DE3216076A1 - Transformatorkern und verfahren zum aufbringen von transformatorwicklungen auf einen transformatorkern - Google Patents

Description

Transformatorkern und Verfahren zum Aufbringen von Transformatorwicklungen auf einen Transformatorkern

Transformatorkerne für große Leistungstransformatoren werden zusammengesetzt, indem mehrere Kernstahlbleche in einer Anordnung aus einem unteren Kernjoch und Kernschenkeln in der Horizontalebene angeordnet werden. Wenn ein Dreiphasenkern zusammenzusetzen ist, werden die drei Schenkel und das untere Joch, welches die drei Schenkel miteinander verbindet, zu einem Paket aus Kernstahlblechen zusammengesetzt, die durch irgendein Mittel, beispielsweise durch ein mit Epoxidharz imprägniertes Glasband, miteinander verbunden werden. Die zusammengesetzten Kernschenkel und das untere Kernjoch werden dann in eine vertikale Stellung angehoben, damit die Transformatorwicklungen leichter auf jeden Kernschenkel aufgebracht werden können. Nachdem die Transformatorwicklungen aufgebracht worden sind, wird der Transformatorkern vervoll-

ständigt, indem die Kernstahlbleche des oberen Joches eingefügt und die Bleche mit Hilfe einer Klemmvorrichtung aneinander befestigt werden. Das Aufsetzen von mehreren Kernstahlblechen auf die teilweise fertiggestellte Kernbaugruppe ist eine schwierige und zeitraubende Arbeit, die in den letzten Phasen der Transformatorherstellung ausgeführt werden muß. Es ist deshalb erwünscht, die Möglichkeit zu haben, das Ausmaß an Zeit zu begrenzen, das zum Zusammensetzen der Kernjochbleche zu einem Zeitpunkt in dem Transformatorfertigungsprozeß erforderlich ist, wenn der Transformator seiner Vollendung entgegengeht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformatorkern, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Zusammensetzen des oberen Kernjoches als einzelne einheitliche Baugruppe zu schaffen, durch die sich eine wesentliche Einsparung an Zusammenbauzeit und -kosten ergibt.

Gemäß der Erfindung werden Einsätze zwischen den Blechen des oberen Joches und den Kernschenkelblechen in einem Transformatorkernzusammenbauprozeß benutzt. Die Einsätze gestatten das Entfernen des oberen Kernjoches als einzelne Einheit, um das Aufbringen der Transformatorwicklung auf die Kernschenkel zu erleichtern. Die Kernjocheinheit wird wieder ange-

bracht und die Einsätze werden wieder eingeführt, um den Transformatorkern zu vervollständigen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht eines

Transformatorkerns mit einer Jochbaugruppe nach der Erfindung,

Fig. 1Α eine Querschnittansicht eines Teils der

Transformatorkernschenkelgrenz fläche in der Ebene 1A-1A des in Fig. 1 gezeigten Transformators,

Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht auf einen

Einphasentransformatorkern nach der Erfindung,

Fig. 3 in isometrischer Projektion eine per-

spektivische Draufsicht auf die Kernes

baugruppe, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Transformator benutzt wird,

Fig. 4 in isometrischer Projektion eine per

spektivische Vorderansicht der Einsätze nach der Erfindung, die im Anschluß an das Entfernen aus einer oberen Jochbaugruppe nach der Erfindung gezeigt sind,

Fig, 5 eine perspektivische Vorderansicht des

in Fig. 4 gezeigten Transformators nach dem Einbau der Transformatorwicklungen und der oberen Tr ans formatorjocheinhe it,

Fig. 6 eine Querschnittansicht einer anderen

Einsatzkonfiguaration nach der Erfindung, und

Fig. 7 in isometrischer Projektion eine perspek

tivische Draufsicht und eine Teilschnittansicht eines oberen Transformatorjoches, das in Fig. 6 gezeigte Einsätze enthält, wobei die Ebene 6-6 gezeigt ist, die die in Fig. 6 gezeigten Einsätze enthält.

