DE1488327C

DE1488327C - Three-phase transformer with high power with auxiliary device arranged between adjacent windings

Info

Publication number: DE1488327C
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Smit Nijmegen Electrotechnische Fabneken N.V., Nijmegen (Niederlande)
Publication date: 1971-02-25

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehstromtransformator großer Leistung, der mit einem mit isolierendem Medium gefüllten Kessel, einem in diesem Kessel angeordneten magnetischen Kern aus mindestens drei durch Joche verbundenen, Wicklungen tragenden Innenschenkeln, die zusammen mit den Jochen in einer Ebene angeordnet sind und mindestens zwei reckteckige Fenster begrenzen, und mindestens einem in diesem Kessel seitlich neben dem magnetischen Kern zwischen benachbarten Wicklungen angeordneten Hilfsgerät, insbesondere einem dreipoligen Regelschalter oder einem Satz von Drosselspulen versehen ist.The invention relates to a three-phase transformer of high power with a insulating medium filled boiler, a magnetic core arranged in this boiler at least three inner legs connected by yokes, carrying windings, which together with the yokes are arranged in one plane and delimit at least two rectangular windows, and at least one in this boiler laterally next to the magnetic core between adjacent ones Windings arranged auxiliary device, in particular a three-pole control switch or a set of Choke coils is provided.

Transformatoren großer Leistung, die nach Bedarf zum Transport von der einen zur anderen Transformatorstation geeignet sind, sogenannte Wandertransformatoren, müssen nicht nur im Hinblick auf ihren Transport kleinstmögliche Abmessungen aufweisen, sondern sie müssen auch mit ihren Hilfsgeräten, wie beispielsweise Regelschalter, Drosselspulen und einer Kühlanlage, ein Ganzes bilden, so daß der Anschluß des Transformators am jeweiligen Bestimmungsort möglichst wenig Zeit und Arbeitsaufwand verlangt. Durch einen solchen Zusammenbau mit den Hilfsgeräten werden aber die Abrnessungen der Transformatoreinheit wesentlich vergrößert. Transformers of great power that are used as needed for transport from one to the other Transformer stations are suitable, so-called traveling transformers, not only need to be considered have the smallest possible dimensions for their transport, but they must also with their auxiliary equipment, such as control switches, reactors and a cooling system, form a whole, so that the connection of the transformer at the respective destination takes as little time and effort as possible required. Such an assembly with the auxiliary devices, however, reduces the dimensions the transformer unit is significantly enlarged.

Es ist bereits bekanntgeworden, den magnetischen Kern mit fünf Schenkeln zu versehen, so daß die Joche niedriger ausgeführt werden können, um die Bauhöhe des Transformators zu beschränken. Zur Beschränkung der Breite des Transformators hat man die Kühlanlagen an den Stirnenden außerhalb des Kessels angeordnet. Die Regclschalter und/oder die Drosselspulen zum Beschränken der Kurzschlußströme hat man an der bei stationären Transformatoren üblichen Stelle an einem der Enden des magnetischen Kernes innerhalb des Kessels angebracht. Die Folge einer derartigen Anordnung der verschiedenen Teile ist aber, daß die Länge des Transformators sehr groß wird.It is already known to provide the magnetic core with five legs so that the Yokes can be made lower in order to limit the overall height of the transformer. To the Limitation of the width of the transformer has the cooling systems on the front ends outside of the boiler. The control switches and / or the reactors for limiting the short-circuit currents one has at the usual place with stationary transformers at one of the ends of the magnetic Core attached inside the boiler. The consequence of such an arrangement of the various Parts is that the length of the transformer becomes very large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine Transformatoreinheit ό&τ beschriebenen Art zu erstellen, deren Länge kleiner als die der hierfür bisher bekanntgewordenen Transfonr.aioreinheiten sein kann.The object of the invention is to remedy this situation and to create a transformer unit ό & τ described, the length of which can be smaller than that of the transformer units previously known for this purpose.

Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung der Drehstromtransformator der eingangs genannten Art so ausgebildet, daß die von den benachbarten Innenschenkeln gebildeten Fenster unterschiedliche Breiten aufweisen und die Breite des ersten Fensters zur Aufnahme der durch dasselbe hindurchgeführten Wicklungen entsprechend bemessen ist und die Breite des zweiten Fensters außer zur Aufnahme der zugehörigen Wicklungen so gegenüber dem ersten Fenster vergrößert ist, daß das Hilfsgerät im Bereich des zweiten Fensters unterbringbar ist.For this purpose, according to the invention, the three-phase transformer of the type mentioned designed so that the windows formed by the adjacent inner legs have different widths have and the width of the first window for receiving the passed through the same Windings is sized accordingly and the width of the second window except for receiving the associated windings is so enlarged compared to the first window that the auxiliary device in the area the second window can be accommodated.

Es ist bereits bekannt, bei derartigen Großtransformatoren in den durch die Wicklungen gebildeten Zwickelräumen Hilfsgeräte anzuordnen, wie aus der deutschen Patentschrift 709 G04 hervorgeht. Man hat dabei in der Kesselwand eine entsprechende Aussparung vorgesehen, die zur Unterbringung von Teilen der Rückkühlanlage nebst ihren Hilfseinrichtungen verwendet worden ist. Dabei handelt es sich allerdings um einen Transformator der üblichen Bauart, dessen Kern zwei gleiche Fenster aufweist. Der auf diese Weise zur Verfüoun« stellende Raum senügt aber vielfach den zu stellenden Anforderungen nicht, da die notwendigen Hilfsgeräte einen bestimmten Platzbedarf aufweisen, der mit den Zwickelräumen eines Transformatorkernes mit zwei Fenstern nicht erfüllt werden kann. Es kann auch nicht etwa bei dem gegebenen Platzbedarf der Hilfsgeräte als naheliegend angesehen werden, Fenster von ungleicher Breite vorzusehen, um die Hilfsgeräte unterbringen zu können. Der Konstrukteur von Großtransformatoren wird sich vor der bewußten Schaffung von Asymmetrien im magnetischen Kern und vor einer Vergrößerung des Kernes immer scheuen, weil dieser umfangreicher und aufwendiger wird, und weil er dann größere Verluste aufweist. Die Praxis zeigt auch, daß jeder Konstrukteur vor einer solchen Maßnahme zurückschreckt. Trotzdem man nämlich sich bereits seit Jahren bemüht hat, beim Transformatorenbau innerhalb des zulässigen Profils zu bleiben und auch schon viele Vorschläge gemacht hat, wie die Anordnung von Hilfsschenkeln zur Herabsetzung des Querschnittes der Joche, die Profilierung der Querschnitte im magnetischen Kern, die Verwendung des magnetisch gerichteten Transformatorblechs, die Anwendung besonderer Potentialsteuerschirme und spezieller Isolierweisen und -materialien, so hat doch bisher niemand daran gedacht, den magnetischen Kern eines Großtransformators örtlich auszudehnen, um den Raumbedarf der Hilfsgeräte besser entsprechen zu können.It is already known in such large transformers in the form of the windings To arrange gusset spaces auxiliary devices, as can be seen from the German patent specification 709 G04. One has a corresponding recess is provided in the boiler wall to accommodate parts the recooling system and its auxiliary equipment has been used. It is about however, a transformer of the usual type, the core of which has two identical windows. the Space available in this way is sufficient but often not the requirements to be made, since the necessary auxiliary equipment a certain Have space requirements with the gusset spaces of a transformer core with two windows cannot be met. Nor can it be given the space required by the auxiliary devices be considered obvious to provide windows of unequal width to accommodate the auxiliary equipment to be able to. The designer of large transformers will be conscious of the creation Always shy away from asymmetries in the magnetic core and from enlarging the core, because this becomes more extensive and expensive, and because it then has greater losses. the Practice also shows that every designer shies away from such a measure. Still you namely, has tried for years to build transformers within the permissible profile to stay and has already made many suggestions, such as the arrangement of auxiliary legs for lowering of the cross-section of the yokes, the profiling of the cross-sections in the magnetic core, the Use of magnetically directed transformer sheet, the application of special potential control screens and special insulation methods and materials, nobody has thought of the magnetic core of a large transformer to expand locally in order to better meet the space requirements of the auxiliary equipment.

Es wurde nun erfindungsgemäß erkannt, daß die durch die örtliche Ausdehnung des Kernes verursachte magnetische Asymmetrie keine ins Gewicht fallenden Nachteile zur Folge hat und daß die Vorteile · einer günstigeren Anordnung der Hilfsgeräte ganz wesentlich überwiegen.It has now been recognized according to the invention that this was caused by the local expansion of the core magnetic asymmetry does not entail any significant disadvantages and that the advantages · A more favorable arrangement of the auxiliary devices predominate significantly.

