DE2259465C3 - MehrschenkUger Schichtkern für Transformatoren hoher Leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrschenkligen Schichtkern für Transformatoren hoher Leistung, dessen Schichtkörper in wenigstens drei im Abstand voneinander angeordnete, parallel zu seinen Fensterebenen liegende Schichtpakete zerlegt ist, die zur Behebung der auf die Wicklungsstreuflüsse zurückgehenden Zusatzverluste mit isolierenden Zwischenschichten versehen sind.

Es sind Schichtkerne bekannt, bei denen zwischen den einzelnen Paketen des mehrteiligen Blechpakets Kanäle liegen. Diese dienen in den bekannten Anordnungen zur Hindurchführung eines Kühlmittels, das die Wärmeabfuhr aus dem Inneren des Kerns beschleunigen soll.

Das Blechpaket des Kerns wird dazu entlang zweier benachbarter Schichtebenen durch Zwischenlage schmaler Streifen, die übereinander geschichtet den notwendigen Abstand herbeiführen, mit parallel zu den Schichtebenen verlaufenden Kühlkanälen versehen. Diese Kühlkanäle werden von dem vorgesehenen Kühlmittel durchflossen.

Aus der US-PS 27 25 502 ist ferner bekannt, bei geschichteten Kernen durch Zwischenlagen aus elektrisch nicht Ieitfähigein Material zu verhindern, daß unzulässige Spannungen zwischen den Schichten elektromagnetisch induziert werden.

Die Erfindung hat aber ein anderes Ziel, nämlich die Ausbildung der eingangs genannten Schichtkerne derart, daß die auf die Wickiungsstreuflüsse zurückgehenden Zusatzverluste, die mit wachsender Transformatorleistung eine erhebliche Größe annehmen können, zu reduzieren.

Bekanntlich treten aus den Endbereichen der die Kernschenkel umfassenden Wicklungen erhebliche Streuflüsse aus, von denen sich ein Teil über den Kern schließt, der Rest jedoch durch die Luft oder andere Konstruktionsteile verläuft Das Feld, das von außen in den Kern eintritt, verursacht erhebliche Wirbelströme und damit zugehörige Verluste, die mit der Größe der zur Flußrichtung senkrecht stehenden Flächen, wenn man die Länge solcher Flächen als groß gegen ihre Breite annimmt, zunehmen. Während im Fensterbereich des Kerns die zugehörigen Flächengrößen, die für die Größe der Wirbelstromverluste verantwortlich sind, gleich der geringen Blechdicke sind, ist es bei der äußeren Blechlage die volle Blechbreite, die für die Größe der zugehörigen Wirbelstromverluste maßgeblich ist

Es ist deshalb an Kernen anderer Art bereits bekannt (GB-PS 12 20 577), in diesen Bereichen der Schenkel die äußeren Bleche in parallele Streifen zu zerlegen, deren Breite klein gegen ihre Länge ist Derartige Maßnahmen zur Reduzierung der Wirbelstromverluste reichen jedoch, wie die Praxis zeigt bereits bei Transformatoren mit einer Leistung von 400 bis 800 MVA nicht aus, um die Verluste auf ein erträgliches Maß zu mindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel anzugeben, um die über die zugehörigen Blechflächen in den Kern eintretenden Streufeldkomponenten nicht oder nur außerordentlich geschwächt über den zugehöriger. Kanal in die dahinterliegenden Teile des Kerns tiefer eindringen zu lassen. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Mittd gelöst

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die angestrebte ausreichende Reduktion der Zusatzverluste erreicht

Die Zeichnung erläutert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.

F i g. 1 zeigt in Draufsicht einen Querschnitt durch den Mittelschenkel eines dreischenkligen ebenen Schichtkerns für Grenzleistungstransformatoren mit Blickrichtung auf das Unterjoch.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 1 in Richtung H-II.

In F i g. 1 bezeichnen 1 das Unterjoch, 2 die als Röhrenwicklung ausgebildete Oberspannungswicklung des Transformators, 3 die zugehörige Unterspannungswicklung und 4 den Mittelschenkel des Kerns.

Der Mittelschenkel 4 besteht in bekannter Weise aus geschichteten Eisenblechen, deren Schichtebenen in Längsrichtung des Jochs verlaufen.

Der Schenkel 4 weist ebenso wie die zugehörigen Joche zwei parallel zu den Schichtebenen seiner äußeren Bleche verlaufende Kanäle 5 und 6 auf, die die gesamte Schichtebene an der zugehörigen Stelle mit hinreichender Weite durchsetzen. In die Kanäle 5 und 6 sind massive Platten 5' und 6' aus unmagnetischem Stahl eingesetzt, so daß die äußeren Blechlagen 7 und 8 von den inneren Teilen des zugehörigen Kerns magnetisch isoliert angeordnet sind.