Fig. 1 zeigt einen Transformatorkern 10 aus mehreren Kernstahlblechen 11, die aus einer oder mehreren Lagen aus Ke.rnstahl bestehen können, in einer Dreiphasenkonfiguration, in der drei Kernschenkel 12 sowie ein oberes und ein unteres Joch 13A bzw. 13B vorhanden sind. Zwei Ausschnitte 14 sind zwischen den Kernschenkeln 12 und den Jochen 13A, 13B gebildet, damit auf dem Kern drei Transformatorwicklungen angeordnet werden können. In den Ecken,· die durch die Ebenen zwischen den Schenkeln 12 und dem oberen Joch 13A festgelegt sind, sind mehrere Einsätze 16 eingefügt, die in Fig. 1A gezeigt sind. Die Bleche 11 sind in dem Paket so angeordnet, daß jedes zweite Paar Bleche 11 in dem Paket sich an einer Grenze 15 berührt. Der Einsatz 16, der aus einem Stück Kernstahlblech besteht, dessen Dicke gleich der eines einzelnen Bleches 11 ist, ist zwischen einander gegenüberliegenden Blechen 11 vorgesehen, wie dargestellt. Der Einsatz 16 kann aus dem Paket von Blechen 11 leicht entfernt werden, nachdem das Paket fertiggestellt worden ist. Der Einsatz 16 erfüllt zwei wichtige Funktionen, nämlich Ermöglichen des Entfernens des oberen Joches 13A von den Kernschenkeln 12 sowie Verhindern, daß die Grenzen 15 oberhalb jedes Bleches 11 in dem Paket in einer direkten Linie angeordnet sind. Diese Nichtausrichtung der Grenzen 15 in einer direkten Linie verhindert das Auftreten von Wirbelstromverlusten zwischen darunterliegenden Blechen 11 in dem Paket und schafft einen Pfad über die Verbindungsstelle für den übergang des magnetischen Flusses zwischen den Jochen 13 und den Schenkeln 12. Bei dem Zusammenbau des in Fig. 1 gezeigten Kerns 10 werden mehrere Bleche 11 so angeordnet, daß sie das untere Joch 13B und die Schenkel 12 bilden. Die Kernbleche 11 werden mit ihren Hauptabmessungen in einer Horizontalebene angeordnet, so daß der Kern 10, nachdem er zusammengesetzt worden ist, in die in Fig. 1 gezeigte vertikale Stellung angehoben werden kann. Nachdem die Schenkel und das untere Joch 13B zusammengesetzt sind, werden sie körperlich und mechanisch zusammengespannt oder verbunden,

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indem mehrere Windungen von Glasband 17, das mit einem wärmehärtbaren Epoxidharz getränkt ist, herumgewickelt werden (Fig. 4) oder indem eine Kernklammer verwendet wird. Das obere Joch 13A, das mehrere Einsätze 16 enthält, wird nur in seinem mittleren Teil zusammengehalten oder -gespannt, und es enthält keinerlei Glasband od.dgl. nahe der Grenzfläche zwischen dem oberen Joch 13A und den Schenkeln 12. Die Einsätze 16 werden nun entfernt, damit das obere Joch 13A als eine einzelne integrale Einheit abgenommen werden kann. Im Stand der Technik wird, wie weiter oben beschrieben, das obere Joch 13A nicht zu der Zeit zusammengesetzt, zu der das untere Joch 13B und die Schenkel 12 zusammengesetzt werden, damit die Transformatorwicklung 18 (Fig. 5) auf dem Kernschenkel 12 angebracht werden kann. Im Stand der Technik werden dann die Bleche 11, die zum Herstellen des oberen Joches 13A verwendet werden, einzeln eingesetzt, nachdem die Transformatorwicklung 18 aufgebracht worden ist, um den Kern 10 zu vervollständigen.

