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Transformator, der durch ein gasförmiges Isoliermittel von Atmosphärendruck
oder einem höheren Druck gekühlt wird, das im Kreislauf an den Transformatorteilen
und an durch ein äußeres Kühlmittel (Luftkühlwasser o. dgl.) gekühlten Oberflächen
umläuft Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator, welcher in bekannter
Weise durch ein gasförmiges Mittel (wie beispielsweise Luft, Stickstoff, Kohlensäure,
oder ein geeigneter Dampf) von Atmosphären- oder höherem Druck isoliert und gekühlt
wird, das an den Transformatorteilen und an durch ein äußeres Kühlmittel (Luft,
Kühlwasser o. d'-I.) gekühlten Oberflächen im Kreislauf vorbeiströmt, hierbei die
Transformatorwärme aufnimmt und sie wieder an die durch ein äußeres Kühlmittel gekühlten
Oberflächen abgibt, wobei der Kreislauf des umlaufenden Mittels durch natürliche
oder durch einen Lüfter :erzwungene Strömung herbeigeführt sein kann.
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Diese bekannten öllosen Transformatoren haben zwar den wesentlichen
Vorteil, daß Öl nicht mehr benötigt wird, aber auch den großen Nachteil, daß sie
wenig oder gar nicht überlastet werden können, weil das umlaufende, gasförmige Kühl-
und Isoliermittel, im folgenden kurz als Isoliergas bezeichnet, nur eine geringe
Masse und demgemäß nur ein geringes Wärmespeichervermögen besitzt und weil die eigentlichen,
im wesentlichen aus Kernen und Wicklungen bestehenden Konstruktionsteile des Transformators
aus räumlichen und wirtschaftlichen Gründen möglichst klein und leicht sein sollen,
so daß auch sie durch Erhöhung ihrer Temperaturen bis zur zulässigen Grenze nur
einen geringen Teil der auftretenden überlastwärme aufnehmen können. Dieser Nachteil
der geringen überlastb.arkeit der bisher üblichen, öllosen, durch ein umlaufendes,
gasförmiges Mittel gekühlten und isolierten Transformatoren soll durch die Erfindung
möglichst vermindert werden.
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Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das
Isoliergas, welches im Kreislauf an den zu kühlenden Transformatorteilen und an
den durch ein äußeres Kühlmittel gekühlten Oberflächen vorbeiströmt, auch noch an
großflächigen, wärmespeichernden Körpern von großer Wärmeaufnahmefähigkeit vorbeigeführt
wird. Diese Wärmespeicherkörper nehmen aus dem Isoliergas die bei Überlastung des
Transformators auftretende, an das Isoliergas bei Temperaturerhöhung übertragene
Lrberlastwärme.auf, speichern sie und geben sie bei eintretender Unterbelastung
des Transformators wieder an das alsdann weniger erhitzte Isoliergas ab, aus welchem
sie von den durch ein äußeres Kühlmittel, beispielsweise durch Außenluft oder Kühlwasser,
gekühlten Kühloberflächen aufgenommen wird.
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Der Erfindungsgegenstand ermöglicht, daß sowohl die Kühloberflächen,
welche zur Abführung der von dem Transformator ,auf das Isoliergas übertragenen
Wärme an das äußere Kühlmittel dienen, als auch die Menge des benötigten äußeren
Kühlmittels, nur zur Abführung
der durchschnittlichen normalen
Transformatorwärme genügend sein müssen, während die bei Überlastung des Transformators
auftretende, auf das Isoliergas durch Erhöhung seiner Temperatur übertragene überlastwärme
durch die Wärmespeicherkörper aufgenommen und von diesen bei Unterbelastung des
Transformators wieder an das weniger hoch erhitzte Isoliergas abgegeben wird, aus
welchem sie durch die Kühloberflächen an das äußere Kühlmittel übertragen wird.
Durch die Erfindung wird somit bei Über- und bei Unterbelastung des Transformators
stets annähernd die gleiche Wärmemenge von dem Isoliergas an die äußeren Kühloberflächen
und das äußere Kühlmittel übertragen, so daß diese äußeren Kühloberflächen und die
Menge des äußeren Kühlmittels nur so groß sein müssen, daß sie die durchschnittliche
Transformatorwärme abführen können. Demgegenüber müssen bei den bisherigen Trockentransformatoren
mit Umlaufkühlung sowohl die äußeren Kühloberflächen als auch die Menge des äußeren
Kühlmittels so groß sein, daß sie die Überlastwärme abführen können, so daß sie
b.-i Normal- und Unterbelastung des Transformators viel zu groß sind, was aus räumlichen
und wirtschaftlichen Gründen sehr nachteilig ist. Da die Wärmespeicherkörper nicht
Konstruktionsteile des eigentlichen (aus Kernen und Wicklungen bestehenden) Transformators
bilden, so können sie sehr große Oberflächen erhalten und an beliebigen zweckentsprechenden
Stellen im Kreislaufe des Isoliergases angeordnet werden.
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Die Wärmespeicherkörper können verschiedene zweckentsprechende Formen
und Anordnungen erhalten; sie können beispielsweise aus dünnen Metallblechen, dünnwandigen
Metallringen oder aus tunlichst allseitig geschlossenen dünnwandigen Hohlkörpern
bestehen, die mit einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, oder mit
einem anderen geeigneten Stoff, beispielsweise Stearin, Päraffin, Chlorcalcium o.
dgl., gefüllt sind, welche aus dem Isoliergas die überlastwärme des Transformators
je nach ihren Eigenschaften (durch Temperaturerhöhung, Schmelzung oder Verdampfung)
aufnehmen, und sie bei Unterbelastung des Transformators an das alsdann weniger
erhitzte Isoliergas (durch Temperatursenkung, Erstarrung oder Kondensation) wieder
abgeben. Die Wärmespeicherkörper sollen tunlichst große Oberflächen -und große Wärmeaufnahmefähigkeit
besitzen, damit sie aus dem Isoliergas innerhalb eines kurzen Zeitraumes bereits
große Wärmemengen aufnehmen und an dieses wieder abgeben können. Soll die Wärmespeicherung
durch Schmelzung oder Verdampfung des Stoffes geschehen, welcher sich innerhalb
der Wärmespeicherkörper befindet, so kann die Temperatur des Isoliergases und damit
die des Transformators erst nach erfolgter Schmelzung bzw. Verdampfung des wärmespeichernden
Stoffes über die hierfür maßgebenden Temperaturen sich erhöhen: daher sollen die
Schmelz- oder Verdampfungstemperaturen des wärmespeichernden Stoltes tunlichst annähernd
der durchschnittlichen Temperatur des Isoliergases entsprechen. Auch sollen die
Schmelz- oder Verdampfungswärmen der wärmespeichernden Stoffe tunlichst groß sein,
damit durch die Veränderungen ihrer Aggregatzustände große Wärmemengen aufgenommen
bzw. abgegeben werden können.
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Die Wärmespeicherkörper können @m Kreislaufe des Isoliergases innerhalb
des Transformatorbehälters oder eines besonderen Behälters oder des Kühlers angeordnet
sein, der zur Kühlung des Isoliergases durch das äußere Kühlmittel dient.
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Es sind Einphasenkollektormotoren bekannt, deren Magnetspulen eine
so große Weite haben, daß sie über die Magnetkerne geschoben werden können, während
die zwischen diesen und den Spulen auftretenden Zwischenräume durch nichtmagnetische
Füllkörper ausgefüllt werden, die einen Wärmeausgleich zwischen Spulen und Kernen
bewirken und auch bei kurzfristigen Belastungen des Motors einen kleinen Teil der
auftretenden Wärmemengen aufnehmen können. Diese bekannten Füllkörper sind Konstruktionsteile
der Motoren, nehmen einen Teil der Wärmemengen aus den Spulen durch i-unmittelbare
Berührung mit diesen und den Kernen auf und übertragen sie an das Kühlmittel, beispielsweise
an die Außenluft. Demgegenüber nehmen die Wärmespeicherkörper gemäß der Erfindung
die überlastwärme aus dem umlaufenden Isoliergas auf und übertragen diese Wärmemengen
wieder bei Unterbelastung des Transformators bzw. niedrigeren Temperaturen des Isoliergases
an letzteres.