Ferner ist es aus der österreichischen Patentschrift 185 441 bekannt, bei Transformatoren in den Zwikkelräumen auch Stufenregeleinrichtungen unterzubringen. Bei dem aus dieser Patentschrift bekannten Transformator sind allerdings zwei derartige Stufenregler in den beiden Zwickelräumen untergebracht, die sich zwischen den auf den drei Kernen untergebrachten Wicklungen befinden. Ferner ist bei diesem bekannten Transformator noch folgendes in Betracht zu ziehen. Wenn hier der Durchmesser oder die Breite des Hilfsgerätes größer als der Abstand der beiden Transformatorwicklungen und größer als der Radius der Wicklungen ist, so wird das Gesamtprofil immer das Profil der Transformatorwicklungen übertreffen.It is also known from Austrian patent specification 185 441 for transformers in the intermediate spaces also accommodate step control devices. In the one known from this patent specification Transformer, however, two such step regulators are housed in the two gusset rooms, which are located between the windings housed on the three cores. Furthermore, this is known transformer to consider the following. If here the diameter or the width of the auxiliary device is greater than the distance between the two transformer windings and greater than is the radius of the windings, the overall profile will always be the profile of the transformer windings surpass.

Um ein vorgeschriebenes Gesamtprofil, wie es z. B. bei Eisenbahnwagen vorliegt, voll ausnutzen zu können, kann der Konstrukteur so vorgehen, daß er die Windungsdurchmesser entsprechend verkleinert. Das aber ist mit einem Leistungsverlust verbunden; wendet man jedoch gemäß der Erfindung asymmetrische Fenster an, um das Hilfsgerät dort unterzubringen, so wird kein Wickelraum verschenkt, was sich wieder vorteilhaft auf die Leistung auswirkt.In order to achieve a prescribed overall profile, as it is e.g. B. in the case of railroad cars, take full advantage of it can, the designer can proceed in such a way that he reduces the coil diameter accordingly. But this is associated with a loss of performance; However, according to the invention, asymmetric ones are used Open the window to accommodate the auxiliary device, so no changing room is wasted, what again has a beneficial effect on performance.

Bei einein anderen bekannten Transformator mit Dreischenkelkern (vgl. die USA.-Patentschrift 2 372 768) ist es auch schon bekannt, asymmetrische Kerne vorzusehen. Dabei handelt es sich jedoch um einen einphasigen Auto-Transformator von kleiner Leistung für Spannungsregelung. An sich braucht ein solcher Transformator bekanntlich nur zwei Schenke! zu besitzen, doch wird hier im Kern ein Nebemchlußschenkel verwendet, so daß der KernIn another known transformer with a three-limb core (cf. the USA. Patent 2 372 768) it is already known to provide asymmetrical cores. However, this is a single-phase auto-transformer of small power for voltage regulation. Needs in itself such a transformer is known to only have two bars! to own, but is here at the core of a Shunt leg used so that the core

I 488I 488

drei Schenkel mit unterschiedlicher Breite aufweist. Trotzdem handelt es sich natürlich nach wie vor um einen einphasigen Transformator, bei dem, wie der Fachmann weiß, eine Asymmetrie des Kernes gar keine Rolle spielt. .has three legs of different widths. Nevertheless, it is of course still about a single-phase transformer in which, as those skilled in the art know, an asymmetry of the core even doesn't matter. .

Im Gegensatz hierzu handelt es sich beim Gegenstand der Erfindung um einen dreiphasigen Transformator, der bisher immer mit gleich großen Fenstern zwischen den Schenkeln gebaut wurde. Die beiden weiter oben erwähnten Patentschriften geben hierfür gute Beispiele, aber auch der Fachmann weiß, daß besonders bei Großleistungstransformatoren bisher nie von einem solchen symmetrischen Aufbau abgegangen wurde.In contrast, the subject of the invention is a three-phase transformer, which until now has always been built with windows of the same size between the legs. The two The patents mentioned above give good examples of this, but the person skilled in the art also knows that Particularly in the case of large-capacity transformers, such a symmetrical structure has never been abandoned would.

