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Lamellierter magnetischer Kern für einen einphasigen Transformator
großer Leistung Die Erfindung bezieht sich auf einen lamellierten magnetischen Kern
für einen einphasigen Transformator großer Leistung mit mindestens zwei Hauptschenkeln
von annähernd rundem Querschnitt, diese Schenkel verbindenden Hauptjochen sowie
mit Hilfsschenkeln, deren Querschnitt kleiner als derjenige der Hauptschenkel ist,
und mit Hilfsjochen, die die Hilfsschenkel mit den Hauptschenkeln verbinden. Hierbei
besteht zwischen der Summe der Querschnitte eines Hauptjoches und eines Hilfsjoches
einerseits und dem Querschnitt eines Hauptschenkels andererseits sowie zwischen
dem Querschnitt eines Hilfsjoches einerseits und dem Querschnitt eines Hilfsschenkels
andererseits dasselbe Verhältnis.
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Magnetische Kerne mit Hilfsschenkeln und Hilfsjochen werden bereits
bei größeren Transformatoren benutzt, weil dabei die maximalen Abmessungen durch
das Transportprofil bestimmt sind. Die Anwendung von Hilfsschenkeln und Hilfsjochen
ermöglicht geringere Jochhöhen und damit höhere Fenster im Kern. für das Unterbringen
der Wicklungen. Ein lamellierter magnetischer Kern dieser Art für einen Drehstromtransformator
ist beispielsweise durch die USA: Patentschrift 2 779 926 bekannt.
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Die Erfindung bezweckt, einen magnetischen Kern für einen einphasigen
Transformator zu schaffen, bei dem die Hilfsschenkel eine für das Tragen der Wicklung
günstige Form aufweisen. Die Erfindung besteht darin, daß jeder Hilfsschenkel ebenfalls
einen annähernd runden Querschnitt aufweist und in jeder Blechschicht des Gesamtkernes
sowohl zwischen der Summe der Breiten eines Hauptjochbleches und eines Hilfsjochbleches
einerseits und der Breite eines Hauptschenkelbleches andererseits als auch zwischen
den Breiten eines Hilfsjochbleches einerseits und eines Hilfsschenkelbleches andererseits
das obenerwähnte Verhältnis besteht, so da.ß die Hilfsjoche einen annähernd runden
oder ellipsenförmigen Querschnitt und die Hauptjoche einen Querschnitt in der Form
eines U, eines H oder einer Sichel aufweisen.
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Eine solche Bauart ist von besonderer Bedeutung für die Kerne regelbarer
einphasiger Transformatoren, deren Hilfsschenkel den Wicklungsteil mit den Abzweigungen
für stufenweise Spannungsregelung tragen. Hierbei ergibt sich für den Konstrukteur
eine größere Freiheit in der Wahl der Durchmesser der annähernd runden Hilfsschenkel,
die den hinsichtlich des Regelprozentsatzes und der Stufenspannung gestellten Forderungen
der auf den Hilfsschenkeln angeordneten Hilfswicklung angepaßt werden müssen. Darüber
hinaus hat die Anwendung von Hilfsschenkeln und Hilfsjochen den bekannten Vorteil,
daß die Joche länger ausgeführt werden können als bei einem Kern ohne Hilfsschenkel
und Hilfsjoche. Die Höhe der Fenster kann daher im Rahmen des Transportprofils für
das Unterbringen der Wicklungen größer gewählt werden.
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Ein Transformator mit einem zwei Hauptschenkel und zwei Hilfsschenkel
sowie die entsprechenden Joche enthaltenden Kern ist an sich bereits bekannt. Dieser
bekannte Kern aber weist nicht das Merkmal auf, daß Hauptschenkel und Hilfsschenkel
einen angenähert runden Querschnitt besitzen und bezüglich der einzelnen Querschnitte
der Schenkel und der Joche die oben angegebenen Verhältnisse aufweisen. Auch Kerne
mit zwei runden Hauptschenkeln, einem rechteckigen Hilfsschenkel und rechteckigen
Jochen sind bereits bekannt. Diese zeigen die obengenannten Erfindungsmerkmale ebenfalls
nicht, denn der Querschnitt des Hilfsschenkels müßte dann sichelförmig und die Querschnitte
der Jochteile rund oder ellipsenförmig sein, um die erwähnten Querschnitts- bzw.
Breitenverhältnisse einhalten zu können. Man hat auch bereits zwecks Herabsetzung
der Kernhöhe die Joche in zwei nebeneinanderliegende Teile aufgeteilt.. Dabei werden
keine Hilfsschenkel verwendet.
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Ferner ist ein Kern mit runden Schenkeln und rechteckigen Jochen bekannt,
bei dem aber keine Anpassung zwischen Schenkeln und Jochen in jeder
Blechschicht
vorgesehen ist. Bei diesem bekannten Kern wirkt sich nachteilig aus, daß beim Übergang
vom Hauptschenkel zu den Jochen eine starke seitliche Verdrängung des Gesamtflusses
eintritt.
