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Transformator grosser Leistung mit Druckluftkühlung.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator grosser Leistung,
der mit einem mitisolierender und gleichzeitig zur Kühlung dienender Flüssigkeit,
zum Beispiel mit minderalem Oel gefüllten Gefäss, in dem sich der magnetische Kern
mit den Wicklungen des Transformators befindet mindestens einer vor einer Endwand
des Gefässes vorhandenen Kammer, deren sich gegenüber dieser Endwand befindende
Wand zu einem grossen Teil durch einen oder mehrere Luft-Flüssigkeitskühler gebildet
wird, dessen (deren) Flüssigkeitsraum mit dem Transformatorgefäss in einem Flüssigkeitskrei-slauf:geschaltel
ist und dessen (deren) Luftraum einerseits mit der Kammer und andererseits mit der
Umgebung in offener Verbindung steht, sowie mit vor Oeffnungen der Seitenwände der
Kammer angeordneten, in Bezug auf die Mittellängsebene des Transformatorgefässes
schräg gerichteten, je mit einem rohrförmigen Gehäuse versehenen Axialgebläsen zum
Erzeugen eines Luftstromes in dem Kühler (den Kühlern) versehen ist.
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Ein Transformator dieser Art, die insbesonders für die Ausführung
als sogenannter Wandertransformator geeignet ist, ist aus der DE-Gebrauchsmusterschrift
1.782.310 bekannt.
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Die Gebläse der Kühlvorrichtung dieses bekannten Transformators sind
nur mit einem Montagering oerkurzen rohrförmigen Gehäuse versehen und sie saugen
die Kühl luft durch den Kiihler hindurch an.
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Der von einem solchen Transformator erzeugte Schall wird fast ganz
durch den Transformator selbst, durch die Gebläse und durch den Luftstrom im Kühlluftkreislauf
verursacht.
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Die Schalleistung des Transformators selbst ist hauptsächlisch von
der Magnetostriktion des Kernmateriales und von den Kernabmessungen und weniger
vom magnetischen Streufeld und von den zwischen den Windungen der Wicklungen auftretenden
elektromagnetischen Kräften bestimmt.
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Der Schall der Gebläse wird hauptsächlich durch Luftwirbel verursacht,
die in den Grenzschichten am Flügelrad jedes
Gebläses auftreten
und durch statische Druckfelder, die mit dem Flügelrad mitdrehen, und durch die
gegenseitige Beeinflussung der Luftströme des Flügelrades, der Leitflügel (wenn
vorhanden), der Motorstützen, u.s.w. erzeugt crden. Die Schalleistung der Gebläse
ist nicht nur von der Konstruktionen derselben sondern auch vom totalen Druckunterschied
(APt) über ein Gebläse und vom Luftertrag (V) abhängig.
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Der Schall im Kühlluftkreislauf, zu dem die Einlass-und die Auslassöffnungen,
die Kammer zwischen den Gebläsen und dem Kühler und der Kühler selbst gehören, wird
hauptsachlich durch Strömungsgeräusch verursacht, das im Allgemeinen stärker ist,
je nachdem die Luftgeschwindigkeit grösser ist und mehr Luftwirbelungen infolge
der Luftstromstörungen auftreten.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, die Leistung des von den Gebläsen
und im Rest des Kühlluftkreises erzeugten Schalles soviel wie möglich zu beschränken.
Dies wird, wie sich aus der folgenden Auseinandersetzung zeigen wird, dadurch erreicht,
dass jedes Gebläse mit seiner Druckseite dem Kühler (den Kühlern) zugekehrt ist
und dass das Gehäuse des oder jedes Gebläses sich durch die betreffende Seitenwand
der Kammer hindurch erstreckt und in der Kammer mit einem dem Kühler (den Kühlern)
zugekehrten Diffusor versehen ist. Diese Ausführung des Kühlluftsystemes hat verschiedene
Vorteile.
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Die deutsche Gebrauchsmusterschrift 1.782.310 lehrt nicht, dass die
schräge Stellung der Gebläse in Bezug auf die Mittellängsebene des Transformatorgefässes
den Vorteil hat, dass durch die Verkleinerung des Abliegungswinkels des Luftstromes
in der Kammer der Druckverlust über die Kammer herabgesetzt wird.
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Die Verwendung eines Diffusors hat den Vorteil, dass der dynamische
Druckverlust des Gebläses selbstwesentlich herabgesetzt wird. Ausserdem wird der
Luftstrom in der Kammer durch den Diffusor besser gerichtet, wodurch weniger Luftwirbelungen
in der Kammer auftreten und dadurch auch das Strömungsgeräusch in der Kammer weniger
ist. Weiter erhöht ein Diffusor den Nutzeffekt des Gebläses.
