DE2024920A1 - Drehstromkern für Transformatoren und Drosselspulen in Tempelbauweise - Google Patents

Description

• Drehstromkern fur Transformatoren und Drosselspulen in Tempelbauweise Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausbildung des Kernes für Dreiphasentransformatoren und Drosselspulen in Tempelbauweise.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Anhand der anliegenden Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: Fig. 1 zeigt die Ausführung mit gebogenen JochblechenG Fig. 2 zeigt geknickte Jochbleche.
• Fig. 3 zeigt die Schichtung der Schenkel und Jochbleche in den benachbarten Schenkelhälften.
• Fig. 4 zeigt den dazu benötigten Blechschnitt.
• Fig. 5 zeigt eine andere Ausbildung des Erfindunge gedankens.
• 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.
• 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.
• 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.
• Dabei wird gemäss Fig. 3 und 4 auch eine Schrägverzapfung zwischen Kern und Joch möglich.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (7)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Drehstomkern für Transformatoren und Drosselspulen in Tempelbauweise, dessen Schenkel in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind und dessen Jochbleche unter Richtungsänderung in jeweils zwei Schenkel einigem schichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die eingeschich teten Jochbleche sämtlich oder in grösseren Abteilungen gleich lang sind und damit mindestens .einseitig über die Schenkelkontour überstehen.
2. 2. Drehstromkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Jochbleche etwa verdoppelt ist, dass jedes zweite Schenkelblech einen Überstand von etwa der verdoppelten Jochblechbreite besitzt, und dass nur die halbe Anzahl von verbreiterten Jochblechen, als Schenkelbleche vorhanden sind, zwischen die verlängerten Schenkelblechenden eingeschichtet ist.

   (Eppstein-Schichtung, Fig. 5).
3. 3. irehstromkern nach den Ansprüchen 1 oder 29 dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungsänderung der Jochbleche durch Knickung erfolgt.
4. 40 Drehstromkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochbleche und die Schenkelbleche an einer Seite der Jochbleche jeweils wechselnd gestossen sind.
5. 5. Drehstromkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der gestossenen Seite ein Schrägschnitt ange ordnet ist.
6. 6. Drehstromkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus kaltgewalzten Blech besteht und dass die Jochbleche zur Richtungsänderung vorverformt und spannungafrei geglüht sind.
7. 7. Drehstromkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochbleche nach der Knickung an einer Seite auf gleiche gerade Länge geschnitten sind0 L e e r s e i t e