DE102004048793B3

DE102004048793B3 - Ringkern-Transformator

Info

Publication number: DE102004048793B3
Application number: DE102004048793A
Authority: DE
Inventors: Volker Werner Hanser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-10-08

Abstract

Ein Mehrphasentransformator (1) weist mehrere in axialer Richtung benachbart angeordnete Ringkerne (2) auf. Die Ringkerne (2) tragen dabei Phasenwicklungen unterschiedlicher Phasen. Die Anschlussstellen der Phasenwicklungen zweier benachbarter Ringkerne (2) sind in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet, wobei der Versatz beziehungsweise der geometrische Winkel zwischen den Anschlussstellen der Phasenwicklungen zweier benachbarter Ringkerne (2) etwa der Phasenverschiebung beziehungsweise dem elektrischen Phasenwinkel zwischen den Spannungssignalen dieser Ringkerne (2) entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringkern-Transformator, insbesondere einen Mehrphasentransformator mit mehreren in axialer Richtung benachbart angeordneten Ringkernen, wobei jeweils benachbarte Ringkerne Phasenwicklungen unterschiedlicher Phasen tragen. Bei Mehrphasentransformatoren mit benachbart angeordneten Ringkernwicklungen besteht das Problem, dass zwischen den einzelnen Phasenwicklungen hohe Spannungspotentialunterschiede bestehen und dementsprechend aufwendige Isolationsmaßnahmen erforderlich sind, um beispielsweise bei Tropf-, Schwitzwasser oder Eisbildung Überschläge zu vermeiden und die Betriebssicherheit des Mehrphasentransformators zu gewährleisten. Gegebenenfalls ist es sogar erforderlich, an dem Mehrphasentransformator eine Heizung vorzusehen, um beispielsweise Überschläge zwischen den einzelnen Phasenwicklungen durch Eisbildung zu vermeiden.
Die Isolationsmaßnahmen sind sehr kostenintensiv. Zudem erfordern die Isolationsmaßnahmen eine bestimmte Baugröße des Mehrphasentransformators, wodurch dessen Platzbedarf erhöht ist
Aus dem europäischen Patent DE 691 10 273 T2 ist ein Dreiphasen-Ringkerntransformator bekannt, dessen Ringkerne in axialer Richtung zueinander benachbart angeordnet sind und jeweils unterschiedliche Phasen tragen.
Dieser Ringkerntransformator ist für den Betrieb an Niederspannung vorgesehen. Bei einem Einsatz im Mittelspannungsbereich käme es sowohl im Bereich der Anschlüsse als auch der Wicklungen selbst zu hohen Potentialunterschieden und damit zu Überschlägen.
Eine denkbare Abhilfe wäre die entsprechende Vergrößerung der Abstände und die Verstärkung der Isolation.
Demgegenüber besteht die Aufgabe, einen Ringkern-Transformator der eingangs genannten Art zu schaffen, für den nur noch reduzierte Isolationsmaßnahmen erforderlich sind und dessen Baugröße reduziert ist. Außerdem soll bei geringer Baugröße eine hohe Leistungsdichte möglich sein.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass die Anschlussstellen der Phasenwicklungen zweier benachbarter Ringkerne in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Die elektrische Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Phasenwicklungen des Mehrphasentransformators wird praktisch durch einen mechanischen Versatz der Phasenwicklungen aufgehoben beziehungsweise reduziert. Dadurch wird der Potentialunterschied zwischen benachbarten Wicklungsabschnitten unterschiedlicher Phasen reduziert, so dass dementsprechend auch weniger aufwendige Isolationsmaßnahmen zum Isolieren benachbarter Phasenwicklungen gegeneinander erforderlich sind und somit die Kosten für die Isolationsmaßnahmen ebenfalls reduziert sind. Durch die geringeren Potentialunterschiede zwischen den Phasenwicklungen benachbarter Ringkerne können diese auch in einem geringeren Abstand zueinander angeordnet werden, wodurch die Baugröße für den Mehrphasentransformator reduziert ist.
Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, dass der Versatz beziehungsweise der geometrische Winkel zwischen den Anschlussstellen der Phasenwicklungen zweier benachbarter Ringkerne der Phasenverschiebung beziehungsweise dem elektrischen Phasenwinkel zwischen den Spannungssignalen dieser Ringkerne entspricht. Zwischen direkt benachbarten Wicklungsabschnitten zweier Ringkerne besteht dann praktisch kein Potentialunterschied mehr. Bei einem Drei-Phasen-System sind die Anschlussstellen der drei Phasenwicklungen jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordnet, um den Phasenwinkel zwischen den einzelnen Phasen mechanisch zu kompensieren.
