EP0262410A1 - Eisenkern für Transformatoren mit mindestens drei Kernschenkeln - Google Patents
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- EP0262410A1 EP0262410A1 EP87112554A EP87112554A EP0262410A1 EP 0262410 A1 EP0262410 A1 EP 0262410A1 EP 87112554 A EP87112554 A EP 87112554A EP 87112554 A EP87112554 A EP 87112554A EP 0262410 A1 EP0262410 A1 EP 0262410A1
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- H—ELECTRICITY
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
Definitions
- the invention relates to an iron core for transformers with at least three core legs and with two yokes connecting them, the core limbs and the yokes are layered from sheet metal lamellae from grain-oriented, silicon alloyed transformer sheet, wherein the butt joints between the sheet metal slats are offset from one another from sheet metal layer to sheet metal layer and the sheet metal slats of adjacent sheet metal layers overlap one another in the region of the butt joints and where nodes between a yoke and a central core leg are formed by specially shaped gusset plates.
- the invention is based on the object of further improving the material utilization of the core material used and thus the construction factor in transformers of the type mentioned at the outset.
- the gusset plate lamellae consist of foils made of amorphous material with low magnetic reversal losses, that a large number of congruently cut foils form a gusset plate lamella and that the flux density in the amorphous material is lower than in the silicon alloyed transformer plate.
- the flux density in the amorphous material is at least by the factor cos ⁇ smaller than in the silicon-alloyed transformer sheet, the angle ⁇ being less than 30 ° and equal to the angle by which the butt joint between a lamella made of transformer sheet and a Gusset plate lamella is twisted in relation to a right-angled joint.
- the induction in the lamellae made of transformer sheet is expediently higher than the saturation induction of the amorphous material.
- Iron cores provided according to the invention with gusset plate lamellae made of amorphous material with low magnetic reversal losses can advantageously be used in large transformers because they further optimize their dimensions and thereby limit the use of the relatively expensive amorphous material to a minimum.
- a three-leg iron core is made up of a central core leg 1 and two end core legs 2, the ends of which are connected to one another by a lower yoke 3 and an upper yoke 4.
- the ends of the end core legs 2 and the yokes 3 and 4 meet in the usual way at 45 ° each against the longitudinal axes of the components butt joints.
- the nodes of the central core leg 1 with the yokes 3 and 4 are designed by special gusset plates 5.
- the gusset plate lamellae 5 consist of congruently layered films of amorphous material with very low magnetic loss losses. These films are usually much thinner than 0.05 mm due to their manufacturing process which requires a very high cooling rate. By stacking a variety of foils the gusset plate lamellae 5 have the same thickness as the plate lamellae made of 0.2 to 0.35 mm thick transformer plate.
- the gusset plate lamellae 5 have a simple rectangular shape, so that all of the butt joints flanked by them lie at right angles to the respective leg or yoke axis. A noticeable additional loss reduction in the area of the nodes is already achieved.
- the gusset plate lamellae 5 essentially have the shape of an isosceles triangle with an acute angle of 2 ⁇ less than or equal to 60 °.
- the cross-sectional area available to the river in addition to the butt joints of the gusset plate lamellae 5 with the yoke 3 or 4 is larger by a factor 1 / cos ⁇ than the cross-sectional area of the yoke 3 or 4.
- the butt joint between the gusset plate slats 5 and the central core leg 1 is also arrow-shaped, as a result of which the butt joint is in turn inclined by the angle ⁇ relative to the normal on the leg axis.
- the cross-sectional area is also enlarged next to the joint on the central core leg 1.
- the central core leg 1 is slightly shortened, so that the gusset plates 5 bridge an additional gap between the central core leg 1 and the respective opposite yoke 3 and 4.
- the gusset plate lamellae 5 are extended in the direction of the center core leg 1, the side edge of the gusset plate lamellae 5 each forming right angles with the splitting planes on the center core leg 1.
