DE1145717B - Aus kaltgewalztem Blech geschichteter Kern fuer Drehstrom-Leistungs-Transformatoren und -Drosselspulen - Google Patents

Description

• Aus kaltgewalztem Blech geschichteter Kern für Drehstrom-Leistungs-Transformatoren und -Drosselspulen Die spezifischen Verluste von kaltgewalztem Transformatorenblech (V,5-Werte) sind bekanntlich im fertigen Transformator normaler Bauart etwa 1,3- bis 1,6mal höher als die im Eppsteinapparat gemessenen Werte. Bei warmgewalzten Blechen ist dieser Faktor niedriger. Die zusätzlichen Verluste sind zum Teil durch Stoßstellen, Bolzenlöcher, Eckverbindungen u. dgl. bedingt. Ein erheblicher Anteil an zusätzlichen Verlusten entsteht jedoch durch die Tatsache, daß bei Drehstrom-Leistungs-Transformatoren an jeder Stelle des Kernes zwei um 120 elektrische Grade gegeneinander versetzte Teilflüsse fließen, denen eine um etwa 15 % höhere Induktion .als der Summenfluß zugrunde liegt. Dies würde bei voller Ausbildung dieser einzelnen Teilflüsse und einer Nenninduktion von 15 000 G zusätzliche Verluste von rund 30 % im Kern bedingen. Da kaltgewalztes Blech eine relativ schlechte Quermagnetisierbarkeit besitzt, werden in den Schenkeln und Jochen des Drehstromkerns die einzelnen Teilflüsse nur in einer schmalen Innenzone miteinander vermischt, während in den Randzonen jeder einzelne Teilfluß allein und ungestört auftritt. Dort treten dann die bereits erwähnten zusätzlichen Verluste auf.
• Diese Nachteile werden bei einem aus kaltgewalztem Blech geschichteten Kern für Drehstrom-Leistungs-Transformatoren und -Drosselspulen erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zur Flußsymmetrierung an bestimmten Stellen des Kernes senkrecht zur Schichtebene, jedoch in derselben Kern.-querschnittsebene, eine an sich bekannte Achterwicklung (Ausgleichswicklung) vorgesehen ist, die mit ihren beiden Windungsschleifen jeweils nur einen Teil des Kernquerschnitts umfaßt. Solche Achterwicklungen können, durch die Kernmitte hindurchgehend, eine Flußmischung erzwingen. Die Ausgleichswicklungen in einer Kernebene können unmittelbar miteinander verbunden sein oder auch über eine Impedanz zusammengeschaltet werden. Es genügt im allgemeinen, wenn diese Achterwicklungen nur aus einer Windung bestehen. Selbstverständlich können auch mehrere Wicklungen in einer Kernebene vorgesehen sein, wenn man sich den Kernquerschnitt in mehr als zwei Teile unterteilt vorstellt.
• Besonders bei in der Längsrichtung geteilten Kernen, wie Rahmenkerne od. dgl., ist es bereits bekannt, Ausgleichswicklungen in Achterform aufzubringen, um Oberwellen zu kompensieren. Dabei werden auf den Schenkeln oder den Jochen Wicklungsteile in Achterschaltung aufgebracht, die zwischen den einzelnen Schenkeln untereinander verbunden sind. Der Zweck ist hierbei eindeutig auf eine Oberwellenkompensation gerichtet, wobei meistens versucht wird, eine bestimmte, etwa die dritte oder die fünfte Oberwelle zu kompensieren. Im Gegensatz dazu bezweckt die Erfindung zur Symmetrierung des Magnetflusses im Drehstromkreis eine intensive Flußmischung, möglichst nahe an den Erzeugungsorten des Flusses, also möglichst nahe bei den Wicklungen. Dadurch wird von vornherein eine gute Mischung der um 120° elektrisch verschobenen Teilflüsse erreicht, die sich über die ganze Breite des Kernes hinweg zu einem rein sinusförmigen Fluß ergänzen.
• Es ist nicht gleichgültig, an welcher Stelle des Kernumfangs die Achterwicklungen vorgesehen werden. Es ist leicht einzusehen, daß beim Anschluß des Mittelschenkels an die Joche die Flußablenkung am größten und daher die Zwangsmischung der Flüsse in den Jochen in der Nähe des Mittelschenkels am wirksamsten ist. In der Fig. 1 ist beispielsweise gezeigt, wo diese Ausgleichswicklungen am zweckmäßigsten anzubringen sind. Der Kern 1 besitzt ummittelbar neben der Einmündung des Mittelschenkels in das Joch in diesem Bohrungen 2, durch die jeweils eine Achterwicklung 3 geführt ist. Die Zwangsmischung an den angegebenen Stellen bedeutet, daß in dem größten Teil der Joche und in den Außenschenkeln keine differenzierten Flüsse mehr auftreten können und daher die ohne Ausgleich zu beobachtenden Flußverzerrungen in den Kernhälften verschwinden.
