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Drehstromkern fur Transformatoren und Drosselspulen in Tempelbauweise
Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausbildung des Kernes für Dreiphasentransformatoren
und Drosselspulen in Tempelbauweise.
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Bei der heute allgemein verwendeten Bauweise von Drehstromtransformatoren
mit einem in einer Ebene liegenden Drei-bzw. Pünfschenkelkern treten infolge der
dadurch bedingen Unsymmetrie der Anordnung zusatzliche Leerlaufverluste, erhöhte
Magnetisierungsleitungen, in den Wicklungen unterschiedliche Streuspannungsabfälle
und auch erhöhte Schallabstrahlungen auf.
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Wesentlich bessere Eigenschaften in den aufgezählten Punkten weist
die seit Jahrzehnten bekannte Tempelbauweise aus, Bei dieser sind die drei bewickelten
Schenkel an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet9 wobei als besondere
Schwierigkeit die Herstellung der magnetischen Joche an den Stirnseiten der Schenkel
auftritt, Bei den bekannten Lösungen musste man entweder funktionelle Nachteile,
d h. eine Erhöhung des magnetischen Widerstandes im magnetischen Kreis9 oder sehr
umständliche und aufwendige Herstellungsverfahren in Kauf nehmen.
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Kern der heute allgemein üblichen hohen Anforderungen an die Qualität
und den Wirkungsgrad von solchen Maschinen scheidet die an sich billigere Lösung
durch einen stumpfen Stops von bewickeltem Schenkel und Joch9 welche diese vorgenanten
funktionellen Nachteiles nämlich einen infolge des unvermeidlichen Luftspaltes im
magnetischen Kreis erhöhten Magnetisierungsaufwand bedigt, aus, so dass man zwangsläufig
die Verschachtelung der Schenkel Jochbleche in den Ecken anwenden muss. Für die
senkrechte Schichtung der Jochbleche gibt es vor allem zwei bekannte Möglichkeiten:
7. an. richtet jeweils die Hälfte der Bleche in einem Kern schenkel auf den jeweils
benachbarten Kernschenkel aus und schichtet gerade Jochbleche in die beiden benachbarten
Hälften ein.
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2. Man richtet die Schichtung der Schenkalbleche auf den Mittelpunkt
des von den drei Schenkeln gebildeten gleichseitigen Dreiecks aus und schichtet
die Jochblec.Le im Bogen abgebogen in die jeweils benachbarten Hälften zweier Schenkel
ein, Beide Bauweisen benötigen einen ganz erheblichen Arteitsaufwand, da jedes Blech
infolge seiner Lage eine andere Länge erfordert und somit besonders zugeschnitten
werden mussO
Bei waagrechter Schichtung der Jochbleche gibt es eine
ganze Anzahl von verschiedenen bekannten Lösungen der Verschachtelung, die sämtlich
einen relativ hohen Aufwand erfordern.
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Eine erhebliche Vereinfachung und Verbilligung wird bei einen Drehstromkern
für Transformatoren und Drosselapulen in Tempelbauweise, dessen Schenkel in den
Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und dessen Jochbleche unter
Richtungsänderung in jeweils zwei Schenkel eingeschichtet sind, erfindungsgemäss
dadurch erzielt, da£s die eingeschichteten Jochbleche sämtlich oder in grösseren
Abteilungen gleich lang sind und damit mindestens einseitig über die Schenkelkont#ur
überstehen.
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Mit der erfindungsgemässen Massnahme ist keine Längenabstufung oder
nur eine sehr grobe Längenabstufung der Jochbleche erforderlich, da die infolge
des verschieden langen Weges der gebogenen Jochbleche unterschiedlichen Längen im
magnetisch- unbenutzten Überstand über die Schenkelkontour ausgeglichen werden können.
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Bei der erfindungsgemässen Blechanordnung können die Joch bleche abwechselnd
auf jeder Seite mit den Schenkelblechen in einem 900 oder in einem 450 Schnitt gestossen
sein, wobei jeweils das andere Ende über die Schenkelkont#ur hinausragt.
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Anhand der anliegenden Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert:
Fig. 1 zeigt die Ausführung mit gebogenen JochblechenG Fig. 2 zeigt geknickte Jochbleche.
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Fig. 3 zeigt die Schichtung der Schenkel und Jochbleche in den benachbarten
Schenkelhälften.
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Fig. 4 zeigt den dazu benötigten Blechschnitt.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausbildung des Erfindunge gedankens.
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Fig. 1 zeigt einen Konstruktionsvorschlag, der der idealen Lösung
der Schenkel- und Jochverkettung bedeutend näher kommt. Die Schenkelbleche werden
um etwa eine Jochhöhe lang ger als das Spulenpaket geschnitten und ragen durch entsprechende
Schichtung abwechselnd nach oben oder unten aus den drei Trafospulen heraus. Die
drei Schenkel werden dann zuerst oben durch entsprechend gebogene Jochbleche verbunden.
Sinngemäss gleich wird auch das untere Joch nach Umkehrung des Gesamtsystems eingeschichtet.
Alle Jochbleche sind gleich lang und weisen die gleiche Breite wie die Schenkelbleche
auf Das einzelne Jochblech liegt an der Innenseite des überstehenden Kernblechs
an und verläuft auf einem Kreisbogen zum Nachbarschenkel und endet entsprechend
der Längenstufung an der Aussenkante der Schenkelbleche überstehend.
