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Schaltleitungen für Transformatoren
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Die Erfindung betrifft Schaltleitungen mit, insbesondere durch Stromkräfte
verursachter, hoher mechanischer Belastung für Transformatoren zur Verschaltung
von Wicklungen und Wicklungsteilen untereinander und mit Durchführungen und Stufenschalteinrichtungen.
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Zur Verschaltung der Wicklungen von Transformatoren sowie zur Ausleitung
der Wicklungsenden zu den DurchfUhrungsisolatoren von flüssigkeitsgekühlten Transformatoren
werden bis zu bestimmten Reihenspannungen blanke, fallweise runde, rechteckige oder
rohrförmige Leiter, in Sonderfällen auch sogenannte verdrillte Leiter verwendet.
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Die Anwendung der genannten Leiterformen wird vorwiegend durch die
Höhe des zu leitenden Stromes bestimmt.
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So sind einfache Rundleiter mit kreisförmigem Querschnitt nur bis
zu bestimmten Durchmessern wirtschaftlich, weil mit zunehmendem Leiterquerschnitt
die Stromverdrängung und damit Querschnittsausnutzung zu ungünstig wird, andererseits
begrenzt das mit zunehmendem Leiterdurchmesser ungünstiger werdende Verhältnis Kühlfläche
zu Querschnitt die Abfuhr der Stromwärmeverluste und damit die zulässige Stromdichte.
Runde Leiter haben hinsichtlich der Stromkräfte, die sich zwischen den Leiterhalterungen
als Biegebeanspruchungen auswirken, allerdings den Vorteil, daß die Biegefestigkeit
im allgemeinen einen brauchbaren Wert aufweist und nach allen Richtungen gleich
ist.
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Flachschienen lassen aufgrund des günstigen Stromverdrängungsfaktors
und des günstigen Verhältnisses KUhlfläche zu Leiterquerschnitt hohe Stromdichten
und damit eine gute Ausnutzung des Leiterwerkstoffes zu. Außerdem ermöglichen sie
klelne Abatände der Stromleitermitten und dadurch fallweise eine gute Kompensation
des elektromagnetischen Feldes, woraus sich geringe Zusatzverluste ergeben. Nachteilig
ist das geringe Widerstandsmoment derartiger Flachschienen quer zu ihrer Schienenbreite,
so daß zur Beherrschung der Stromkräfte eine Vielzahl von Abstützungen in nur kleinen
Abständen voneinander erforderlich ist und sich dadurch ein großer Aufwand für die
Leiterabstützung ergibt.
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Beim Auftreten sehr hoher Ströme werden auch Rohre als Leiter verwendet.
Sie weisen bei entsprechender Bemessung sehr günstige Stromverdrängungsfaktoren
auf und haben hinsichtlich der Stromkräfte ein hohes Widerstandsmoment gegen Biegung,
so daß große Abstände zwischen den einzelnen Abstützstellen zulässig sind.
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Nachteilig sind bei der Verwendung von Rohren als Leiter aufgrund
der geometrischen Form relativ große Leitermittenabstände zwischen parallelen Leitern
und daraus resultierend hohe Zusatzverluste, sowie der gegenüber Rund- und Flachleitern
wesentlich höhere Preis Je Gewichtseinheit. Darüber hinaus ist die Querschnittsausnutzung
aufgrund der begrenzten Stromdichte nicht günstig, wenn es nicht gelingt, die innere
Rohrfläche zur Leiterkühlung heranzuziehen. Abgesehen von dem hierzu erforderlichen
besonderen Aufwand ist dies in vielen Fällen auch aus technischen Gründen nicht
sinnvoll.
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Verdrillte Leiter weisen zwar einen sehr guten Stromverdrängungsfaktor
auf, sind jedoch wegen des Verhältnisses Kühlfläche zu Leiterquerschnitt auf relativ
kleine Querschnitte beschränkt. Für hohe Ströme ist daher die Parallelschaltung
mehrerer Leiter und Distanzierung dieser zwecks Bildung von Kühlkanälen erforderlich.
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Aufgrund der geringen mechanischen Festigkeit ist ein beträchtlicher
Abstützaufwand hierbei erforderlich.
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Durch die deutsche Patentanmeldung P 30 36 159.2 ist auch schon eine
Leiterführung bekannt, bei der die Schaltleitungen durch Platten und/oder Laschen
aus Isolierwerkstoff zu Baugruppen zusammengefaßt sind.
