DE2914540A1

DE2914540A1 - Ringtransformator fuer widerstandsstumpfschweissmaschinen

Info

Publication number: DE2914540A1
Application number: DE19792914540
Authority: DE
Inventors: Stanislav D Dobrovolskij; Boris A Galjan; Sergej I Kutschuk-Jacenko; Vladimir K Lebedev; Boris E Paton; Vasilij A Sacharnov; Michail N Sidorenko
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1978-06-15
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1980-01-24
Also published as: AU4576779A; SE422255B; CA1122665A; FR2428903A1; US4249153A; FR2428903B1; JPS5648277B2; IT7941545A0; AU528973B2; SU792307A1; JPS551985A; IT1125048B; SE7902604L; GB2023350A; DE2914540C2; GB2023350B

Description

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Dipi.-Ph·:-. R.Luyken - d -

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Institut Elektrosvarki imeni
E.O. Patona Akademii Nauk
Ukrainskoj SSR, Kiew/UdSSR

P 76-150-E-61 10. April 1979 HW

HINGTRANSFORMATOR FÜR WIDERST ANDSSTUMPFSCHWEIßMASCHINEN

Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausrüstung für die Widerstandsetumpfschweißung und bezieht sich, insbesondere auf Ringtransformatoren für Widerstandsstumpfschweißmasohinen.

Die Erfindung kann man in Maschinen für die Widerstandsstupf sehne iß ung von !'eilen mit stark entwickeltem Querschnitt z.B. für Rohre von großem Durchmesser, Bleche sowie für Teile mit kompaktem Querschnitt z.B. Eisenbahnschienen, Wellen u.dgl. erfolgreich verwenden.

Bekannt sind Ringtransformatoren für Maschinen zum Widerst andsstumpfschweißen von Teilen, enthaltend einen geschlossenen Magnetleiter, dessen form im wesentlichen dem Umriß der Schweißteile entspricht, sowie eine primäre und eine sekundäre Wicklung, die auf dem Magnetleiter längs der Schweißstöße der

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Teil© gleichmäßig angeordnet sind (s.z.B.SU -Urheberschein

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In den obengenannten Transformatoren ist der Magnetleiter als ein Ganzes mit einem runden, vieleckigen bzw. rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Nötigenfalls kann man den Magnet leiter mit einer Längstrennfuge herstellen. Demnach ist die Form des Magnetleiters in den genannten Transformatoren ein für allemal für ein konkretes Werkstück vorgegeben, so daß sie zum Schweißen von Teilen mit einer anderen Querschnittsform nicht geeignet sind.

Die Notwendigkeit einer Herstellung der Primärwicklung durch Einziehen in die Öffnung eines geschlossenen ungeteilten Maßnetleitera erfordert viel Handarbeit, die sich fast unmöglich mechanisieren läßt; oder bei der Herstellung einzelner Elemente der Primärwicklung mit großen Abständen auf dem Magnetleiter, um si© auf seine Stirnseiten aurzusetzen, im Falle uer Verwendung eines geteilten Magnetleiters, werden die Kennwerte des Transformators wesentlich verschlechtert und zwar- die Verluste im Transformator werden größer und sein Wirkungsgrad wird Herabgesetzt. Die Gegenwart einer offenen schwerisolierbaren Strecke an den Seitenflächen, dsr Primär- und Sekundär»ickluLng führt zur Gefahr eines Kurzschluss«a der Primärwicklung mit der Sekundärwicklung bzw. mit dem Magnetleiter durch die Spritzer des geschmolzenen Metalls, dl« bei der Stumpfschweißung der Teile in großer Menge entstehen. Beim Durchschlag einer der Strecken der primären bzw· sekundären Wicklung muß man von der Maschine den gesamten Transformator abnehmen und ihn umwickeln,

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was oftmals mit einer Demontage der ganzen Maschine verbunden