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Abstract
Die Kernschenkel (1, 2) derartiger Transformatoren sind üblicherweise durch Joche (3, 4) miteinander verbunden, wobei sowohl die Kernschenkel (1, 2) als auch die Joche (3, 4) aus Blechlamellen aus kornorientiertem Transformatorblech geschichtet sind und wobei Knotenstellen zwischen einem Joch (3, 4) und einem Mittelkernschenkel (1) von besonders geformten Knotenblechlamellen (5) gebildet sind. Erfindungsgemäß bestehen die Knotenblechlamellen (5) aus Folien aus amorphem Werkstoff mit niedrigen Ummagnetisierungsverlusten und bildet jeweils eine Vielzahl von deckungsgleich zugeschnittenen Folien je eine Knotenblechlamelle (5), wobei die Flußdichte im amorphen Werkstoff kleiner ist als im mit Silizium legierten Transformatorblech. Erfindungsgemäß gestaltete Eisenkerne sind vor allem geeignet zum Einsatz in Großtransformatoren, da sie gerade dort eine weitere Verbesserung der Werkstoffausnutzung ermöglichen.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Eisenkern für Transformatoren mit mindestens drei Kernschenkeln und mit zwei diese verbindenden Jochen,
wobei die Kernschenkel und die Joche aus Blechlamellen aus kornorientiertem, mit Silizium legiertem Transformatorblech geschichtet sind,
wobei die Stoßfugen zwischen den Blechlamellen von Blechlage zu Blechlage gegeneinander versetzt sind und die Blechlamellen einander benachbarter Blechlagen sich im Bereich der Stoßfugen gegenseitig überlappen und
wobei Knotenstellen zwischen einem Joch und einem Mittelkernschenkel von besonders geformten Knotenblechlamellen gebildet sind. - Bei Mehrphasentransformatoren mit geschachtelten mehrschenkligen Eisenkernen treten den Baufaktor bestimmende Zusatzverluste hauptsächlich an den Knotenstellen von Mittelschenkeln mit einem Joch auf. In diesen Bereichen sind in den Blechebenen elliptische magnetische Drehfelder vorhanden, die durch das Zusammentreffen räumlich unterschiedlich gerichteter Flüsse mit gegenseitiger elektrischer Phasenverschiebung entstehen. Dagegen herrschen in den Schenkel- und Jochbereichen außerhalb der Knotenstellen reine Wechselfelder vor.
- Durch die US-PS 2 922 972 ist es bekannt, bei fünfschenkligen Eisenkernen für Transformatoren, an den Knotenstellen zwischen Mittelkernschenkeln und Jochen besonders geformte Knotenblechlamellen vorzusehen. Diese Knotenblechlamellen bestehen ebenso wie die von ihnen miteinander verbundenen Mittelkernschenkel und Joche aus Transformatorblech mit einer magnetischen Vorzugsrichtung. Die Stoßfugen an den Mittelkernschenkeln und den Jochen verlaufen gegenüber deren Längsachen unter 45°. Dabei entsprechen die Längsachsen gleichzeitig der Blechwalzrichtung und der magnetischen Vorzugsrichtung. Die magnetische Vorzugsrichtung der Knotenblechlamellen ist abwechselnd links und rechts um 45° gedreht. Diese bekannte Knotenstellengestaltung ist zwar sehr aufwendig, kann aber die oben erwähnten elliptischen Drehfelder trotzdem nur unwesentlich günstiger aufnehmen als normal ohne besondere Knotenblechlamellen geschichtete Eisenkerne.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Werkstoffausnutzung des eingesetzten Kernwerkstoffs und damit den Baufaktor bei Transformatoren der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Knotenblechlamellen aus Folien aus amorphem Werkstoff mit niedrigen Ummagnetisierungsverlusten bestehen, daß jeweils eine Vielzahl von deckungsgleich zugeschnittenen Folien eine Knotenblechlamelle bildet, und daß die Flußdichte im amorphen Werkstoff kleiner ist als im mit Silizium legierten Transformatorblech.
