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Luftgekühlter Regeltransformator Bei luftgekühlten Transformatoren
mit beweglichen Kontakten zur Abnahme einer regelbaren Spannung tritt häufig die
Schwierigkeit auf, daß die Kontakte sich an der Luft mit Oxydschichten überziehen
und daß infolgedessen der Stromübergang erschwert wird. In verstärktem Maße tritt
diese Erscheinung bei Industrieatmosphären auf, die korrosive, insbesondere schwefelhaltige
Gase enthalten. Der Widerstand an der Übergangsstelle führt dann zu einer stärkeren
Erhitzung, die wieder zunehmende Korrosion und Krustenbildung verursacht, so daß
schließlich infolge zu hoher Temperatur eine Zerstörung der Isolation am Transformator
oder am Stromabnehmer und weiterhin Beschädigungen durch Lichtbogenbildung am Stromabnehmer
auftreten.
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Es hat sich gezeigt, daß die Oxyd- und Sulfidkrustenbildung in erheblichem
Maße von der Höhe der Temperatur abhängig ist, und zwar so"daß die kupfernen Leitungsteile
sich zwar schon bei gewöhnlicher Temperatur beschlagen und verfärben, daß aber die
starke Krustenbildung erst bei höherer Temperatur, etwa von i5o bis ?0o° an, auftritt.
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Als Gegenmaßnahme gegen diese Schwierigkeit kommt z. B. die Verwendung
von Kontaktflächen aus solchen Metallen oder Metallüberzügen atz
Stelle
von Kupfer in Frage, welche von korrodierenden oder schwefelhaltigen Gasen wenig
oder nicht angegriffen werden. Hierfür haben sich Messing, Nickel, Chrom, Zink,
Cadmium und besonders auch Aluminium als geeignet erwiesen, da sie auch bei Höherer
Temperatur, also bei etwa 2oo° und mehr, nur wenig oder wie Aluminium gar nicht
angeriffen werden. Der Verwendung dieser Metalle als Kontaktmaterial stehen jedoch
andere Nachteile gegenüber, so beim Aluminium die sehr geringe Leitfähigkeit der
dünnen Oxydschicht, bei den anderen Metallen deren geringere Leitfähigkeit im Vergleich
zu Kupfer oder die Notwendigkeit, wesentliche Konstruktionsänderungen vornehmen
zu müssen. Ein anderer naheliegender Weg, nämlich der, die Vorrichtungen in
Öl zu tauchen, ist häufig nicht gangbar, auch die Reinigung der Luft von
den korrosiven Gasen macht häufig große Schwierigkeiten und bedingt umfangreiche
Maßnahmen.
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Gesteigerte Belüftung der Vorrichtungen durch fest angeordnete Ventilation
der Aufstellungsräume oder Gestelle führt nur zu einer geringen Temperaturerniedrigung
um wenige Grad, etwa i o bis 2o°, so daß es nicht gelingt, aus dem kritischen Temperaturgebiet
von i5o bis 2oo° herauszukommen.
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Es wurde nun gefunden, daß man luftgekühlte Regeltransformatoren mit
beweglichen Stromabnehmern dadurch wirksam gegen Überhitzung und fortschreitende
Korrosion schützen kann, däß der bewegliche Stromabnehmer und zweckmäßig auch der
mit diesem in Berührung stehende ruhende Leitungsteil des. Transformators durch
mit dem Stromabnehmer mitgeführte Luftdüsen gekühlt wird.
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Die neue Anordnung ist in einer Ausführungsform in der.Zeichnung dargestellt.