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ringtransformator für Widerstandaatumpfachweiflmaschinen zu sohaffen, der

eine bessere Fertigungsgerechthe it bei seiner Herstellung eine höhere Betriebssicherheit und Reparaturfähigkeit, eine größere Universalität, eine leichte Montage und Demontage des Transformators gewährleistet und es gestattet ,den Transformator an die zu schweißenden Stoßstellen . 'anzunähern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Ringtransformator für Maschinen zum vVideratandsat umpf schweißen von Teilen, enthaltend einen geschlossenen Magnetleiter, dessen Form im wesentlichen dem Umriß der Schweißteile entspricht, sowie eine Primär- und eine Sekundärwicklung, die jeweils auf dem Magnetleiter und der Primärwicklung längs der Schweißstöße der Teile gleichmäßig angeordnet sind, erfinduncsgemäß aus einigen Wioklunyselementen besteht, von denen jedes einen offenen Magnetleiter sowie einen Teil der Primärwicklung und einen Teil der Sekundärwicklung enthält, und welches gegenüber den anderen Wicklun^selenienten so angeordnet ist, daß die Stirnflächen seines offenen Magnetletters mit den Stirnflächen der offenen Magnetleiter der beiden Nachbarelemente kontaktieren und inagesamt mit den offenen Magnetleitern aller Wicklungselemente einen geschlossenen Magnetleiter des Transformators bilden, wobei seine Primärwicklung parallel, in Reihe bzw. reihenparallel mit den Primärwicklungen der anderen tficklungselemente verbunden ist, so daii die Primärwicklung des Transformators gebildet wird, und seine Sekundärwicklung gemeinsam mit den Sekundärwicklungen der

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anderen Wicklungselemente Insgesamt die Sekundärwicklung des Transformators bildet.

Zur Verringerung der magnetischen Induktion in den Stoßstellen der Stirnflächen der offenen Mafjnetie lter der einzelnen Wicklungseleinente ist es zweckmäßig, daß der offene Magnetleiter jedes tfickluntjselements einen veränderlichen Querschnitt hat, dessen Große in der Richtung zu den Stirnflächen des offenen Magnetleiters ansteigt.

Um ein besseres Anliegen der offenen Mahnetle iter der einzelnen Wicklungselemente aneinander sowie eine bessere elektrische Isolierung ihrer Stirnflächen zu erreichen und. eine id

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Vibration)Tst es zweckmäßig,daß der Transformator mit Einlagen aus einem elastischen JSlektroisolationsmaterial versehen wird, die zwischen den Stirnflächen der offenen Magnetleiter der Wicklungselemente des Transformators angeordnet sind.

Um einem Abbiegen der offenen unden der Sekundärwicklung unter der Wirkung der elektromagnetischen Kräfte im Transformator vorzubeugen, kann man Hinge aus einem unmagnetischen Material verwenden, die in unmittelbarer Nähe von jeden entsprechenden offenen Enden der Sekundärwicklung, direkt auf dieser, angeordnet werden, und welche die dabei entstehenden Kräfte aufnehmen, indem das Abbiegen der finden der Sekundärwicklung verhindert wird.

Eine derartige erfindungsgemäße konstruktive Ausführung des Hingtransformators erleichtert seine Herstellung, bietet die Jklüglichkeit, den Transformator aus Wicklungselementen von praktisch beliebiger i'orm entsprechend den Umrissen der Schweißte ile zusammenzubauen und ihn nötigenfalls durch Krsatz der

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defekten Wicklungselemente leicht · zu reparieren.

Darüber hinaus werden dank der kleinen Spalten zwisohen der Primärwicklung, der Sekundärwicklung und dem Magnetleiter die Verluste im Transformator verringert und sein Wirkungsgrad erhöht, wobei die Möglichkeit einer maximalen Annäherung an die Stolistellen der Schweißteile den Widerstand des Sekundärkreisee der Widerstandsstumpfschweißmaschine selbst herabsetzt, wodurch für den Schweißνorgang eine geringere Leistung und ein geringerer Stromverbrauch erforderlich ist.

