EP2698800A1 - Stromversorgungsanordnung mit einem Transformator mit einem Transformatorkern mit im Polygon angeordneten Schenkeln - Google Patents

Stromversorgungsanordnung mit einem Transformator mit einem Transformatorkern mit im Polygon angeordneten Schenkeln Download PDF

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EP2698800A1
EP2698800A1 EP12180740.8A EP12180740A EP2698800A1 EP 2698800 A1 EP2698800 A1 EP 2698800A1 EP 12180740 A EP12180740 A EP 12180740A EP 2698800 A1 EP2698800 A1 EP 2698800A1
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EP
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power supply
supply arrangement
transformer
carriers
arrangement according
Prior art date
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EP12180740.8A
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EP2698800B1 (de
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Peter Dr. Wallmeier
Gladwyn De Vidts
Christian Ferber
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AEG Power Solutions GmbH
Original Assignee
AEG Power Solutions GmbH
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Publication date
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    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
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    • H01F27/2847—Sheets; Strips
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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
    • H01F27/25—Magnetic cores made from strips or ribbons

Definitions

  • a power supply with such a transformer is for example from the document WO 00/25327 A1 known.
  • the first and second polygons are isosceles triangles.
  • cylinder in this application is not limited to a straight circular cylinder, which is often associated exclusively with the term cylinder.
  • a cylinder is bounded by two parallel, flat surfaces (top and top surfaces) and a lateral or cylindrical surface formed by parallel straight lines. That is, it results from shifting a flat surface or curve along a straight line that is not in that plane. If the straight lines are perpendicular to the ground and top surfaces, the general definition for a straight cylinder is used.
  • the transformer described in said document is suitable and arranged for the transmission of electrical energy from a primary three-phase AC system to a secondary AC three-phase system or vice versa. It has a compact design, which is particularly advantageous for applications that require a small footprint.
  • AEG Power Solutions B.V. power supply arrangements are known which are particularly suitable and adapted for the supply of polysilicon reactors operated for the vapor deposition (CVD) of silicon from trichlorosilane to silicon bars according to the Siemens method.
  • the power supplies described therein provide secondary, i. on the reactor side at least temporarily high currents of 1000 to 5000 A, in particular of 3000 A, which flow through silicon rods to heat them.
  • power regulators are arranged in switchgear cabinets which are installed in one or two rows adjacent to a transformer of the power supply arrangement.
  • the arrangement can lead to long cable paths on the secondary side of the transformers.
  • the terminals of the secondary windings are outside the cylinder.
  • the known advantage of the compact, space-saving design of the transformer is combined by the invention with an optimized adaptation of the external design of the power supply arrangement to the external design of a polysilicon reactor.
  • material can be saved by the fact that the secondary circuit of the transformer can be placed directly on the outside of the transformer.
  • the paths between the terminals of the secondary windings can be shortened. If the loads, for example a polysilicon reactor, are arranged above the power supply arrangement, the paths between the secondary wiring of the transformer and the loads can also be shortened compared to the current state of the art.
  • the first carriers are led out of the transformer laterally. Thus, the terminals of the secondary windings are easily accessible from the outside.
  • the first carriers are preferably led out of the transformer at the locations where the secondary windings, to the terminals of which the carriers are connected, project beyond the cylinder described by the transformer core. Unlike known triangular transformers, the terminals of all secondary windings are not led out on a single side of the transformer. Rather, the first carriers are found on all sides of the transformer.
  • the first carriers may have a cross section of 500 mm 2 to 3000 mm 2 , in particular of 1500 mm 2 .
  • circuit carriers can be attached according to the invention.
  • the first carriers can carry the circuit carriers in whole or in part. But it is also possible that the first carrier experienced no mechanical stress by the circuit carrier.
  • the transformer may have one or more holding means, on which or the transformer core is arranged, and the or also the circuit carriers bear wholly or partly directly or indirectly bear or.
  • the holding means may comprise a frame on which the transformer rests and which advantageously also holds and / or supports the circuit carriers.
  • the power supply arrangement may comprise power controllers.
  • One input of each power controller may be electrically connected to an outer conductor terminal of one of the secondary windings with the interposition of one of the first carriers.
