DD228674A1 - Dreiphasentransformator und -drossel mit in einer ebene liegenden schenkeln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Dreiphasentransformatoren und -drosseln mit in einer Ebene liegenden Schenkeln fuer Stromrichter verschiedener Leistungsklassen und Arbeitsfrequenzen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, fuer Dreiphasentransformatoren sowohl im Leerlauf als auch Betriebsfall in allen angeschlossenen Phasen Stroeme gleicher Groesse und Kurvenform zu erreichen, so dass das angeschlossene Netz symmetrisch belastet wird. Beim Einsatz von Dreiphasendrosseln sollen die Ausgangsstroeme in allen drei Phasen ebenfalls gleich gross sein. Diese Forderungen werden erfindungsgemaess geloest, indem unterschiedliche Windungszahlen auf den einzelnen Schenkeln oder verschiedene geometrische Schenkelformen bis hin zur Einbringung zusaetzlicher magnetischer Luftspalte gleiche induktive Widerstaende in den einzelnen Phasen schaffen. Besonderes Augenmerk wurde auf einfachen konstruktiven Aufbau und gute kuehltechnische Oberflaechengestaltung gelegt. Fig. 1

Description

Dreiphasentransformator, und —drossel mit in einer Ebene liegenden Schenkeln

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Dreiphasentransformatoren und -drosseln, mit in einer Ebene liegenden Schenkeln in Stromrichtergeräten verschiedener Leistungen und Einrichtungen der Energieversorgung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Dreiphasentransformatoren und -drosseln mit in einer Ebene liegenden Schenkeln kommen in vielen technischen Einrichtungen zum Einsatz . Sie zeichnen sich gegenüber Anordnungen mit anderem Kernaufbau, zum Beispiel winklig versetzten Schenkeln, u. a. durch

. kompakte vereinfachte Konstruktion des Kerns . unkomplizierte mechanische Verspannung . Variabilität der verwendeten Blechschnitte

Dabei ist jedoch zu bemerken, daß in Dreiphasentransformatoren die Leerlauf- und Belastungsströme in den einzelnen Schenkelwicklungen nicht gleich sind. Abgesehen von Fertigungstoleranzen können die Ströme der beiden Außenschenkel als nahezu gleich groß angesehen werden. Im Mittelschenkel, dagegen fließt ein, je nach Transformatorbauart, kleinerer Strom. Die Ursachen dafür sind in einer geringeren Magnetisierungsleistung zu suchen.

Das bedeutet, daß ein Dreiphasentransformator mit in einer Ebene liegenden Schenkeln bei gleicher Schenkel windungszahl und gleichem Schenkelkernmateriai bezüglich des Leerlauf- und Lastverhaltens unsymmetrisch arbeitet.

Ähnliches gilt für Dreiphasendrosseln. Der magnetische Widerstand des Mittelschenkels ist im Vergleich zu denen der Außenschenkel kleiner und demzufolge sind die einzelnen Phasenströme unsymmetrisch.

Im DE-OS 3005567 ist eine Anordnung für Ein- und Dreiphasentransformatoren angeführt. Hierbei ist für U/l- und E/I-Kernbleche ein bestimmtes Verhältnis zwischen Joch- und Schenkelbreiten vorgegeben, um eine möglichst gleiche Kernverlustaufteilung zu erreichen. Eine Symmetrie der Phasenströme ist mit dieser Anordnung nicht zu verwirklichen. Das angeschlossene Drehspannungsnetz wird ungleichmäßig belastet.

Ein weiterer magnetischer Kreis, als Tempeltype bekannt, ist im DE-OS 2029880 angeführt. Er wird der Forderung nach symmetrischer Netzbelastung gerecht.

Als nachteilig sind hierbei jedoch der hohe technologische Fertigungsaufwand, schwierige Verspannung der gesamten Einrichtung sowie eine schlechte Volumenausnutzung des Transformators anzuführen.

Ziel der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Dreiphasentransformator mit in einer Ebene liegenden Schenkeln der das angeschlossene Drehspannungsnetz nahezu symmetrisch belastet. Dabei sind die Forderungen nach einfachem konstruktiven Aufbau und minimiertem Platzbedarf bei guter kühltechnischer Oberflächengestaltung zu verwirklichen. Weiterhin soll eine Anordnung für Dreiphasendrosseln entstehen, die vollkommen gleiche Phasenströme fließen läßt.