Weiterhin wird die Erfindung durch die Beschreibung eines konkreten} Beispiels [Aust'ührungs^sowie durch die beiliegenden Zeichnungen erläutert, welche entsprechend darstellen!

Fig. 1 - erfindungsgemäßer Hingtransformator, der innerhalb der zu verschweißenden Rohre angeordnet ist (im Länge*- schnittj i

Fig. 2 - Schnitt in der Richtung der Linie II-II auf Fig.l;

Fig. 5 - elektrisches Schaltbild der Reihen-Prallelverbindung der Primärwicklungen der Wicklungselemente des Transformators nach Fig.l;

Fig. 4 - Schnitt in der Richtung der Linie IV-IV auf Fig. Ii

Fig. 5 - elektrisches Schaltbild der exflnäungsgemäßen Par_allelverbindung der Primärwicklungen der Wioklungselemente des Transformators;

Fig. 6 - elektrisches Schaltbild der errindungagemäßen Reihenverbindung der Primärwicklungen der Wicklungselemente des Transformators.

Der erfindungsgemäße Hingtransforiiato» für Maschinen sum Wider standsstumpf schweißen von Teilen wird an einem Ausfüh-

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eines ringförmigen ächneißtransforniatore 1

mit

für Widerstandestumpfschweiömaschinen von Rohren großem Durchmesser beschrieben, die innerhalb der Konre 2 untergeteaoht werden.

S ing transformator 1 (Fig. 2) enthält mehre¹"© Wicklungs-3 - in der konkreten Ausfuhrungsvariante - neun Wiokiungseleaente. Jedes Wicklungselement 3 enthält einen offenen Magnet!©lter 4 sowie einen Teil der Primärwicklung 5 und einen Seil der Sekundärwicklung 6 und ist gegenüber den anderen Wicklungselementen 3 so angeordnet, daß die Stirnflächen seines offenen Magnetleiters 4 mit den Stirnflachen 7* der offenen Magnetleiter 4⁹ der beiden, Nachbarelemente 3* kontaktieren und insgesamt gemeinsam mit den offenen Magnetleitern 4 aller Wicklungselemente 3 einen geschlossenen Magnetleiter 8 des Transformatos 1 bilden, dessen j?orm in den Hauptzügen dem Umriß der Schweißrohre 2 entspricht, wobei seine Primärwicklung 5 reihenparallsl mit den Primärwicklungen 5' der anderen Wicklungaele-Bisnt© 3^S so verbunden ist, daB die Primärwicklung 9 des Transformators 1 gebildet wird, und seine Sekundärwicklung 6 gemeinsam mit den Sekundärwicklungen 6" der anderen Wicklungselemente 3⁹ insgesamt eine "//induing der »iekumdärwickluiag 10 des Transformators bildet, /Weiterhin sind in der Beschreibung sämtliche Wick-1 imgselemente mit der Ziffer 3t die offenen Ma^netleiter - mit 4, die Primär- und Sekundärwicklungen der Wicklungselemente entsprechend mit 5 und 6, die Stirnflächen des Magnetleiters Ά - mit '/ bezeichnet) .

Die Reihen-Parallelschaltung der Primärwicklungen 5 der lYioklungselemente 3 Ist in Fig. 3 geneigt, wo Jede Primär-

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wicklung 5 des Wicklungselements 3 zwei Abschnitte 11 und 12 enthält. Die Zahl solcher Abschnitte kann, eins-und mehr betragen.

Die Primärwicklung 9 (Fig.l) und die Sekundärwicklung IO des Transformators 1 liegen entsprechend auf dem geschlossenen Magnetle iter 8 und der Primärwicklung 9 gleichmäßig längs dar üchweißstöße 15 der Kohre 2 und sind voneinander getrennt: die Primärwicklung 9 vom Magnetleiter ö, einerseits und von der Sekundärwicklung 10 andererseits durch die Isoliereinlagen 14 bzw. 15, die beispielsweise aus Glaatextolit hergestellt sein können.

