DE3423902A1 - TRANSFORMER WITH A HIGH-CIRCUIT ARRANGEMENT - Google Patents
TRANSFORMER WITH A HIGH-CIRCUIT ARRANGEMENTInfo
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Description
Transformator mit einer Hochstromdurch- führungsanordnung Transformer with a high-current bushing arrangement
Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer HochstromdurchfUhrungsanordnung für Dreiphasendrehstrom und mit räumlich in einer Reihe angeordneten Kernschenkeln und Wicklungen.The invention relates to a transformer with a high-current feed-through arrangement for three-phase three-phase current and with core legs and windings spatially arranged in a row.
In der chemischen und in der metallurgischen Industrie werden für die verschiedensten Zwecke elektrisch beheizIn the chemical and metallurgical industries, electrical heating is used for a wide variety of purposes te Ofen eingesetzt, die bei verhältnismäßig geringente furnace used, which at relatively low Betriebsspannungen mit sehr hohen Stromstärken arbeiten· Da die Übertragung der für diese öfen erforderlichen hohen Stromstärken über größere Entfernungen technisch schwierig und darüber hinaus auch unwirtschaftlich ist,Operating voltages work with very high currents · As the transmission of the necessary for these ovens high currents over long distances is technically difficult and also uneconomical, werden üblicherweise in unmittelbarer Nachbarschaft der öfen Transformatoren aufgestellt, in denen mit Hochspannung eingespeiste elektrische Energie auf das gewünschte Spannungsniveau gebracht wird.Transformers are usually set up in the immediate vicinity of the furnace, in which high-voltage electrical energy is fed to the required level Tension level is brought.
Durch die CH-PS 409 130 ist hierzu ein Transformatoraggregat mit einer Hochstromwicklung bekannt, bei der aus je einer einzigen Windung bestehende Unterspannungswicklungen je eines Haupt- und eines Zusatztransformators in Reihe geschaltet sind. Diese beiden Unterspan-From CH-PS 409 130 this is a transformer assembly with a high-current winding is known in which Low-voltage windings, each consisting of a single turn, of one main transformer and one additional transformer are connected in series. These two underpan- nungswicklungen haben zusammen die Form einer Acht.Windings together have the shape of a figure eight.
Bei derartigen Trafos ergeben sich infolge der großen Stromstärke große erforderliche Leiterquerschnitte, die infolge der von den Strömen selbst erzeugten Magnetfeider nicht gleichmäßig mit Strom belegt sind. Um denIn transformers of this type, the large amount of current required results in large conductor cross-sections, which due to the magnetic fields generated by the currents themselves are not evenly charged with electricity. To the
Krt 2 Sir / 27.06.1984Krt 2 Sir / 06/27/1984
-Ζ- VPA 84 P 6513 DE 01 -Ζ- VPA 84 P 6513 DE 01
die Leiterquerschnitte zu mindern oder auszuschließen, werden, wie in den deutschen Patentanmeldungen P 32 42 438.8 und P 34 11 141.7 vorgeschlagen worden ist, triangulierte Leiterführungen eingesetzt. In diesen triangulierten Leiterführungen kompensieren sich die Wirkungen der Magnetfelder der Einzelleiter. Entsprechend triangulierte Durchfuhrungsanordnungen in Hochstromtransformatoren setzen praktisch jedoch voraus, daß auch die zum Verbraucher, beispielsweise dem Elektrostahlofen, führende Leitung trianguliert ist. Ist dies nicht der Fall, so ergibt sich für die Übergangsstelle unerwünschterweise ein zusätzlicher Raumbedarf.to reduce or exclude the conductor cross-sections, as in the German patent applications P 32 42 438.8 and P 34 11 141.7 has been proposed, triangulated ladder guides are used. In these triangulated Conductor guides compensate for the effects of the magnetic fields of the individual conductors. Triangulated accordingly Implementation arrangements in high-current transformers, however, require in practice that the consumer, for example the electric steel furnace, leading line is triangulated. If this is not the case, so undesirably, additional space is required for the transition point.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für einen Dreiphasentransformator eine Hochstromdurchführungsanordnung zu schaffen, in der eine annähernd gleichmäßige Verteilung des Stromes auf die Leiterquerschnitte unabhängig von einer Triangulierung gewährleistet ist und die ohne besondere Übergangsabschnitte mit nicht triangulierten Zuleitungen von Verbrauchern verbindbar ist.The invention is therefore based on the object of providing a high-current bushing arrangement for a three-phase transformer to create, in which an approximately even distribution of the current on the conductor cross-sections independently is guaranteed by a triangulation and those without special transition sections with non-triangulated ones Feed lines from consumers can be connected.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je Phase zwei Hochstromdurchführungen vorgesehen sind und daß alle sechs Hochstromdurchführungen gleichmäßig auf einen Kreis verteilt sind, wobei die beiden der am Mittelschenkel liegenden Phase zugeordneten Hochstromdurchführungen sich auf dem Kreis einander gegenüberliegen und in dem von den Hochstromdurchführungen umfaßten Kreis ein Wechselfeld anstelle eines DrehfeldesAccording to the invention, this object is achieved in that two high-current bushings are provided for each phase and that all six high-current bushings are evenly distributed in a circle, the two of the am Central leg lying phase associated high-current bushings face each other on the circle and in the one encompassed by the high-current bushings Circle an alternating field instead of a rotating field
erzeugen.produce.
Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hochstromdurchführungen in einer einzigen von einer Kesselwand getragenen Platte aus elektrisch leitfähigem Werkstoff gelagert sind.According to an expedient development of the invention it is provided that the high-current bushings in a single are supported by a boiler wall plate made of electrically conductive material.
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VPA 84 P 6 5 13 0Ε οιVPA 84 P 6 5 13 0Ε οι
Die erfindungegemäße Hochstromdurchführungsanordnung ist vorteilhafterweise einfach und wirtschaftlich auch für sehr hohe Stromstärken herstellbar und ist darüber hinaus auch in bestehenden Anlagen mit nicht triangulierten Leitern einsetzbar.The high-current bushing arrangement according to the invention is advantageously simple and economical to produce even for very high currents and can also be used in existing systems with non-triangulated conductors.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:An embodiment according to the invention is explained in more detail with reference to a drawing. Show in detail:
Fig. 1 das Schaltbild eines Hochstromtransformators mit indirekter Spannungseinstellung über einen Zwischenkreis,1 shows the circuit diagram of a high-current transformer with indirect voltage setting via an intermediate circuit,
Fig. 2 die Draufsicht auf ein Hochstromtransformatoraggregat mit elektrisch im Dreieck geschalteten Unterspannungswicklungen bei abgenommenem Kesseldeckel und abgenommenen oberen Jochen, Fig. 3 die Draufsicht auf ein Hochstromtransformatoraggregat mit elektrisch im Stern geschalteten Unterspannungswicklungen bei abgenommenem Kesseldeckel und abgenommenen oberen Jochen undFig. 2 is a plan view of a high-current transformer assembly with electrically connected in a triangle Low voltage windings with the boiler cover removed and the upper yokes removed, 3 shows a top view of a high-current transformer unit with an electrically star-connected Low voltage windings with the boiler cover removed and the upper yokes and
Fig. 4 die Ansicht eines Hochstromtransformators auf die die Hochstromdurchführungen tragende Seite.4 shows the view of a high-current transformer on the side carrying the high-current bushings.
Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.Components that correspond to one another are provided with the same reference symbols in all figures.
Kernschenkel 8 eines dreischenkligen Eisenkernes eines Haupttransformators sind konzentrisch von innen nach außen von je einer Stufenwicklung 4, je einer OberspanCore leg 8 of a three-legged iron core The main transformers are concentric from the inside to the outside, each with a step winding 4, each with a top chip nungswicklung 3 und Je einer Unterspannungswicklung 1 umfaßt. Räumlich parallel zu dem Eisenkern des Haupttransformators ist für einen Zusatztransformator ein ebenfalls dreischenkliger Eisenkern mit Kernschenkeln 9 vorgesehen, die konzentrisch von innen nach außen jevoltage winding 3 and one low voltage winding 1 each includes. Spatially parallel to the iron core of the main transformer is an additional transformer also three-legged iron core with core legs 9 are provided, each concentric from the inside to the outside eine Oberspannungswicklung 5 und je eine Unterspannungswicklung 2 tragen. Der Haupt- und der Zusatztransforma-carry a high-voltage winding 5 and a low-voltage winding 2 each. The main and the additional transforma-
tor sind dicht nebeneinanderstehend In einem gemeinsamen, üblicherweise mit einer Kühl- und Isolierflüssigkeit gefüllten, Kessel 10 mit einem Deckel 11 aufgestellt.gate are standing close to each other In a common, Usually filled with a cooling and insulating liquid, the boiler 10 is set up with a cover 11.
