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ölgekühlter, primärseitig umschaltbarer Hochstromschwingtransformator
für Mittelfrequenz Hochstromschwingtransformatoren für Mittelfrequenz dienen zur
Anpassung niederohmiger Heizleiter an vorhandene Mittelfrequenz-Stromquellen. Diese
Anpassung erfolgt üblicherweise bei einem Leistungsfaktor cos. phi = 1, wobei
die Windungen der Primärinduktivität und die zur Kompensation erforderliche Kapazität
einen Schwingkreis bilden. Die den Arbeitsverhältnissen entsprechende lose Flußverkettung
bzw. Kopplung zwischen Arbeitsstück und dem sekundärseitig angeschlossenen Heizleiter
verursacht einen hohen Blindleistungsanteil und einen entsprechend hohen Strombelag
in den Wicklungen des Hochstromschwingtransformators. Hierbei kann der Blindleistungsanteil
ein Mehrfaches der der Wirkleistung ausmachen.
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Die auf einen in den meisten Fällen wassergekühlten Eisenkern mit
oder ohne magnetischen Rückschluß aufgebrachten Windungen bekannter Mittelfrequenz-Hochstromschwingtransformatoren
bestehen üblicherweise aus Kupferhohl- oder -bandleitern, welche zwecks Abführung
der Verlustwärine wassergekühlt sind. Der aus baulichen Gründen geringe effektive
Querschnitt dieser Windungen, insbesondere auf der Säkundärseite durch den anschlußnahen
Strombelag, verursacht erhebliche Verluste. Die Kühlwasserverteilung und die -Überwachung
der benötigten einzelnen Kühlwasserpfade ist unübersichtlich. Bei einer
b ' ekannten Bauart eines Mittelfrequenz-Hochstromschwingtransformators bildet
die Sekundärwicklung das, Gehäusen in welchem sich der wasserüberflutete
Eisenkern mit -der Primärwicklung befindet. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist,
daß der Betriebsspannung und dadurch der zu übertragenden Leistung natürliche Grenzen
gesetzt sind Fflr,#h6ch-'# ohmige Heizleiter und dem dadurch bedingten Sekundärspannungsbedarf
kann das übersetzungsverhältnis nicht bedarfentsprechend ausgelegt werden, da die
Primärwindungen mit Rücksicht auf die Induktion im Eisenkern eine Mindestzahl nicht
unterschreiten dürfen. Eine andere Konstruktion eines bekannten Mittelfrequenz-Hochstromschwingtransformators
ist zwecks Änderung des übersetzungsverhältnisses mit sekundärseitig schaltbaren
Windungen ausgestattet. Es handelt sich hierbei um Einzelwindungen der Sekundärwicklung,
welche wahlweise parallel bzw. hintereinandergeschaltet werden können. Diese Windungen
bestehen aus wassergekühlten Hohlleitern. Die Primärwicklung besteht ebenfalls aus
einem wassergekühlten Hohlleiter. Der Eisenkern besitzt keinen Rückschluß und ist
wasserüberflutet. Auch bei dieser Bauart ist der effektive Querschnitt, insbesondere
im Falle der Reihenschaltung der einzelnen Sekundärwindungen, verhältnismäßig gering,
wodurch die Verluste bei höheren Leistungen stark ansteigen.
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Diese Mängel behebt erfindungsgemäß der ölge-; kühlte Hochstromschwingtransformator
für Mittel-; frequenz mit primär umschaltbarem übersetzungsverhältnis, unter Verwendung
eines Bandkernes mit isoliert darauf aufgebrachter Primär- und Sekundärwicklung.
Erfindungsgemäß ist-jede der aus Hochfrequenzprofillitze hergestellten Windungen
beider Wicklungen an wassergekühlte Backen aus elektrisch gut leitendem Material
-mit gutern- Wärmeübergang angeschlossen, wobei die sekundärseitigen Anschlußbacken
als Teil der- Sekundärwicklung gleichzeitig auch die Sammelschienen,für alle parallelgeschalteten
Sekundärwindungsschleifen-bilden.
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Der erfindungsgemäße verlustarine Hochstrom-; schwingtransformator
für Mittelfrequenz mit Ölumlauf eignet sich insbesondere für höhere Betriebsspannungen,
wodurch hohe Leistungen mit geringen Verlusten im Schwingkreis beherrscht werden.