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In Abb. i ist eine schematische Darstellung eines sog. Ringtransformators
oder Ringreglers nach bekannter Bauart gezeigt. Hier ist i der aus Blechpaketen
bestehende Eisenring. 2 ist die außen blanke Kupferwicklung, deren Windungen sowohl
gegen das Eisen wie gegeneinander isoliert sind. 3 ist die äußere Teilisolation
dieser Wicklung, 4 ist der Stromabnehmer (Kontaktrolle), der häufig zweckmäßig aus
einer zwischen Kupferscheiben gefaßten Graphitrolle besteht. Er ist an einem um
die Mittelachse des Reglers drehbaren radialen Arm 5 befestigt und kann auf dem
äußeren Umfang der Kupferwindungen des Transformators bewegt werden. *je nach der
Stellung des Stromabnehmers kann nun eine regelbare Spannung zwischen der Rolle
und einer der Stromzuführungen, z. B. A, entnommen werden. Die Stromentnahme an
der Rolle erfolgt z, B. mittels eines federbelasteten Plättchens 6.
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Zur Erzielung einer wirksamen örtlichen Kühlung ist an dem Arm 5 ein
Düsenkörper 7 fest angebracht, so daß die Luft durch die Düsen 8 und 9 aus günstiger
Lage die Seitenflächen der Rolle q. und die Oberfläche der blanken Kupferwindungen
2 unter der Rolle q. bestreichen kann. Gegebenenfalls können zur Kühlung dieser
Kupferwindungen noch besondere Düsen angeordnet werden.
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In Abb. 2 ist ein Querschnitt D-D durch den Regler dargestellt. i
ist das Transformatoreisen, io die Innenisolation, 2 die außen blanke Kupferwicklung,
auf der die Kontaktrolle q. abrollt, und 3 die äußere Isolation und Fassung des
Transformators. 6 ist ein federbelastetes Kontaktplättchen. 7 ist der Düsenkörper
mit den Düsen 8 und 9, der mit einer Schelle oder einem anderen geeigneten Befestigungsmittel
an dem radialen Reglerarm 5, welcher auch die Rolle q. trägt, befestigt ist.
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Die Zuführung der Kühlluft kann durch bewegliche Schlauchleitung oder
mit einer fest verlegten Zuführung mittels Stopfbüchse durch die Reglerachse und
dann durch eine Leitung i i an dein Arm 5 entlang erfolgen.
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Unter dem Einfluß der korrodierenden Gase bilden sich besonders bei
höherer Temperatur und starker Belastung des Reglers auf den blanken Kupferwindungen
2 und an den Seitenscheiben der Kontaktrolle q. sowie an dem Kontaktplättchen 6
die schon erwähnten Oxyd- bzw. Sulfidschichten, die bei höherer Temperatur zu Krusten
werden und damit erhöhten Widerstand und gesteigerte Erhitzung bewirken. Unter dem
Einfluß der Kühlungmit der durch die Düsen 8 und 9 auf die heißesten Stellen geblasenen
Luft gelingt es nun, leicht die Temperatur des Stromabnehmers, selbst bei voller
Belastung .des Reglers und schon vorhandenem Belag, auf eine Temperatur zu bringen,
die ebenfalls so hoch oder niedriger ist als die bei vollständig blanken Kontaktflächen
unter gleichen Belastungsbedingungen. Da die Geschwindigkeit für die Bildung der
schädlichen Schichten bei Temperaturen bis zu etwa ioo bis i2o° sehr gering ist
gegenüber den Verhältnissen bei i5o bis 2oo° und mehr, ist es möglich, diese luftgekühlten
Transformatoren auch in einer Industrieatmosphäre gefahrlos voll oder mit Überlast
zu betreiben und ganz erheblich an Überholungs- und Instandsetzungsarbeit und -kosten
zu sparen.
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Im Vergleich zu einer allgemeinen Belüftung der Vorrichtung mittels
Ventilatoren ergibt sich weiter der Vorteil, daß die Wärme mit geringem Aufwand
an Luft bei erhöhter Temperatur weggeführt wird und -däß deshalb für die gleiche
Wirkung, also dieselbe Temperatureraiiedrigung, nur eine sehr geringe Ventilationsarbeit
aufgewendet zu werden braucht.