DE2308892C3

DE2308892C3 - Lamellierter Transformatorkern für Leistungstransformatoren

Info

Publication number: DE2308892C3
Application number: DE19732308892
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. Reiplinger; Berthold Schmeiser
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1978-06-22
Also published as: FR2219504A1; NL7402430A; DE2308892A1; GB1454955A; DE2308892B2; FR2219504B3; CH560957A5

Description

20

Die Erfindung betrifft lameliierte Transformatorenkerne in Leistungstransformatoren mit zwischen einer gewissen Anzahl ausgesuchter Einzelbleche angeordneten, schwingungsdämpfenden Kunststoffolien.

Obwohl die Eigenschwingungen von Transformatorkernen vorausberechenbar sind, ist es dennoch nicht immer möglich, das Auftreten von Geräuschüberhöhungen, hervorgerufen durch Kernresonanzschwingungen zu vermeiden.

Besonders bei sogenannten Verteilungstransformatoren, deren Kerneigenfrequenzen mit etwa 600 Hz bis 1200Hz verhältnismäßig hoch sind, können die Frequenzen der erzwungenen Kernoberschwingungen wegen ihrer dichten Folge leicht mit den Kerneigenfrequenzen zusammenfallen. Dies wird noch begünstigt durch die bei diesen Transformatoren im allgemeinen hohen Kerninduktionen.

Eine Weiterentwicklung der Methode zur Berechnung der Kerneigenschwingungen läßt wegen der bei der Fertigung auftretenden, unvermeidbaren Maßabweichungen keine höhere Genauigkeit als die bisher mit etwa ±5% erreichte erwarten. Aus diesem Grund erscheint eine Bedämpfung der Kernschwingungen als eine mögliche Maßnahme zur Vermeidung von Geräuschüberhöhungen als Folge von Kernresonanzen.

Durch die AT-PS 2 74 128 ist es bereits bekannt, die Blechlamellen von Transformatorkernen durch zwischengeschaltete Kunstharzschichten miteinander zu verkleben. Diese Anordnung dient jedoch nur der mechanischen Halterung der Blechlamellen und ist nur dann einsetzbar, wenn der Füllfaktor des Eisenkernes keine Rolle spielt Dies ist jedoch nur bei kleinen, beispielsweise für Spielzeuge oder Fernsehgeräte vorgesehenen Transformatoren der Fall. Bei derartigen Transformatoren ist die Geräuschdämpfung durch Überdimensionierung des Kernes und/oder durch Kapselung des ganzen Transformators vorgenommen. Die Kerne dieser Transformatoren unterscheiden sich von den Kernen von Großtransformatoren auch g₀ deshalb, weil die absolute Dicke der Blechlamellen in allen Fällen gleich groß ist und sich deshalb die zum Schichten der Kerne erforderlichen Stückzahlen um ein oder mehrere Zehnerpotenzen voneinander unterscheiden. Dar.'us folgt ein sehr ungleiches mechanisches _b$ Verhalten dieser Kerne.

In dem deutschen Patent 22 23 494 ist bereits eine Anordnung vorgeschlagen, mit der eine erhebliche Verminderung der Geräuschabgabe des Transformatorkernes erzielt wird. Gemäß diesem Vorschlag wird mindestens nach jedem zehnten und höchstens nach jedem dritten Einzelblech eine Kunststoffolie eingeschichtet, so daß der Eisenanteil im Kernquerschnitt spürbar verkleinert wird. Bei einer Folienstärke, die derjenigen der Einzelbleche entspricht, beträgt der Anteil der Folien am Kernquerschnitt schon 9% bis 25%. Diese Anordnung ist noch nicht zufriedenstellend, weil sie verhältnismäßig große Mengen an Kunststoffolien erfordert und weil sie eine sehr unerwünschte Vergrößerung des Kernquerschnittes unter der Voraussetzung gleichbleibender Induktion zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen lamellierten Eisenkern von Transformatoren eine Anordnung zu schaffen, die die Verringerung des Eisenanteils am Querschnitt des Transformatorkernes so niedrig wie möglich hält und die trotzdem eine wesentliche Absenkung der von dem Transformatorkern erzeugten Geräusche gewährleistet

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem lamellierten Eisenkern für Transformatoren dadurch erreicht, daß als Kunststoffolie eine Haut aus einer einzigen in sich homogenen Schicht auf eine Seite von ausgesuchten Einzelblechen aufgebracht ist und daß alle Häute eines Transformatorkernes zusammen weniger als 1 % des Kernquerschnittes beanspruchen, wobei jede einzelne Haui dünner als 100 Mikrometer ist.

Die ertindungsgemäße Anordnung der Kunststoffolien ist sehr vorteilhaft, weil alle in dem so ausgerüsteten Transformatorkern auftretenden Schwingungen erheblich gedämpft werden, ohne daß dabei die im einzelnen vorhandenen Kerneigenfrequenzen wesentlich verändert werden. Außerdem wird nur ein so geringer Anteil des Kernquerschnittes von den vorgesehenen Kunststoffolien beansprucht, daß der auf den Eisenanteil bezogene Füllfaktor des Kernquerschnittes praktisch nicht verkleinert wird

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Haut auf das betreffende Einzelblech aufgespritzt ist Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, alle Einzelbleche aus derselben Charge von Transformatorenblech auszuschneiden, so daß für alle Blechlamellen desselben Kernes auch dieselben physikalischen Werte garantiert sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Ei findung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Von einem nicht näher dargestellten Transformatoreisenkern sind zwei benachbarte Einzelbleche 1 und 4 senkrecht zur Schichtebene des Kernes geschnitten und ausschnittsweise gezeichnet.