Fig. 2 zeigt eine Einphasenanordnung eines Transformatorkerns 10, der zwei Schenkel 12 sowie ein oberes Joch 13A und ein unteres Joch 13B aufweist, die aus Blechen 11 bestehen und einen Ausschnitt 14 begrenzen. Das obere Joch 13A und das untere Joch 13B können aus einem einzelnen Gebilde bestehen statt jeweils aus einer zweiteiligen Baugruppe, wie das obere und das untere Joch 13A bzw. 13B, die in Fig. 1 gezeigt sind. Einsätze 16 sind zwischen den Enden des oberen Joches 13A und den Kernschenkeln 12 auf dieselbe Weise wie in Fig. 1 vorgesehen.

Die Zusammenbauanordnung des Kerns 10, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist in vergrößerter isometrischer Projektion in Fig. 3 gezeigt. Zum Unterscheiden zwischen dem fertigen Kern 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, und der in Fig. 3 gezeigten Kernbaugruppe ist letztere mit 10' bezeichnet. Da in der Kernbaugruppe 10' mehrere Bleche 11 benutzt werden, sind die

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die Kernschenkel bildenden Bleche mit 11L, die das obere Joch bildenden Bleche mit 11YT und die das untere Joch bildenden Bleche mit 11YB bezeichnet. Einsätze 16 sind in den Schichten so vorgesehen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Da das obere Joch 13A von Fig. 1 abnehmbar sein soll, sind Einsätze 16 in Fig. 3 nur bei den Flächen 11YT des oberen Joches dargestellt. Einsätze 16 können zwischen den Blechen 11YL des unteren Joches und den Schenkelblechen 11L vorgesehen sein, wenn das untere Joch 13B (Fig. 1) abnehmbar sein soll. Die Einsätze 16 sind an der zwischen einem Kernschenkelblech 11L und einem benachbarten Blech 11YT des obew

ren Joches gebildeten Ecke vorgesehen, und zwar an beiden

Ecken. Nachdem die Kernbaugruppe 10' fertiggestellt ist, wird eine Spannvorrichtung oder ein mit Epoxidharz getränktes Glasband 17 benutzt, um die Bleche 11YB des unteren Joches, die Kernschenkelbleche 11L und die Bleche 11YT des oberen Joches zusammenzuhalten. Darüber hinaus kann Epoxidharz auf die Ränder der Jochbleche 11YT, 11YB aufgebracht werden, um eine Verschiebung zu verhindern. Nachdem die Kernbaugruppe 10' auf diese Weise mechanisch in sich verbunden worden ist, stellt sie einen fertigen Transformatorkern 10 dar und wird in ihre vertikale Stellung angehoben, die in Fig. 4 gezeigt ist. Zum Entfernen des oberen Joches 13A von dem ^_-, Transformatorkern 10 werden die Einsätze 16 entfernt, und das obere Joch 13A wird von dem Kern 10 als eine Einheit entfernt. Das mit Epoxidharz getränkte Glasband 17 hält die verbleibenden Kernschenkel 12 und das untere Joch 13B fest zusammen. Transformatorwicklungen 18 (Fig. 5) werden dann auf die Schenkel 12 aufgebracht und anschließend wird das obere Joch 13A wieder angebaut, indem das obere Joch 13A mit den Transformatorschenkeln 12 in Berührung gebracht wird und die Einsätze 16 wieder eingeführt werden, die dann zu einem körperlichen Teil des Kerns 10 werden und ein magnetisches Verbindungsglied zwischen den einzelnen Blechen 11 bilden.

Ein fertiger Kern 10 ist in Fig. 5 gezeigt, wobei Wicklungen 18 sich auf den Kernschenkeln 12 befinden und das obere Joch 13A und das untere Joch 13B fest mit den Schenkeln verbunden sind. Die Einsätze 16 erfüllen eine nützliche Funktion für den Fall, daß die Wicklungen 18 im Betrieb des Transformators beschädigt und zum Austausch und/oder zur Reparatur entfernt werden müssen. Die Einsätze 16 werden dann entfernt und das obere Joch 13A wird als eine Einheit abgenommen, ohne daß der Kern 10 beschädigt wird.

