DE1067523B

DE1067523B - Multi-leg laminated iron core for large transformers

Info

Publication number: DE1067523B
Application number: DEL20122A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Knaack
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-10-11
Filing date: 1954-10-11
Publication date: 1959-10-22

Description

Mehrschenkliger lamellierter Eisenkern für Großtransformatoren Die lamellierten Eisenkerne für Transformatoren, Drosselspulen od. dgl. werden bekanntlich im allgemeinen so ausgeführt, daß sämtliche Schenkel und Joche in einer Ebene liegen. Außerdem wählt man zweckmäßig als Querschnitt der einzelnen Schenkel entweder eine quadratische oder angenähert runde Form, wobei der runden Form der Vorzug gegeben wird, da bekanntlich runde Wicklungen mechanisch die größte Kurzschlußfestigkeit aufweisen.Multi-legged laminated iron core for large transformers Die Laminated iron cores for transformers, inductors or the like are known generally designed so that all legs and yokes lie in one plane. In addition, it is expedient to choose either one as the cross-section of the individual legs square or approximately round shape, preference being given to the round shape is, as it is known, round windings mechanically have the greatest short-circuit strength exhibit.

Bei den vielen Möglichkeiten, die bei der Ausführung der Eisenkerne bestehen, wird am häufigsten davon Gebrauch gemacht, den Querschnitt von Rückschlußschenkeln kleiner zu wählen als den des oder der Hauptschenkel. Grundsätzlich bestehen zur Verringerung des Querschnittes der Rückschlußschenkel die beiden Möglichkeiten, entweder die Schenkellarnellenbreite schmäler zu wählen oder die Lamellenstapelhöhe zu verringern. Für den Fall, daß der oder die Rückschlußschenkel mit Wicklungen versehen sind, sieht man zur Erreichung der höchstmöglichen Kurzschlußfestigkeit einen runden Querschnitt vor, so daß sowohl die Schenkellamellenbreite als auch die Lamellenstapelhöhe verändert werden muß. Während die Verringerung der Lamellenbreite keine Schwierigkeiten bereitet, ist dies bei der Verringerung der Lamellenstapelhöhe der Fall, da normalerweise durch die Verbindung zwischen Haupt- und Rückschlußschenkel, nämlich durch das Joch, die Lamellenstapelhöhe für den Rückschlußschenkel festgelegt bzw. der Übergang zwischen den verschiedenen Lamellenstapelhöhen innerhalb des Joches vorgenommen werden muß. Es wurden daher bereits verschiedene Wege angegeben. So wurden beispielsweise die Lamellen des Schenkels mit dem größten Querschnitt, meist als Hauptschenkel bezeichnet, nur zum Teil in die anschließenden Joch-und Schenkelteile fortgesetzt. Insbesondere bei Einphasen-Manteltransformatoren wird dann so vorgegangen, daß sich die Lamellen des Hauptschenkels abwechselnd in den einen und den anderen Rückschlußschenkel fortsetzen, so daß auf diese Weise eine Verringerung der Lamellenzahl und damit die gewünschte Lamellenstapelhöhe in den Rückschlußschenkeln erreicht wird.With the many possibilities that come with the execution of the iron cores consist, use is most often made of the cross-section of yoke legs to be chosen smaller than that of the main leg or legs. Basically exist for Reducing the cross section of the yoke leg the two possibilities to choose either the width of the leg lamella narrower or the lamellar stack height to reduce. In the event that the yoke leg or legs with windings are provided, one sees to achieve the highest possible short-circuit strength a round cross-section, so that both the leg lamella width and the lamellar stack height must be changed. While reducing the slat width does not present any difficulties, this is in reducing the lamellar stack height the case, because normally due to the connection between the main and return legs, namely by the yoke, the lamellar stack height set for the yoke leg or the transition between the different lamellar stack heights within the yoke must be made. Various ways have therefore already been indicated. So for example, the lamellae of the leg with the largest cross-section, mostly referred to as the main leg, only partially in the adjoining yoke and leg parts continued. In particular with single-phase jacketed transformers, the procedure is as follows: that the lamellas of the main leg alternate in one and the other Continue yoke leg, so that in this way a reduction in the number of lamellae and thus the desired lamellar stack height is achieved in the yoke legs will.

Weiter sind Eisenkerne bekannt, bei denen innerhalb des Joches verschieden lange Blechlamellen verwendet sind. Daraus ergibt sich ein Kernaufbau, bei dem nicht alle Jochbleche vom Hauptschenkel zum Rückschlußschenkel reichen, wodurch ein gewisser konischer Verlauf und damit ebenfalls eine verringerte Lamellenstapelhöhe erreicht wird. Diese Ausführungsformen finden nicht nur bei Einphasen-Transformatoren, also solchen Transformatoren mit einem Haupt-und zwei Rückschlußschenkeln Verwendung, sondern ebenso auch bei Fünfschenkel-Transformatoren, also solchen mit drei Haupt- und zwei Rückschlußschenkeln.Iron cores are also known which differ within the yoke long sheet metal lamellas are used. This results in a core structure in which not all yoke plates extend from the main leg to the return leg, creating a certain conical shape and thus also a reduced lamellar stack height is achieved will. These embodiments do not only apply to single-phase transformers, that is use of such transformers with one main and two return legs, but also with five-leg transformers, i.e. those with three main and two return legs.

