DE1057219B

DE1057219B - Mittel- und Hochfrequenz-Leistungstransformator

Info

Publication number: DE1057219B
Application number: DER22781A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Konrad Reichert
Original assignee: KONRAD REICHERT DIPL ING
Current assignee: KONRAD REICHERT DIPL ING
Priority date: 1958-02-26
Filing date: 1958-02-26
Publication date: 1959-05-14

Description

Bei der Anwendung der induktiven Erwärmung werden häufig Induktorspulen mit nur wenigen Windungen verwendet, in welchen bei kleiner Spannung hohe Ströme fließen. Da diese Spulen nicht direkt an den Generator angeschlossen werden können, ist die Aufgabe der MF- und Hf-Transformatoren, die Induktorspule an den Generator anzupassen. Neben dieser Aufgabe der Transformation haben diese Tranformatoren noch folgende elektrische und konstruktive Anforderungen zu erfüllen:

Sie sollen eine kleine Streuung und einen kleinen Erregerblindleistungsbedarf haben, da ihre Blindleistung von der Kondensatorbatterie geliefert· werden muß. Ihr Wirkungsgrad soll möglichst hoch sein.

Die Aufstellung der MF- und HF-Transformatoren erfolgt meist zusammen mit dem Induktor direkt an oder in der Arbeitsmaschine. Es ist daher verständlich, daß möglichst kleine Transformatoren mit geringem Gewicht angestrebt werden.

Es ist bekannt, MF- und HF-Transformatoren ohne ao Eisenblechkern und mit offenen oder geschlossenen Eisenkernen mit Zylinder- oder Röhrenwicklungen auszuführen. Dabei bilden die Sekundär- und Primärwicklungen konzentrische Zylinder. Die Wicklungen werden in der Regel wegen der starken Wirbelstrom^ verluste und aus sonstigen konstruktiven Gründen am allgemeinen nur einlagig, selten mehrlagig ausgeführt.

Bekannt ist es auch, daß MF- und HF-Transformatoren als Ringkerntransformatoren gebaut werden, wobei die Sekundärwicklung den Ringkern mit der als Ringwicklung ausgebildeten, meist einlagigen Primärwicklung gehäuseartig umgibt.

Der Hauptnachteil dieser Transformatorbauarten liegt darin, daß die Wicklung zur Verkleinerung der Verluste durch Vergrößerung des Kupferquerschnittes und zur besseren Ausnutzung des Fensterquerschnittes nicht mehrlagig ausgeführt werden kann, wie es bei Netztransformatoren selbstverständlich ist. Ferner wird bei diesen Transformatoren der Kupferquerschnitt schlecht ausgenutzt, da bei einlagigen Zylinderspulen aus Röhren oder Blechen der Strom immer nur entweder an der Innen- oder Außenseite fließt.

Aus diesen Tatsachen folgt, daß für die Auslegung und Berechnung von MF- und HF-Transformatoren mit Zylinder- oder Ringkernwicklungen nur Kernhöhe und Kerndurchmesser und beschränkt die Qualität des Blechkernes als Parameter zur Verfügung stehen, so daß keineswegs alle Anforderungen erfüllt werden können.

Ein weiterer Nachteil der obengenannten Transformatorbauarten ist der, daß der Blindleistungsverbrauch von der Bauart abhängt, den Verlusten Mittel- und Hochfrequenz-Leistungstransformator

Anmelder:

Dipl.-Ing. Konrad Reichert,
Stuttgart, Sandberger Str. 7

Dipl.-Ing. Konrad Reichert, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden

proportional ist und vor allem nicht durch eine besondere Wicklungsanordnung verkleinert werden kann.