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Die Jochbleche sind wechselweise von links nach rechts und umgekehrt
geschichtet. Da alle Jochbleche aus fertigungstechnischen Gewinden gleich lang sind9
müssen die äusseren Jochbleche etwas über den Schenkelquerschnitt hinausragen, -auch
schon im Hinblick auf eine Verbesserung der Kernkühlung und evtl. Streuungsverbesserung
keineswegs als Nachteil angehen werden darf. Aus der Fig. 1 ist die Ausbildung des
magnetischen Joches unschwer zu erkennen. Zweifellos wird durch diesen Vorschlag
eine fast ideale Verkettung zwischen Schenkel und Joch erreicht.
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Der konstrukive Aufbau des Gesamtsystems ist ausserordentlich einfach
und wirtschaftlich. Bei einem nicht abgetreppten Kernquerschnitt würde man mit zwei
Blechschnitten gleicher Breise, aber ungleicher Länge auskommen, wie es die Fig.
3 s der Fig. 4 ist schliesslich zu erkennen9 dass Kerns und Joch abfallos vom Band
geschnitten werden können.
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Dabei wird gemäss Fig. 3 und 4 auch eine Schrägverzapfung zwischen
Kern und Joch möglich.
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Um ideale magnetische Verhältnisse auch bei Verwendung von kaltgewalztem
Transformatorblech zu erreichen,ird man die Jochbleche vor dem Sinschichten im gebogenen
Zustand glühen müssen, um Zusatzverluste im Joch durch die mechanische Verspannung
beim Biegen der Bleche zu eliminieren.
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Aber auch dieser Arbeitsgang lässt sich durch eine besondere Ausbildung
des Joches gemäss Fig. 2 einsparen. Nach der Erfindung werden die Jochbleche beim
Einschichten nicht mehr gebogen und damit verformt, sondern auf die passende Länge
geschnittenen Bleche etwa in der Mitte um 60° aus der Geraden abgekantet. Jedes
Lochblech bildet damit einen offenen Winkel von 1200, das sich leicht in die abwechselnd
geschichteten Schenkelbleche einschieben lässt.
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Die Fig. 2 lässt sich Schichtrichtung der Kerne und auch der Jochpakete
deutlich erkennen. Bei abgetreppten Kernen können auch die Jochbleche entsprechend
schmaler ausgeführt werden, doch stehen alle Jochbleche über die Schenkelköpfe hinaus
und tragen dadurch wesentlich zu einer verbesserten Kernkühlung und Streuflussführung
bei.
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Zufolge der bei der Knickung auf einen äusserst kurzen Längenbereich
beschränkten mechanischen Verformung, verbleiben auch die Zusatzverluste in kaltgewalztem
Blech vernachlässigbar klein, so dass sich eine Spannurgsfreiglühung erübrigt.
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Sollte der Püllfaktor im Joch durch das Abknicken des einzelnen Jochbleches
um 120 ° nicht ganz den entsprechenden Wert im Schenkel erreichen, so ist ohne weiteres
die Mögliehkeit gegeben, die Schenkelüberstände und die Jochhöhen als positiven
Ausgleich zu vergrössern.
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Ein weiterer vorteilhafter Erfindungsgedanke ist in Teig, 5 dargestellt.
Hier sind alle Jochbleche symmetrisch in der
Mitte gebogen oder
geknickt, weisen die doppelte Blechbreite der Schenkelbleche auf und sind wechselweise
auf den beiden Seiten zwischen zwei Schenkelbleche eingeschichtet, wobei auf den
einseitigen Stoss verzichtet wird, d. h. die Jochbleche sind in s. g. Eppateinschichtung
geschichtet, zwischen jeweils zwei benachbarten Blechen ist ein Abstand von einer
Blechdicke vorhanden. Bei dieser Lösung spielt auf keiner Seite die zwänge der Jochbleche
eine Rolle9 sie stehen je nach ihrer Lage im Verbund auf beiden Seiten symmetrisch
über die Schenkelbleche über. lurch die vorgenannten Erfindungavorschläge wird in
jedem Falle ein sehr wirtschaftliche Fertigung einer magnetisch verbesserten Tempeltype
erreicht. Die Zahl verschiedener Blechschnitte für Kern und Joch ist minimal und
die Schichtung von Kern. und Joch mit sehr geringem Aufwand möglich, Eine Nachglühung
der abgeknickten Jochpakete und dadurch etwas sperrig gewordenen Jochbleche ist
nicht unbedingt erforderlich, da durch das Biegen entlang einer Kante nur eine schmale
Zone mechanisch beansprucht und damit magnetisch verschlechtert wird.
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Schliesslich sei noch erw2"mt, dass die Erfindung auch dann vorteilhaft
eingesetzt werden kann, wenn Kern und Joch nach wie vor einseitig stumpf gestossen
werden sollen.
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Ein Jochpaket mit 120° - Blechen, vielleicht mit Giessharz verfestIgt,
wird auch bei einem stumpfen Stoss erheblich bessere magnetische Eigenschaften ergeben,
als es mit den bisher bekannt gewordenen JOchkonstruktionen möglich war. Entscheidend
ist aber in diesem Zusammenhang nicht nur die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften,
sondern vor allem eine wesentliche Vereinfachung und damit Verbilligung des Fertigungsverfahrens.