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Die schräge Stellung der Gebläse hat den zusätzlichen Vorteil, dass
die so wichtige Verwendung von Diffusoren möglich
ist, ohne dass
dafür mehr Raum in der Kammer erforderlich ist.
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Dadurch, dass die Gebläse nicht wie in der Kühlvorrichtung nach der
erwähnten Gebrauchsmusterschrift, Luft durch die Kühler hindurch ansaugen, sondern
Luft durch die Kühler hindurch pressen, werden sie anstatt erwärmter Luft kühlere
Aussenluft durch den Kühler hindurch bewegen. Da die kühlere Luft eine grössere
Dichtigkeit hat, braucht bei gleichbleibender Gewichtsmenge der je Zeiteinheit durch
den Kühler hindurch zu transportierenden Luft jedes Gebläse ein kleineres Volumen
je Zeiteinheit zu fördern, was eine Herabsetzung der Schalleistung des Gebläses
bedeutet. Die Druckverlust in den verschiedenen Teilen des Luftkreislaufes sind
durch das Produkt der Luftdichtigkeit, des Quadrates der Luftgeschwindigkeit und
der Formfaktor des betreffenden Teiles des Kühlluftkreislaufes bestimmt. Da die
Luftgeschwindigkeit in den verschiedenen Teilen des Luftkreislaufes proportional
zum Luftvolumen je Zeiteinheit ist, werden die Druckverluste über diese Kreislaufteile
infolge der Tatsache, dass die Luft durch den Kühler hindurch gepresst wird, kleiner
sein. Dadurcn kann der durch das Gebläse zu erzeugende statische Druck kleiner sein,
was auch einen günstigen Einfluss auf die Schalleistung des Gebläses hat.
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Weiter wird durch die geringere Luftgeschwindigkeit infolge der Tatsache,
dass die Luft durch den Kühler hindurch gepresst wird, auch in den gesonderten Teilen
des Luftkreislaufes das Strömungsgeräusch geringer sein.
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Eine weitere Herabsetzung der Schalleistung wird erreicht, wenn im
Gegensatz zu der Kühlvorrichtung nach der genannten Gebrauchsmusterschrift der das
Flügelrad jedes Gebläses antreibende Motor sich im vom Gebläse erzeugten Luftstrom
hinter dem Flügelrad befindet.
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Die Leistung des von der Kühlvorrichtung erzeugten Schalles könnte
man auch durch Verwendung von Schalldämpfern vor den Gebläsen und hinter den Kühler
herabsetzen. Aber, solche Dämpfer sind teuer, erfordern wesentliche Unterhaltung,
da sie schnell verschmutzen, beanspruchen zusätzlichen Raum und erfordern Gebläse
grösserer Leistung, da sie den Strömungswiderstand im Luftkreislauf vergrössern.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die einen
Teil
eines Transformators mit einer Kühlvorrichtung teilweise in Draufsicht, teilweise
in horizontalem Schnitt schematisch darstellt, näher erläutert werden.
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In der Zeichnung ist 1 der eine Endteil des Gefässes eines Transformators
grosser Leistung, zum Beispiel eines Wandertransformators, welches Gefäss mit einer
Flüssigkeit für Isolation und Kühlung gefullt ist. Zum Kühlen der Flüssigkeit sind
ein oder mehrere Kühler 2 in nicht näher angegebener Weise an das Gefäss angeschlossen.
Die Flüssigkeitsräume (nicht sichtbar) der Kühler werden durch einen Luftstrom gekühlt.
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Die Kühler 2 bilden die Endwand einer vor der Endwand des Transformatorgefässes
1 vorhandenen Kammer 3.
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Zur Erzeugung des Kühlluftstromes sind rohrförmige Gehäuse 4 in Oeffnungen
der Seitenwände der Kammer 3 angeordnet, welche Gehäuse je ein durch einen Motor
5 angetriebenes Axialgebläse mit Flügelrad 6 umgeben. Der Motor ist in Bezug auf
die Richtung des erzeugten Luftstromes hinter dem Gebläse angeordnet. Jedes Gebläsegehäuse
4 ist mit einem sich in der Kammer 3 befindenen und in diese Kammer mündenden Diffusor
7 versehen, der die Auslassöffnung des Gebläsegehäuses vergrössert und daher die
Luftaustrittsgeschwindigkeit herabsetzt.
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Durch 8 ist die Einlassdüse des Gebläsegehäuses angedeutet.
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Die Gebläse 6 sind mit ihren Achsen schräg zur Mittellängsebene der
Transformatorgefässes 1 gerichtet und mit ihrer Druckseite dem Kühler zugekehrt,
sodass die Gebläse kühle Aussenluft fördern und durch die Gebläsegehäuse 4 mit den
Diffusoren 7 hindurch zum Kühler 2 pressen.
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Die Vorteile dieser Ausführung der Kühlvorrichtung sind im vorhergehenden
auseinandergesetzt.
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