Über entsprechend ausgelegte Primärwicklungen ist die Umschaltung des übersetzungsverhältnisses
möglich. Der Hochstromschwingtransformator kann beispielsweise an der Drehausführung
von kleineren Vakuumschmelzöfen angebaut werden, wobei die verlustverursachenden
Schwingstromzuleitungen bei der üb-
lichen Schmelzofenbetriebsspannung von
250 V wegfallen. Die sekundärseitig angeschlossene Ofenspule kann insbesondere
bei Betrieb von mehreren Öfen geerdet werden. Höhere Betriebsspannungen eignen sich
für den Sammelschienenbetrieb von mehreren parallel arbeitenden Arbeitsstationen,
wobei die Generatoren außerhalb der Arbeitsräume aufgestellt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Erläuterung der damit erzielten
Wirkung ist in der A b b. 1 und 2 dargestellt.
Ab b. 1
zeigt den Hochstromschwingtransformator für Mittelfrequenz mit ölumlauf mit primär
umschaltbarem übersetzungsverhältnis im Querschnitt. In einem Kunststoffbehälter
1 ist der Bandkern 2 angeordnet, dessen beide Schenkel über Abstandhalter
3
die aus stark dimensionierter Hochfrequenzprofillitze bestehenden, einlagigen
Primärwicklungen 4 tragen. Die durch die Abstandhalter 3 allseitig um die
Schenkel des Bandkernes 2 entstehenden Hohlräume bilden die Umlaufölkanäle
5, in welchen die aus den Eisenschenkeln und Primärwicklungen 4 frei werdende
Verlustwärme abgeführt wird. Zwischen den Stützpunktplatten 6, welche an
die Wandungen des Kunststoffgehäuses 1 anschließen und durch welche die Enden
der Primärwicklung 4 führen, entsteht ein Kühlölverteilkanal, in welchem das gekühlte
Umlauföl an der untersten Stelle des Gehäuses durch die öffnung 10 eintritt.
An der obersten Stelle des Gehäuses 1 befindet sich die Austrittöffnung für
das nach oben steigende warme Umlauföl. Die Stützpunktplatten 6 sind an den
Abstandhaltem 3 befestigt. Die Wicklungen des Hochstromschwingtransformators
enden zwecks Stromanschluß und zusätzlicher Verlustwärmeabfuhr in konischen Stiften
7, welche in die wassergekühlten und an der Außenwand des Kunststoffbehälters
1 befestigten Anschlußbacken 8
eingepreßt sind. Da die Wicklungen verhältnismäßig
kurz ausfallen und die Stromdichten in den stark ausgelegten Querschnitten niedrig
sind, kann ein Teil der Kupferverluste durch diese Art der Wärmeableitung abgeführt
werden. Die mechanische Halterung des mit den Primärwicklungen 4 versehenen Bandkernes
2 besorgen die über die Anschlußbacken 8 paraffelgeschalteten und daran befestigten
Sekundärwicklungen 9, welche in einer Lage über die Primärwicklungen 4 gelegt
sind. Auf diese Weise hängt der empfindliche Bandkern 2 in den elastischen Wicklungsschlingen
der aus ebenfalls stark dimensionierter Hochfrequenzprofillitze bestehenden Sekundärwicklungen
9. Die für die Kühlung vollständig frei liegenden Flächen der Kernköpfe werden
vom Umlauföl umspült. Die wassergekühlten Anschlußbacken 8 dienen gleichzeitig
zum Anschluß der Heizleiter. Das aus den Anschlußbacken 8 austretende Kühlwasser
wird zur Kühlung der Heizschleifen benutzt, wodurch eine vorteilhafte Einwegkühl'ung
entsteht, welche ein Kühlwasserwächter überwacht. Wie aus Ab b. 1 ersichtlich,
sind die Anschlußbacken Teile der Sekundärwicklung und zugleich die wassergekühlten,
verlustwärmeabführenden Sammelschienen für die an diese parallelgeschalteten Sekundärwindungen.
Durch diese technische Neuerung gegenüber bekannter Hochstromschwingtransformatoren
für Mittelfrequenz werden örtliche Erwärmungen und damit insbesondere die anschlußnahen
Verluste beseitigt. Die Verwendung von vieladriger Hochfrequenzprofillitze mit starkem
effektivem Querschnitt, deren Teilverluste über wassergekühlte Anschlußbacken in
vorbesehriebener Weise abgeführt werden, ermöglicht die Beherrschung des Kühlproblems
über öl. Das Fehlen von Kühlwasserpfaden im Inneren des Mittelfrequenz-Hochstromschwingtransformators
beseitigt eine Störanfälligkeit bei ungeeignetem Kühlwasser. Die Kühlwasserpfade
in den an die Außenseite des Hochstromschwingtransformators angebrachten Anschlußbacken
sind gerade und zwecks Reinigung leicht zugängige Bohrungen. Ab b. 2 zeigt
zur besseren Veranschaulichung die Teilansicht einer Seite des in Abb.
1 im Schnitt dargestellten Hochstromschwingtransformators.