Wie leicht einzusehen ist, ergeben sich jedoch bei derartig konisch verlaufenden Jochen gewisse Schwierigkeiten bei der Pressung und von Fall zu Fall Ungleichförmigkeiten in den magnetischen Verhältnissen. Bei den innerhalb des Joches zwischen Haupt- und Rückschluß endenden Jochlamellen treten Luftzwischenräume auf, die den angrenzenden Lamellen eine größere Möglichkeit zu Schwingungen geben als festgepreßte Blechpakete und so zum Teil erhebliche Geräusche hervorbringen. Außerdem werden magnetische Flüsse mit einer Komponente quer zur Larnellenrichtung auftreten, die hinsichtlich zusätzlicher Verluste durchaus beachtlich sind und außerdem eine uner= wünschte zusätzliche Erwärmung des Kernes zur Folge haben. Schließlich ist noch der fabrikatorische Zusammenbau eines solchen Kernes mit den unterschiedlich langen Jochlamellen schwierig, zeitraubend und daher unwirtschaftlich.As can be easily seen, however, such results are conical running yokes certain difficulties in pressing and from case to case Irregularities in the magnetic relationships. With those within the yoke air gaps occur between the main and back yoke ending yoke lamellas, which give the adjacent lamellas a greater chance to vibrate than Pressed stacks of sheet metal and thus sometimes produce considerable noises. aside from that magnetic fluxes will occur with a component perpendicular to the Larnella direction, which are quite considerable in terms of additional losses and also a unwanted additional heating of the core result. Finally is nor the manufacturing assembly of such a core with the different long yoke lamellas difficult, time-consuming and therefore uneconomical.

Alle diese Nachteile werden bei einem mehrschenkligen lamellierten Eisenkern für Großtransformatoren mit zwei oder mehreren Hauptschenkeln und mit einem oder mehreren Rückschlußschenkeln, dessen Haupt-und Rückschlußschenkel einen möglichst runden, jedoch unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, der durch verringerte Blechlamellenstapelhöhe und Lamellenbreite erreicht wird, wobei sämtliche Lamellen des Eisenkernes parallel verlaufen und die der Stapelhöhe der Rückschlußschenkei entsprechenden Lamellen durch den gesamten Eisenkern verlaufen, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die zusätzliche Stapelhöhe für die Hauptschenkel und für die diese verbindenden Jochteile durch Aufsetzen von Kernteilen symmetrisch zur Mittelebene des Kernes erreicht wird, die nur über die Hauptschenkel und deren Jochteile verlaufen und von den durchgehenden Lamellen durch Zwischenlagen aus Material mit hohem magnetischem Widerstand getrennt sind. Ein solcher Kern ist völlig frei von störenden Querflüssen, da diese insbesondere durch die unmagnetischen Zwischenlagen und den symmetrischen Kernaufbau vermieden werden. Durch die symmetrische und gleichmäßige Aufbauart des Kernes kann dieser mechanisch einwandfrei gepreßt werden, so daß dadurch auch eine zusätzliche Geräuschbildung mit Sicherheit vermieden ist. Die fabrikatorische Her-,gtellung des Kernes ist ebenso einfach wie diejenige eines Kernes mit gleichmäßigem Querschnitt.All of these drawbacks are compounded with a multi-legged laminate Iron core for large transformers with two or more main legs and with one or more return legs, the main and return legs of which are one as round as possible, but have a different cross-section, which is reduced by Sheet metal lamellae stack height and lamellae width is achieved, with all lamellas of the iron core run parallel and that of the stack height of the return leg corresponding lamellae run through the entire iron core, according to the invention avoided that the additional stacking height for the main legs and for the yoke parts connecting these by placing core parts symmetrically to the Middle plane of the core is reached, which is only about the main legs and their yoke parts run and from the continuous lamellas through intermediate layers of material with high magnetic resistance separated are. Such a core is completely free of interfering cross flows, as these are particularly due to the non-magnetic Interlayers and the symmetrical core structure are avoided. Due to the symmetrical and uniform structure of the core, it can be pressed mechanically perfectly so that additional noise is avoided with certainty is. The fabrication of the core is just as simple as that a core with a uniform cross-section.

