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Eisenkörper für Dreiphasentransformatoren Die Erfindung betrifft Eisenkörper
für Dreiphasentransformatoren mit drei Hauptschenkeln und zusätzlichen Rückschlußschenkeln,
bei denen die drei Hauptschenkel aus in einer Ebene angeordneten und aus flachen
Streifen magnetisierbaren Materials unterschiedlicher Breite gewickelten Zweischenkelkernen
bestehen.
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Für Dreiphasentransformatoren sind dreischenklige Eisenkörper bekannt,
die aus übereinandergeschichteten schmalen flachen Blechen bestehen, die die Schenkel-
und Jochteile bilden, wobei die Bleche jeder Schicht zwei Fenster einschließen.
Ein solcher dreischenkliger Eisenkörper für Dreiphasentransformatoren weist eine
beträchtliche Höhe auf, so daß fünfschenklige Eisenkörper entwickelt werden mußten,
um diese Höhe zur reduzieren. Eine bekannte Form eines solchen fünfschenkligen Eisenkörpers
besteht aus vier rahmenförmigen, in der gleichen Ebene liegenden Kernteilen, die
Kante an Kante stumpf aneinanderstoßen. Derartige Eisenkörper für Dreiphasentransformatoren
weisen zwar eine geringere Höhe auf als die dreischenkligen Kerne, jedoch ist mit
der verminderten Höhe eine Vergrößerung der Länge der Eisenkörper eingetreten.
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Es ist weiterhin für Einphasentransformatoren bekannt, Kerne aus geschlossenen
Schleifen eines gewickelten Streifenmaterials herzustellen. Dabei- werden sechs
solcher Schleifen so angeordnet, daß ein Schenkel mit kreuzförmigem Querschnitt
entsteht. Die vier den Längsbalken des Kreuzes bildenden Schleifen werden so abgebogen,
daß sie nicht mehr ebene Schleifen darstellen und nicht weiter über die Mitte der
Transformatoranordnung herausragen als die ebene, den Querbalken des Kreuzes bildende
Schleife. Durch eine derartige Ausführungsform wird aber die Höhe des Transformators
beträchtlich vergrößert.
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Des weiteren sind Transformatorenkerne bekannt, bei denen die Bleche
der Rückschlußschenkel und der anschließenden Teile der Joche etwa zur Hälfte zusammengefaßt
und etwas auseinandergespreizt sind, so daß die Ableitungen durch die Rückschlußschenkel
hindurch geradlinig zu den Durchführungsisolatoren geführt werden können.
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Schließlich ist es bei Transformatoren großer Leistung bekannt, die
Bleche der Schenkel senkrecht zur Fensterebene zu schichten und die Jochbleche im
Bogen von einem Schenkel zum anderen zu führen, so daß die Jochbleche in der Richtung
der Schenkelbleche auf die Schenkel treffen.
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Die Erfindung betrifft Eisenkörper für Dreiphasentransformatoren,
bei denen die aufgeführten Nachteile vermieden sind, deren Länge gegenüber der der
üblichen fünfschenkligen Eisenkörper verringert ist, und mit denen eine Reduzierung
der Gesamtabmessungen des Transformators unter sonst gleichbleibenden Verhältnissen
erzielt wird.
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Gemäß der Erfindung zeichnet sich der Eisenkörper für Dreiphasentransformatoren
mit drei Hauptschenkeln und zusätzlichen Rückschlußschenkeln, bei dem die drei Hauptschenkel
aus in einer Ebene angeordneten und aus flachen Streifen magnetisierbaren Materials
unterschiedlicher Breite gewickelten Zweischenkelkernen bestehen, dadurch aus, daß
in an sich bekannter Weise zwei aneinanderstoßende, in einer Ebene liegende Wickelkerne
mit je einem Schenkel den mittleren Hauptschenkel bilden, und daß an den anderen
Schenkel dieser beiden Wickelkerne je zwei zusätzliche Wickelkerne unter dem gleichen
spitzen Winkel, vorzugsweise unter 45°, gegen die Ebene der Hauptkerne angesetzt
sind, wobei die aneinandergrenzenden Schenkelteile der Hauptkerne und der zusätzlichen
Wickelkerne die beiden äußeren Hauptschenkel des Eisenkörpers bilden. Vorzugsweise
beträgt erfindungsgemäß die Breite der zusätzlichen Wickelkerne etwa die Hälfte
der der- Hauptkerne.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung, die Wirkungsweise und weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Eisenkörpers werden an Hand der Figuren beschrieben.