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Bei dieser Anordnung sind Jedoch zur Beherrschung der von den Stromkräften
ausgehenden Belastungen, die durch Reibkräfte aufgenommen werden müssen, ebenfalls
eine Vielzahl von Stützpunkten und darüber hinaus Traversen zur Einleitung dieser
Kräfte in das Transformatorgestell erforderlich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus der vorausgegangen
Gegenüberstellung der einzelnen Leiterformen ersichtlichen Vorteile der Flachschienen
zu nutzen und die sich dabei aus der formbedingten geringen mechanischen Festigkeit
und den damit verbundenen Abstützaufwand auf ein wirtschaftlich vertretbares Maß
einzuschränken.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für Schaltleitungen der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß die Schaltleitungen von massiven metallischen,
im Querschnitt rechteckigen Bändern dargestellt sind, und die Bänder zu ihrer Führung
und Distanzierung mit ihren Rändern in Nuten von Isolierstoffplatten liegen und
mit
diesen zusammen ein biegesteifes Doppel-T-Profil bilden. Dabei
sind mit geringem Abstand und/oder räumlich parallel zueinander liegende Bänder
in gemeinsamen Isolierstoffplatten geführt, die die zwischen diesen Bändern auftretenden
Anziehungs- und Abseoßungskräfte unmittelbar aufnehmen.
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Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind die die stromführenden
Bänder haltenden Isolierstofiplatten von Abstützungen und Halterungen mit umfaßt,
die aus metallischen Werkstoffen bestehen. Dabei liegen die Bänder vorteilhafterweise
metallisch blank in den Nuten der Isolierstoffplatten.
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Erfindungsgemäß gestaltete Schaltleitungen sind sehr vorteilhaft einsetzbar,
weil sie eine Verringerung des Aufwandes zu ihrer Halterung am aktiven Teil des
Transformators erlauben und gleichzeitig aufgrund des günstigen Stromverdrängungsfaktors
und des günstigen Verhältnisses Kühlfläche zu Leiterquerschnitt eine sehr hohe Stromdichte
erlauben.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläuç text.
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Fig. 1, 2 zeigen Querschnitte durch erfindungsgemäß und 3 in Isolierstoffplatten
eingreifende SchaStleitungen.
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Pig, 4 zeigt eine Schaltleitungsanordnung zur D.reiecksschaltung von
Wicklungen eines Drehstromtransformators.
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Schaltleitungen 1 sind aus im Querschnitt rechteokiaen metallischen
Bändern hergestellt. Sie liegen mit ihren Rändern in Nuten von Isolierstoffplatten
3, die ihrer-
seits von Abstützungen 2 umfaßt und getragen .3ind.
Die Abstützungen 2 sind praktisch nur an End- und Eckpunkten der Schaltleitungen
1 vorgesehen und sind in nicht näher dargestellter Art und Weise mit dem Gestell
des Transformators verbunden.
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Wie die in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Querschnitte besonders
deutlich zeigen, bilden die Schaltleitungen 1 zusammen mit den Isolierstoffplatten
3 Profile mit einem hohen Widerstandsmoment, so daß sie geeignet sind große Biegebelastungen
aufzunehmen. Dadurch ist es möglich, die Abstände der Abstützungen 2 voneinander
innerhalb der in Transformatoren vorkommenden Abmessungen praktisch beliebig groß
zu wGhlen.
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Dies ist zulässig, weil sowohl von außen auf diese Profile ausgeübte
Biegebelastungen als auch aus den Abstoßungs- bzw. aus den Anziehungskräiten der
Schaltleitungen herrührende Kräfte bei großen Abständen der Abstützungen 2 beherrschbar
sind. Lediglich aus Gründen der Praktikabilität oder an Isolierstoffplatten 3, in
deren Bereich Uberhaupt keine Abstützungen 2 vorgesehen sind, ist es zweckmäßig,
Bandagen 4 zum Zusammenhalten der Profile aus den Schaltleitungen 1 und den Isolierstoffplatten
3 vorzusehen.
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Zum Wechsel der Schaltleitungen 1 von einer Seite des Profils auf
die andere Seite desselben, dienen Verbindungsbügel 5 aus dem gleichen Bandwerkstoff
aus dem die Schaltleitungen 1 selbst hergestellt sind. Die Verbindungsbügel 5 sind
mit den von ihnen verbundenen Enden der Schaltleitungen 1 durch Löten oder Schweißen
galvanisch verbunden.
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Der Anschluß der Schaltleitungen 1 an nicht dargestellten Transformatorwicklungen
erfolgt unmittelbar über deren Ausleitungen 6. Die Enden der Ausleitungen 6 sind
mit den Enden der ihnen zugeordneten Schaltleitungen 1 ebenfalls durch Löten oder
Schweißen gaivanisch verbunden.
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Als Schaltleitungen 1 sind insbesondere Bänder aus Kupferwerkstoff
geeignet. Diese Kupferbänder sind je nach Spannungsbelastung entweder blank oder
mit einer Umspinnung aus Isolierpapierstreifen versehen. Entsprechendes gilt auch
für Schaltleitungen aus Aluminiumbändern, deren Verwendung beispielsweise in Verbindung
mit Aluminiumwicklungen erforderlich ist, wobei Jedoch zur Herstellung der galvanischen
Verbindungen der Leiterenden auf die besonderen Verarbeitungsbedingungen von Aluminium
zu achten ist.
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4 Figuren 6 PatentansprUche
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