Die Oberspannungswicklung 3 liegt über nicht dargestellte Hochspannungsdurchführungen an einem Hochspannungsversorgungsnetz und induziert eine Spannung in der mit ihr über den Eisenkern des Haupttransformators gekoppelte Unterspannungswicklung 1 sowie in der Stufenwicklung Die Stufenwicklung 4 speist mit einer über einen Stufenschalter 6 und einen Wender 7 nach Größe und Richtung einstellbaren Spannung die Oberspannungswicklung 5 des Zusatztransformators. Die Oberspannungswicklung 5 ihrerseits induziert in der Unterspannungswicklung 2 eine Spannung, die infolge einer Reihenschaltung der beiden Unterspannungswicklungen 1 und 2 zu der von der Oberspannungswicklung 3 in der Unterspannungswicklung 1 induzierten Spannung vektoriell addiert oder subtrahiert wird.The high-voltage winding 3 is not shown High-voltage bushings on a high-voltage supply network and induces a voltage in the with her low-voltage winding 1 coupled via the iron core of the main transformer and in the step winding The step winding 4 feeds with a step switch 6 and a turner 7 according to size and direction adjustable voltage the high-voltage winding 5 of the additional transformer. The high-voltage winding 5 for its part induces a voltage in the low-voltage winding 2, which as a result of a series connection of the two Low-voltage windings 1 and 2 to that induced by the high-voltage winding 3 in the low-voltage winding 1 Voltage is added or subtracted vectorially.
Die Unterspannungswicklung 1 und die Unterspannungswicklung 2 sind aus einer gleich großen Anzahl von elektrisch parallelgeschalteten Wicklungsabschnitten aus Drilleitern als Wickelleiter aufgebaut und haben im dargestellten Ausführungsbeispiel je drei Windungen. Jeder der Wickelleiter bildet in jeder der beiden Unterspannungswicklungen 1 und 2 je einen einlagig ausgeführten Wicklungsabschnitt. In gleicher axialer Höhe liegende Wicklungsabschnitte der derselben Phase zugeordneten Unterspannungswicklungen 1 und 2 sind jeweils in Reihe geschaltet, wobei die Verbindungsleiter 17 darstellende Wickelleiterstücke sich zwischen den Unterspannungswicklungen 1 und 2 kreuzen, so daß die Unterspannungswicklungen 1 und 2 einander entgegengesetzten Wickelsinn aufweisen.The low voltage winding 1 and the low voltage winding 2 are made of an equal number of electrical parallel-connected winding sections constructed from twisted conductors as winding conductors and have in the illustrated Embodiment three turns each. Each of the winding conductors forms low-voltage windings in each of the two low-voltage windings 1 and 2 each have a single-layer winding section. Lying at the same axial height Winding sections of the undervoltage windings 1 and 2 assigned to the same phase are each in series switched, the connecting conductor 17 representing winding conductor pieces between the low-voltage windings 1 and 2 cross so that the low-voltage windings 1 and 2 are wound in opposite directions exhibit.
Aus der beschriebenen Anordnung der Unterspannungswicklungen 1 und 2 ergibt sich für deren Querschnitt rechtwinklig zu den Wickelachsen die Form einer Acht mit je drei Windungen in jedem der beiden Wicklungsabschnitte. Die beiden jeweils in Reihe geschalteten Wicklungsabschnitte aus den Unterspannungswicklungen 1 und 2 sind zur Vermeidung von Lötstellen in einem Zug gewickelt. Hierzu ist zunächst vor dem Anfang des zuerst zu wickelnden Wicklungsabschnittes ein ausreichend langes Wickel-From the described arrangement of the low-voltage windings 1 and 2, the shape of a figure eight with each results for their cross-section at right angles to the winding axes three turns in each of the two winding sections. The two winding sections connected in series from the low-voltage windings 1 and 2 are wound in one go to avoid soldering points. For this purpose, before the beginning of the winding section to be wound first, a sufficiently long winding stuck für die letzte halbe Windung und eine Ausleitung des zuletzt zu wickelnden Wicklungsabschnittes auf dem zuerst benutzten Wickelkern fixiert. Danach wird auf diesen Wickelkern der zuerst zu wickelnde Wicklungsabschnitt, beim dargestellten AusfUhrungsbeispiel drei Windungenstuck for the last half turn and a diversion of the winding section to be wound last, fixed on the winding core used first. Then the winding section to be wound first is placed on this winding core, in the illustrated embodiment, three turns eines Stranges für die Unterspannungswicklung 1, fertiggewickelt.of a strand for the low voltage winding 1, fully wound.