Fig. 6 zeigt eine andere Anordnung für die Einsätze 16, die aneinander befestigt sind, um eine Einsatzbaugruppe 16' zu bilden. Benachbarte Paare von Blechen 11 treffen sich, wie weiter oben für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform beschrieben, an einer Verbindungsstelle 15 und gewährleisten, daß darunterliegende Verbindungsstellen 15 nicht direkt überlappen, um Wirbelstromverluste zu verhindern. Die Einsatzbaugruppe 16" kann eine abgestufte Kernverbindungskonfiguration bilden, in der aufeinanderfolgende Schichten von Blechen 11 um ein festes Inkrement versetzt sind, damit Kernverluste weiter reduziert werden. Das Vorsehen der Einsatzbaugruppe 16' auf die in Fig. 6 gezeigte Weise gibt dem Kern 10 eine genaue abgestufte Uberlappungskonfiguration durch Schaffung eines Anschlags für jedes einzelne Blech 11, wodurch sich die gezeigte Konfiguration ergibt. Die Einsatzbaugruppe 16' wird in den Transformatorkern auf eine Weise eingeführt, die der weiter oben für die in Fig. 4 dargestellte Konfiguration beschriebenen gleicht^ und ist in einer ähnlichen Zusammenbauanordnung in Fig. 7 gezeigt. Die Einsatzbaugruppe 16' ist sowohl in den Transformatorkern 10 eingeführt als auch vor dem Einführen in den Transformatorkern 10 gezeigt, um die abgestufte Beziehung zwischen einzelnen Blechen 11 sichtbar zu machen.

Im Stand der Technik wird der Zusammenbau des oberen Joches 13A zurückgestellt, bis die Transformatorwicklungen 18 auf dem Kern 10 angebracht sind, und erst dann erfolgt der Zusammenbau der Kernbleche 11 zu dem oberen Joch 13A in einer späteren Phase in dem Transformatorfertigungsprozeß, nachdem bereits Zeit und Kosten in großem Ausmaß aufgewandt worden sind. Unter dem Gesichtspunkt der Fertigungskosten ist das Vorsehen von mehreren Einsätzen 16, die das Zusammensetzen von Blechen 11 zu dem oberen Kernjoch 13A in den frühen Phasen des Transformatorfertigungsprozesses gestatten, äußerst vorteilhaft und erwünscht. Das Wiederanbringen des oberen Joches 13A als einzelne Einheit in den späteren Phasen der Transformatorfertigung ist eine relativ einfache Prozedur, die kein großes Ausmaß an Fertigungszeit verlangt.

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Claims (14)

