DE3216076C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fertigen eines Transformatorkerns gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 13 26 766 bekannt.

Solche 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 Glasfaserband, 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 vervollständigt, 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 Transformatorfertigungsprozeß erforderlich ist.

Es ist zwar ferner aus der US-PS 35 46 645 bekannt, daß ein Transformatorkern so aufgebaut werden kann, daß er zerlegbar ist; dies hat aber dort den Zweck, daß der Transformatorkern in einzelnen Teilen transportiert und erst am Aufstellungsort mit den Wicklungen zusammengebaut werden kann.

Gemäß der US-PS 32 52 119 ist es auch möglich, für eine Verbesserung des magnetischen Flusses Eckeinsätze beim Einschichten der Bleche in Zweischenkelkernen vorzusehen.

Schließlich sind in der DE-PS 12 60 610 Verbindungseinsätze beschrieben, die aber lediglich gestatten, einen Großtransformator in Teilen zu transportieren, wobei jedoch das obere Joch nicht abnehmbar ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine wesentliche Einsparung an Zeit und Kosten bei der Fertigung eines Transformatorkerns erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Patentanspruchs gelöst.

Die Erfindung wird nun mit den dadurch erzielbaren Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht eines Transformatorkerns mit einer Jochbaugruppe,

Fig. 1A eine Querschnittansicht eines Teils der Transformatorkernschenkelgrenzfläche in der Ebene 1A-1A des in Fig. 1 gezeigten Transformators,

Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht auf einen Einphasentransformatorkern,

Fig. 3 in isometrischer Projektion eine per­ spektivische Draufsicht auf die Kern­ baugruppe, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Transformator benutzt wird,

Fig. 4 in isometrischer Projektion eine per­ spektivische Vorderansicht der Einsätze, die im Anschluß an das Entfernen aus einer oberen Jochbau­ gruppe gezeigt sind,

Fig. 5 eine perspektivische Vorderansicht des in Fig. 4 gezeigten Transformators nach dem Einbau der Transformatorwicklungen und der oberen Transformatorjocheinheit,

Fig. 6 eine Querschnittansicht einer anderen Einsatzkonfiguration und

Fig. 7 in isometrischer Projektion eine perspek­ tivische Draufsicht und eine Teil­ schnittansicht eines oberen Transformatorjoches, das in Fig. 6 ge­ zeigte Einsätze enthält, wobei die Ebene 6-6 gezeigt ist, die die in Fig. 6 ge­ zeigten Einsätze enthält.

Fig. 1 zeigt einen Transformatorkern 10 aus mehreren Kern­ stahlblechen 11, die aus einer oder mehreren Lagen aus Kern­ stahl 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 ge­ bildet, damit auf dem Kern drei Transformatorwicklungen an­ geordnet werden können. In den Ecken bzw. Stoßstellen, die durch die Ebe­ nen zwischen den Schenkeln 12 und dem oberen Joch 13A fest­ gelegt sind, sind mehrere Einsätze 16 eingefügt, die in Fig. 1A gezeigt sind. Die Bleche 11 sind in dem Paket derart 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 gegen­ überliegenden 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 Ermög­ lichen des Entfernens des oberen Joches 13A von den Kern­ schenkeln 12 sowie Verhindern, daß die Grenzen 15 oberhalb jedes Bleches 11 in dem Paket in einer direkten Linie ange­ ordnet sind. Diese Nichtausrichtung der Grenzen 15 in einer direkten Linie verhindert das Auftreten von Wirbelstromver­ lusten 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 gezeig­ ten Kerns 10 werden mehrere Bleche 11 so angeordnet, daß sie das untere Joch 13B und die Schenkel 12 bilden. Die Kern­ bleche 11 werden mit ihren Hauptabmessungen in einer Hori­ zontalebene angeordnet, so daß der Kern 10, nachdem er zu­ sammengesetzt worden ist, in die in Fig. 1 gezeigte verti­ kale Stellung angehoben werden kann. Nachdem die Schenkel 12 und das untere Joch 13B zusammengesetzt sind, werden sie körperlich und mechanisch zusammengespannt oder verbunden, indem mehrere Windungen von Glasfaserband 17, das mit einem wär­ mehärtbaren 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 Glasfaserband od. dgl. nahe der Grenzflä­ che 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. Gemäß dem Stand der Technik nach der GB-PS 13 26 766 muß das obere Joch 13A nicht zu der gleichen Zeit zusammengesetzt werden, zu der das untere Joch 13B und die Schenkel 12 zusammengesetzt werden, damit die Transformatorwicklung 18 (Fig. 5) auf dem Kern­ schenkel 12 angebracht werden kann. Nach diesem 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 Transformator­ kerns 10, der zwei Schenkel 12 sowie ein oberes Joch 13A und ein unteres Joch 13B aufweist, die aus Blechen 11 be­ stehen und einen Ausschnitt 14 begrenzen. Das obere Joch 13A und das untere Joch 13B können aus einem einzelnen Ge­ bilde bestehen statt jeweils aus einer zweiteiligen Bau­ gruppe, 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.

