DE570285C - Elektrischer Transformator - Google Patents

Elektrischer Transformator

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DE570285C
DE570285C DEF66450D DEF0066450D DE570285C DE 570285 C DE570285 C DE 570285C DE F66450 D DEF66450 D DE F66450D DE F0066450 D DEF0066450 D DE F0066450D DE 570285 C DE570285 C DE 570285C
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winding
windings
leakage flux
losses
transformer
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Expired
Application number
DEF66450D
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Ferranti International PLC
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Ferranti PLC
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Publication of DE570285C publication Critical patent/DE570285C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823Wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • Elektrischer Transformator Die Erfindung betrifft elektrische Transformatoren und sieht verbesserte Anordnung und Mittel vor, um die durch Streufluß auftretenden Wirbelströme und sonstigen umlaufenden Ströme zu verringern. Unter umlaufenden Strömen sind jene Ströme zu verstehen, die sich zwischen den verschiedenen Strängen eines Leiters ausbilden, und zwar als Folge des Umstandes, daß jeder Strang mit einer verschiedenen Streuflußmenge verkettet ist. Bei jedem Transformator tritt der Streufluß entsprechend den Amperewindungen in den Primär- und Sekundärwicklungen teils zwischen den Wicklungen, teils durch die Wicklungen selbst hindurch. Der zwischen den Wicklungen verlaufende Fluß verursacht in dem Kupfer keine Verluste infolge Wirbelstrom, jedoch ruft der durch die Wicklungen hindurchgehende Teil Wirbelströme oder Foucaultverluste in den Windungen der Wicklungen hervor. Diese Verluste treten zu den Ohmschen Verlusten durch die Belastungsströme in den Wicklungen hinzu.
  • Zu Zwecken der Erläuterung bezieht sich die unten folgende Beschreibung insbesondere auf Kerntransformatoren mit gleichmittig angeordneten Primär- und Sekundärwicklungen.
  • Bei dieser Transformatorenart ist der Streufluß als parallel zur Spulenachse anzusehen, und der durch diesen Fluß hervorgehobene Wirbelstromverlust hängt vom Querschnitt des Leiters ab. Der Verlust kann bekanntlich in erster Linie durch derartige Gestaltung des Leiters verringert werden, daß seine Abmessung in einer senkrecht zur Flußrichtung liegenden Richtung klein ist. Somit kann als Leiter ein dünner Streifen dienen, dessen kleinere Abmessung in radialer Richtung liegt.
  • Ist andererseits der zu führende Strom groß, so können die Wirbelstromverluste dadurch verringert werden, daß man den Leiter in mehrere Leitergruppen unterteilt, die voneinander isoliert sind. Hierdurch werden die Wirbelstromverluste in jedem einzelnen Leiter klein gemacht, jedoch kann man nicht verhindern, daß zwischen den einzelnen Leitern umlaufende Ströme entstehen, da jeder einzelne Leiter mit verschiedenen Streuflußbeträgen verkettet ist.
  • Um diesen Verlust zu verringern, können die Leiter so verlegt oder gekreuzt werden, daß jeder Leiter, wenn man ihn über seine ganze Länge betrachtet, sich mit einem gleichen Streuflußbetrage verkettet.
  • Bei Kerntransformatoren würde diese Kreuzung in einer radialen Ebene ausgeführt werden. Es hat sich herausgestellt, daß der Streufluß in Transformatoren nicht über die ganze Wicklungslänge parallel zur Achse verläuft. Der Fluß geht teils durch den Kern, teils durch die Luft zurück. Infolgedessen ist an den beiden Wicklungsenden der Fluß nicht parallel zur Achse, sondern er besitzt eine stark radiale Richtung. Infolgedessen sind die bisher verwendeten Kreuzungen und Unterteilungen, die den Streufluß längs des Wicklungskörpers vermindern sollen, hinsichtlich der Wicklungsenden wirkungslos. In Wirklichkeit vermehrt die Formänderung des Leiters (beispielsweise durch Benutzung eines dünnen Streifens), welche die Wirbelstromverluste in dem Wicklungskörper verringern soll, die Verluste in den Enden der Wicklungen, da ja die größere Abmessung des Leiters jetzt im wesentlichen in derselben Richtung oder Ebene wie der Fluß liegt.
  • Bei der üblichen Wicklungsart treten an den Wicklungsenden erheblich größere Wirbelstromverluste im Kupfer auf, und zwar infolge der geänderten Richtung des Streuflusses in diesen Zonen. Da jedoch diese Verluste nur in einem kleinen Teile der Gesamtwicklung auftreten, so ist die Einwirkung auf die gesamten Kupferverluste klein. Von diesem Gesichtspunkte aus betrachtet, ist daher das Auftreten der Endstreuflußverluste nicht von großer Bedeutung. Beispielsweise kommt ein Streuflußverlust von 6 Prozent in 5 Prozent der Endwindungen auf weniger als 6 Prozent des Gesamtkupferverlustes.
  • Diese Sonderverluste in den Wicklungsenden erzeugen jedoch eine zusätzliche Wärme, und diese muß durch Übertragung auf Öl oder andere Kühlmittel abgeführt werden. Der Wicklungstemperaturunterschied oder der Temperaturunterschied zwischen dem Kupfer und dem benachbarten Kühlöl oder Kühlmittel ist angenähert proportional zum Kupferverlust, so daß dieser Unterschied für die Wicklungsenden viel größer als für den Wicklungskörper ist. In dem obengenannten Beispiel wird der Unterschied 6 Prozent größer sein.