Da zwischen den einzelnen Ringkernen üblicherweise zur mechanischen Stabilisierung und Halterung ein Abstandhalter vorgesehen ist, ist es möglich, zwischen zwei benachbarten Phasenwicklungen geringe Potentialunterschiede zuzulassen, so dass eine gegenüber der elektrischen Phasenverschiebung reduzierte mechanische Verdrehung der Ringkerne ausreicht, um Spannungs-Überschläge zwischen den Phasenwicklungen auch bei reduzierten oder ganz entfallenen Isolationsmaßnahmen zu vermeiden. Die Anforderungen an die Präzision bei der Fertigung des Mehrphasentransformators sind dadurch reduziert und die Fertigung vereinfacht. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Ringkerne des Mehrphasentransformators mit ihren jeweiligen Phasenwicklungen modulartig ausgebildet sind und dass eine Haltevorrichtung zum Halten und zum gegeneinander Festlegen der modulartigen Ringkerne vorgesehen ist. Die einzelnen Module werden mit einer Haltevorrichtung gehalten und in ihrer Position relativ zueinander festgelegt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand einer Figur näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen seitlichen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Mehrphasentransformator mit drei in axialer Richtung benachbart angeordneten Ringkernen.
Ein im ganzen mit 1 bezeichneter Mehrphasentransformator weist drei in axialer Richtung übereinander angeordnete Ringkerne 2 auf. Jeweils benachbarte Ringkerne 2 tragen dabei Phasenwicklungen unterschiedlicher Phasen, wobei die Phasenwicklungen jeweils auf die Ringkerne 2 ringförmig umschließenden Spulenkörpern 3 aufgebracht sind. Dabei können abwechselnd Spulenkörper 3 jeweils mit Primär und Sekundärwicklungen nebeneinander oder übereinander angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass auf einen Spulenkörper 3 jeweils primär- und Sekundärwicklungen gemeinsam aufgebracht sind.
Der in der Figur dargestellte Mehrphasentransformator 1 ist als Drei-Phasen-Transformator ausgebildet. Die nicht näher dargestellten Anschlussstellen der einzelnen Phasenwicklungen der Ringkerne 2 beziehungsweise der Spulenkörper 3 sind jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet. Die Phasenwicklungen sind dadurch mechanisch um einen Winkel zueinander versetzt angeordnet, der der elektrischen Phasenverschiebung beziehungsweise dem elektrischen Phasenwinkel zwischen den Spannungssignalen dieser Phasenwicklungen entspricht.
Insbesondere im Bereich der Distanzstücke 9, das heißt dort, wo benachbarte Ringkerne den geringsten Abstand zueinander haben, ist dadurch an zwei gegenüberliegenden Bereichen zweier Ringkerne 2 beziehungsweise Spulenkörper 3 praktisch kein Potentialunterschied vorhanden. Spannungsüberschläge zwischen benachbarten Ringkernen 2 sind so auch bei dicht aneinander angeordneten Ringkernen 2 nicht möglich. Der Mehrphasentransformator 1 kann dadurch kompakt und mit reduziertem Platzbedarf aufgebaut werden. Zudem sind zwischen den einzelnen Ringkernen 2, im Bereich der Distanzstücke 9 keine oder nur geringe Isolationsmaßnahmen erforderlich, wodurch Kosten gespart werden und die Konstruktion vereinfacht ist.

Claims

Ringkern-Transformator, insbesondere Mehrphasentransformator (1) mit mehreren in axialer Richtung benachbart angeordneten Ringkernen (2), wobei jeweils benachbarte Ringkerne (2) Phasenwicklungen unterschiedlicher Phasen tragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstellen der Phasenwicklungen zweier benachbarter Ringkerne (2) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz beziehungsweise der geometrische Winkel zwischen den Anschlussstellen der Phasenwicklungen zweier benachbarter Ringkerne (2) der Phasenverschiebung beziehungsweise dem elektrischen Phasenwinkel zwischen den Spannungssignalen dieser Ringkerne (2) entspricht.
Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkerne (2) des Mehrphasentransformators (1) mit ihren jeweiligen Phasenwicklungen modulartig ausgebildet sind und dass eine Haltevorrichtung (4) zum Halten und zum gegeneinander Festlegen der modulartigen Ringkerne (2) vorgesehen ist.