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Fig. 1 ist ein Schnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 2 durch eine
Ausführungsform des Dreiphasentransformators gemäß der Erfindung, in der die rechteckigen
Kernteile
aus verjüngt zulaufendem magnetischem Kernstreifenmaterial bestehen; Fig. 2 zeigt
die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform in Vorderansicht, wobei die Wicklungen
zum Teil im Schnitt gezeigt sind; . -Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie
3-3 der Fig. 4 nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, in der die rechteckigen
Kernteile aus stufenförmig angeordnetem Kernstreifenmaterial bestehen; Fig. 4 ist
eine Vorderansicht der Ausführungsform der Fig. 3, wobei die Wicklungen zum Teil
geschnitten sind.
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In den Fig. 1 und 2 sind drei übliche Wicklungen für Dreiphasentransformatoren
1, 2 und 3 dargestellt. Der erfindungsgemäße Eisenkörper besteht bei dieser Ausführungsform
aus sechs rechteckförmigen Wickelkernen 4, 5, 6, 7, 8 und 9. Die großen Wickelkerne
6 und 7 stoßen in an sich bekannter Weise stumpf zu einem Mittelschenkel aneinander
und liegen im wesentlichen in einer Ebene. Der Wickelkern 6 wird gemäß Fig. 1 und
2 von den Wicklungen 1 und 2, der Wickelkern 7 von den Wicklungen 2 und 3 umfaßt,
so daß sich je ein Schenkel dieser Wickelkerne innerhalb der Wicklungen 1, 2 und
3 befindet.
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Bei einer bekannten fünfschenkligen Ausführungsform eines Dreiphasentransformators
würde nun je ein weiterer Wickelkern durch die äußeren Wicklungen 1 und 3 gesteckt
werden müssen, wodurch dann insgesamt vier rechteckige Wickelkerne vorhanden wären.
Jeder der äußeren Wickelkerne wäre dann mit einem seiner Schenkel durch die äußeren
Wicklungen 1 und 3 gesteckt. Alle vier Wickelkerne stoßen stumpf an den Schenkeln
aneinander und liegen praktisch in der gleichen Ebene. Eine solche Anordnung hat
aber eine beträchtliche Längenausdehnung. Gemäß der Erfindung werden dagegen an
Stelle des bekannten fünfschenkligen Kerns und der beiden äußeren Rückschlußschenkel
zur Verringerung der Länge an jeder Seite symmetrisch zwei schmale äußere Rückschlußschenkel
unter dem gleichen spitzen Winkel gegen die Ebene der Hauptkerne angesetzt.
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Wie aus Fig.1 ersichtlich ist, sind also zwei schmale Wickelkerne,
die sich an die entsprechenden Wickelkerne 6 bzw. 7 ansetzen, durch die äußeren
Wicklungen 1 und 3 hindurchgesteckt. Die schmalen Rückschlußschenkel der Kerne 4
und 5 bzw. 8 und 9 stoßen an einer Schenkelfläche stumpf aneinander und an einer
anderen Fläche wiederum stumpf gegen den äußeren Schenkel des Wickelkernes 6 bzw.
7 in der Wicklung 1 bzw. 3. Die beiden Rückschlußwickelkerne 4 und 5 sind in V-Form
oder unter einem Winkel von vorzugsweise 45° zueinander angeordnet und liegen symmetrisch
auf gegenüberliegenden Seiten der durch die Hauptkerne 6 und 7 verlaufenden Ebene.
