3rd

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rippen 11 vorbeibewegt, wo sie wieder abgekühlt wird, um als Kühlluft den Kern 8 und der Spule 9 wieder zugeführt zu werden und diese aktiv zu kühlen. ribs 11 moved past, where it is cooled again, to be fed as cooling air to the core 8 and the coil 9 again and to actively cool them.

Auf der Aussenseite 16 der Kühlrippen 11 stellt sich aufgrund des Wärmeaustausches mit der Aussenluft ein Auftrieb (14') der die Trafowärme aufgenommenen Aussenluft ein, der die aufgenommene Wärme nach oben abführt. Aufgrund des Auftriebs (14') wird gleichzeitig noch nicht erwärmte Aussenluft an der Aussenseite 16 hochgeführt, so dass sich an beiden Aussenseiten 16 ein ständiger aufwärtsstrebender Aussenluft-strom bewegt und Wärme von den Kühlrippen 11 abführt. Da die aussenseitigen Räume 17 zwischen den Kühlrippen 11 nach aussen offen sind, erfolgt die Wärmeabfuhr nicht nur durch die auftreibende Aussenluft, sondern auch durch Wärmestrahlung. On the outside 16 of the cooling fins 11, due to the heat exchange with the outside air, there is a buoyancy (14 ') of the outside air absorbed by the transformer heat, which dissipates the absorbed heat upwards. Because of the buoyancy (14 ′), outside air that has not yet been heated is simultaneously carried upwards on the outside 16, so that a constant upward-flowing outside air flow moves on both outside sides 16 and dissipates heat from the cooling fins 11. Since the outside spaces 17 between the cooling fins 11 are open to the outside, the heat is dissipated not only by the blowing outside air, but also by heat radiation.

Wie anhand der elektrischen Schaltung in Fig. 4 zu erkennen ist, werden die Ventilatoren 10 in Abhängigkeit von der Temperatur des Transformators ein- bzw. ausgeschaltet. Hierzu dient ein in einem Kern 8 angeordneter Temperatur-5 fühler 18, der einen in einer Steuerstromleitung 19 liegenden Schalter 20 beaufschlagt, der wiederum über einen Schütz 21 die Motoren 22 der Ventilatoren 10 ein- bzw. ausschaltet. Nach Fig. 4 befinden sich die Motoren 22 im Stillstand, d.h., der Transformator hat eine vorbestimmte Temperatur noch 10 nicht erreicht. As can be seen from the electrical circuit in FIG. 4, the fans 10 are switched on or off depending on the temperature of the transformer. A temperature sensor 18 arranged in a core 8 is used for this purpose, which acts on a switch 20 located in a control current line 19, which in turn switches the motors 22 of the fans 10 on and off via a contactor 21. 4, the motors 22 are at a standstill, i.e. the transformer has not yet reached a predetermined temperature 10.

Im Unterschied zur vorbeschriebenen Schaltung ist es auch möglich, in jedem Kern 8 einen Temperaturschalter 18 anzuordnen, der jeweils den ihm zugehörigen Ventilator 10 ein- bzw. ausschaltet. In contrast to the circuit described above, it is also possible to arrange a temperature switch 18 in each core 8, which switches the fan 10 associated with it on or off.

15 15

G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

646 545

1. transformer for use in underground rooms, in particular in tunnel construction, with a fan (10) arranged in the interior of the transformer, which moves an inert gas in a closed circuit, and a vertical arrangement of core (8) and coil (9), wherein the side walls (4) of the transformer (1) have vertically extending, hollow cooling fins (11), characterized by the following features,

a) the fan (10) generates a flow sweeping the coil (9) upwards in its axial direction,

b) the cooling fins (11) are formed by waves formed in the side walls (4), the inner sides (15) of which are in heat exchange with the active cooling circuit (14),

c) the spaces (17) formed on the outside between the cooling fins (11) are open to the outside.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the fan (10) near the housing base, in particular base plate (2), is arranged under the core (8) and the gaseous medium from below through the annular gap (13) between the core (8 ) and coil (9) moves.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the fan (10) is assigned a temperature switch (18, 20) which switches the fan (10) on or off depending on the temperature of the transformer.

4. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that on each end face (5) of the transformer a junction box (7) for the upper or. Undervoltage is arranged.