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Der Erfindungsgegenstand kann in verschiedener zweckentsprechender
Weise in Transformatoren zur Anwendung gelangen, in denen ein umlaufendes, gasförmiges
Isolier-und Kühlmittel (Isoliergas) benutzt wird. Auf der Zeichnung ist als ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Transformator mit Wärmespeicherkörpern schematisch
dargestellt.
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In Fig. i und z, von denen letztere einen Schnitt nach Linie A-B darstellt,
ist der zweischenklige, durch die Stromzuführungen rz und b mit Unterspannungsstrom
gespeiste Transformator c in dem mittleren, durch die Scheidewände m im Behälter
d gebildeten Teile angeordnet, während die durch die Scheidewände gebildeten
Räume ft mit besonderen wärmespeichernden, großflächigen Körpenn
von
großer Wärmeaufnahmefähigkeit angefüllt sind, beispielsweise mit metallischen, dünnwandigen
Körpern, kurzen Ringen o. dgl. Der den Transformator c und die Räume la enthaltende
Behälter d ist von einem geeigneten gasförmigen Mittel (Dampf, Luft) angefüllt,
dessen Druck annähernd gleich oder (zwecks Erhöhung seiner Durchschlagsfestigkeit
und Wärmeübertragungsfäbigkeit) höher ist als der der Atmosphäre. Das den Transformatorbehälter
anfüllende Isoliergas wird mittels des durch einen Motor f angetriebenen Axiallüfters
g aus dem mittleren, den eigentlichen Transformator enthaltenden Teile des Behälters
d in Richtung i angesaugt, strömt in Richtung 2 in die Räume lt und aus diesen im
Kreislauf in Richtung 3 wieder in den mittleren, den Transformator enthaltenden
Teil zurück. Bei diesem Umlauf nimmt das Isoliergas die Transformatorwärme auf,
überträgt sie durch die mit Kühlrippen versehenen Wandungen des Behälters d auf
das äußere Kühlmittel (Außenluft) und auf die in den Räumen lt befindlichen Wärmespeicherkörper.
Die normale durchschnittliche Transformatorwärme wird von dem Isoliergas an das
äußere Kühlmittel (Außenluft) mittels der hierfür ausreichenden Kühloberflächen
von d und e übertragen; bei Überbelastung des Transformators wird die vom
Isoliergas über die Durchschnittsbelastung hinausgehende Wärmemenge an die Wärmespeicherkörper,
beispielsweise durch Temperaturerhöhung derselben, übertragen, welche sie bei Unterbelastung
des Transformators wieder an das alsdann weniger hoch erhitzte Isoliergas abgeben,
das sie an die Außenluft überträgt.
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In Fig.3, die einen Teil des Transformators zeigt, sind die im Teile
lt enthaltenen Wärmespeicherkörper als allseitig geschlossene Hohlkörper i ausgebildet,
deren Inneres von einem wärmespeichernden Stoff angefüllt ist, der eine Flüssigkeit,
wie beispielsweise Wasser, Öl o. dgl., oder ein fester Stoff, wie beispielsweise
Stearin, Paraffin, Chlorcalcium o. dgl., sein kann. Dieser Füllstoff nimmt aus dem
Isoliergas die über die durchschnittliche Belastung des Transformators hinausgehende
Wärmemenge (Lberlastwärme) auf, und zwar je nach seinen Eigenschaften durch Temperaturerhöhung.
Schmelzung oder Verdampfung, und gibt sie bei Unterbelastung des Transformators
durch Temperaturerniedrigung, Erstarrung oder Kondensation wieder an das Isoliergas
ab, welches sie an das äußere Kühlmittel durch die Kühloberflächen von d und e überträgt.