Zur Verringerung der magnetischen Induktion in den Stoßsteilen der Stirnflächen ¹P (Fig» 2) der offenen Magnetleiter 4 der Wicklungselemente 3i wo Spaltsn unvermeidlich sind,, hat jeder offene Magnetleiter 4 einen veränderlichen Querschnitt, dessen i.Iaße in der lüohtung zu seinen Stirnflächen ansteigen»

iwan kann natürlich den offenen iaatjnetleiter auch mit einem konstanten ^uerscnnilt ausfünren, doch wird der Magnetleitsr in diesem Falle zu viel überflüssiges ^isen enthalten, was mit einer Gewichtserhöhung und einer Vergrößerung der Außenmaße des Transformators verbunden ist β

Zwischen den utirnfläohen 7 des Magnetleiter 4 dex· Wioklungselamente 3 das Transformators 1 aindl linlagsn 16 aus einem elastischen Elektroisoiiermaterial, beispielsweise aus FtoEoplast /Kunststoff aus Polytetrafluoräthyleo/ angeordnet. Die Einlagen 16 isolieren die dtirnflachen der offenen Magnet!©lter 4 voneinander, indem sie die Entstehung von Wirbelströmen aue°

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schließen- und folglich- die Verluste verringern, während ihre elastischen Eigenschaften die Möglichkeit bieten, den geschlossenen Magnetleiter ü zu einer stabilen Konstruktion zusammenzubauen, die unter der Wirkung der bei der Arbeit dea Transformators entstehenden elektromagnetischen Kräfte nloht vibriert.

Die Primärwicklung 9 (Fig. 4) des Transformators 1 hat Ausführungen 17 zum Anschluß der Primärwicklung 9 an die Kontaktringe 18, die mit den Klemmen 19 verbunden und in den Nuten der Einlagen 20 angeordnet sind, welche die Kontaktringe lö von der Sekundärwicklung 10 isolieren. An die Klemmen 19 wird die Speisung auf bekannte .'/eise von einem Kraftwerk(nicht gezeigt ) bzw. von einem Wechselstromnetz zugeführt,

Die »Vindungsenden der Sekundärwicklung 10 (Fig.l), die verschiedene Vorzeichen haben, sind durch den Isolator 21 voneinander isoliert. Diese Windungsenden der Sekundärwicklung 10 von verschiedenen Vorzeichen werden bekannterweiae durch Stroinzuführungselemente (in der Zeichnung nicht dargestellt) der Maschine- jedes entsprechend mit seinem zu schweißenden tiohr 2 verbunden. Um ein Abbiegen der Windungsenden der üekundürwicklung 10 unter der Einwirkung der elektromagnetischen Kräfte zu verhindern, sind unmittelbar auf der Sekundärwicklung 10 in direkter Nähe von jedem entsprechenden Windungsendθ der Sekundärwicklung 10 (im Falle einer Sekundärwicklung mit mehreren Windungen - von den entsprechenden offenen Wirxdimgsenüen) zwei lUnge 22 aus einem unmagnetischen Material mit Andrückbolzen 23» beispielsweise aus unmagnetischem Stahl angeordnet»

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Die Wicklungselemente 3 des Transformators 1 sind am Gehäu- . se - im gegebenen konkreten Falle- auf der Hohlwelle 24 der Widerst and sstuinpf schweißmaschine angeordnet, welche gegebenenfalls als Kühlkörper des ÜchweiJitransformators 1 dient.

Wir haben eine Ausführun^sVariante eines Transformators mit neun Wicklungselementen des Transformators und zwei Abschnitten der Primärwicklung in jedem Element beschrieben, wobei die Primärwicklung jedes Wicklungselements mit den Primärwicklungen der anderen Wicklungselemente reihenparallel verbunden J

ist. Bs sind jedoch Ausführungsvarianten möglich, wo die Primär- ! wicklung 25 (Fig. 5) jedes Wicklungselements dea Transformators ! mit den Primärwicklungen 25 der anderen Wicklungselemente pa- ! rallel verbunden ist und die Primärwicklung 26 des Transforma- | tors bildet, sowie auch Varianten, wo die Primärwicklung 2? !