• Sind die einzelnen Teilflüsse unsymmetrisch über den Querschnitt verteilt, so daß die Mischzone nicht genau in der Kernmitte liegt, dann wird man zweckmäßigerweise die Ausgleichswicklungen auch nicht durch die Kernmitte führen, sondern etwas versetzt davon. Will man in einem solchen Fall trotzdem ein in der Kernmitte befindliches Bolzenloch für die Ausgleichswicklung verwenden, so muß man die beiden Hälften der Achterwicklung mit verschiedener Windungszahl auslegen.
• Auf diese Weise gelingt es die Magnetisierungsverluste zu verkleinern und gleichzeitig auch den Geräuschpegel zu senken.
• Selbstverständlich könnte man solche Ausgleichswicklungen auch noch im Mittelschenkel in der Nähe des Jochanschlusses vorsehen. Diese Maßnahme ist jedoch im allgemeinen nicht mehr notwendig, zumal solche Wicklungen mit Rücksicht auf die aktiven Transformatorspulen nur schwierig dort unterzubringen sind.
• Die Anbringung der Ausgleichswicklungen in den Jochen ist konstruktiv einfach und mit einem nur geringen Mehraufwand verbunden. Für das Einbringen einer solchen Achterwicklung eignen sich im allgemeinen die bei größeren Transformatoren ohnehin vorgesehenen Bolzenlöcher für die Kernpressung. Will man die Bohrung in den Jochen klein halten, so besteht die Möglichkeit, zwei isolierte Kupferdrähte mit halbkreisförmigem Querschnitt in das Bolzenloch einzuschieben und diese Drähte außen als. Achterwicklung zu schalten.
• Kann man an den für die Ausgleichswicklung vorgesehenen Stellen auf die Kernpressung nicht verzichten, so kann man den hohlen Preßbolzen als einen Leiter der Achterwicklung verwenden und als zweiten Leiter die Ausgleichswicklung isoliert durch den Kernbolzen führen und außen zusammenschalten.
• Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Der für die Pressung des Kernes 1 vorgeseheneBolzen2 ist innen hohl ausgeführt. Durch die Innenbohrung des Bolzens 2 ist ein gegenüber diesem Bolzen isolierter Leiter 3 geführt. Das Joch 1 des Kernes wird von zwei Leiterschleifen 4 und 5 umfaßt, wobei die beiden freien Enden dieser Schleifen jeweils leitend, einmal mit dem Kernbolzen 2 und zum anderen mit dem durch die Bolzenmitte geführten Leiter 3 verbunden sind. Dabei dürfen die auf derselben Seite des Kernes liegenden freien Enden der beiden Wicklungshälften nicht leitend miteinander verbunden sein, sondern das eine Ende beispielsweise der unteren Wicklungshälfte, muß rechts am Kernbolzen befestigt werden, während das auf derselben Seite liegende Ende der oberen Wicklungshälfte an dem durch den Bolzen geführten Leiter befestigt ist. Entsprechend umgekehrt sind die Anschlüsse links des Joches in Fig.2 vorzunehmen. Dadurch ergibt sich die richtige galvanische Verbindung zur Achterwicklung.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Aus kaltgewalztem Blech geschichteter Kein für Drehstrom-Leistungs-Transformatoren und -Drosselspulen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Flußsymmetrierung an bestimmten Stellen des Kernes senkrecht zur Schichtebene, jedoch in derselben Kernquerschnittsebene, eine an sich bekannte Achterwicklung (Ausgleichswicklung) vorgesehen ist, die mit ihren beiden Windungsschleifen jeweils nur einen Teil des Kernquerschnitts umfaßt.
2. 2. Kein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achterwicklungen in den Jochen zu beiden Seiten der Einmündungen des Mittelschenkels angebracht sind.
3. 3. Kein nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achterwicklungen an den Enden des Mittelschenkels vorgesehen sind.
4. 4. Kein nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Achterwicklungen eine Impedanz eingeschaltet ist.
5. 5. Kein nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achterwicklungen außermittig durch den Kein geführt sind.
6. 6. Kern nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Windungsschleifen der Achterwicklungen in an sich bekannter Weise ungleiche Windungszahlen besitzen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 894 418, 724 599, 898173; österreichische Patentschrift Nr. 160 795.