Die äußeren Blechlagen 7 und 8 sind in schmale parallele Streifen zerlegt, die sich in Längsrichtung des Schenkels 4 erstrecken und eine Breite aufweisen, die im Vergleich zur zugehörigen Länge gering ist

Wie der F i g. 2 entnommen werden kann, sind die Stahlplatten 5' und 6' als Spannplatten über die zugehörigen Abstände zwischen den inneren und äußeren Kernlagen hindurch auch durch das Unterjoch 1 bzw. das Oberjoch 10 geführt und Bestandteil der Preßkonstruktion 11,12 des Transformators, die es über zugehörige Ansätze 13, 14 bzw. 15, 16 gestattet, die Unterspannungswicklung und die Oberspannungswicklung des Transformators mittels entsprechender Preß-

elemente 17 dem erforderlichen Preßdruck auszusetzen.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Anordnung derart getroffen, daß die Zerlegung der äußeren Blechpaketlagen 7 und 8 in schmale Streifen durchgehend über den Kern vorgenommen ist Soweit es die Verhältnisse zulassen, ist es jedoch auch möglich, die Zerlegung zugehöriger Bleche iuf solche Teile des Kerns zu beschränken, die im Bereich der maximalen Streuinduktion der Wicklung gelegen sind. Die Kosten für die Herstellung der schmalen Streifen werden so verringert und Arbeitszeiten beim Legen des Kerns vermindert.

Verzichtet man auf die Einbeziehung der Kanäle 5 und 6 zur Unterbringung von Bauteilen der Preßkonstruktion des Kerns, so ist es ferner möglich, die Kanäle als reine Luftspalte, zweckmäßig unter Einbringung von Isolierstoffen, entsprechender Weite auszubilden. Die Anordnung kann dann auch derart getroffen sein, daß anstelle der Isolierschichten schmale Streifen aus schwach magnetischem oder unmagnetischem Material zur Herbeiführung des erforderlichen Abstandes zwi-

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15 sehen benachbarten Schichtebenen in die beiden Kanäle 5 bzw. 6 eingebracht werden. Auf eine ausreichende magnetische Isolation der äußeren Schichtlagen des Kerns ist jedoch Wert zu legen.

In jedem Fall ist jedoch dafür Sorge zu tragen, daß die auQenliegenden Teile des Kerns durch entsprechende Wahl des Abstandes zwischen dem zugehörigen Kanal und der äußersten oberen Blechlage so gewählt ist, daß der Querschnitt dieses Pakets mindestens die Hälfte des auf diese Bleche entfallenden Anteile des Streuflusses bei Nennleistung des Transformators aufnehmen kann, ohne gesättigt zu werden. Tritt diese Sättigung jedoch infolge einer unzureichenden Querschnittswahl ein, so tritt der Streufluß in den mittleren Teil des Kerns ein, und die Wirbelstromverluste innerhalb des Kerns steigen auf ein unerwünschtes Maß an.

Zur optimalen Dimensionierung des Kerns soll der Querschnitt der beiden äußeren Blechpaketlagen deren gewählt sein, daß er bei Aufnahme des ganzen Anteils des zugehörigen Streuflusses gerade in die Sättigung oder in die Nähe der Sättigung kommt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mehrschenkliger Schichtkern für Transformatoren hoher Leistung, dessen Schichtkörper in wenigstens drei im Abstand voneinander angeordnete, parallel zu seinen Fensterebenen liegende Schichtpakete zerlegt ist, die zur Behebung der auf die Wicklungsstreuflüsse zurückgehenden Zusatzverluste mit isolierenden Zwischenschichten versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die :o beiden äußeren Schichtlagen (7, 8) des Kerns von den innenliegendei! Kernteilen (4, 1, 10) durch Schichten aus unmagnetischem Material magnetisch weitgehend isoliert angeordnet und wenigstens in Bereichen der maximalen Streuinduktion in schmale Streifen (z. B. 7', 7", 8', 8") zerlegt sind und einen solchen Querschnitt aufweisen, daß be: Nennleistung des Transformators die zugehörigen Blechpakete bei Aufnahme der Hälfte des Streuflusses noch nicht gesättigt sind, bei Aufnahme des gesamten auf sie entfallenden Anteils des Streuflusses aber gerade in die Sättigung oder in deren Nähe kommen.

2. Mehrschenkliger Schichtkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichten zwischen den äußeren Blechlagen (7,8) und den inneren Teilen eines Schenkels (4) Spannplatten (5¹, 6') aus unmagnetischem Stahl eingebracht sind, die Bestandteil der Preßkonstruktion (11,13,14,12,15,16) des Transformators sind.

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