Der in Fig. 1 gezeigte Kern 10 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 die Kernschenkel bildenden Bleche mit 11L, die das obere Joch bildenden Bleche mit 11YT und die das untere Joch bil­ denden 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 vorge­ sehen sein, wenn das untere Joch 13B (Fig. 1) abnehmbar sein soll. Die Einsätze 16 sind an der zwischen einem Kern­ schenkelblech 11L und einem benachbarten Blech 11YT des obe­ ren Joches gebildeten Ecke vorgesehen, und zwar an beiden Ecken. Nachdem die Kernbaugruppe 10′ fertiggestellt ist, wird eine Spannvorrichtung oder ein mit Epoxidharz getränk­ tes Glasfaserband 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 Kernbaugrup­ pe 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 Glasfaserband 17 hält die verbleibenden Kernschenkel 12 und das untere Joch 13B fest zusammen. Transformatorwicklungen 16 (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 Ver­ bindungsglied 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 Transforma­ tors beschädigt und zum Austausch und/oder zur Reparatur ent­ fernt 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 Ein­ satzbaugruppe 16′ kann eine abgestufte Kernverbindungskon­ figuration bilden, in der aufeinanderfolgende Schichten von Blechen 11 um ein festes Inkrement versetzt sind, damit Kern­ verluste weiter reduziert werden. Das Vorsehen der Einsatz­ baugruppe 16′ auf die in Fig. 6 gezeigte Weise gibt dem Kern 10 eine genaue abgestufte Überlappungskonfiguration durch Schaffung eines Anschlags für jedes einzelne Blech 11. Die Einsatz­ baugruppe 16′ wird in den Transformatorkern auf eine Weise eingeführt, die der weiter oben für die in Fig. 4 darge­ stellte Konfiguration beschriebenen gleicht und ist in einer ähnlichen Zusammenbauanordnung in Fig. 7 gezeigt. Die Ein­ satzbaugruppe 16′ ist sowohl in den Transformatorkern 10 eingeführt als auch vor dem Einführen in den Transformator­ kern 10 gezeigt, damit die abgestufte Beziehung zwischen einzel­ nen Blechen 11 sichtbar ist.

Claims (2)

1. Verfahren zum Fertigen eines Transformatorkerns mit einer Wicklungsanordnung, aus mehreren Kernschenkelblechen und unteren Kernjochblechen, die wenigstens zwei Kernschenkel miteinander verbinden, oberen Kernjochblechen, die sich zwischen den freien Enden der Transformatorkernschenkel erstrecken und ein oberes Kernjoch bilden, wobei

   • - die Bleche der Kernschenkel und oberen und unteren Kernjoche zunächst horizontal angeordnet werden,
   • - die entsprechenden Bleche der Kernschenkel und die entsprechenden Bleche der oberen und unteren Joche mechanisch aneinander befestigt werden,
   • - die befestigten Schenkel und die befestigten oberen und unteren Joche zusammen derart aufgestellt werden, daß sich die Transformatorschenkel in einer vertikalen Ebene erstrecken,
   • - das obere Kernjoch als eine Einheit abgenommen wird, um für Zugang zu den Kernschenkeln zu sorgen,
   • - um wenigstens einen der Kernschenkel herum eine Transformatorwicklung angeordnet wird und
   • - das oberen Kernjoch als eine Einheit aufgesetzt wird, um den magnetischen Kreis wieder zu schließen,
2. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kernblecheinsätze in den durch die Schenkel und das obere Joch gebildeten Stoßstellen angeordnet werden, wobei jeder Einsatz aus einem Stapel miteinander verbundener Bleche mit inkrementell unterschiedlichen Breiten hergestellt wird, wobei eine doppelt treppenstufenförmige Struktur gebildet wird, und jeder Einsatz als eine Einheit in durch die Kernschenkel an einem Ende des oberen Kernjochs gebildeten Ecken im Winkel zur Hauptabmessung der Jochbleche und der Schenkelbleche zunächst bei horizontaler Lage der Kernbleche eingesetzt wird, sodann die Einsätze herausgenommen und schließlich wieder zwischen den Kernschenkeln und dem oberen Kernjoch montiert werden.