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Den bekannten Kernbauarten gegenüber ermöglicht die Erfindung, einen
einphasigen Transformatorkern für große Leistung mit Haupt- und Hifsschenkeln herzustellen,
die beide für die Aufnahme kurzschlußfester runder Wicklungen und zum Erzielen eines
möglichst hohen Eisenfüllfaktors runde oder doch annähernd runde Querschnitte aufweisen.
Mit den erfindungsgemäßen Querschnitts- und Blechbreitenverhältnissen erzielt man
eine gleichmäßige Flußverteilung und damit geringe Eisenverluste und vermeidet eine
Flußverdrängung in jeder Blechschicht des Gesamtkerns.
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Vorteilhafterweise können die Bleche eines Hauptschenkels, der sowohl
an ein Hauptjoch als auch an ein Hilfsjoch anschließt, in an sich bekannter Weise
je aus zwei in der Querrichtung des Hauptschenkels nebeneinanderliegenden, zusammengeschweißten
Blechstreifen bestehen, von denen der eine ausschließlich im Hauptkreis des Kernes
und der andere ausschließlich im Hilfskreis dieses Kernes liegt. Da in diesem Falle
die Fuge zwischen den Blechen dem magnetischen Fluß im betreffenden Hauptschenkel
parallel verläuft, genügt es, die Bleche nur an wenigen Stellen z. B. mittels Punktschweißung
miteinander zu verbinden. Das Teilen der Schenkelbleche weist den Vorteil auf, daß
sie leicht und ohne Abfälle aus größeren Abschnitten geschnitten werden können.
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Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung. Es zeigt darin
Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen magnetischen Kernes für einen einphasigen
Transformator, Fig.2 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht eines Teiles des magnetischen
Kernes gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 111-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 eine Abart des Querschnittes
gemäß Fig. 4 und Fig. 6 einen Teil einer Blechschicht des magnetischen Kernes gemäß
Fig.1 bis 5 mit geteilten Blechen in einem Hauptschenkel.
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Der magnetische Kern gemäß der Zeichnung ist für einen einphasigen
Transformator gedacht, von dem sowohl die Hauptschenkel als auch die Hilfsschenkel
eine Wicklung tragen. Der Kern besteht aus den Hauptschenkeln 1, Hauptjochen 2,
Hilfsschenkeln 3 und Hilfsjochen 4. Die Hauptschenkel 1 und die Hilfsschenkel
3 besitzen nahezu kreisförmige Querschnitte, die naturgemäß für die um die Schenkel
anzuordnenden Wicklungen den besten Füllfaktor geben (Fig. 2). Die an die Hilfsschenkel
anschließenden Hilfsjoche 4
haben ebenfalls einen angenähert kreisförmigen
bzw. elliptischen Querschnitt, wie es die Fig. 3 zeigt. Diese Joche schließen an
Teile 1" der Hauptschenkel 1 an, deren Querschnitt dem der Hilfsschenkel 3 entspricht.
Hieraus folgt, daß der an die Hauptjoche 2 anschließende Teil 1' jedes Hauptschenkels
einen Querschnitt in der Form einer Sichel aufweist, so daß die Hauptjoche unter
Berücksichtigung des Verhältnisfaktors einen der Sichelfornn angepaßten Querschnitt
haben.
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Ein mit Rücksicht auf das Aufschichten der Bleche günstiger Querschnitt
ist in der Fig. 4 gezeigt. Dieser Querschnitt hat etwa die Form eines H. Auch andere
der Sichelform angepaßte Formen dieses Querschnittes sind möglich. Soll beispielsweise
in jeder Blechschicht die mittlere Länge des Hauptkreises des Kernes ungefähr den
gleichen Wert haben, dann ergibt sich ein Querschnitt der Hauptjoche, der der Form
eines umgekehrten U annähernd entspricht (Fig. 5).
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Fig. 6 zeigt, daß man vorteilhafterweise eine Anzahl von Blechen der
Hauptschenkel 1 aus zwei nebeneinanderliegenden Teilen 1' und 1" zusammensetzen
kann. Wenn die Bleche 1' sich in diesem Falle ausschließlich im magnetischen Hauptkreis
des Kernes und die Bleche 1" sich ausschließlich im magnetischen Hilfskreis
des Kernes befinden, wird dermagnetische Fluß die Fuge 5 zwischen den Blechen
1' und 1"
nicht durchsetzen und genügt eine Punktschweißverbindung
6 an nur einigen Stellen der Fuge. Vorteilhaft wirkt sich bei der Kernkonstruktion
aus, daß die beiden Bleche 1' und 1" sich leicht schneiden lassen
und viel weniger Abfälle ergeben als aus einem einzigen Stück bestehende Hauptschenkelbleche,
die an ihren Enden unterschiedlich begrenzt sind.