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Symmetrischer Magnetkern der Tempeltype für Drehstromtransformatoren
Die Erfindung betrifft einen symmetrischen Magnetkern der Tempeltype für Drehstromtransformatoren
aus drei oder einem Vielfachen von drei einphasigen Kreisen mit aus Blechen zusammengesetzten
Schenkeln und Jochen.
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Bekanntlich bestehen die Magnetkreise von Drehstromtransformatoren
im allgemeinen aus drei Schenkeln, deren Achsen in ein und derselben lotrechten
Ebene liegen, und aus zwei Jochen, welche das obere und das untere Ende der Schenkel
verbinden und die Schließung des Magnetkreises bewirken. Die Stoßstellen zwischen
Kernen und Jochen können entweder stumpf durch abgerichtete Flächen gebildet werden,
wie dies bei sogenannten aufgesetzten Jochen der Fall ist, oder aber durch Schachtelung
der Bleche der Kerne und der Joche bei den eingeschachtelten Jochen.
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Diese in herstellungstechnischer Hinsicht praktische Anordnung bietet
bekanntlich Nachteile und hat unter anderem verschiedene Magnetisierungsströme infolge
des verschiedenen magnetischen Widerstandes des mittleren Kerns zur Folge.
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Um diesem Nachteil zu begegnen, muß der Querschnitt der Joche und
somit das Blechgewicht des Transformators vergrößert werden.
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Es sind ferner Drehstromtransformatoren bekannt, deren Magnetkreis
tempelartig durch drei Schenkel gebildet wird, welche lotrecht an den Ecken eines
gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind; das auf die Schenkel aufgesetzte obere
und untere Joch verbindet diese wie die Seiten eines gleichseitigen Dreiecks. Bei
anderen bekannten Kernsystemen dieser Art werden die Joche auch durch ringförmige
oder dreieckig geformte Blechpakete gebildet.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform werden die Kerne aus evolventenförmig
gebogenen Blechen zusammengesetzt und erhalten somit eine Zylinderform. Die Kerne
werden dann auf die Joche, die durch ein Blechband gebildet sind, welches entlang
einem gleichseitigen Dreieck gewickelt ist, aufgesetzt.
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Diese dreieckigen Joche werden mit den Kernen durch Zugstangen verbunden,
welche an den Ecken des so gebildeten Dreiecks durch das Joch hindurchgehen.
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An den Stoßstellen zwischen den Kernen und Jochen sind bei allen diesen
Anordnungen Luftspalte nicht zu vermeiden, die eine Vergrößerung des Magnetisierungsstroms
und der Eisenverluste zur Folge haben.
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Bekanntlich sind auch derartige Luftspalte stets die Ursache von Brummgeräuschen.
Schließlich sind diese Bauformen schwer herzustellen und erfordern einen erheblichen
Aufwand an Werkzeugen und Vorrichtungen.
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Weiterhin sind symmetrisch aufgebaute Magnetkreise mit eingeschachtelten
Jochen bekannt, bei welchen die Joche durch Bleche verschiedener Länge gebildet
werden, welche beim Einbau zu einem Kreisbogen gebogen werden; es ist auch bekannt,
die Jochbleche im voraus nach ein und derselben Lehre zu biegen.
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Außerdem sind Transformatoren bekannt, deren Joch- und Kernbleche
ineinander verschachtelt sind; die Jochbleche sind zu diesem Zweck an den Einmündungsstellen
zum Kernblech hin jeweils doppelt abgebogen, damit die Enden der Jochbleche in die
gleiche Ebene wie die ebenen Kernbleche kommen.
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Dabei zeigte es sich, daß es schwierig ist, die Jochbleche richtig
zu biegen, um sie in einwandfreien großflächigen Kontakt mit den Kernblechen
zu
bringen. Da die Jochbleche durch Ausglühen elastisch sind, verändern sie im Laufe
der Zeit ihre magnetischen Eigenschaften und führen so zum Auftreten von Vibrationen.
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Es sind auch Transformatoren bekannt, bei denen die Joch- und Kernblechpakete
jeweils stumpf an den Stoßstellen miteinander magnetisch verbunden sind. Solche
Transformatoren neigen ebenfalls dazu, daß sie stark brummen.