Der Winkel, unter dem die Rückschlußschenkel nach Fig.1 zusammenstoßen, ist annähernd
90°, kann jedoch auch andere Werte annehmen. Ein Winkel von 90° ist jedoch vorzuziehen,
da dann die Länge des üblichen fünfschenkligen Eisenkörpers des Dreiphasentransformatorswesentlich
verkürzt wird, ohne daß die Breite wesentlich vergrößert wird. Die Breite der schmalen
Rückschlußwickelkerne beträgt vorzugsweise etwa die Hälfte der der Hauptkerne. Der
Transformator gemäß der Erfindung kann in einem Kasten untergebracht werden, der
etwa die gleiche Breite hat wie der für die üblichen fünfschenkligen Dreiphasentransformatoren.
Dies ist deswegen möglich, weil der Kasten ohnehin die elektrischen Wicklungen,
Durchführungsisolatoren, Verbindungsleitungen u. dgl: aufnehmen muß, die einen zusätzlichen
gewissen Raum ohnehin beanspruchen. Durch die Anordnung der unter einem Winkel angesetzten
Rückschlußkernteile können dagegen die üblichen Kästen in der Länge verkürzt werden,
da diese Kernteile nur einen Raum an den Seiten des Ölbehälters beanspruchen, der
bisher unausgenutzt war.
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Der Dreiphasentransformator gemäß der Erfindung hat also minimale
Gesamtabmessungen. Er hat (wie auch der übliche fünfschenklige Kern) eine verminderte
Höhe gegenüber dem üblichen dreischenkligen Kern, während die Länge des üblichen
fünfschenkligen Kernes wesentlich verkürzt ist.
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Das in den Wicklungen 1, 2 und 3 untergebrachte Kernmaterial hat etwa
kreisförmigen Querschnitt, d. h., der Füllfaktor ist sehr hoch. Dieser hohe Füllfaktor
wird dadurch erhalten, daß die verschiedenen Kernteile in an sich bekannter Weise
aus in der Breite abgestuftem Streifenmaterial hergestellt werden.
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Die schmaleren Rückschlußschenkelkerne 4, 5, 8 und 9 sind ebenfalls
aus abgestuften Streifen hergestellt, die am breitesten an einem Punkt zwischen
den Enden sind und nach den Enden zu kontinuierlich schmaler auslaufen. Die Streifen
jedes Kernabschnittes können in sich geschlossen oder in mehrere Segmente aufgeschnitten
sein, um den Zusammenbau jedes Wickelkernes zu erleichtern.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung
dargestellt, die insofern mit der ersten Ausführungsform übereinstimmt, als die
Hauptwickelkerne 12 und 13 durch die üblichen Wicklungen 1, 2 und 3 gesteckt werden
und, jeweils in an sich bekannter Weise an einem Schenkel aneinanderstoßend, in
einer Ebene liegen. Die schmalen Rückschlußschenkelkerne 10, 11 bzw. 14, 15 stoßen
stumpf aneinander und sind stumpf an die äußeren Hauptschenkel der Hauptwickelkerne
12 und 13 angesetzt. Jedes Paar der Rückschlußkerne ist zueinander unter einem Winkel
angeordnet, dessen Schenkel symmetrisch auf verschiedenen Seiten der Ebene durch
die Hauptwickelkerne 12 und 13 liegen und mit ihr etwa den gleichen Winkel einschließen.
Die Spitze des Winkels zeigt zur Transformatormitte.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der
nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß an Stelle allmählich in der Breite abgestuften
streifenförmigen Kernmaterials jeweils mehrere verschieden breite Streifenpakete
aus Streifen gleicher Breite zu Wickelkernen vereinigt sind. Eine derartige Ausführungsform
des Kernes gibt zwar nicht den gleichen hohen Füllfaktor wie die Ausführungsform
mit rundem Kernquerschnitt, hat aber den Vorteil niedrigerer Herstellungskosten.