Bisher wurde beim Entwurf eines solchen Hochleistungstransformators stets ein normaler Kern mit kleinstmöglichen, gleichen Fenstern benutzt, und erst danach wurden die Hilfseinrichtungen, wie Stufenschalter, Kondensatoren, Drosselspulen u. dgl., mit dem Transformator zusammengebaut. Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz zu der bisher allgemein anerkannten und verfolgten Bauweise das eine Fenster bewußt größer gemacht als dies aus magnetischen Gründen erforderlich wäre, um die Hilfsgeräte besser anordnen zu können. Wie bereits erwähnt, ergeben sich dabei zwar magnetische Verluste und Asymmetrien, verglichen mit der bisher allein üblichen Bauart, aber man nimmt diese Nachteile in Kauf. ;So far, when designing such a high-power transformer always a normal core with the smallest possible, identical windows used, and only then the auxiliary equipment, such as tap changers, capacitors, choke coils and the like, were included assembled with the transformer. According to the invention, in contrast to that hitherto general recognized and pursued construction, the one window deliberately made larger than this made of magnetic Reasons would be necessary to better arrange the auxiliary equipment. As already mentioned, This results in magnetic losses and asymmetries compared to the previous one only usual design, but these disadvantages are accepted. ;

Bei einem Transformator nach der Erfindung ist die Verlängerung des magnetischen Kernes, die zur Anordnung der Hilfsgeräte neben dem magnetischen Kern und zwischen den durch das breitere zweite Fenster hindurchgeführten Wicklungen benutzt wird, kleiner als die Länge des Kesselraumes, der zum Unterbringen dieser Hilfsgeräte jenseits eines Stirnendes des magnetischen Kernes erforderlich ist. Der Kessel einer "Transformatoreinheit nach der Erfindung kann also kürzer sein. Ein anderer Vorteil dieser besonderen Anordnung des Regelschalters bzw. der Drosselspulen od. dgl. besteht darin, daß die Verbindungsleiter zwischen diesen Geräten und den auf den drei Schenkeln des magnetischen Kernes angeordneten Wicklungen wesentlich kürzer sind, was besonders bei großen Stromstärken eine Ersparnis an Kupfer und Gewicht bedeutet und die Kurzschlußfestigkeit vergrößert.In a transformer according to the invention, the extension of the magnetic core, which is used for Arrangement of auxiliary devices next to the magnetic core and between the through the wider second Windings passed through the window are used, smaller than the length of the boiler room, which is used to It is necessary to accommodate these auxiliary devices beyond a front end of the magnetic core. the The tank of a "transformer unit according to the invention can thus be shorter. Another advantage This particular arrangement of the control switch or the choke coils or the like consists in that the connecting conductors between these devices and those on the three legs of the magnetic core arranged windings are much shorter, which is a saving especially with high currents of copper and weight means and increases the short-circuit strength.

Soll die dreiphasige Transformatoreinheit sowohl mit einem Regelschalter als auch mit einem Satz von Drosselspulen versehen sein, so kann natürlieh der Regelschalter an der einen Seite und der Satz von Drosselspulen an der anderen Seite neben dem magnetischen Kern und zwischen den durch das zweite, größere Fenster hindurchgeführten Wicklungen angeordnet sein.Should the three-phase transformer unit be equipped with both a control switch and a Set of reactors can be provided, so of course the control switch on one side and the set of reactors on the other side next to the magnetic core and between the ones passed through the second, larger window Windings be arranged.

Eine Transformatoreinheit nach der Erfindung ist nicht nur für sogenannte Wandertransformatoren, sondern auch für stationäre Transformatoren geeignet, an die im Hinblick auf den zur Verfugung stehenden Raum die Anforderung gestellt wird, daß der Kessel eine bestimmte Länge nicht überschreitet.A transformer unit according to the invention is not only for so-called traveling transformers, but also suitable for stationary transformers, with regard to the ones available Space the requirement is made that the boiler does not exceed a certain length.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing, namely shows

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine dreiphasige Transformatoreinheit nach der Erfindung, wobei der Deckel des Kessels entfernt ist, und1 schematically shows a plan view of a three-phase Transformer unit according to the invention, with the lid of the boiler removed, and