Die Erfindung besteht nun darin, MF- und HF-Transformatoren mit geteilten oder ungeteilten Scheibenwicklungen auszurüsten, wobei je nach den Anforderungen der Transformator ohne Eisenkern, mit einem offenen oder mit einem geschlossenen Eisenkern in Kern- oder Mantelbauweise ausgeführt werden kann. Die Scheibenwicklung wird so angeordnet, daß abwechselnd primäre und sekundäre Spulen in Richtung der Achse des Kernes und der Wicklung übereinandergeschichtet werden. Diese Einzelspulen können ein- oder mehrwindig ausgeführt und untereinander so geschaltet werden, daß beliebige Übersetzungsverhältnisse entstehen. Die größte Leiterstärke in Richtung der Spulenachse und bei mehrwindigen Spulen quer dazu wird erfindungsgemäß so gewählt, daß gerade noch keine Stromverdrängung auftritt, d. h. daß sie in der Größenordnung der einbis zweifachen Eindringtiefe liegt. Durch eine weitere Verkleinerung der Leiterstärke kann die Streuung beliebig verkleinert werden.

Die Kühlung des MF- und HF-Transformators mit Scheibenwicklung erfolgt erfindungsgemäß so, daß nur Teile der Wicklungen direkt mit Wasser, öl oder gasförmigen Stoffen gekühlt werden, während die Verlustwärme, welche in den übrigen Wicklungsteilen entsteht, durch Wärmeleitung an die direktgekühlten Teile abgeführt wird. Die Zahl und Lage der direktgekühlten Teile wird so bestimmt, daß die Temperaturverteilung möglichst gleichmäßig wird und die maximale Temperatur einen bestimmten, für die Isolation gefährlichen Wert nicht überschreitet. Mit dieser Kühlungsart lassen sich die größten Füll-

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faktoren erreichen. Der Eisenkern wird meist direkt mit Wasser oder öl gekühlt.

Die Zeichnung zeigt das Bauprinzip eines MF- und HF-Transformators mit Scheibenwicklung und geschlossenem Eisenkern. Der Eisenkern 1 ist ein vorgefertigter Schnittbandkern bekannter Bauweise und wird direkt mit Wasser gekühlt. Die Primärwicklung besteht aus einer massiven, geteilten Scheibenwicklung 2. Zwischen den Primär- und Sekundärwicklungselementen 4 liegen Isolationsscheiben 3. Die Wicklungselemente des Sekundärteils 4 sind einwindig und haben einen Kühlkanal 5, in welchem das Kühlmittel fließt. Alle Scheiben der Sekundärwicklung sind parallel geschaltet und an das Anschlußstück 6 für den Induktor angelötet.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen MF- und HF-Transformators mit Scheibenwicklung gegenüber den obengenannten Bauarten besteht nun darin, daß die Wicklung mehrlagig ausgeführt werden kann, und der Fensterquerschnitt und der Eisenkern voll ausgenutzt werden. Der Kupferquerschnitt wird besser als bisher ausgenutzt, da die Ströme auf beiden Seiten der Scheibenwicklungen fließen. Die Streuung kann durch Unterteilen in viele Spulen sehr stark verkleinert werden.

MF- und HF-Transformatoren mit Scheibenwicklungen haben daher im Vergleich zu MF- und HF-Transformatoren mit Zylinderspulen und Ringkerntransformatoren bei gleicher Größe kleinere Verluste, eine kleinere Streuung und eine größere Leistung, da der Kern voll ausgenutzt werden kann. Umgekehrt können die erfindungsgemäßen Transformatoren bei gleichem Wirkungsgrad wesentlich kleiner gebaut werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Mittel- und Hochfrequenz-Leistungstransformator, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und Sekundärwicklung aus geteilten oder ungeteilten Scheibenspulen besteht, wobei abwechselnd primäre und sekundäre Scheibenspulen in der Richtung der Achse des Transformatorenkernes und der Wicklung übereinandergeschichtet werden.

2. Mittel- und Hochfrequenz-Leistungstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstärke in Richtung der Spulenachse und bei mehrwindigen Spulen quer dazu so gewählt ist, daß gerade noch keine Stromverdrängung auftritt, d. h. daß sie in der Größenordnung der ein- bis zwei fachen F.indringtiefe liegt.

3. Mittel- und Hochfrequenz-Leistungstransformator nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenwicklungen nur teilweise direkt mit Wasser, öl oder gasförmigen Kühlmitteln gekühlt sind, während die Verlustwärme in den übrigen Teilen durch Wärmeleitung an die direkt gekühlten abgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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