DE2411246A1

DE2411246A1 - Drehstromnetztransformator

Info

Publication number: DE2411246A1
Application number: DE2411246A
Authority: DE
Inventors: Rene Imbert; Gerard Prevotat
Original assignee: Unelec SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1973-03-20
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1974-09-26
Also published as: GB1424982A; IT1014566B; DE2411246C3; BE812289A; FR2222738A1; CA1029104A; DE2411246B2; FR2222738B1; ES424419A1; JPS5047127A; NL7403788A; AR201136A1; OA04608A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehstromnetztransformator, bei dem Magnetkerne mit den Hoch- und Niederspannungsspulen sternförmig im Winkel von 120° zueinander angeordnet sind und bei dem die Jochzweige in derselben Ebene liegen wie die Magnetkerne. Derartige Netztransformatoren sind bekannt, beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 2 160 951.

Im Gegensatz dazu bestehen übliche Drehstromtransformatoren aus einem Magnetkreis mit drei parallelen Magnetkernen, die an ihren Enden durch untereinander gleichartige Joche verbunden sind, und aus drei auf diesen Kernen angeordneten Wicklungen·

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Bei gegebenen elektrischen Eigenschaften führen wirtschaftliche Gründe dazu, für die Abmessungen bestinmte Regeln festzulegen. So ist beispielsweise das Verhältnis der elektrisch wirksamen Höhe (in mm gemessen) der Spulen eines Dreiphasentransformators mit parallelen Magnetkernen zur fünften Wurzel der Leistung (gemessen in KVA) grosser als 75 und sehr oft sogar grosser als 100.

Der erfindungsgemässe Transformator ist unter Beibehaltung der gleichen elektrischen Eigenschaften dieser Hegel nicht unterworfen, da die Bemessung seiner Struktur so ist, dass bei gleicher Leistung die notwendigen Magnetmaterial- und Kupfermengen und folglich die Kosten im Verhältnis zu einem Transformator mit parallelen Magnetkernen verringert werden können.

Die Erfindung betrifft einen Drehstromtransformator, dessen die koaxialen Hochspannung«- und Kiederspannuagsspulen tragende Kerne mit 120° zueinander in. einundderselben Ebene angeordnet sind, wobei die mittlere elektrisch wirksame Höhe der Koaxialspulen Hm entlang der Achse dieser Spulen gemessen wird und der Transformator eine Leistung P erbringt, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere elektrische Höhe Hm in mm zwischen dem dreissig- und sechzigfachen der fünften Wurzel von P in KVA liegt.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführung ist der erfindungsgemässe Drehstromtransformator, dessen senkrecht zur

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Achse der Spulen gemessene Stärken der Hoch- und ETiederspannungswicklungen 1.. bzw. I₂ sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der mittleren elektrisch wirksamen Höhe Hm zur Summe der Stärken I₁ und 1„ zwischen 2 und 4 liegt.

Ferner ist der erfindungsgemässe Drehstromtrans- -formator vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Z der Spannung in Volt, die auf irgendeine der Spulen gegeben wird, zur Anzahl der Windungen dieser Spule zwischen sechs Zehnteln der Quadratwurzel der Leistung P und der Quadratwurzel der Leistung P liegt, wobei diese beiden Werte als Grenzwerte eingeschlossen sind.

Weiterhin ist der erfindungsgemässe Drehstromtransformator vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Höhe a.. des Magnetkerns gemessen senkrecht zur Ebene der Magnetkerne zur Breite 2a« dieses Magnetkerns zwischen 1 und 2 liegt.

Hater Bezug auf die beiliegenden Figuren 1 bis 4 wird nachfolgend ein Ausftthrungsbeispiel des erfindungsgemässen Drehstromtransformators beschrieben. Soweit in den verschiedenen Figuren die gleichen Bauteile dargestellt sind, sind sie mit denselben Referenzen versehen,

Fig. 1 stellt schematisch eine Aufsicht auf einen sternförmigen Drehstromtransformator dar, dessen Magnetkernbleche horizontal verlaufen und in senkrechter Richtung aufeinander gestapelt sind.

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Pig. 2 zeigt einen Schnitt gemäss der Linie AB der Hg. 1.

■big· 3 stellt eine Aufsicht auf einen weiteren erfindungsgemässen sternförmigen Drehstromtransformator dar, dessen Magnetkernbleche senkrecht "stehen und um Spulen herum gewickelt sind.

Pig. 4 zeigt einen Schnitt entlang A¹ B^f der i'ig· 3·

J?ig. 1 zeigt einen Drehstromtransformator, dessen Kerne 1 so angeordnet sind, dass sie sternförmig vom Mittelpunkt ausgehen. Diese Kerne bestehen aus aufeinander geschichteten Blechen aus magnetischem Material; die Magnetplatten können als horizontal verlaufend betrachtet werden; sie sind an den übergängen zu den anderen Kernen und zum Joch 2 miteinander verzahnt. Das sechseckige Joch 2 besteht ebenfalls aus aufeinander geschichteten horizontal liegenden Blechen, die einzelnen Seiten des Sechsecks sind gleichzeitig miteinander verzahnt. Die Verzahnung wurde in der Fig. nicht dargestellt. Die Wicklungen wie beispielsweise 3» die aus Kupfer sein können, liegen im Winkel von 120° zueinander und umgeben die Magnetkerne 1. Die Windungen dieser Wicklungen verlaufen senkrecht. Die Windungen 3 umfassen die Niederspannungswindungen 31 und die Hochspannungswindungen 32 und sind koaxial. Die mittlere elektrisch wirksame Höhe dieser Wicklungen, gemessen entlang ihrer Achse, wird mit Hm bezeichnet. Die Breite des Magnetkerns 1 in der horizontalen Ebene gemäss Pig. 1 wird 2a₂ genannt. Die Höhe

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dieses in tfig, 2 gezeigten Kerns sei a.. · Sie entspricht der Gesamtstärke der aufeinander gestapelten, horizontal liegenden Bleche. Die Stärke der Fiederspannungswicklungen 31 beträgt I₂, die der Hochspannungswicklungen 32 Γ.. ·

Pig. 3 zeigt einen Drehstromtransformator, der ähnlich dem gemäss Pig; 1 ist, bei dem jedoch die Magnetkerne 4 anders ausgeführt sind* Sie bestehen aus BlechstUcken, die als senkrecht stehend betrachtet werden k'dnnen und die um zwei Gruppen von Wicklungen gerollt sind, die verschiedenen Phasen angehören. Die drei Gruppen aus Hochspannungs~ und ITiederspannungswicklungen 52 bzw» 51 schliessen wie im Beispiel gemäss Pig* 1 miteinander einen Winkel von 120° ein. Die Breite der beiden aneinander grenzenden Magnetkerne ist 2a« · Die mittlere stromführende Höhe der Wicklungen 5 beträgt' Hm. Ih Pig· 4 ist zu sehen, dass a.. die Höhe der Bleche des Magnetkerns 4 ist? 1-ist die Stärke der Hochspannungswicklungen, 1λ die Stärke der Fiederspannungswicklungen.

Die Erfindung ermöglicht es also, Eegeln für den Bau von sternförmigen Drehstromtransformatoren anzugeben, wie sie zuvor definiert wurden.

Zunächst muss die folgende Relation erreicht v/erden: 30 v/P* 4 Hm ^ 60 \fyT (1)

hierbei bedeutet P die Ausgangsleistung des Transformators in kVA, Hm wird in mm gemessen. Vorzugsweise liegt Hm zwischen dem

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Vierzig- und Fünfzigfachen der fünften Wurzel von P.

Es ist zu "bemerken, dass bei üblichen Transformatoren mit drei auf einer Geraden angeordneten Kernen die elektrisch wirksame Höhe Hm wesentlich hBher ist bei einer gleichen Leistung. Sie erreicht nämlich 100 \/*T?".

PUr einen optimal konstruierten Transformator muss

eine weitere Regel erfüllt sein:

Hm

²^i_{1 +}I₂ 4* <²>

Vorzugsweise sollte der Wert dieser Beziehung zwischen 2,5 und 3,5 liegen.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sollte zuLem noch eine dritte Hegel zutreffen:

0,6 vS-'P 4z4 \J''P~- (3)

Hierbei bedeutet Z das Verhältnis der auf die Spule gegebenen Spannung in Volt zur Anzahl der Windungen dieser Spule? Z wird in Volt pro Windung gemessen. P ist die Ausgangsleistung des Transformators in kVA. Vorzugsweise soll Z zwischen 0,7 ^l und 0,9 VS'T? liegen.

Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem üblichen

Transformator mit drei auf einer Geraden angeordneten Kernen

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der grösste zulässige Wert für Z 0,5 V/ P ist.

Schliesslich sollte das Verhältnis der beiden Abmessungen des Kerns des Magnetkreises vorzugsweise die folgende Beziehung erfüllen:

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Bei Beachtung dieser Pegeln ergibt sich der Vorteil, dass bei gegebener Leistung die Kosten und evtl. die Abmessungen der erfindungsgemässeh Transformatoren im Verhältnis zu zur Zeit bekannten Transformatoren wesentlich verringert werden.

Der durch die vier dargelegten Bauregeln optimierte Transformator kann für alle Leistungsbereiche verwendet werden,

Im Rahmen der Erfindung können die- drei Achsen der

Magnetkerne naturlich auch in einer senkrechten Ebene liegen; die Erfindung ist also nicht auf die hier dargestellte Ausfuhrung mit in einer horizontalen Ebene liegenden Magnetkernen beschränkt.

-Patentansprüche-

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Claims

PATENTANSPBÜCHE

1♦J Drehstromstransformator, dessen die koaxialen Hochspannungs- und Niederspannungsspulen tragende Kerne mit 120° zueinander in einundderselben Ebene angeordnet sind, wobei die mittlere elektrisch wirksame Hb*he der Koaxialspulen Hm entlang der Achse dieser Spulen gemessen wird tnd der Transformator eine Leistung P erbringt, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Hb*he Hm in mm zwischen dem Dreissig- und Sechzigfachen der fünften Wurzel von P in kVA liegt.
2. Transformator gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, dass die mittlere elektrisch wirksame Höhe der Spule in mm zwischen dem Vierzig- und Fünfzigfachen der fünften Wurzel von P in kVA liegt.
3. Transformator gemäss einem der Ansprüche 1 und 2, dessen senkrecht zur Achse der Spulen gemessene Stärken der Hoch- und Kiederspannungswicklungen 1. bzw. 1« sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der mittleren elektrisch wirksamen H8he Hm zur Summe der Stärken I₁ und Ip zwischen 2 und 4 liegt.
4. Transformator gemäss Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der mittleren elektrischen Höhe Hm zur Summe der Stärken 1.. und Ip zwischen 2,5 und 3,5 liegt.

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5. Transformator gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Z der Spannung in Volt, die auf irgendeine der Spulen gegeben wird, zur Anzahl der Windungen dieser Spule zwischen sechs Zehnteln der Quadratwurzel der Leistung P und der Quadratwurzel der Leistung P liegt, wobei diese beiden Werte als Grenzwerte eingeschlossen sind·

6· Transformator gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Höhe a^ des Hagnetkerns gemessen senkrecht zur Ebene der Magnetkerne zur Breite 2a„ des Magnetkerns zwischen 1 und 2 liegt.

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