F i g. 2 schematisch eine Seitenansicht dieser Einheit, wobei ein Teil der Kesselwand weggebrochen ist und die Zu- und Abfuhr-Isolatoren weggelassen sind.F i g. Figure 2 schematically shows a side view of this unit with part of the boiler wall broken away and the supply and discharge isolators are omitted.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Transformatorkessel bezeichnet, dessen Seitenwände 2 bis jenseits der Stirnwände 3 verlängert sind. In den Teilen dieser Seitenwände jenseits der Stirnwände sind über entsprechende Öffnungen Gebläse 4 angeschlossen, und zwischen den vorspringenden Teilen der Seitenwände sind Kühler 5 angeordnet. Die Stirnwände 3 haben im Grundriß etwa V-Form, so daß Räume 6 zum Ansaugen von Luft durch die Kühler 5 hindurch gebildet werden.In the drawing, 1 denotes a transformer tank, the side walls of which 2 to beyond the end walls 3 are extended. In the parts of these side walls beyond the end walls are over corresponding openings fan 4 connected, and between the projecting parts of the side walls coolers 5 are arranged. The end walls 3 are approximately V-shaped in plan so that spaces 6 for sucking in air through the cooler 5 are formed.

Im Kessel 1 ist ein magnetischer Kern mit drei die Wicklungen 7, 8, 9 tragenden Innenschenkeln 10, 11, 12, ferner mit zwei Außenschenkeln 13, 14, und mit zwei Jochen 15, 16 angeordnet. Die Innenschenkel 10 und 11 sind so weit voneinander entfernt, daß das zwischen ihnen gebildete erste Fenster des magnetischen Kernes gerade ausreicht, um die Wicklungen 7 und 8 aufzunehmen. Die Innenschenkel 11 und 12 sind weiter voneinander entfernt, so daß das zweite Fenster des magnetischen Kernes eine größere Breite aufweist und die Wicklungen 8 und 9 einen gewissen Abstand voneinander besitzen.In the boiler 1 is a magnetic core with three inner legs carrying the windings 7, 8, 9 10, 11, 12, furthermore with two outer legs 13, 14, and with two yokes 15, 16 arranged. The inner thighs 10 and 11 are so far apart that the first window formed between them of the magnetic core is just sufficient to accommodate the windings 7 and 8. The inner thighs 11 and 12 are further apart, so that the second window of the magnetic core has a greater width and the windings 8 and 9 have a certain distance from each other.

Im Raum zwischen den Wicklungen 8 und 9 ist ein dreipoliger Regelschalter 17 neben dem magnetischen Kern angebracht. An der anderen Seite des magnetischen Kernes kann zwischen den Wicklungen 8 und 9 ein Satz von Drosselspulen 18 angeordnet sein, die z. B. in die im Dreieck geschaltete tertiäre Wicklung des Dreiphasen-Transformators zur Beschränkung von Kurzschlußströmen eingeschaltet sein können. Der Regelschalter 17 ist durch Sätze von Verbindungsleitungen 19, 20, 21 mit den Anzapfungen der Wicklungen 7, 8, 9 verbunden. Die Anschlußleitungen der gegebenenfalls vorgesehenen Drosselspulen 18 sind nicht mehr dargestellt.In the space between the windings 8 and 9 is a three-pole control switch 17 next to the magnetic one Core attached. On the other side of the magnetic core between the windings 8 and 9 a set of choke coils 18 may be arranged, the z. B. in the switched in the triangle Tertiary winding of the three-phase transformer switched on to limit short-circuit currents could be. The control switch 17 is through sets of connecting lines 19, 20, 21 with the Taps of the windings 7, 8, 9 connected. The connection lines of the possibly provided Choke coils 18 are no longer shown.

Claims

Claim:

Three-phase transformer of high power with a tank filled with an insulating medium, a magnetic core arranged in this tank and made up of at least three connected by yokes, Inner legs carrying windings, which are arranged in one plane with the yokes and delimit at least two rectangular windows, and at least one in this cauldron next to the magnetic one Core arranged between adjacent windings auxiliary device, in particular a three-pole Control switch or a set of choke coils, characterized that the windows formed by the adjacent inner legs (10, 11, 12) are different Have widths and the width of the first window for receiving the passed through the same Windings (7, 8) is dimensioned accordingly and the width of the second window except for receiving the associated windings (8, 9) is so enlarged compared to the first window that the auxiliary device (17,18) in the area of the second window can be accommodated.

1 sheet of drawings