Der Wickelkern wird nun auf der Wickelbank etwa rechtwinklig zum auflaufenden Wickelleiterstrang um den Achs-The winding core is now placed on the winding bench approximately at right angles to the winding conductor run around the axle abstand der Unterspannungswicklungen 1 und 2 quer zur Wickelachse verschoben und ein zweiter Wickelkern wird zentrisch zur Wickelachse der Wickelbank auf dieser befestigt. Der zweite Wickelkern steht gegenüber dem ersten in Achsrichtung vor, so daß geringfügig axial ver-distance of the low-voltage windings 1 and 2 is shifted transversely to the winding axis and a second winding core is attached centrally to the winding axis of the changing bench on this. The second winding core protrudes from the first in the axial direction, so that slightly axially setzt, ohne Unterbrechung des Wickelleiterstranges der zweite Wicklungsabschnitt, beim dargestellten AusfUhrungsbeispiel zweieinhalb Windungen der Unterspannungswicklung 2, wickelbar ist.sets, without interruption of the winding conductor strand, the second winding section, in the illustrated embodiment two and a half turns of the low-voltage winding 2, can be wound.
Nach Aufhebung des geringfügigen axialen Versatzes unter Aufrechterhaltung des Wickelzuges in dem Verbindungsleiter 17 zwischen den beiden Wicklungsabschnitten wird der Wickelleiter abgeschnitten und das Ende zu einer Ausleitung abgebogen und fixiert. Nunmehr wirdAfter eliminating the slight axial offset while maintaining the winding tension in the connecting conductor 17 between the two winding sections, the winding conductor is cut off and the end bent to a diversion and fixed. Now will das vor dem Anfang des zuerst gewickelten Wicklungsabschnittes liegende Wickelleiterstück von dem zuerst be-the section of the winding conductor located in front of the beginning of the first wound section from the first
nutzten Wickelkern gelöst, unter Bildung einer halben Windung um den zweiten Wickelkern gelegt und nach dem Biegen der zweiten Ausleitung am Ende dieses Wicklungsabschnittes ebenfalls fixiert. used the winding core loosened, wrapped around the second winding core forming half a turn and after that Bending of the second lead at the end of this winding section is also fixed.
Die beiden so aus einem Stück gewickelten in Reihe geschalteten Wicklungsabschnitte bilden ein selbsttragendes Bauteil, das bis zum später erfolgenden Einbau in die Transformatoranordnung als selbständiges Element handhabbar ist. Beim Einbau in die Wicklungsanordnung können daher ohne Schwierigkeiten beliebig viele dieser selbständigen Elemente axial übereinander gestapelt werden. Die Zahl der Parallelzweige ist daher beliebig wählbar, so daß die Unterspannungswicklungen 1 und 2 an praktisch jeden Wicklungsstrom anpaßbar sind.The two winding sections connected in series, wound in this way, form a self-supporting one Component that is an independent element until it is later installed in the transformer arrangement is manageable. When installing in the winding arrangement, any number of these can be used without difficulty independent elements are stacked axially on top of each other. The number of parallel branches is therefore arbitrary selectable so that the low-voltage windings 1 and 2 can be adapted to practically any winding current.
Die Parallelschaltung dieser die Wicklungsabschnitte darstellenden Elemente erfolgt über massive Leiterplatten 12, die Nuten zum Einlöten der freien Enden der Ausleitungen aufweisen und die gleichzeitig zum Verschalten der drei Phasen der Unterspannungswicklungen 1 und 2 dienen. Hierzu ist beispielsweise je Phase je eine erste Leiterplatte 12 mit HochstromdurchfUhrungen 13 und je Phase je eine zweite Leiterplatte 12 entweder mit einem Sternpunkt 19 (Fig. 3) oder mit der ersten Leiterplatte 12 der folgenden Phase zu einer elektrischen Dreiecksschaltung (Fig. 2) verbunden.These elements representing the winding sections are connected in parallel using solid printed circuit boards 12, which have grooves for soldering in the free ends of the outlets and which at the same time for interconnecting the three phases of the low voltage windings 1 and 2 are used. This is for example depending on each phase a first printed circuit board 12 with high current feedthroughs 13 and a second printed circuit board 12 for each phase with a star point 19 (Fig. 3) or with the first circuit board 12 of the following phase to an electrical Delta connection (Fig. 2) connected.
