DE2411246B2

DE2411246B2 - Drehstromtransformator

Info

Publication number: DE2411246B2
Application number: DE19742411246
Authority: DE
Inventors: Rene Nevers; Prevotat Gerard Fourchambault; Imbert (Frankreich)
Original assignee: Unelec S.A, Paris
Priority date: 1973-03-20
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1977-12-08
Also published as: FR2222738A1; ES424419A1; BE812289A; JPS5047127A; AR201136A1; DE2411246C3; NL7403788A; DE2411246A1; IT1014566B; GB1424982A; OA04608A; CA1029104A; FR2222738B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehstromtransformator, dessen die koaxialen Hochspannungs- und Niederspannungsspulen tragende Kerne mil 120° Winkelneigung zueinander sternförmig in einer Fbene angeordnet sind, wobei die mittlere elektrisch wirksame Höhe H_n, der koaxialen Wicklungsspulen entlang der Achse dieser Spulen gemessen wird und die Stärken h bzw. h dieser Spulen senkrecht zu der Achse gemessen werden und der Transformator eine Leistung Perbringt.

Derartige Drehstromtransformatoren sind bekannt, beispielsweise aus der DT-OS 2160 951 oder der DT-OS 15 13 862.

Im Gegensatz zu derartigen sternförmigen Transformatoren 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.

Bei gegebenen elektrischen Eigenschaften führen wirtschaftliche Gründe dazu, für die Abmessungen bestimmte 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) größer als 75 und sehr oft sogar größer als 100.

Es war bisher kein Grund sichtbar, warum man bei sternförmigen Transformatoren von diesen bewährten Bemessungsregeln abweichen sollte.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen sternförmigen Drehstromtransformator der eingangs definierten Art derart auszuführen, daß bei gleicher Leistung die notwendigen Kupfer- und Magneteisenmengen gegenüber einem Transformator gemäß den klassischen Bemessungsregeln wesentlich verringert sind. Diese Aufgabe wird durch den im Patentanspruch definierten Transformator gelöst.

Unter Bezug auf die F i g. i bis 4 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehstromtransformators beschrieben. Soweit in den verschiedenen Figuren die gleichen Bauteile dargestellt sind, sind sie mit denselben Bezugsziffern versehen.

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

Fig.2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie AB der

Fig. 1.

Fig.3 stellt eine Aufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen sternförmigen Drehstromtransformator dar, dessen Magnetkernbleche senkrecht stehen und um Spulen herum gewickelt sind.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt entlang A 'ß'der F i g. 3.

Fig. 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 Magnetbleche können als horizontal verlaufend betrachtet werden; sie sind an den Übergängen zu den anderen Kernen und zum Joch 2 rr.iteiuander 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 Figur 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 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 Fig. 1 wird Ia₂ genannt. Die Höhe dieses in Fig.2 gezeigten Kerns sei a\. Sie entspricht der Gesamtstärke der aufeinandergestapelten, horizontalliegenden Bleche. Die Stärke der Niederspannungswicklungen 31 beträgt I₂, die der Hochspannungswicklungen 32A.

Fig.3 zeigt einen Drehstromtransformator, der ähnlich dem gemäß Fig. 1 ist, bei dem jedoch die Magnetkerne 4 anders ausgeführt sind. Sie bestehen aus Blechstücken, die als senkrecht stehend betrachtet werden können und die um zwei Gruppen von Wicklungen gerollt sind, die verschiedenen Phasen angehören. Die drei Gruppen aus Hochspannungs- und Niederspannungswicklungen 52 bzw. 51 schließen wie im Beispiel gemäß F i g. 1 miteinander einen Winkel von 120° ein. Die Breite der beiden aneinandergrenzenden Magnetkerne ist Ia₂. Die mittlere stromführende Höhe der Wicklungen 5 beträgt Hm. In F i g. 4 ist zu sehen, daß a\ die Höhe der Bleche des Magnetkerns 4 ist; l\ ist die Stärke der Hochspannungswicklungen, I₂ die Stärke der Niederspannungswicklungen.

Nach der Erfindung werden Regeln für den Bau von sternförmigen Drehstromtransformatoren, wie sie zuvor definiert wurden, angegeben.

Zunächst muß die folgende Relation erreicht werden:

30 |P < Hm < 60 | P;

hierbei bedeutet P die Ausgangsleistung des Transformators in kV A, Hm wird in mm gemessen. Vorzugsweise liegt Hm zwischen dem 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 höher ist bei einer gleichen Leistung. Sie erreicht nämlich 100 \Γρ.

Für einen optimal konstruierten Transformator muß eine weitere Regel erfüllt sein:

2 <

< 4.

Vorzugsweise soll Zzwischen 0,7 jTPund 0,9 fliegen.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem üblichen Transformator mit drei auf einer Geraden angeordneten Kernen der größte zulässige Wert für Z0,5 jTPist.

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

1 <

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

Ferner sollte zudem noch eine dritte Regel zutreffen:

2 τ

0.6 IP < Z < ;>. (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.

Bei Beachtung dieser Regeln ergibt sich der Vorteil, daß bei gegebener Leistung die Kosten und evtl. die Abmessungen der erfindungsgemäßen Transformatoren im Verhältnis zu Transformatoren, die nach den bekannten Regeln eines Dreiphasentransformators mit parallelen Magnetkernen dimensioniert sind, wesentlich verringert werden.

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

Ilier/u 2 Bhiti Zciehnunu

en

Claims

Patentanspruch:

Drehstromtransformator, dessen die Koaxialen Hochspannungs- und Niederspannungsspulen tragende Kerne mit 120° Winkelneigung zueinander sternförmig in einer Ebene angeordnet sind, wobei die mittlere elektrisch wirksame Höhe H_n, der koaxialen Wicklungsspulen entlang der Achse dieser Spulen gemessen wird und die Stärken h bzw. k dieser Spulen senkrecht zu der Achse gemessen werden und der Transformator eine Leistung P erbringt, dadurch geke.inzeichnet, daß die mittlere elektrisch wirksame Höhe H_n, in mm zwischen dem Dreißig- und Sechzigfachen der fünften Würze] von P in kVA liegt, daß das Verhältnis der mittleren elektrisch wirksamen Höhe H_n, zur Summe der Spulenstärken h und h zwischen 2 und 4 liegt, daß das Verhältnis Zder Spulenspannung 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, und daß das Verhältnis der Höhe &\ des Magnetkerns, die senkrecht zur Ebene der Magnetkerne gemessen ist, zur Breite a₂ des Magnetkerns zwischen 1 und 2 liegt.