Darlegung des Wesens der Erfiodming

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Dreiphasentransformator zu erarbeiten, der sowohl im Leerlauf als auch unter Last in allen drei Phasen einen nahezu gleichen Strom zieht. Die Anordnung soll gleichfalls für Dreiphasendrosseln verwendbar sein, um gleiche Phasenströme zu gewährleisten

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Varianten gelöst:

1 . Auf einem ebenen Dreiphasenkern mit gleichen Kernquerschnittsflächen A und A ist die Anzahl der Primärwindungen beider m , a _

Außenschenkel gleich, jedoch größer als die Anzahl der Primärwindungen des Mittelschenkels. Die wirksamen Kernflächen A

und A sind gleich groß.

2. Die für die Magnetisierung wirksame Kernfläche A beider Außenschenkel ist gleich, jedoch größer als die wirksame Kernfläche A des Mittelschenkels . Alle drei Primärwindungszahlen sind gleich groß.

3. Beide Außenschenkel besitzen einen geschlossenen Kernweg, während der Mittelschenkel einen zusätzlichen Luftspalt bei gleichen Primärwindungszahlen enthält.

4. Sowohl Außen- als auch Mittelschenkel enthalten einen Luftspalt. Die Luftspaltwiderstände der Außenschenkel sind jedoch kleiner als der des Mittelschenkels. In allen drei Schenkeln sind die Primärwindungszahlen gleich .

Vorteilhafterweise ist für die genannten Anordnungen bei Einsatz von kornorientierten Blechen die magnetische Flußrichtung parallel zur Walzrichtung zu legen.

Es ist weiterhin von Vorteil, im Mittelschenkel Blech mit kleineren Kernverlusten als in denen der Außenschenkei einzusetzen. Als günstig hat sich für Transformatoren kleinerer bis mittlerer Bauleistung und niedrigen Ansprüchen bezüglich Leerlauf- und Belastungsverlusten der Einsatz von Dynamoblech in den Außenschenkeln einschließlich Jochen und kornorientiertem Blech im Mittelschenkel erwiesen .

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Anhand der Figuren 1 bis 4 soll die Erfindung näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt den Aufbau eines in einer Ebene liegenden Dreischenkeltransformators mit den beiden Außenkernflächen A und der abge-

magerten Innenkernfläche A . Bei gleichen Primärwindungszahlen auf allen drei Schenkeln ist die Induktion zur Einstellung des Arbeitspunktes im Mittelschenkel 2 größer als in beiden Außenschenkeln 1;3. Kommt z. B. kornorientiertes Blech für den gesamten Kern zum Einsatz kann der Mittelschenkel 2 eine bis zu 15 % kleinere Kernfläche A einneh-

men·; Eine Verringerung bis zu 50 % ist bei Einsatz von kornorientiertem Blech im Mittelschenkel 2 und warmgewalztem Blech in den Außenschenkeln 1 ;3 möglich .

Figur 2 zeigt 'einen gleichschenkligen Dreiphasentransformator. Er enthält eine zu den beiden Außenschenkelprimärwindungszahlen U) 6 kleinere Mittelschenkelprimärwindungszahl 5. Dadurch ist'ebenfalls eine Erhöhung der Arbeitsinduktion des Mittelschenkels möglich. Der magnetische Widerstand im Mittelschenkel erreicht die Größe des magnetischen Widerstandes eines Außenschenkels. Bis zu 15 % weniger Windungen auf dem Mittelschenkel sind für kornorientierte Transformatorkerne erreichbar.

Eine dritte Möglichkeit den magnetischen Widerstand des Mittelschenkels auf den eines jeden Außenschenkels zu heben ist in Figur 3 gezeigt. Der Luftspaltwiderstand R. addiert sich zu dem magnetischen Widerstand im Mittelschenkel und erhöht den Gesamtwiderstand des Mittelzweiges .

Figur 4 zeigt einen Transformator- bzw. Drosselkern mit drei Luftspaltanordnungen 7; 8; 9. der Luftspalt 8 ist dabei größer als die beiden äußeren 7 und 9. Ein Einsatz dieses Kernaufbaus für nichtsättigbare Systeme, wie z. B. lineare Drosseln, ist denkbar.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   . Dreiphasentransformator und -drossel mit in einer Ebene liegenden Schenkeln für Stromrichter, bestehend aus einem Dreischenkelkern ebener Bauform und drei Wicklungen,
   gekennzeichnet dadurch,

   * daß die wirksame Kernfläche (A ) der Außenschenkel größer ist als

   die wirksame Kernfläche (A ) des Mittelschenkels (2), oder im Mittelschenkel (2) ein Luftspaltwiderstand (R.) vorhanden ist bzw. der Luftspaltwiderstand (R.) im Mittelschenkel (2) größer ist als in den Außenschenkeln (1; 3),

   oder daß die Primärwindungszahl auf dem Mittelschenkel (2) kleiner ist als auf den Außenschenkeln (1; 3).

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -