DE7402424U - Transformator oder Drosselspule - Google Patents

Description

	Aktienqesellschaft	Brown,	■·: ■:	• » * · > h · β ·	»	Baden	135/73 We.	6
			*			(Schweiz)
BBC
	Boveri	& Cie,

Transformator oder Drosselspule

Die Erfindung betrifft einen dreiphasigen Transformator oder eine dreiphasige Drosselspule der Tempelbauart.

Es ist bekannt, dass bei Transformatoren oder Drosselspulen der Tempelbauart in den auf die Wicklungssäulen stumpf gestossenen Jochen die Induktionsverteilung sehr inhomogen ist. Die Induktion ist niedrig am Innen- und Aussenrand des Joches, d.h. selbstverständlich auch in den» auf der Säule aufliegenden Teil des Joches. Das Maximum liegt in Querschnitt des Joches gesehen asymmetrisch

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gegenüber der vertikal verlaufenden Mittelebene desselben und zwar zwischen der Mittelebene und dem Aussenrand des Joches, und überschreitet in diesem Bereich des Joches in weitaus den meisten Fällen relativ stark den üblich verwendeten Nennwert der Jochinduktion, welche gleich am der Rechnung zugrunde gelegten Mittelwert der Jochflussdichte ist. Vorgenannter Bereich des Joches gerät deswegen stark in die Sättigung, insofern keine besonders tiefe Nenninduktion des Joches gewählt wird. Eine tiefe Joch-Nenninduktion macht aber einen bedeutend grösseren Joch-Querschnitt notwendig, erhöht das Gewicht und ist unwirtschaftlich, so dass tiefe Werte für die Joch-Nenninduktion im allgemeinen und normalerweise nicht angewendet· wird.

Eine solche ungleichmässige Induktionsverteilung bis in die Sättigung führt zu folgenden Nachteilen:

1. Stark gesteigerte Geräuschentwicklung durch:

a) beträchtlich erhöhte Magnetostriktionswirkung bei den gesättigten Jochteilen.

b) Entstehung der dritten Harmonischen im Jochfluss.

c) Ungleiche magnetostriktionsbedingte Verlängerung der Eisenpartien zufolge unterschiedlichen Induktionen führen zusätzliche Geräusche durch Querbewegungen herbei.

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2. Unerwünschte Biegeschwingungen und auch sonstige Vibrationen durch örtlich unterschiedliche Induktionen.

3. Oertlich (Jochpakete an den Randpartien des Joches) keine volle magnetische Ausnützung.

4. Erhöhte Verluste in den stark gesättigten Jochteilen (damit auch eine erhöhte Anfälligkeit für das mögliche Entstehen von Hot-Spots im Jocheisen).

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines dreiphasigen Transformators oder Drosselspule der Ternpelbauart, welcher bzw. welche diesen Nachteil nicht aufweist.

Der erfindungsgemässe dreiphasige Transformator oder die erfindungsgemässe dreiphasige Drosselspule der Tempelbauart ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der oberhalb bzw. unterhalb einer der mit einer Wicklung versehenen Säule sich befindenden Teile des Joches mit einer in Längsrichtung der Säule sich erstreckenden Ausnehmung versehen ist, und jede der Ausnehmungen in einer senkrecht zur Säulenlängsachse verlaufenden Ebene betrachtet, einen solchen Querschnitt auf v/eist, dass die von den einzelnen Jochblechpaketen überdeckten Säulenquerschnittsteilflachen mindestens annähernd gleich gross sind,

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so dass eine weitgehende Homogenisierung der Jochinduktionsverteilung erreicht wird.

Zur vermehrten und effektiveren Einbeziehung der Jochpakete am Aussen- und Innenrand der Joche in die Homogenisierung der Induktionsverteilung ist es zweckmässig, wenn in jeder der-Ausnehmungen des oberen bzw. unteren Joches ein aus lammeliierten und abgestuft geschichteten Blechpaketen bestehender magnetischer Saugzapfen angeordnet ist, der in einer der drei durch die eine Säulenaxe verlaufenden Symmetrieebene des Transformators bzw. der Drosselspule betrachtet einen mindestens annähernd T-förmigen Querschnitt auf vielst, wobei der vertikal gegen die Säule zu sich erstreckende Teil des Saugzapfens auf der Säule aufliegt oder sich bis unmittelbar an diese heran erstreckt und der horizontal sich erstreckende Teil des Saugzapfens mit der der Säule zugewandten Seite auf den Jochblechpaketen am äusseren und inneren Rand des oberen bzw. unteren Joches aufliegt, derart, dass der magnetische Fluss des Säulenteiles, der vom vertikal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens bedeckt ist, durch diesen Teil geleitet und über den horizontal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens an die Jochblechpakete am äusseren und inneren Rand des Joches

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zugeführt wird, sodass in zusammenwirkung mit den von den, durch die einzelnen Jochblechpakete überdeckten Säulenquerschnittsteilflächen herrührenden, in die Jochblechpakete aufgedrückten magnetischen Flüssen im Joch bei Betrieb die Induktionsverteilung von den einzelnen Jochblechpaketen mindestens annähernd homogen ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der vertikal gegen die Säule zu sich erstreckende Teil des Saugzapfens in der Ausnehmung des Joches so weit von den ihn umgebenden Jochblechpaketen entfernt ist, dass der durch ihn geleitete Fluss, der vom durch den vertikal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens bedeckten Säulenteil herrührt, mindestens zum grossten Teil in den horizontal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens gelangt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, beispielsweise erläutert. Es zeigen :

Figur 1 einen Schnitt längs der Linie I-I in Figur 2 durch eine, - nur schematisch dargestellte - , bisher übliche Konstruktion eines Teiles eines dreiphasigen Transformators oder einer 3-phasigen Drosselspule der Tempelbauart.

Figur 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Figur 1} Figur 3 den Grundriss eines Teiles einer ersten beispielsweisen Ausführungsform eines erfindungsgemässen dreiphasigen Transformators der Tempelbauart;

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Figur 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 6 durch eine aweite beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen dreiphasigen Transformators der Tempelbauart;

Figur 5 einen Grundriss gemäss der Linie V-V in Figur 6; und

Figur 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Figur

In den Figuren 1 und 2 ist in bisher üblicher Konstruktion der auf der Säule 1 aufliegende Jochteil 2 eines dreiphasigen Transformators der Tempelbauart schematisch dargestellt. Auf der aus Eisenblech aufgebauten Säule 1 ist die Wicklungsspule für eine Phase aufgewickelt. Weil nun die streifenförmigen Auflageflächen a bis j der Säule 1 auf denen die einzelnen Jochblechpakete von jeweils gleicher Paketbreite aufliegen, nicht gleich gross sind, werden in die Querschnitte der verschiedenen Jochblechpakete 3 ein verschieden grosser Fluss hineingetrieben, da in erster Annäherung die Säuleninduktion als etwa gleichmässig verteilt zu betrachten ist; der verschieden grosse Fluss in den verschiedenen Jochblechpaketen ist dann etwa proportional zu der GrÖsse der einzelnen Auflageflächen a bis j. Ist die Höhe aller Jochblechpakete gleich gross, so muss, wie in Figur 1 mit eingezeichnet, daraus eine ungleichmässige und gegenüber

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der vertikalen Jochmittelebene asymmetrische Verteilung der Induktion von den Blechpaketen des Joches resultieren, was von Jochinduktionsverteilungsmessungen bestätigt ist.

In Figur 3 ist der Grundriss eines Teiles einer ersten beispielsweisen Ausführungsform eines erfindungsgcmässen dreiphasigen Transformators der Tempelbauart dargestellt, aus dem ersichtlich ist, dass der oberhalb der Säule 1 sich befindende Teil des Joches 2 mit einer in Längsrichtung der Säule 1 sich erstreckenden Ausnehmung 5 versehen ist, die in einer senkrecht zur Säulenlängs-

J achse verlaufenden Ebene betrachtet, einen solchen Quer

schnitt aufweist, dass die von den einzelnen Jochblechpaketen 3 überdeckten SäulenquerschnittsteiIflachen b bis j mindestens annähernd gleich gross sind. Diese einzelnen Jochblechpakete 3 erhalten damit eine annäherrü homogene Induktionsverteilung. Nur gegen den Ausscn- und Innenrand hin wird die Grosse der Säulenquerschnittsteil- oder Auflageflächen zwangsläufig kleiner sein und damit auch die Induktion in den entsprechenden, darüber sich befindend in Jochblechpaketen 3. Die etwas unsymmetrische Ausnehmung 5 im Joch 2 kann zum Beispiel mit Hilfe eines Bohrers von geringem Durchmesser hergestellt werden, indem man längs dem Profil der herzustellenden Ausnehmung eine Bohrung neben der anderen ausführt.

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Damit auch die gegen den Aussen- und Innenrand des Joches hin gelegenen Jochpakete 3 vermehrt in die Homogenisierung der Induktion einbezogen werden, ist es zweckmässig, dass wie in den Figuren 4 bis 6 dargestellt, in der Ausnehmung 5 des Joches 2 ein aus lamellierten und abgestuft geschichteten Blechpaketen bestehender magnetischer Saugzapfen 6 angeordnet ist. Dieser Saugzapfen 6 weist in einer der drei durch die Säulenaxe verlaufenden Symmetrieebene des Transformators bzw. der Drosselspule betrachtet einen mindestens annähernd T-förmigen Querschnitt auf, wobei der vertikal gegen die Säule 1 zu sich erstreckende Teil 6a des Saugzapfens 6 auf der Säule 1 aufliegt oder sich bis unmittelbar an diese heran erstreckt und der horizontal sich erstreckende Teil 6b des Saugzapfens 6 mit der der Säule zugewandten Seite auf den Jochblechpaketen a,b, c,i und j am äusseren und inneren Rand des Joches aufliegt, derart, dass der magnetische Fluss des Säulenteiles, der vom vertikal sich erstreckenden Teil 6a des Saugzapfens 6 bedeckt ist, durch diesen Teil 6a geleitet und über den horizontal sich erstreckenden Teil 6b des Saugzapfens 6 an die Jochblechpakete 3 am äusseren und innseren Rand des Joches 2 zugeführt wird. Auf diese Weise ist in Zusammenwirkung mit den von den, durch die einzelnen Jochblechpakete überdeckten Säulenquerschnitts-

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teilflächen herrührenden, in die Jochblechpakete aufgedrückten magnetischen Flüssen im Joch bei Betrieb die Inductionsverteilung von den einzelnen Jochblechpaketen mindestens annähernd homogen·

Die Ausnehmung 5 wird in Figur 4 bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel derart hergestellt, indem beim Wickeln des Joches die mittleren Streifenpartien desselben derart aus Blechband gestaffelter Bandlänge zusammengestellt werden, dass an den Ecken des Joches 2 die gewünschte Gestaltung der Ausnehmung in abgestufter Form entsteht. Wichtig ist dabei, dass infolge der Ausnehmung im Joch die durch die Jochpakete überdeckten Säulenquerschnittsteil- oder Auflageflächen, a bis j der Säule 1 annähernd gleich gross sind.

Der Saugzapfen 6 ist aus kernorientiertem Blech gestaffelt aufgebaut, so dass das gewünschte Profil ir abgestufter Form erhalten wird. Der Flussverlauf im Zapfen ist in Figur 6 vereinfacht dargestellt. Wichtig ist ein genügend breiter Luftspalt zwischen dem Zapfen und der Wandung der Ausnehmung. Dieser Luftspalt kann mit Kunstharz, zum Beispiel einem Epoxyharz das unter der Handelsbezeichnung "Araldit" bekannt ist, ausgefüllt sein.

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Der horizontal verlaufende Teil 6b des Saugzapfens 6 muss möglichst fest aux das Joch 2 gepresst v/erden· Das freie Ende des vertikal sich erstreckenden Teiles 6a des Saugzapfens darf dafür einen kleinen Spalt gegenüber dem Stirnende der Säule 1 aufweisen, obwohl auch hier der Spalt möglichst klein sein soll. Der Querschnitt des vertikal sich erstreckenden Teiles des Saugzapfens soll einen mindestens annähernd gleichraässigen Abstand von der diesen Teil umgebenden Ausnehmung des Joches aufweisen.