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Der erfindungsgemäße Magnetkern ist durch die Kombination folgender
an sich bekannter Merkmale gekennzeichnet: a) Die Bleche der Schenkel und Joche
eines jeden Kreises sind eben; b) alle Bleche eines Kreises liegen in untereinander
parallelen Ebenen; c) die Bleche der Schenkel und Joche eines jeden Kreises sind
ineinander verschachtelt. Der erfindungsgemäße Magnetkern hat den Vorteil, daß nur
ebene, also leicht zu fertigende Bleche verwendet werden. Da Biegungen und Knickungen
entfallen, sind die Bleche kürzer und der Materialaufwand und die Kosten demzufolge
geringer. Ferner ist mit ebenen Blechen eine gute Verschachtelung möglich. Die Verbindungsflächen
zwischen den Blechen sind daher groß. Auch Vibrationen treten nur in geringem Maße
auf. Wegen der Verbesserung der Verbindungsstellen und Verkleinerung der Streuung
kann der Hauptfiuß vermindert werden. Dadurch wird auch das Brummen des Transformators
verringert. Bei gleichem magnetischem Widerstand aller drei Kernteile ist der Magnetisierungsstrom
der einzelnen Kernteile gleich; die Folge davon sind kleine Eisenverluste. Der Aufbau
des erfindungsgemäßen Transformators ist somit sehr einfach, da die drei Elementarkreise
in üblicher Weise, wie bei einphasigen Transformatoren, aus Blechen geschichtet
und gesondert hergestellt werden können. Anschließend brauchen nur die drei Elementarkreise
miteinander verbunden zu werden, um den erfindungsgemäßen Kernaufbau für einen dreiphasigen
Transformator zu schaffen.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert.
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F i g. 1 ist eine Draufsicht auf einen einphasigen Elementarkreis;
F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht des Elementarkreises; F i g. 3 stellt einen Schnitt
eines aus mehreren Blechpaketen bestehenden einphasigen Schenkels dar; F i g. 4
zeigt eine Draufsicht eines zusammengesetzten symmetrischen dreiphasigen Kerns der
Tempeltype.
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In F i g. 1 und 2 ist ein einphasiger Elementarkreis dargestellt,
der in der Ebene AB bzw. AB' mit zwei anderen gleichartigen Elementen zu
dem erfindungsgemäßen Dreiphasenkern zusammengesetzt wird. Jeder der Schenkel s
und 6 wird durch Pakete aus zueinander parallelen Blechen gebildet, wobei die einzelnen
Pakete unterschiedliche Abmessungen haben können. Die Bleche der Schenkel 5 und
6 und der Joche 7 und 8 sind so zusammengesetzt, daß eine Verschachtelung an den
Stoßstellen entsteht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft der Querschnitt
der Kernelementarelemente in einem Halbkreis, wobei die Abstufung und die Länge
der die Pakete bildenden Bleche durch einen den Kernelementen umschriebenen Halbkreis
mit den Mittelpunkten O bzw. O' und durch die gegen die Ebene der Bleche um einen
Winkel von 30° versetzten Durchmesser AB bzw. A'B' bestimmt werden (F i g.
1).
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Die Pressung der Bleche der Schenkel und Joche kann durch eingestanzte
Löcher und isolierte Bolzen oder durch Bandagierung oder auf beliebige andere an
sich bekannte Weise erfolgen.
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F i g. 3 zeigt beispielshalber im Schnitt einen Schenkel für ein Einphasenkernelement
mit mehreren Blechpaketen 9, 10, 11, welche aus Blechen verschiedener Breite bestehen
und durch isolierte Rohrniete 13, 14, 15 miteinander vereinigt sind.
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Dieser Kernaufbau ist für Transformatoren großer Leistung zweckmäßig,
da durch Zwischenstücke 18, 19, 20, 21 Ölumlaufkanäle 16, 17 gebildet werden können.
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Die Blechpakete 9, 10, 11 der Einphasenkernelemente werden getrennt
hergestellt und erst bei der Montage zusammengebaut.
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F i g. 4 zeigt beispielsweise eine Draufsicht auf einen symmetrischen
dreiphasigen Magnetkern, welcher durch die Vereinigung von drei einphasigen Kernelementen
22, 23, 24 gebildet ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Räume
25, 26, 27 zwischen den einphasigen Kernelementen mit einer dünnen Platte mit entsprechenden
mechanischen Eigenschaften ausgefüllt, so daß die freien Räume der Stufen 28, 29,
30 erhalten bleiben, wodurch die Einstellung der Joche erleichtert wird.
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Der Zusammenhalt der Schenkel 31, 32, 33 erfolgt durch Bandagieren
oder auf beliebige andere Weise. Das Festziehen der Joche des symmetrischen Drehstromtransformators
erfolgt mit Hilfe eines innerhalb des Jochzwischenraums angeordneten Stützteils
34 und durch Spannplatten bzw. Spannbänder 35, 36, 37, welche durch Spannbolzen
38, 39, 40 zusammengehalten werden.
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Der Stützteil 34 kann auch für die innere Abstützung der auf den Schenkeln
angebrachten Wicklungen mittels einer in Axialrichtung verlaufenden Zugstange 41
oder einer beliebigen anderen geeigneten Vorrichtung benutzt werden.