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Transformator für hohe Ströme Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf eine Transformatoranordnung für hohe Ströme. Eine solche kann beispielsweise
Verwendung finden für elektrische Schweißzwecke, wobei in diesem Falle der Transformator
für die Speisung einer entsprechenden Stromrichteranordnung benutzt werden kann.
Als Stromrichterventile können dabei z. B. Halbleiterventile oder auch mechanisch
gesteuerte Kontakte benutzt werden.
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Es ist bereits ein Hochstromtransformator, insbesondere für die Speisung
von Kontaktumformern bekannt, bei dem die Sekundärwicklung aus rohrförmigen Teilen
aufgebaut ist, die von einem die Primärwicklung tragenden Eisenkern umgeben sind.
Bei dieser Anordnung ist die Sekundärwicklung durch besondere Gestaltung zu einer
den Eisenkern ebenfalls umgebenden Schleife ausgebildet.
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Die Erfindung geht nun von einem solchen Transformator für hohe Ströme
mit rohr-, stangen- oder schienenförmigen Sekundärleitern aus, die von mit der Primärwicklung
versehenen ring- oder rahmenförmigen Eisenkernen umschlossen sind und besteht darin,
daß auf den als Sekundärwicklung dienenden, gemeinsamen durchgehenden Leitern mehrere
mit der Primärwicklung versehene Eisenkerne angeordnet sind.
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Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung, bei der praktisch höchstens
eine zweimalige Umschlingung des Eisenkernes mit der Sekundärwicklung durchführbar
ist, wobei eine solche Anordnung überdies erhebliche fertigungstechnische Schwierigkeiten
bereiten würde, wird durch die Erfindung der Vorteil erzielt, daß in einfacher Weise
die gewünschte Sekundärspannung des Transformators dadurch erzielt werden kann,
daß mehrere Eisenkerne hintereinander auf den gestreckt durchgehenden Sekundärleiter
aufgeschoben und je nach Bedarf deren Primärwicklung zu- oder abgeschaltet werden
können.
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Hierbei können eine oder mehrere dieser zusammengebauten Transformatoren
regelbar eingerichtet sein. Diese regelbare Einstellung kann beispielsweise dadurch
erfolgen, daß die Spannung für die Speisung der Primärwicklung des jeweiligen einzelnen
Stufentransformators, z. B. über einen Drehtransformator, einen Stufentransformator
oder einen Schiebetransformator von dem Wechselspannungsnetz abgenommen wird. Der
Transformator kann bei Anschluß an ein dreiphasiges Netz z. B. dreiphasig ausgeführt
sein, oder er kann auch mit einer Saugdrosselschaltung, z. B. sekundärseitig sechsphasig
ausgebildet werden.
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Wie bereits angeführt, wird vorzugsweise für die einzelnen Wicklungen
je Phase des einzelnen Transformators je ein besonderer mit der zugehörigen Primärwicklung
versehener Eisenkern benutzt. Es kann aber gegebenenfalls auch eine solche Ausführung
gewählt werden, bei welcher ein Eisenkern benutzt wird, der mehrere Fenster für
die Hindurchführung je eines Sekundär-Wicklungs-Leiters aufweist und die entsprechenden
primären Phasenwicklungen trägt. Ein solcher mehrfenstriger Kern kann z. B. auch
dadurch gebildet werden, daß drei einzelne Eisenkerne aneinandergesetzt werden zur
Bildung der Fensterform und dann durch einen sie umschließenden weiteren gemeinsamen
Fensterkern zusammengehalten werden.
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Die einzelne Wicklung kann in diesem Falle dann gleichzeitig unmittelbar
auf die Rahmenform des einzelnen Kernes einschließlich den benachbarten Teil des
diesen gemeinsam mit den anderen Einzelkernen umschließenden Kernes als Kern aufgebracht
werden. Der erfindungsgemäße Transformator bzw. eine erfindungsgemäße Transformatoranordnung
können benutzt werden, um entweder lediglich hohe Wechselströme zu liefern oder
mit nachgeschalteten Gleichrichterventilen zusammenzuarbeiten, wobei, wie angegeben,
vorzugsweise Halbleiterventile, z. B. auf der Basis des Germaniums oder Siliciums
oder Selens für die Gleichrichtung benutzt werden können. Statt dessen können aber
gegebenenfalls auch mechanisch gesteuerte Ventile für die Gleichrichtung benutzt
werden, wie sie in Form sogenannter Kontaktumformeranordnungen zur Anwendung gelangen.
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Eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung der Erfindung in schaltungsmäßiger
Darstellung veranschaulicht die Fig. 1 der Zeichnung. In dieser bezeichnen RST die
Anschlüsse der Anordnung an das Drehstromnetz. 1 bezeichnet einen Netzschalter.
Über diesen Schalter werden die dreiphasigen Transformatoren 2 bis 9 primärseitig
gespeist. Jeder dieser Transformatoren besteht dabei vorzugsweise aus drei einphasigen
Transformatoren mit je einer Primär- und Sekundärwicklung, wie es die Einzeldarstellung
nach
Fig. 2 zeigt. Die Primärwicklungen a bis c sind dabei jeweils
auf einen der Kerne d bis f aufgewickelt. Dieser Eisenkern, z. B.