Durch die obenbeschriebenen erfindungsgemassen Ausbildungsformen der auf die Wicklungssäulen aufliegenden Jochenteile werden gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen, bei denen die Induktionsverteilung über den Jochquerschnitt gesehen unregelmässig ist, zufolge Homogenisierung der Jochinduktionsverteilung, die nachfolgenden Verbesserungen herbeigeführt: weitgehende Beseitigung von dritten Harmonischen in der Jochinduktionj Reduktion des durch die Joche verursachten Geräusches, bessere magnetische Ausnützung der Joche; Reduktion der Jochvibration, besonders von örtlichen Biegeschwingungen zufolge ungleicher Induktion der Blechpakete} Verringerung der Verluste durch das nicht mehr vorhanden sein gesättigter Jochbereiche und weniger Anfälligkeit für das mögliche Entstehen von Hot-Spots im Jocheisen.

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Selbstverständlich gelten die anhand der Ausführungsbeispiele gemachten Aussagen ebenfalls für dreiphasige Lrosselspulon der Tempelbauart.

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Claims (7)

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1. Dreiphasiger Transformator oder Drosselspule der Temperbauart, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der oberhalb bzw. unterhalb einer der mit einer Wicklung versehenen Säule sich befindenden Teile des Joches mit einer in Längerichtung der Säule sich erstreckenden Ausnehmung versehen ist, und jede der Ausnehmungen in einer senkrecht zur Säulenlängsachse verlaufenden Ebene betrachtet einen solchen Querschnitt aufweist, dass die von den einzelnen Jochblechpaketen überdeckten Säulenquerschnittsteilflächen mindestens annähernd gleich gross sind.

2. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der Ausnehmungen des oberen bzw.Unteren Joches ein aus lameliierten und abgestuft geschichteten Blechpaketen bestehender magnetischer Saugzapfen angeordnet ist, der in einer der drei durch die eine Säulenachse verlaufenden Symmetrieebene des Transformators bzw. der Drosselspule betrachtet einen mindestens annähernd T-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der vertikal gegen die Säule zu sich erstreckende Teil des Saugzapfens auf der Säule aufliegt oder sich bis unmittelbar an diese heran erstreckt und der horizontal sich erstreckende Teil des Saugzapfens mit der der Säule zugewandten Seite auf den Jochblech·!

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paketen am äusseren und inneren Rand des oberen bzw. unteren Joches aufliegt, derart, dass der magnetische Fluss deo SiJulenteiles, der vom vertikal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens bedeckt ist, durch diesen Teil geleitet und über den horizontal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens an die Jochblechpakete am äusseren und inneren Rand des Jocheo zugeführt wird, so dass in Zusammenwirkung mit den von den, durch die einzelnen Jochblechpakete überdeckten Säulenquerschnittsteilflächen herrührenden, in die Jochblechpakete aufgedrückten magnetischen Flüssen im Joch bei Betrieb die Induktionsverteilung von den einzelnen Jochblechpaketen mindestens annähernd homogen ist.

3. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikal gegen die Säule zu sich erstreckende Teil des Saugzapfens in der Ausnehmung des Joches so weit von den ihn umgebenden Jochblechpaketen entfernt ist, dass der durch ihn geleitete Fluss, der vom durch den vertikal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens bedeckten Säulenteil herrührt, mindestens zum grö'ssteii Teil in den horizontal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens gelangt.

4. Transformator oder Drosselspule nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der horizontal sich erstreckende Teil des Caugzapfens derart satt auf den Joch-

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blechpaketen am äusseren und inneren Rand dee Joches aufliegt, dass der durch ihn geleitete Fluss, J3r über den vertikal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens vom durch diesen bedeckten Säulenteil herrührt, mindestens weitgehend an die Jochblechpakete am äusseren und inneren Rand des Joches zugeführt wird.

5. Transformator oder Drosselspule nach den Ansprüchen

1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugzapfen aus kernorientiertem Blech aufgebaut ist.

6. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des vertikal sich erstreckenden Teiles des Saugzapfens einen mindestens annähernd gleichmässigen Abstand von der diesen Teil umgebenden Ausnehmung des Joches aufweist.

7. Transformator oder Drosselspule nach den Ansprüchen 1,

2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen dem vertikal sich erstreckenden Teil des Saugzapfens und der diesen umgebenden durch die Jochblechpakete gebildeten Wand der Ausnehmung im Joch mit Kunstharz, beispielsweise einem Epoxydharz, ausgefüllt ist.

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