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flehrphasiger Transformator (Priorität: 23. März 1972, Ungaxn, VI-856)
Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen Transformator mit Wicklungen tragenden
Kernen und die Kerne verbindenen Jochen Beim Entwurf von Transformatoren spielen
zahlreiche technische und wirtschaftliche bestimmende Faktoren eine Rolle. Die Kosten
eines TranSformator.n gegebener Leistung werden in erster Linie vom Preis des Werkstoffes
des Eisenkörpers und der Wicklungen (meistens Kupfer), vom Verhältnis des Gewichtes
des Eisenkörpers und der Wicklung, sowie der Größe der Beanspruchungen bestimmt.
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Für die gegenwärtige Geometrie der Transformatoren ist die mit Jochen
verbundene parallele Kernanordnung kennzeichnend. An Transformatoren mit einer solchen
Geometrie ist nachteilig, daß die Masse des fUr die Joche benötigten Eisens einen
bedeutenden Teil der Masse des ganzen Eisenkörpers ausmacht, daß bei einfach fertigbaren
Uberplatteten Blättern das Verhältnis der in Querrichtung magnetisierten Plattenteile
groß
ist, und daß wegen des Unterschiedes der zu einem Kern gehörenden Jochlängen je
Kern die magnetischen Kennzeichen asymmetrisch sind.
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Transformatoren mit in Radialrichtung geblätterten Kernen, mit evolventenförmigen
Blechen und mit einem Eisenkörper in Rahmen, sowie die Anpassung der Kerne und der
Jochplatten in einem Winkel von 450, bzw. deren Überlappug mit kleiner WinkeR-abweichung
bezwecken eine Verminderung der in Querrichtung magnetisierten Plattenteile.
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Bei sämtlichen Lösungen kann im Vergleich zur 90°-igen Plattenanpassung
beim Kerntyp eine etwa 50-ige transversalmagnetische Verlustverminderung erzielt
werden.
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Die Lösung obiger Anordnungen ist zu arbeitsintensiv bzw hat hohe
Abfallverluste zur Folge.
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Bei der Ausbildung von Transformatoren sollen die Gesamtkosten auf
ein Minimum herabgedrückt werden Hierzu ist eine Entwicklung in zwei Richtungen
möglic>.. Der eine eg ist die Erhöhung der zulässigen Beanspruchungen durch Anwendung
von Eisen, Wicklungsmaterialien, bzw. Isoliestuffen mit besseren Eigenschaften als
die früheren. Die zweite Nöglichkeit ist eine derartige Ausbildung der Geometrie
des Eisenkörpersf bei der bei Verwendung der gleichen Eisen-Wicklungsmaterial-Masse
ohne Erhöhung der Beanspruchungen eine größere Leistung erzielt werden kann als
mit einem Transformator beka'mtr Konstruktion.
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Aufgabe der Erfindung ist die Vermirderung er Katerialanforderungen
bei Transformatoren, die Erzielung g von vorteilhafteren technischen Parametern,
ìm Vergleich zu anderen in der heutigen technischen Praxis ver¢n: Transformatoren
gleicher Leistung.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Abstand
der mit der Je Kern, die beiden die zwei Enden der von der Wicklung oder den Wicklungen
umfaßten Kernlänge begrenzenden Kernquerschnitte in ihrem Schwerpunkt durchstoßenden
Geraden parallelen, durch den Schwerpunkt des Kernes verlaufenden Geraden vom Schwerpunkt
des ganzen Eisenkörpers geringer ist als das 0,2-fache des Radius der um den vollen
Eisenkörper des Transformators anschreibbaren Kugel, und daß die Lage einer beliebigen
der derart bestimmten Geraden im Verhältnis zu mindestens zwei anderen eine von
der Parallelm abweichende ist.
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D.h. der Eisenkörper des erfindungsgemäßen Transformators ist radial,
oder nahezu radial angeordnet, wobei der Vorteil der Anordnung darin besteht, daß
sie die Ausbildung von symmetrischen mehrphasigen Systemen zuläßt.
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Vorzugsweise ist außer auf den Kernen mindestens auf einem Joch eine
Wicklung untergebracht.
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Nach der Erfindung kann der Eisenkörper offen oder mindestens mit
einem Luftspalt versehen sein.
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Die Vorteile der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden:
Im Vergleich zu den herkömmlichen Geometrien ist die auf eine Einheit des Werkstoffvolumens
entfallende Leistung wesentlich größer, da praktisch die die äußeren Kernenden verbindenden
Joche ein mechanisch zusammenhängendes System bilden und die inneren Joche abgekürzt
werden. Die neue geometrische Ausbildung ermöglicht die Ausbildung von symmetrischen
mehrphasigen Systemen.
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Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen mehrphasigen
Transformators; und Fig. 2 die Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Transformators.
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Der mehrphasige Transformator nach Fig. 1 und 2 enthält Wicklungssysteme
1, 2 und 3, die aus einer oder mehreren Wicklungen bestehen.Die Kerne sind an ihren
äußeren Enden durch winkelig ausgebildete Joche 7, 8 und 9 und an ihren inneren
Enden durch ein gemeinsames Joch 10 miteinander verbunden.
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Nach der Erfindung sind die Kerne 4, 5 und 6 im Raum derart untergebracht,
daß der Abstand der mit der an den beiden Enden der vom Wicklungssystem 1 begrenzten
Kernlänge Je einen Kernquerschnitt im Schwerpunkt durchstoßenden Geraden parallelen,
durch den Schwerpunkt 54 der Kerne verlaufenden Geraden von dem Schwerpunkt Sv des
aus den Kernen 4, 5, 6 und den Jochen 7, 8, 9, sowie aus dem an die inneren Enden
der Kerne 4, 5, 6 angeschlossenen mechanisch gemeinsamen inneren Jochsystem 10 bestehenden
Eisenkörpers kleiner ist als der volle Eisenkörper des Transformators, d'.h. im
Ausftihrungsbeispiel das 0,2-fache des Radius R einer um die äußeren Joche anschreibbaren,
in den Figuren gestrichelt dargestellten kleinsten Kugel.
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In gleicher Weise ist der Abstand der durch die Schwerpunkte S5, S6
der zu den Wicklungssystemen 2, bzw. 3 gehörenden Kerne 5, bzw. 6 des Kerns 4 ähnlich
geführten Gerade vom Schwerpunkt 5v gleichfalls kleiner als das 0,2-fache des Radius
R des um die äußeren Joche schreibbaren kleinsten Kreises. Auch ist es bei der erfindungsgemäßen
Kernanordnung wesentlich, daß die Lage einer beliebigen der durch die Schwerpunkte
S4, Q und S6 der Kerne 4, 5 und 6 in der obenbeschriebenen Weise geführten Geraden
im Verhältnis zu den beiden anderen eine von der Parallelen abweichende ist.
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Zwar fallen die durch den Schwerpunkt der beiden letzten Kernquerschnitte
der von den Enden der Wicklungen 1, 2, 3 bestimmten Kerne 4, 5 und 6 im Ausführungsbeispiel
mit den Je Kern durch die zu den Kernen 4, 5, 6 gehörenden Schwerpunkte verlaufenden
Geraden zusammen, und verlaufen diese Geraden wegen der symmetrischen Ausbildung
durch den Schwerpunkt Sv des Eisenkörpers,
d.h. ihr Abstand vom
Schwerpunkt Q ist gleich Null, also kleiner als das 0,2-fache des Radius R des um
den vollen Eisenkörper des Transformators anschreibbaren kleinsten Kreises, es kann
3edoch eine vom Beispiel abweichende Ausftihrung geben, wie z.B. im Falle einer
asymmetrischen Kernanordnung, oder derart, daß die durch die Kernschwerpunkte in
der oben bestimmten Weise geführten Geraden nicht durch den Schwerpunkt Sv des Eisenkörpers
laufen, sondern als ausweichende Geraden an ihm in einem bestimmbaren Abstand vorbeilaufen.
In diesem Falle ist es sehr wesentlich, daß der Abstand der zu den Kernen gehörenden,
somit bestimmten Geraden vom Schwerpunkt Sv des Eisenkörpers kleiner ist als das
0,2-fache'des Radius R der um den Eisenkörper anschreibbaren kleinsten Kugel. Im
entgegengesetzten Fall ergibt die nach der Beschreibung und den Patentansprüchen
bestimmte Geometrie eine radiale oder nahezu radiale Kernanordnung.
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Außer den auf den Kernen 4, 5, 6 befindlichen Wicklungssystemen 1,
2, 3 kann auch auf den Jochen 7, 8, 9 eine beliebige Anzahl von Wicklungssystemen
untergebracht werden, die gleichfalls.aus einer oder mehreren Wicklungen bestehen
können.
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Der Èisenkörper kann an einem beliebigen Teil durch einen Luftspalt
oder mehrere Luftspalte unterbrochen werden.
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Patentansprüche