Hochstromtransformator, insbesondere Ofentransformator, mit Zwischenkreis-Regulierung
Die Erfindung betrifft einen Hochstromtransformator, insbesondere Ofentransformator,
mit Zwischenkreis-Regulierung, bestehend aus einem in einem gemeinsamen Kessel angeordneten
Haupttransformator und Zusatztransformator mit aus jeweils in Reihe geschalteten,
ein- oder mehrwindigen Scheibenspulen bestehenden Unterspannungswicklungen des Haupt-
und Zusatztransformators.High-current transformer, especially furnace transformer, with intermediate circuit regulation
The invention relates to a high-current transformer, in particular a furnace transformer,
with intermediate circuit regulation, consisting of one arranged in a common boiler
Main transformer and additional transformer with each connected in series,
single or multi-turn disc coils existing low-voltage windings of the main
and additional transformer.
In der chemischen und metallurgischen Industrie werden für einen vielseitigen
Anwendungsbereich elektrische COfen benutzt, die bei verhältnismäßig geringen, in
einem meistens weiten Regelbereich einstellbaren Spannungen hohe Stromstärken benötigen.
Da die übertragung großer Stromstärken bei niedrigen Spannungen Schwierigkeiten
bereitet und zudem unwirtschaftlich ist, werden die Elektroöfen über Transformatoren
an das Netz angeschlossen, welche die eingespeiste Hochspannung auf die niedrige
Ofenbetriebsspannung heruntertransformieren und außerdem über besondere Regulierschaltungen
das Einstellen der Verbraucherspannung nach den Betriebsverhältnissen ermöglichen.
Der Aufbau der Eisenkerne und der Oberspannungswicklungen unterscheidet sich nicht
von dem der normalen Transformatoren. Die Unterspannungswicklungen dagegen müssen
den individuellen Verhältnissen angepaßt werden. Bei den Hochstromtransformatoren
mit Zwischenkreisregulierung der üblichen Ausführung "sind die Unterspannungswicklungen
des Haupttransformators und des Zusatztransformators in Reihe geschaltet. Bei Transformatoren
für sehr große Leistungen, bei denen die Unterspannungswicklung nur aus einer oder
zwei Windungen gebildet wird, sind Ausführungen mit massiven, lösbar miteinander
verbundenen Kupferzylindern bekannt. Die Unterspannungswicklungen des Haupttransformators
und des Zusatztransformators werden mittels Schraub-oder Lötverbindungen miteinander
verbunden. Bei großen Transformatoreinheiten ist wegen der sehr hohen Stromstärken
die Herstellung derartiger Schaltverbindungen aus räumlichen Gründen und wegen der
schlechten Zugänglichkeit zwischen beiden Systemen meist mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden. Hinzu kommt, daß derartige Verbindungen infolge ihrer großen Kupferquerschnitte
erhebliche Zusatzverluste durch Streufelder zur Folge haben, abgesehen von den Zusatzverlusten
an den Schraubverbindungen durch übergangswiderstand. Zwar können bei der Verwendung
von einlagigen Blechzylinderwicklungen die Schaltverbindungen einfacher und billiger
hergestellt werden, dafür müssen aber erheblich größere Zusatzverluste in der Wicklung
in Kauf genommen werden. So entstehen bei der beispielsweisen Verwendung eines massiven
Kupferzylinders erhebliche Wirbelstromverluste durch die Einwirkung der das Kupfer
durchsetzenden Axial-und Radialkomponente des Streufeldes.In the chemical and metallurgical industries are used for a versatile
Area of application electrical COfen used, which at relatively low, in
usually a wide range of adjustable voltages require high currents.
Since the transmission of large currents at low voltages difficulties
and is also uneconomical, the electric ovens are powered by transformers
connected to the grid, which reduces the fed high voltage to the low
Step down the furnace operating voltage and also use special regulating circuits
enable the consumer voltage to be set according to the operating conditions.