- Nach vorteilhaften Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Eisenkerne ist die Flußdichte im amorphem Werkstoff mindestens um den Faktor cos α kleiner als im mit Silizium legierten Transformatorblech, wobei der Winkel α kleiner als 30° und gleich dem Winkel ist, um den die Stoßfuge zwischen einer Lamelle aus Transformatorblech und einer Knotenblechlamelle gegenüber einem rechtwinkligen Stoß verdreht ist. Dabei ist zweckmäßigerweise die Induktion in den Lamellen aus Transformatorblech höher als die Sättigungsinduktion des amorphen Werkstoffs.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale sind in den Ansprüchen 4 und 5 angegeben.
- Erfindungsgemäß mit Knotenblechlamellen aus amorphem Werkstoff mit niedrigen Ummagnetisierungsverlusten versehene Eisenkerne sind vorteilhaft bei Großtransformatoren einsetzbar, weil sie deren Abmessung weiter optimieren und dabei den Einsatz des verhältnismässig teueren amorphem Werkstoffs auf ein Minimum beschränken.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- FIG 1 die Vorderansicht eines dreischenkligen Eisenkerns für einen Mehrphasentransformator und
- FIG 2 und 3 weiter optimierte Ausführungsformen der Einzelheit bei A in FIG 1.
- Einander entsprechende Teile sind in allen FIG mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- Ein dreischenkliger Eisenkern ist aus einem Mittelkernschenkel 1 sowie zwei Endkernschenkeln 2 aufgebaut, deren Enden durch ein unteres Joch 3 und ein oberes Joch 4 miteinander verbunden sind. Die Enden der Endkernschenkel 2 und der Joche 3 und 4 stoßen in üblicher Weise an jeweils 45° gegen die Längsachsen der Bauteile geneigten Stoßfugen zusammen. Dagegen sind die Knotenstellen des Mittelkernschenkels 1 mit den Jochen 3 und 4 durch besondere Knotenblechlamellen 5 gestaltet.
- Die Knotenblechlamellen 5 bestehen aus deckungsgleich aufeinander geschichteten Folien aus amorphem Werkstoff mit sehr niedrigen Ummagnetisierungsverlusten. Diese Folien sind bedingt durch ihr eine sehr hohe Abkühlgeschwindigkeit erforderndes Herstellverfahren gewöhnlich wesentlich dünner als 0,05 mm. Durch Aufeinanderlegen einer Vielzahl von Folien erhalten die Knotenblechlamellen 5 die gleiche Stärke wie die Blechlamellen aus 0,2 bis 0,35 mm starkem Transformatorblech.
- Bei der Ausführungsform gemäß FIG 1 haben die Knotenblechlamellen 5 einfache Rechteckform, so daß alle von diesen flankierten Stoßfugen rechtwinklig zur jeweiligen Schenkel- bzw. Jochachse liegen. Schon dabei ist eine spürbare Zusatzverlustabsenkung im Bereich der Knotenstellen erreicht.
- Bei der Anordnung gemäß FIG 2 haben die Knotenblechlamellen 5 im wesentlichen die Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem spitzen Winkel von 2 α kleiner oder gleich 60°. Dadurch ist die dem Fluß neben den Stoßfugen der Knotenblechlamellen 5 mit dem Joch 3 bzw. 4 zur Verfügung stehende Querschnittsfläche um den Faktor 1/cos α größer als die Querschnittsfläche des Joches 3 bzw. 4.
- Bei der Anordnung gemäß FIG 3 ist zusätzlich die Stoßfuge zwischen den Knotenblechlamellen 5 und dem Mittelkernschenkel 1 pfeilförmig ausgeführt, wodurch die Stoßfuge wiederum um den Winkel α gegen die Normale auf der Schenkelachse geneigt ist. Dadurch ist bei dieser Anordnung die Querschnittsfläche auch neben der Fuge an dem Mittelkernschenkel 1 vergrößert. Außerdem ist dabei der Mittelkernschenkel 1 leicht verkürzt ausgeführt, so daß die Knotenblechlamellen 5 noch einen zusätzlichen Spalt zwischen dem Mittelkernschenkel 1 und dem jeweils gegenüberliegenden Joch 3 bzw. 4 überbrücken. Die Knotenblechlamellen 5 sind zu diesem Zweck in Richtung auf den Mittelkernschenkel 1 verlängert, wobei die Seiten-kante der Knotenblechlamellen 5 mit den Spaltebenen am Mittelkernschenkel 1 jeweils rechte Winkel bilden.