(Fig. 6) jedes WicklungBelements mit den Primärwicklungen 27 j der anderen Wicklungselemente in Reihe geschaltet ist und die Primärwicklung 28 des Transformators bildet. In ersten und zweiten Falle ist die Zahl der Wicklungselemente entsprechend gleich acht und vier, und die Primärwicklung der Wicklungselemente hat nur einen Abschnitt.

• Der erfindungsgemäße . Hingtransformator für Widerstandsstumpfschwelßmaschinen wird wie folgt montiprt:

Die offenen Magnetlelter 4 (Fig. 2) der Wicklungselemente 3 werden an den Stellen, wo die Primärwicklung 5 angeordnet wird, mit den Isoliereinlagen 14 beklebt. Unter Verwendung des bekleb- j ten offenen Magnetleiters als Spule der Primärwicklung 5 wird auf ihn bekannterweise die Primärwicklung 5 - gegebenenfalls aus einem Kupferhand-ausgeführt, aufgewickelt, auf welche dann

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die Isoliereinlagen 15 angeordnet werden. Auf den offenen Magnetleiter 4 mit einem Teil der Primärwicklung 5 und den Einlagen 15 wird seitens der Stirnfläche 7 des Magnetleiters 4 ein aus Kupfer ausgeführter ,Vindungsteil der Sekundärwicklung 6 aufgepreßt, wonach zwischen den offenen Windungsenden der Sekundär wicklung b der Isolator 21 eingesetzt wird. Auf diese Weise spielt die Sekundärwicklung gleichzeitig die KoBe eines Gehäuses, indem sie die Primärwicklung und den Magnetleiter gegen die Spritzer des beim Schweißen geschmolzenen Metalls völlig überdeckt, wodurch die Gefahr eines Kurzschlusses ausgeschlossen wird. Im erfindungsgemäßen Transformator kann die Ausführung der Wicklung ar be it en vollständig mecnanisiert werden» .Vie bereits erwähnt wurde, wird der MagnetIelter als Spule verwendet, da die Wicklungen auf den Magnetleiter aufgewickelt werden. Darum werden die Spalte zwischen ihnen und dem Magnetleiter· verringert, wodurch die Verluste herabgesetzt und der Wirkungsgrad des Transformators gesteigert wird.

Die Ausführungen 1? (Pig.4) der Primärwioklung 9 werden durch die Nuten der Einlagen 20 hindurchgelassen,^!die auf der Windung der Sekundärwicklung 10 angeordnet sind, und welche von dieser die Ausführungen 17 sowie die Kontaktringe lö elektrisch isolieren und an die Kontaktringe lö angeschlossen, wobei ein Ende der Primärwicklung 9 an einen Ring 18 - und das andere ünde- an den zweiten Ring 18 angeschlossen wird.

Sodann werden die zusammengebauten Wicklungselemente J> (Fig.l) auf der Weile 24 befestigt, indem zwischen den Stirnflächen 7 der offenen Magnetleiter 4 der Wickelelemente 3 die Einlagen 16 angeordnet werden. Die Windungsenden der Sekundär-

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wicklung 10 werden durch entsprechende Elemente der Widerstandest umpfschweißmaschine mit der Innenfläche der Üchweißrohre 2 in unmittelbarer Nähe der utoßflächen IJ verbunden. Nun ist der üchweiß transformator betriebsbereit.

Auf die gleiche Art, nur mit anders angeordneten und anders gestalteten Wicklungselementen kann man den erfindungsgemäßen Transformator für ucnweißteile von beliebigen anderen Formen zusammenbauen.

Jie Konstruktion des erfindungsgemäßen Ringtransformators für Widerstandestumpfschweißmaschinen ermöglicht seine mechanisierte Herstellung fast ohne Anwendung von Handarbeit, gewährleistet eine nohe Betriebssicherheit, leichte Bedienung und Reparatur, schnelle Änderung seiner Konfiguration je nach der äußeren Form der betreffenden Schweißteile u.zw. durch entsprechende Vergrößerung oder Verringerung der Zahl der Wicklungselemente, ohne den gesamten Transformator von der Schweißmaschine abzunehmen.