The structure of the iron cores and the high-voltage windings does not differ
from that of normal transformers. The low-voltage windings, however, must
be adapted to the individual circumstances. With the high-current transformers
with intermediate circuit regulation of the usual design "are the low-voltage windings
the main transformer and the auxiliary transformer connected in series. With transformers
for very high capacities where the low voltage winding consists of only one or
Two turns are formed, designs are massive, detachable with each other
connected copper cylinders known. The low voltage windings of the main transformer
and the additional transformer are connected to one another by means of screw or soldered connections
tied together. With large transformer units is because of the very high currents
the production of such interconnections for reasons of space and because of
poor accessibility between the two systems usually with considerable difficulties
tied together. In addition, such connections due to their large copper cross-sections
result in considerable additional losses through stray fields, apart from the additional losses
at the screw connections through contact resistance. True, when using
single-layer sheet metal cylinder windings make the interconnections easier and cheaper
are produced, but this requires considerably greater additional losses in the winding
be accepted. This is how, for example, when using a massive
Copper cylinder considerable eddy current losses due to the action of the copper
penetrating axial and radial components of the stray field.
Die entstehenden Wirbelströme lassen eine einen bestimmten Grenzwert
überschreitende Bemessung der Stärke des Kupferzylinders nicht zu. Dies ist gleichbedeutend
mit einer Leistungsbegrenzung derartig ausgeführter Hochstromtransformatoren.The resulting eddy currents leave a certain limit value
Exceeding dimensioning of the thickness of the copper cylinder is not allowed. This is synonymous
with a power limitation of such high-current transformers.
Die Erfindung stellt sich demgemäß die Aufgabe, die geschilderten
Nachteile auszuschließen und mit einfachen und wirksamen Mitteln bei geringstem
Material- und Arbeitsaufwand den Aufbau der Wicklungen zu vereinfachen und eine
leichtere Montagemöglichkeit zu gewährleisten.The invention accordingly sets itself the object of the described
Eliminate disadvantages and with simple and effective means at least
Material and labor to simplify the structure of the windings and a
to ensure easier installation.
Nach der vorliegenden Erfindung sollen diese Nachteile dadurch aufgehoben
werden, daß die Wicklungsleiter in an sich bekannter Weise nach Art eines Roebelstabes
aus einer Mehrzahl von verdrillten, gegeneinander isolierten Teilleitern bestehen
und daß die Leiter je einer Spule des Haupt- und Zusatztransformators bei gleichem
Wickelsinn in einem Zuge fortlaufend hergestellt sind.According to the present invention, these disadvantages are intended to be eliminated
be that the winding conductor in a known manner in the manner of a Roebel bar
consist of a plurality of twisted, mutually insulated sub-conductors
and that the conductors each have a coil of the main and auxiliary transformer with the same
Winding sense are continuously produced in one go.
Der erfindungsgemäße Aufbau der Scheibenspulen aus fortlaufend verdrillten
Teilleitern bietet als wesentlichen Vorteil gegenüber der gebräuchlichen Anordnung
mit den normalen Flachleitern, die eine hinreichende Auskreuzung der Leiter zum
Zweck einer gleichmäßigen Stromverteilung im Leiter nicht zulassen, die Möglichkeit,
die Wirbelstromverluste erheblich zu reduzieren, das Leitungskupfer durch entsprechend
höhere Belastbarkeit besser auszunutzen und den Transformator bei gleichen Gesamtverlusten
in seinen Abmessungen wesentlich zu verkleinern.
