DE1166358B

DE1166358B - Ebener Schichtkern fuer Drehstromleistungstransformatoren

Info

Publication number: DE1166358B
Application number: DEL38715A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adolf Heitmeier
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-04-12
Filing date: 1961-04-12
Publication date: 1964-03-26

Description

Ebener Schichtkern für Drehstromleistungstransformatoren Die im Epsteinapparat gemessenen Werte für die spezifischen Verluste von Transformatorblech können bekanntlich bei einem fertigen Transformatorkern nicht mehr erreicht werden. Bei Kernen mit warmgewalztem Blech muß man bei einer Induktion von 1.5 000 G mit einem Zuschlagsfaktor von etwa 1,15 bis 1,20 rechnen, während bei Kernen mit kaltgewalztem Blech dieser Faktor wesentlich höher liegt, etwa zwischen 1,3 und 1,6. Diese Zusatzverluste sind zum Teil durch Stoßstellen, Eckverbindungen, Bolzenlöcher u. dgl. bedingt. Ein großer Anteil dieser zusätzlichen Verluste ist jedoch auf die Tatsache zurückzuführen, daß an allen Stellen im Kern eines Drehstromtransformators zwei um 120° elektrisch verschiedene Teilflüsse fließen, die etwa 15 % über dem geometrischen Summenfluß eines Kernteiles liegen.
Wenn sich nun die Teilflüsse selbständig ausbilden können, so tritt in einem Schenkel oder Joch örtlich eine gegenüber dem Summenfluß um 15 % höhere Flußdichte auf. Diese Erhöhung der Flußdichte hat aber bei einer Nenninduktion von etwa 15 000 G eine Erhöhung der Verluste von rund 30% zur Folge. Die zusätzlichen Verluste treten also nur dann auf, wenn sich die einzelnen von den drei Wicklungsphasen herrührenden Teilflüsse nicht zum geometrischen Summenfluß vermischen. Eine solche Vermischung hat aber zur Voraussetzung, daß der Fluß quer zur Längsrichtung von Jochen und Schenkeln ausweichen kann. Das verwendete Kernmaterial müßte also zu diesem Zweck in der Querrichtung keine allzu schlechten magnetischen Eigenschaften besitzen, da sonst eine solche Quermagnetisierbarkeit kaum zustande kommen kann.
Im allgemeinen kann man feststellen, daß die zusätzlichen Verluste bei kaltgewalzten Blechen nicht nur wesentlich höher sind, sondern auch bei größeren Kernen prozentual anwachsen.
Der Grund für einen Teil der erhöhten Zusatzverluste bei kaltgewalztem Blech ist in der schlechten Quermagnetisierbarkeit dieses Bleches zu suchen. Im Kern werden die einzelnen Teilflüsse nur in einer relativ schmalen Innenzone ineinander übergreifen, während an den Rändern des Kernes nach wie vor jeder einzelne Teilfluß ungestört und allein auftreten kann. Dort findet sich dann, was durch Messung leicht nachweisbar ist, die erhöhte Flußdichte, die die zusätzlichen Verluste hervorruft. Diese Mischzone in der Kernmitte ist jedoch unabhängig von der Kernbreite, so daß die Mischung der Teilflüsse bei einem breiten Kern relativ geringer ist als bei einem schmalen Kern. Damit erklärt sich aber auch das Anwachsen dieser zusätzlichen Verluste mit der Kerngröße. Gelingt es nun, die Teilflüsse möglichst weitgehend miteinander zu mischen, so lassen sich die Flußdichteerhöhungen und damit die zusätzlichen Verluste an den Kernaußenseiten erheblich reduzieren.
Eine Herabsetzung dieser Zusatzverluste wird bei einem ebenen Schichtkern für Drehstromleistungstransformatoren, der aus kaltgewalztem Blech mit der magnetischen Vorzugsrichtung in der Längsrichtung der Joche und Schenkel aufgebaut ist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur besseren Vermischung der Teilflüsse in den Kernteilen einige Blechlagen eingeschichtet sind, die quer zur Längsrichtung der Joche und Schenkel eine bessere Magnetisierbarkeit besitzen, als das kaltgewalzte Blech quer zur magnetischen Vorzugsrichtung besitzt. Dies kann beispielsweise durch Verwendung von einzelnen Blechlagen aus warmgewalztem Blech oder aus kornorientiertem Blech, dessen Vorzugsrichtung quer zur Flußrichtung liegt, erfolgen. Man kann auch einzelne Lagen aus einem Blech mit zwei zueinander senkrechten Vorzugsrichtungen einschichten oder eine Mischung aus diesen verschiedenen Blecharten vorsehen.
Bei zweischenkeligen Schichtkernen für kleine Einphasentransformatoren oder Drosselspulen ist es bekannt, aus Gründen der Herabsetzung der Streuung und wegen der Verbilligung des Kernaufbaues kalt-und warmgewalzte Blechschichten zum Aufbau eines solchen Kernes zu verwenden. Ein solcher Kernaufbau kann aber die Lehre des Vermischens von Teilflüssen nicht vermitteln, da solche Teilflüsse bei Einphasentransformatoren oder Drosselspulen nicht auftreten. Dementsprechend ist auch die Anzahl der warmgewalzten Blechschichten bei diesen Einphasenkernen wesentlich höher, als es für eine Flußmischung bei einem Dreiphasenkern notwendig wäre. Es ist ferner bekannt, Transformatoren aus Blechschichten aufzubauen, - die zwei zueinander senkrechte magnetische Vorzugsrichtungen besitzen. Eine solche Blechart würde zwar eine gute Flußmischung in den Teilflüssen ergeben, jedoch ist die Verwendung dieser Kernmaterialien für den Leistungstransformatorenbau aus wirtschaftlichen Gründen . ausgeschlossen, da die Preise für diese Kernmaterialien ein Mehrfaches derjenigen mit nur einer Vorzugsrichtung sind.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, eine technisch einwandfreie Flußmischung mit wirtschaftlich tragbarem und nicht ins Gewicht fallendem Aufwand zu erzielen. Dabei sind weder Schwierigkeiten in der Herstellung noch ein erheblicher Aufwand in der Lagerhaltung nötig.

Claims

Patentansprüche: 1. Ebener Schichtkern für Drehstromleistungstransformatoren, der aus kaltgewalzten Blechen mit der magnetischen Vorzugsrichtung in der Längsrichtung der Joche und Schenkel aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Vermischung der Teilflüsse in den Kernteilen einige Blechlagen-eingeschichtet sind, die quer zur Längsrichtung der Joche und Schenkel eine bessere Magnetisierbarkeit als das kalt-' gewalzte Blech quer zur magnetischen Vorzugsrichtung besitzen.
2. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Blechlagen aus warmgewalztem Blech bestehen.
3. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Blechlagen aus kornorientiertem Blech mit einer Vorzugsrichtung quer zur Kernflußrichtung eingefügt sind.
4. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Blechlagen aus einem Blech mit zwei zueinander senkrecht stehenden Vorzugsrichtungen eingeschichtet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1093 925; schweizerische Patentschrift Nr. 144 338; USA.-Patentschrift Nr. 1783 063.