1. Ansprüche :

   M .yTransformatorkern mit mehreren Transformatorkernblechen (11), die in einem Paar Kernschenkeln (12) und KernJochen (13) angeordnet sind, gekennzeichnet durch mehrere Einsätze (16,16') ,die zwischen einem Teil der Kernschenkelbleche und der Kernjochbleche angeordnet sind, um das Entfernen wenigstens eines der Kernjoche (13) zu erleichtern.
2. 2. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (11) aus Magnetkernstahl bestehen.
3. 3. Kern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (16,16')aus Magnetkernstahl bestehen.
4. 4. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschenkel (12) und die Kernjoche (13) entweder einen Einphasen- oder einen Dreiphasenkern (10) bilden und daß die Kernschenkel (12) magnetisch und mechanisch mittels eines ersten und eines zweiten Kernjoches (13A,. 13B) miteinander verbunden sind.
5. 5. Kern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kernjoch (13A) und das zweite Kernjoch (13B) aus mehreren Kernstahlblechen (11Y) bestehen, die in einer einteiligen Kernjochkonfiguration angeordnet sind.
6. 6. Kern nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einsätze (16) zwischen dem ersten Kernjoch (13A) und dem Paar Kernschenkel (12) an einem Ende'angeordnet sind.
7. 7. Kern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (16) zwischen einem der Kernschenkel (12) und dem ersten oder dem zweiten Magnetkernjoch (13A, 13B) angeordnet sind.
8. 8. Kern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Kernjoch (13A, 13B) aus wenigstens zwei Teilen bestehen, wenn der Kern (10) ein Dreiphasenkern ist.
9. 9. Kern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einsätze (16, 16') zwischen den Kernjochteilen und zwischen den Kernschenkeln (12) vorgesehen sind.
10. 10. Transformatorkern mit mehreren Kernstahlblechen (11), die in einer Kern- und Jochkonfiguration angeordnet sind, welche aus wenigstens zwei Kernschenkeln (12) besteht, die durch ein oberes und ein unteres Kernjoch (13A, 13B) miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch mehrere Einsätze (16), die sich unter einem Winkel zu der Hauptabmessung der Jochbleche (11Y) und der Schenkelbleche "(11L) erstrecken und zwischen jedem zweiten der Bleche, aus denen eines der Kernjoche (13A, 13B) und einer der Kernschenkel (12) besteht, angeordnet sind.
11. 11. Kern nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (16) aus Kernstahl bestehen.
12. 12. Transformatorkern mit mehreren Kernjochblechen und Kernschenkelblechen, die auf einem magnetischen Pfad angeordnet sind, gekennzeichnet durch mehrere Einsätze (16'), von denen jeder aus einem Paket TransformatorkernstahlbLechen besteht, die von einem zum anderen Ende des Pakets eine zunehmende Breite aufweisen, wobei die Einsätze zwischen einem oberen Kernjoch (13A) und einem Kernschenkel (12) an beiden Enden des oberen KernJoches angeordnet sind, um eine überlappende Verbindungskonfiguration an jedem der Kernjochbleche und jedem der Kernschenkelbleche zu bilden.
13. 13. Verfahren zum Aufbringen von Transformatorwicklungen auf einen Transformatorkern, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

    Anordnen von mehreren Kernschenkelblechen und von Blechen eines unteren KernJoches, um wenigstens ein Paar Kernschenkel zu bilden, die ein sie miteinander verbindendes unteres Kernjoch haben und sich in der Horizontalebene erstrecken; Zusammensetzen von mehreren Blechen eines.oberen Kernjoches zwischen den offenen Enden der Transformatorkernschenkel, um ein oberes Kernjoch und einen magnetischen Pfad zwischen den Transformatorkernschenkeln und dem oberen und dem unteren Kernjoch des Transformators zu bilden; Einführen von mehreren Kernstahleinsätzen in durch die Kernschenkel an einem Ende des KernJoches gebildete Ecken, um den magnetischen Pfad zu vervollständigen; mechanisches Befestigen der Transformatorkernschenkelbleche und der Bleche des oberen und des unteren Tr.ansformatorkernjoches;

    Anheben der befestigten Kernschenkel, des befestigten oberen Kernjoches und des befestigten unteren Kernjoches in eine aufrechte Stellung, in der sich die Transformatorschenkel in einer Vertikalebene erstrecken;

    Entfernen des oberen TransformatorkernJoches und der Einsätze, um die Transformatorkernschenkel zugänglich zu machen;

    Aufbringen einer Transformatorwicklung auf jeden Transformatorkernschenkel; und

    Wiedereinfügen des oberen Transformatorkernjoches zwischen die Transformatorkernschenkel, um den geschlossenen magnetischen Pfad zu bilden.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 1!3, gekennzeichnet durch den Schritt des Einfügens der Einsätze zwischen jedes zweite der Kernschenkelbleche und der Bleche des oberen Kernjoches.