2 d, besitzt dabei, wie es Fig. 2 veranschaulicht, vorzugsweise Ringkernform und
ist aus einem Band gewickelt und trägt die Primärwicklung, z. B. 2 a, die
von einem Isoliermantel 21a umschlossen ist. Durch diesen Ringkern, z. B.
2 d, ist als Sekundärwicklung der rohrförmige Leiter, z. B. 2g, hindurchgeführt.
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Diese rohrförmigen Leiter g mehrerer Transformatoren, z. B. 2, 4,
6 und 8 bzw. 3, 5, 7 und 9, können dabei unmittelbar einen einheitlichen durchgehenden
stangenförmigen, rohrförmigen oder schienenförmigen Leiter bilden. Die rohrförmigen
oder stangen- bzw. schienenförmigen Leiter der in einem Leitungszug aufeinanderfolgenden
Sekundärwicklungen der einzelnen Transformatoren können aber auch besonders miteinander
verschraubt oder durch andere geeignete Mittel für die Stromführung verbunden sein.
Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 2 und 3 z. B. bilden je eine Sternschaltung,
zwischen deren Sternpunkte eine Saugdrossel 10 eingeschaltet ist. In Reihe mit den
Sekundärwicklungen der Transformatoren 2, 4, 6, 8 und 3, 5, 7, 9 sind Gleichrichterv°ntile
11 bis 16 geschaltet. Diese führen mit ihren freien Anschlüssen zu dem gemeinsamen
Pluspol der Anordnung. Der Mittelpunkt der Saugdrossel 10 bildet den Minuspol der
Anordnung. Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, liegen die Transformatoren 2 und
3 unmittelbar hinter dem Netzschalter 1 am Wechselstromnetz RST. Die Transformatoren
4 und 5 werden über einen besonderen Doppelschiebetransformator 17 vom Wechselstromnetz
gespeist. Der Doppelschiebetransformator 17 ist mit Doppelabgriffen ausgestattet,
so daß die Transformatoren 4 und 5 als Zusatz- oder Absatztransformator gespeist
werden können. Die Transformatoren 6 und 7 bzw. 8 und 9 werden über einen besonderen
Schalter an die primären Sammelschienen der Anordnung angeschlossen. Sie können
also wahlweise für die Lieferung einer Zusatzspannung eingeschaltet bzw. für das
Abziehen einer solchen abgeschaltet werden.
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Wird eine erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit Halbleiterventilen
als Gleichrichter benutzt, so kann gegebenenfalls der als Sekundärwicklung benutzte,
z. B. rohrförmige Leiter unmittelbar als mechanischer Träger für die einzelnen Gleichrichterventile
bzw. Ventilgruppen je Phase benutzt werden. Beispielsweise kann der Leiter für diesen
Zweck mit entsprechenden Bohrungen versehen sein, die mit einem Gewinde ausgestattet
sind, so daß die Fassung des Halbleiterventiles unmittelbar in diese Gewindelöcher
eingedreht werden kann. Das veranschaulicht z. B. bereits Fig. 2 der Zeichnung,
nach welcher z. B. auf drei Flächen des Rohres 2 g sechs Halbleiterventile 20 bis
25 befestigt dargestellt sind, indem sie mit ihrer Fassung in die Rohrwand eingeschraubt
sind. Die biegsamen Ableitungen der Gleichrichterventile sind mit 20 a bis 25 a
bezeichnet. Damit an dieser Stelle der Sekundärwicklung der Anordnung eine genügende
Abfuhr der Wärme stattfindet, welche durch die Halbleiterventile anfällt und von
diesen abgeführt werden muß, können gegebenenfalls die Sekundärwicklungen an diesen
Stellen mit besonderen zusätzlichen Kühlflossen versehen werden, von welchen die
von den Gleichrichterventilen an die Sammelschienen bzw. Sekundärwicklungen gelangende
Wärme in wirksamer Weise, z. B. durch Konvektion oder unter Benutzung einer künstlichen
Kühlung abgeführt werden kann. Im Rahmen der Erfindung kann auch insbesondere am
Ende einer solchen z. B. rohrförmigen Sekundärwicklung ein besonderer flanschartiger
Teil angeordnet werden, welcher den Träger der Halbleiter-Gleichrichterventile bildet,
und welcher zu diesem Zwecke vorzugsweise unmittelbar für die mechanische Befestigung
dieser Halbleiterventile und für die Wärmeabfuhr von diesen ausgebildet ist. So
kann ein solcher tellerförmiger Träger für die Halbleiterventile z. B. auf der einen
Seite die Ventile tragen, während die abgewandte Fläche dieser Tellerscheibe mit
entsprechenden Kühlflossen ausgestattet sein kann.
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In manchen Fällen kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Sekundärwicklungen
der Transformatoren zu kühlen. Für solche Zwecke ist die Erfindung insbesondere
dann geeignet, wenn als Sekundärwicklungen rohrförmige Leiter benutzt werden, weil
diese dann erfindungsgemäß unmittelbar als Kühlmittelführungen ausgenutzt werden
können. Die rohrförmigen Sekundärwicklungen werden dann an geeigneten Stellen mit
entsprechenden Rohranschlüssen für eine solche Kühlmittelführung versehen. Als geeignetes
Kühlmittel kann z. B. 01 benutzt werden.