Da die Vergrößerung
der Leiterquerschnitte nur eine unwesentliche Zunahme der Wirbelstromverluste zur
Folge hat, lassen sich die Hochstrom-Transformatoren mit der erfindungsgemäßen Ausstattung
für eine gegenüber den bekannten Anordnungen höhere Leistung auslegen. Die Reihenschaltung
der in einem Zug hergestellten Spulen ist ohne Schraub-, Löt-, Schweiß- oder ähnliche
Verbindungen durchgeführt.The structure according to the invention of the disc coils from continuously twisted
Partial conductors offers a significant advantage over the conventional arrangement
with the normal flat conductors, which allow a sufficient crossover of the conductors for
The purpose of an even current distribution in the conductor does not allow the possibility of
to reduce the eddy current losses significantly, the line copper by accordingly
Better use of the higher load capacity and the transformer with the same total losses
to reduce significantly in its dimensions.
Because the magnification
of the conductor cross-sections only an insignificant increase in eddy current losses
As a result, the high-current transformers can be equipped with the equipment according to the invention
for a higher performance than the known arrangements. The series connection
the coils produced in one go is without screwing, soldering, welding or the like
Connections carried out.
Auf diese Weise- entfallen die bei den bekannten Ausführungen gebräuchlichen
lösbaren Schaltverbindungen zwischen den Haupt- und dem Zusatztransformator. Hierdurch
werden Einsparungen an Material und Arbeitszeit ermöglicht und die Montage erleichtet.
Ferner kann durch Wegfall zusätzlichen Raumes für die Schaltverbindungen der Abstand
zwischen den beiden Kernen verringert werden. Das bedeutet kleinere Abmessungen
des Transformators und geringeres Ölgewicht.In this way, those customary in the known designs are omitted
detachable switching connections between the main and the auxiliary transformer. Through this
savings in material and working time are made possible and assembly is made easier.
Furthermore, by eliminating additional space for the circuit connections, the distance
between the two cores can be decreased. That means smaller dimensions
of the transformer and lower oil weight.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert: In dem in der Figur gezeichneten Grundriß der Anordnung - sind
die- dem Haupttransformator und dem Zusatztransformator zugeordneten Eisenkerne
1 und 2 mit den innenliegenden Oberspannungs- und Regulierwicklungen 3 und 4 sowie
den außenliegenden Unterspannungswicklungen 5 und 6 ersichtlich. Die
Unterspannungswicklungen beider Transformatoren - werden aus einer gleichen, der
Stromstärke entsprechenden Anzahl von übereinanderliegenden Scheibenspulen aufgebaut.
.Sämtliche Spulen- der Wicklung 5 sind mit denen der Wicklung 6 in Reihe, die Anfänge
und Enden der Spulen parallel geschaltet. Als Wicklungsmaterial werden Bündelleiter
aus fortlaufend verdrilltem Kupfer, ähnlich Roebelstäben, verwendet. Die Spulen
werden mittels einer Vorrichtung aus einem Stück in der Form entsprechend einer
Acht gebogen.With reference to the drawing, the invention is explained in more detail in an exemplary embodiment: In the plan of the arrangement drawn in the figure - the iron cores 1 and 2 associated with the main transformer and the additional transformer are associated with the internal high-voltage and regulating windings 3 and 4 and the external low-voltage windings 5 and 6 can be seen. The low-voltage windings of both transformers - are made up of the same number of disc coils, one on top of the other, corresponding to the current intensity. .All coils of the winding 5 are connected in series with those of the winding 6, the beginnings and ends of the coils are connected in parallel. Bundled conductors made of continuously twisted copper, similar to Roebel bars, are used as winding material. The coils are bent in the shape of a figure eight by means of a device in one piece.
Die an den übergangsstellen zwischen den beiden Unterspannungswicklungen
5 und 6 sowie an den Spulenenden 7 durch Wechselwirkung zwischen den Strömen und
ihren Magnetfeldern auf die Leiter ausgeübten mechanischen Kräfte werden durch Preßkonstruktionen
8,9 aufgenommen.The mechanical forces exerted on the conductors at the transition points between the two low-voltage windings 5 and 6 and at the coil ends 7 due to the interaction between the currents and their magnetic fields are absorbed by pressed structures 8, 9.