Darüber hinaus ermöglicht der erfindungsgemaße Transformator, beim Übergang vom schweißen einer Form von Teilen zu einer anderen, die Wicklung!= elemente in einer anderen Reihenfolge anzuordnen bzw. einen Teil derselben durch Wicklungselemente von einer anderen Form zu ersetzen, tow ie nötigenfalls durch Vergrößerung oder Verringerung der Zahl der Wicklungs·= elemente , die Leistung des Transformatora entsprechend zu. erhöhen oder herabzusetzen»

Der erfindungsgemäße Transformator ist einfach und in der Bedienung, weshalb man ihn mögllohst naiie an di® ö< stoße heranbringen kann«, Damit wird das el@kt Elsen.® Widerstand

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des «Sekundärkreises der Schweißmas chine seibat verringert, wodurch seinerseits eine Herabsetzung der zum Schweißen erforder lichen Leistung und elektrischen Energiemenge erreicht wird.

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·-'·-" . · . ^Λ!"^:"' PATENTANSPRÜCHE: ■

(1.) Ringtransformator für Maschinen zum Wider at andsstumpfschweißen von Teilen, enthaltend einen geschlossenen Magnetleiter, dessen Form im wesentlichen dem Umriß der Schweißteile entspricht, sowie eine Primär- und eine Sekundärwicklung, die jeweils auf dem Magnetleiter und der Primarwioklung längs der Schweißstöße der Teile gleichmäßig angeordnet sind, d ad u roh gekennze ich net, daß er aus mehreren Wicklungsele-

von denen
menten (3) besteht, jedes einen offenen Magnetleiter (4)

sowie einen Teil der Primärwicklung (5) und einen Teil der Sekundärwicklung (6) enthält und gegenüber den anderen Wicklungselementen (3 ) so angeordnet ist , daß die Stirnflächen ( 7 ) seines offenen MagnetIeiters (4 ) mit den Stirn-

,b enachbar b er JWicklungs-

fiächen (/' ) der offenen Klagrieb leiter ( 4 ) zweier Y" elemente (ί'5
,kontaktieren und insgesamt mit den offenen Magnetleitern (4) aller V/icklungselemente (3 ) einen geschlossenen Magnetleiter (ö) des Transformators (1) bilden, wobei seine Primärwicklung (5 ) parallel, in Reihe bzw. reihenparallel mit den Primärwicklungen (5 ) der anderen iVicklungselemente ( 3 ) verbunden ist, wodurch eine Primärwicklung (9 ) dea Transformators (1) gebildet wird, und seine Sekundärwicklung (6) gemeinsam mit den Sekundärwicklungen (6) der anderen Wicklnugselemente . ( 3' ) insgesamt ©ine SeKundärwicklung (10) das Transformatora (I) bildet.

2. Transformator nach Anspruch !»dadurch gekennzeichnet, daß der offene Magnetleiter (4) jedes Wicklungslements (3) einen veränderlichen ^uerselmitfc hat „ dessen »laße in der Richtung zu den uCirnfläohen (7) des offenes

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Magnetleiters ansteigen. «%«*

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5· Transformator nach, einem beliebigen der Ansprüche 1 und 2, dad urch gekennze i ohne t, daß er Einlagen (16) aus einem elastischen Elektroisolationsmaterial aufweist, die zwlachen den ütirnflachen (7) der offenen Mucnetleiter (4) der V/icklungselemente (iJ) des Transformators (1) angeordnet sind.

4. Transformator nach einem beliebigen der Ansprüche 1,2 und 3idadurch gekennzeichnet, daß er Ringe (22) aus einem unmagnetischen Material aufweist, die in unmittelbarer Nähe von jedem entsprechenden offenen Ende der üekuiidärwicklung (10), direkt auf derselben angeordnet sind.

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