  • Bei manchen Transformatoren, beispielsweise Kerntransformatoren, liegt die örtlich höchste Wicklungstemperatur am Ende des Schenkels. Diese heißeste Stelle gibt die wirklich maßgebende Grenze für die Leistung des Transformators. Diese so entstehenden Sonderverluste in den Wicklungsenden vermindern daher unmittelbar und erheblich die effektive Leistung des Transformators durch Steigerung der höchsten örtlichen Temperaturen. Ist beispielsweise der Durchschnittswert des Wicklungstemperaturunterschiedes :zo° C, dann wird sein Wert an den Wicklungsenden --6' C betragen, wenn man einen Endstreuflußverlust von 8 Prozent annimmt. In einem solchen Falle erhöht daher der Endstreuflußverlust die örtlich heißeste Temperatur um Z6°.
  • Alle praktischen Beobachtungen oder Messungen des Verhaltens eines Transformators haben die Endstreuflußverluste nicht aufgedeckt, und daher ist auch ihre bedenkliche Einwirkung auf die effektive Leistung des Transformators nicht offensichtlich geworden.
  • Es ist vorgeschlagen worden, Kreuzungen an unterteilten Stirnverbindern für Wechselstrommaschinen vorzusehen, die in einer anderen Ebene wie die Kreuzverbindungen in den Nutenleitern liegen. Aber in diesem Falle ändern die Leiter selbst ihre Richtung, auch gegenüber der Richtung von der an den Nuten vorhandenen zu der an den Enden, so daß die Verluste, auf deren Beseitigung die Erfindung hinstrebt, gar nicht vorhanden sind.
  • Die Erfindung besteht darin, daß bei einem elektrischen Transformator mit unterteilten und gekreuzten, parallel geschalteten Wicklungen die an den Wicklungsenden befindlichen Windungen zusätzlich senkrecht zu der Unterteilungsvorrichtung der im Hauptwicklungskörper liegenden Windungen unterteilt und gekreuzt sind.
  • Zweckmäßig sind die Teilleiter bei den Spulen, die durch den Hauptkörper der Wicklung hindurch verlegt sind, radial gekreuzt, dagegen axial bei den neben den Wicklungsenden liegenden Spulen.
  • Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer schematischen Zeichnung beschrieben.
  • Diese stellt den Oberteil einer Wicklung bei einem gleichmittig gewickelten Transformator dar.
  • Die durch den Hauptteil der Wicklung führenden Leiter sind in zwei Elemente a, b unterteilt. Diese sind in der radialen Ebene gekreuzt, wo sie von einer Spule zur nächsten treten. Die Leiter sind an den Wicklungsenden in axialer Abmessung unterteilt und kreuzen die unterteilten Elemente in axialer Richtung. So werden bei dem betrachteten Beispiel vier Elemente c, d, e, f, von denen c und d weitere Unterteilungen des Elementes a, und c sowie f von dem Element b darstellen.
  • In manchen Fällen können die Leiter in mehr als zwei Leitergruppen unterteilt sein und mehrere Überkreuzungen einiger oder aller dieser unterteilten Leiter stattfinden. Die Zahl und Art dieser Kreuzungen wird mit Rücksicht auf die Richtung des Streuflusses im Hauptkörper der Wicklung bestimmt.
  • In gleichmittigen Primär- und Sekundärwicklungen, wo die Richtung des Streuflusses im Hauptteil der Wicklung axial verläuft und die Kreuzungen im Hauptteil der Wicklungen in radialer Richtung liegen, verlaufen die Kreuzungen der unterteilten Leiter an den Wicklungsenden in axialer Richtung.
  • Bei Transformatoren mit Scheibenwicklungen ist die Richtung des Streuflusses im Hauptteile der Wicklung radial. Die Kreuzungen im Hauptteile der Wicklung liegen dann in axialer Richtung und die Kreuzungen der unterteilten Leiter an den Wicklungsenden in radialer Richtung.
  • In dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck »Wicklungsenden« die Enden jeder Primär- oder Sekundärgruppe.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Elektrischer Transformator mit unterteilten und gekreuzten, parallel geschalteten Wicklungen, dadurch gekennzeichnet, daB die an den Wicklungsenden befindlichen Windungen zusätzlich senkrecht zu der Unterteilungsrichtung der im Hauptwicklungskörper liegenden Windungen unterteilt und überkreuzt sind.
DEF66450D 1927-08-08 1928-07-18 Elektrischer Transformator Expired DE570285C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB570285X 1927-08-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE570285C true DE570285C (de) 1933-02-14

Family

ID=10478158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEF66450D Expired DE570285C (de) 1927-08-08 1928-07-18 Elektrischer Transformator

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE570285C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2485390A (en) * 1945-09-25 1949-10-18 Gen Electric Centrifugal fluid purifier
DE767806C (de) * 1935-12-24 1953-10-12 Hackethal Draht Und Kabelwerke Aus duennen Einzelleitern zusammengesetzter Hochfrequenzleiter
DE974747C (de) * 1954-12-11 1961-04-13 Brown Aus einer Anzahl parallel geschalteter Leiter bestehende Spulenwicklung kernloser Induktionsoefen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE767806C (de) * 1935-12-24 1953-10-12 Hackethal Draht Und Kabelwerke Aus duennen Einzelleitern zusammengesetzter Hochfrequenzleiter
US2485390A (en) * 1945-09-25 1949-10-18 Gen Electric Centrifugal fluid purifier
DE974747C (de) * 1954-12-11 1961-04-13 Brown Aus einer Anzahl parallel geschalteter Leiter bestehende Spulenwicklung kernloser Induktionsoefen

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