Es ist zwar schon ein Stromwandlerkern bekannt, dessen Rückschlußschenkel einen verringerten Querschnitt gegenüber dem Hauptschenkel aufzuweisen hat, wobei diese Querschnittsverringerung durch eine Herabsetzung der Blechlamellenstapelhöhe erreicht ist. Diese Kernaufbauart ist jedoch unsymmetrisch ausgeführt, so daß also schon allein durch diese Tatsache die Ausbildung von Querflüssen feststeht, da auch unmagnetischeZwischenlagen völlig fehlen. DerZweck dieser Querschnittsverringerung war die Verbesserung von Fehlereigenschaften für einen Stromwandler. Die Hilfsmaßnahme bei einem Stromwandlerkern zur Fehlerverbesserung und die zweckmäßige Ausbildung eines Kernes für Hochleistungstransformatoren mit bewickelten Rückschlußschenkeln bedingt eine völlig unterschiedliche Aufgabenstellung, da es sich um vollständig verschiedenartige elektrische und magnetische Probleme handelt.A current transformer core is already known, its return leg has a reduced cross-section compared to the main leg, wherein this reduction in cross-section by reducing the height of the stack of sheet metal lamellas is reached. However, this type of core structure is designed to be asymmetrical, so that By this fact alone, the formation of transverse rivers is certain, as well non-magnetic intermediate layers are completely absent. The purpose of this reduction in area was the improvement of fault properties for a current transformer. The relief measure in the case of a current transformer core for error correction and the appropriate training a core for high-performance transformers with wound return legs requires a completely different task, since it is complete various electrical and magnetic problems.

Ferner ist die Einbringung unmagnetischer Zwischenlagen in Kernteilen bekannt, jedoch ist der erfindungsgemäße Gedanke der magnetischen Trennung aufgesetzter Kernteile von durchgehenden Kernteilen zur Verhinderung von schädlichen Querflüssen neu, insbesondere im Hinblick auf die spezielle Bauart mit bewickelten, möglichst kreisrunden Rückschlußschenkeln, die eine geringere Lamellenstapelhöhe als die Hauptschenkel aufzuweisen haben.Furthermore, the introduction of non-magnetic intermediate layers in core parts known, but the inventive concept of magnetic separation is more applied Core parts of continuous core parts to prevent harmful cross flows new, especially with regard to the special design with wrapped, if possible circular back yoke legs, which have a lower lamella stack height than the main legs have to show.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Mit 1 und 2 sind die beiden Hauptschenkel des Eisenkernes bezeichnet, während 3 und 4 die Rückschlußschenkel kennzeichnen. Gemäß der Stapelhöhe der Rückschlußschenkel 3 und 4 verlaufen die Lamellen durch den gesamten Eisenkern. Um jedoch bei dem größeren Querschnitt der Hauptschenkel ebenso wie bei den Rückschlußschenkeln einen kreisrunden Querschnitt zu erreichen, sind unter Einfügen von Materialien 5 mit hohem mägnetischem Widerstand weitere Kernteile 6, 7 auf die Hauptschenkel aufgesetzt, die auch entlang dem Joch 8 geführt sind. Auf diese Weise entsteht zwischen den Hauptschenkeln eine weitere, d. h. eine zusätzliche magnetische Verbindung, die nur die Hauptschenkel 1, 2 miteinander verbindet. Durch diese Konstruktion wird erreicht, daß eine einwandfreie Pressung sämtlicher Lamellen möglich ist und daß zwischen den Hauptschenkeln 1, 2 für den gesamten Fluß ein entsprechender Querschnitt vorhanden ist. Bei ungleichförmiger Induktionsverteilung in den durchgehenden und den aufgesetzten Kernteilen, hervorgerufen durch unterschiedliche Längen der zugeordneten magnetischen Pfade, können magnetische Querflüsse auftreten. Um diese nach Möglichkeit zu vermeiden oder zumindest so klein zu halten, daß sich keine schädlichen Folgen zeigen können, werden zwischen den durchgehenden und den aufgesetzten Kernteilen Materialien mit hohem magnetischem Widerstand eingefügt.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown. With 1 and 2, the two main legs of the iron core are designated, while 3 and 4 mark the yoke legs. According to the stack height of the yoke legs 3 and 4 the lamellas run through the entire iron core. However, in the case of the larger Cross-section of the main legs as well as the back yoke legs a circular one Achieve cross-section are to be achieved by inserting materials 5 with high magnetic Resistance further core parts 6, 7 placed on the main legs, which also go along the yoke 8 are performed. In this way one is created between the main legs more, d. H. an additional magnetic connection that only covers the main legs 1, 2 connects with each other. This construction ensures that a flawless Pressing of all lamellas is possible and that between the main legs 1, 2 there is a corresponding cross-section for the entire river. With non-uniform Induction distribution in the continuous and attached core parts due to different lengths of the associated magnetic paths, magnetic Cross flows occur. To avoid this if possible, or at least as small as possible to keep that no harmful consequences can be shown between the continuous and the attached core parts materials with a high magnetic level Resistance inserted.

Claims

PATENT CLAIM: Multi-leg lamellar iron core for large transformers with two or more main legs and with one or more return legs, the main and return legs of which have a cross-section that is as round as possible, but different, which is achieved by reducing the stack height and width of the lamellas, whereby all the lamellas of the iron core run parallel and the lamellae corresponding to the stack height of the yoke legs run through the entire iron core. characterized in that the additional stacking height for the main legs and for the yoke parts connecting them is achieved by placing core parts symmetrically to the center plane of the core, which run only over the main legs and their yoke parts and from the continuous lamellas through intermediate layers of material with high magnetic resistance are very separate. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 509 621, 525 581; German patent application S 23469 VIIIbl21 d2 (published on 27. B. 1953).