Auf die dem Einzelblech 4 zugekehrte Seite 2 ist eine in sich homogene Kunststoffolie 5 wie eine Haut aufgespritzt. Diese Kunststoffolie 5 haftet nach dem Erstarren fest auf der Oberfläche der Seite 2 und bildet außerdem eine sehr glatte Außenhaut, die sich nach dem Zusammenschichten an die Seite 3 des Einzelbleches 4 anlegt.

Nach dem Schichten aller Einzelbleche zu einem Transforniatorkern wird dieser in bekannter Weise durch Bandagen fest zusammengehalten, wobei auch die benachbarten Einzelbleche 1 und 4 fest aufeinander gepreßt werden. Im Betrieb sind die Transformatorkerne von einer slromdurchflossenen Wicklung umgeben, die im Kern einen bestimmten magnetischen Fiuß erzeugt. Dieser Fluß ist jedoch bedingt durch die unterschiedliche Länge der magnetischen Kraftlinien im Kern nicht gleichmäßig über den gesamten Kernquer-

schnitt verteilt. Hinzu kommt, daß aufgrund dieser Ungleichmäßigkeit bei sinusförmigem Gesamtfluß in Teilflüssen des Kernquerschnittes Oberschwingungen auftreten, die nach Betrag und Phasenlage unterschiedlich sind. Auch die beiden benachbarten Einzelbleche 1 und 4 sind mit solchen unterschiedlichen Flußanteilen beaufschlagt Weitere Gründe für die Ungleichmäßigkeit liegen darin, daß die beiden Einzelbleche 1 und 4 geometrisch nicht dieselbe Lage bezogen auf die Wicklung haben und auch darin, daß die ungefähr in to Walzrichtung üegende Vorzugsrichtung für die Magnetisierung nicht genau mit der Längsrichtung der Einzelbleche übereinstimmt Besonders stark machen sich diese beiden Einflüsse dann bemerkbar, wenn — wie üblich — beim Einschichten die Einzelbleche abwechselnd um 180° um eine Querachse gedreht bzw. nicht gedreht sind.

infolge der unterschiedlichen magnetischen Flüsse in den Einzelblechen 1 und 4 sind auch die durch Magnetostriktion verursachten Längenänderungen in diesen Einzelblechen 1 und 4 unterschiedlich. Daraus wiederum ergeben sich Relativbewegungen zwischen benachbarten Einzelblechen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel schwingen auch die Einzelbleche 1 und 4 in Richtung der eingezeichneten Pfeile hin und her, wobei sie sich jedoch aus den beschriebenen Gründen und wegen unvermeidbarer Fertigungstoleranzen phasenverschoben gegeneinander bewegen.

Diese zwischen den Einzelblechen 1 und 4 auftretenden Relativbewegungen werden durch die als Haut auf das Einzelblech 1 aufgebrachte Kunststoffolie 5 stark gedämpft. Zur guten Ausnutzung des für den Kern zur Verfügung stehenden Raumes und zur guten Ausnutzung der Kunststoffmasse sowie zur Erzielung einer starken Dämpfung ist die Dicke der Kunststoffolie kleiner als 100 Mikrometer.

Durch die feste Haftung der Kunststoffolie 5 auf der Seite 2 des Einzelbleches 1 und die infolge der Reibkraft zwischen der Kunststoffolie 5 und dem tinzelblech 4 sich ergebende kraftschlüssige Verbindung sind Relativbewegungen zwischen den Begrenzungsflächen der Kunststoffolie 5 einerseits und den an sie anliegenden Einzelblechen 1 und 4 andererseits ausgeschlossen. Führen nun die Einzelbleche 1 und 4 in Richtung der eingezeichneten Pfeile unterschiedliche Bewegungen aus, ro werden dabei die Begrenzungsflächen der Kunststoffolie 5 gegeneinander verschoben, wobei ein wesentlicher Anteil der Bewegungsenergie der benachbarten Einzelbleche 1 und 4 durch die aufzubringende Formänderungsarbeit in der Kunststoffolie 5 aufgezehrt und in Wärme umgewandelt wird. Diese Wärme wird von der Kunststoffolie 5 unverzüglich an die benachbarten Einzelbleche 1 und 4 zurückgegeben, die sie in üblicher Weise zusammen mit der übrigen Verlustwärme ableiten.

Als Werkstoff für die Kunststoffolie 5 kommt dabei jeder Kunststoff in Frage, dessen Dämpfung größer ist als die von Transformatorblech. Besonders hohe Dämpfungen werden bei Verwendung von Polyvinyl-Acetaten erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lameliierter Transformatorkern für Leistungstransformatoren mit zwischen einer gewissen Anzahl ausgesuchter Einzelbleche angeordneten, schwingungsdämpfenden Kunststoffolien, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffolie eine Haut (5) aus einer einzigen in sich homogenen Schicht auf eine Seite (2) der ausgesuchten Einzelbleche (1) aufgebracht ist und daß alle Häute (5) eines Transformatorkernes zusammen weniger als 1% des Kernquerschnittes beanspruchen, wobei jede einzelne Haut (5) dünner als 100 Mikrometer ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haut (5) auf das betreffende Einzelblech (1) aufgespritzt ist