Je Phase sind beim Ausführungsbeispiel zwei, insgesamt also sechs, HochstromdurchfUhrungen 13 vorgesehen, die gleichmäßig auf den Umfang eines Kreises verteilt von einer Platte 14 getragen sind. Durch sich gegenüberliegende Anordnung der beiden den mittleren Kernschenkeln und 9 zugeordneten Hochstromdurchfünrungen 13 sind diese nicht zyklisch angeordnet, so daß im Raum zwischen den Hochstromdurchführungen 13 anstelle eines DrehfeldesIn the exemplary embodiment two, that is to say a total of six, high-current feed-throughs 13 are provided for each phase are supported by a plate 14 distributed uniformly over the circumference of a circle. By opposing These are the arrangement of the two high-current feedthroughs 13 assigned to the middle core legs 9 and 9 not arranged cyclically, so that in the space between the high-current bushings 13 instead of a rotating field
ein Wechselfeld herrscht.an alternating field prevails.
Da die Unterspannungswicklungen 1 und 2 thermisch hoch beansprucht sind, sind zwischen den einzelnen Windungen, mindestens aber zwischen axial benachbarten Wicklungsabschnitten, radiale Kühlkanäle 15 vorgesehen. Zusätzlich sind zur Vermeidung von Überlastungen der räumlich an den Enden der Unterspannungswicklungen 1 und 2 liegenden Wicklungsabschnitte durch axial unterschiedliehe Verteilung des Stromes auf die Parallelzweige die Oberspannungswicklungen 3 und 5 in Achsrichtung kurzer als die jeweils zugehörige Unterspannungswicklung 1 bzw. 2 ausgeführt.Since the low voltage windings 1 and 2 are thermally highly stressed, between the individual windings, but at least between axially adjacent winding sections, radial cooling channels 15 are provided. In addition, in order to avoid overloading, there are spatially at the ends of the low-voltage windings 1 and 2 lying winding sections through axially different distribution of the current to the parallel branches High-voltage windings 3 and 5 shorter in the axial direction than the associated low-voltage winding 1 or 2 executed.
Zur weiteren Erhöhung der thermischen Belastbarkeit tragen die Wicklungsanordnungen der einzelnen Phasen je einen sie vollständig umfassenden Preßspanmantel 20, der sich über Distanzleisten 21 auf dem Umfang je einer der Unterspannungswicklungen 1 oder 2 abstützt. Diese PreßTo further increase the thermal load capacity, the winding arrangements of the individual phases each have a fully encompassing pressboard jacket 20, the via spacer strips 21 on the circumference each one of the Low voltage windings 1 or 2 supported. This press spanmäntel 20 dienen der Führung der Kühlflüssigkeit, indem sie diese auch beim Antrieb durch eine Umwälzpumpe zwingen durch die Wicklungen zu strömen. Infolge einer hierdurch erzwungenen höheren Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in den Wicklungen wird die Wär-Chip jackets 20 are used to guide the coolant, by forcing them to flow through the windings when they are driven by a circulation pump. As a result of the higher flow speed of the cooling liquid in the windings, the heat meabfuhr aus diesen erhöht, so daß gegenüber Anordnungen mit rein thermisch durch Konvektion angetriebenen Kühlkreislauf höhere Leistungen bei gleichen Wicklungsvolumen umsetzbar sind.The discharge from these increases so that, compared to arrangements with a cooling circuit driven purely thermally by convection, higher powers can be implemented with the same winding volume.
4 Patentansprüche 4 Figuren4 claims 4 figures
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Claims (4)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TRANSFORMATOREN UNION AG, 8500 NUERNBERG, DE |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 1000 BERLIN UND 8000 MUENCHEN, DE |
|
| 8141 | Disposal/no request for examination |