- Bei Anwendung der Erfindung auf Eisenkerne mit mehr als drei Kernschenkeln sind jeweils alle Knotenstellen zwischen Mittelkernschenkeln und Jochen von besonderen Knotenblechlamellen 5 gebildet. Lediglich die Verbindung der Endkernschenkel mit den Jochen ist auch in diesen Fällen durch Schrägstöße hergestellt.
Claims (5)
1. Eisenkern für Transformatoren mit mindestens drei Kernschenkeln und mit zwei diese verbindenden Jochen,
- wobei die Kernschenkel (1, 2) und die Joche (3, 4) aus Blechlamellen aus kornorientiertem, mit Silizium legiertem Transformatorblech geschichtet sind,
- wobei die Stoßfugen zwischen den Blechlamellen von Blechlage zu Blechlage gegeneinander versetzt sind und die Blechlamellen einander benachbarter Blechlagen sich im Bereich der Stoßfugen gegenseitig überlappen und
- wobei Knotenstellen zwischen einem Joch (3, 4) und einem Mittelkernschenkel (1) von besonders geformten Knotenblechlamellen (5) gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Knotenblechlamellen (5) aus Folien aus amorphem Werkstoff mit niedrigen Ummagnetisierungsverlusten bestehen,
- daß jeweils eine Vielzahl von deckungsgleich zugeschnitte nen Folien eine Knotenblechlamelle (5) bildet und
- daß die Flußdichte im amorphen Werkstoff kleiner ist als im mit Silizium legierten Transformatorblech.
- wobei die Kernschenkel (1, 2) und die Joche (3, 4) aus Blechlamellen aus kornorientiertem, mit Silizium legiertem Transformatorblech geschichtet sind,
- wobei die Stoßfugen zwischen den Blechlamellen von Blechlage zu Blechlage gegeneinander versetzt sind und die Blechlamellen einander benachbarter Blechlagen sich im Bereich der Stoßfugen gegenseitig überlappen und
- wobei Knotenstellen zwischen einem Joch (3, 4) und einem Mittelkernschenkel (1) von besonders geformten Knotenblechlamellen (5) gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Knotenblechlamellen (5) aus Folien aus amorphem Werkstoff mit niedrigen Ummagnetisierungsverlusten bestehen,
- daß jeweils eine Vielzahl von deckungsgleich zugeschnitte nen Folien eine Knotenblechlamelle (5) bildet und
- daß die Flußdichte im amorphen Werkstoff kleiner ist als im mit Silizium legierten Transformatorblech.
2. Eisenkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußdichte im amorphen Werkstoff mindestens um den Faktor cos α kleiner ist als im mit Silizium legierten Transformatorblech, wobei der Winkel kleiner als 30° und gleich einem Winkel ist, um den die Stoßfuge zwischen einer Lamelle aus Transformatorblech und einer Knotenblechlamelle (5) gegenüber einem rechtwinkligen Stoß verdreht ist.
3. Eisenkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktion in den Lamellen aus Transformatorblech höher ist als die Sättigungsinduktion des amorphen Werkstoffs.
4. Eisenkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenblechlamellen (5) die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisen, wobei der Stoß mit dem zugehörigen Mittelschenkel (1) rechtwinklig ist (FIG 2).
5. Eisenkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenblechlamellen (5) die Form einer Pfeilspitze haben und die Blechlamellen der Mittelkernschenkel (1) im Pfeilschnitt ausgeführt sind (FIG 3).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3631186 | 1986-09-12 | ||
DE3631186 | 1986-09-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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EP0262410A1 true EP0262410A1 (de) | 1988-04-06 |
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ID=6309511
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
EP87112554A Withdrawn EP0262410A1 (de) | 1986-09-12 | 1987-08-28 | Eisenkern für Transformatoren mit mindestens drei Kernschenkeln |
Country Status (1)
Country | Link |
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EP (1) | EP0262410A1 (de) |
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- 1987-08-28 EP EP87112554A patent/EP0262410A1/de not_active Withdrawn
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