  • one of the power controllers, several power controllers or all power controllers can be arranged on the circuit carriers.
  • the outputs of the power controllers whose inputs are connected to the outer conductor terminals of one of the secondary windings, can be electrically interconnected at one point.
  • These power controllers are preferably arranged on a circuit carrier or on two adjacent circuit carriers.
  • the power supply arrangement may comprise a control means. This can be suitable and set up for operating the power controllers in voltage sequence control.
  • the circuit carriers have at least one substantially flat surface.
  • the circuit carrier is a plate.
  • the circuit carriers preferably consist wholly or partly of an electrical insulator.
  • each circuit carrier may be arranged with the at least one flat surface parallel to two legs and parallel to two yokes of the transformer core.
  • At least one further leg is arranged between the planar surface of one of the circuit carriers and the legs and yokes parallel thereto.
  • the inputs of all arranged on one of the circuit carrier power controller may be connected to the outer conductor terminals of one of the secondary windings.
  • Each secondary winding can then be assigned a circuit carrier on which the power controllers are arranged, which are connected to the outer conductor terminals of the secondary winding.
  • each secondary winding it is likewise possible for each secondary winding to have two circuit carriers assigned to it and for the power regulators connected to the outer conductor connections of the secondary winding to be arranged on one of the two circuit carriers. These circuit carriers can only carry the connected to the terminals of a secondary winding power controller.
  • the inputs of a first part of the power controllers arranged on one of the circuit carriers may be connected to outer conductor terminals of a first one of the secondary windings, and the inputs of a second part of the power controllers arranged on one of the circuit carriers may be connected to outer conductor terminals of a second one of the secondary windings.
  • Terminals of the primary windings of the first transformer are advantageously guided into an inner space of the first transformer, which is not filled by the transformer core and windings of the first transformer. This makes it easy to separate the secondary-side connections and the primary-side connections.
  • windings of another transformer are arranged on the transformer core of the first transformer.
  • the windings of the first transformer and of the further transformer can then be arranged in overlying or juxtaposed areas on the legs of the transformer core.
  • At outer conductor terminals of secondary windings of the other transformer further electrically conductive carrier may be connected, which hold the first and / or further circuit carriers wholly or partially and / or wear, on which power controller are arranged.
  • the power supply arrangement can have at least one further transformer, which is designed in the same way as the first transformer, and that further electrically conductive carriers are connected to outer conductor terminals of secondary windings of the further transformer and wholly or partially hold and / or support the first and / or further circuit carriers on which power controllers are arranged.
  • a power supply arrangement has a plurality of transformers, these can be arranged one above the other.
  • the legs of the transformers can be arranged in alignment.
  • leads of a second power supply arrangement can be routed through this clearance, which is suitable and arranged to supply a medium-voltage silicon reactor.
  • the power supply arrangement according to the invention has two transformers T1, T2.
  • the transformers T1, T2 have primary windings and secondary windings T1.1 to T2.3, which are arranged on a common transformer core K.
  • the transformer core K has legs K1 and yokes K2, which are arranged in the geometric shape of a straight cylinder with a triangle as a base and as a top surface.
  • the yokes K2 are arranged along the edges of the base and the top surface.
  • the legs K1 are arranged along the edges of a lateral surface of the cylinder.
  • the transformers T1, T2 are three-phase AC transformers, each having three primary windings and three secondary windings.
  • a total of four windings are arranged, namely a primary winding of the first transformer T1, a secondary winding of the first transformer T1, a primary winding of the second transformer T2 and a secondary winding of the second transformer T2.
  • the primary and secondary windings of the first transformer T1 are in a first region and the primary and secondary windings of the second transformer are arranged in a second region.
  • the first area and the second area are arranged one above the other.
  • the secondary windings T1.1 to T2.3 of the transformers T1, T2 are wound from copper foils, so that the secondary windings of small thickness and large width of the foils can have a cross section of 1500 mm 2 .
  • the secondary windings T1.1 to T2.3 of the transformers T1, T2 have a plurality of terminals A, a neutral terminal and a plurality of outer conductor terminals.
  • One of the outer conductor terminals and the neutral terminal are preferably provided at one end of each secondary winding T1.1 to T2.3.
  • the other outer conductor connections are each center taps of the secondary windings.
  • the terminals A so the outer conductor terminals and the neutral terminal of the secondary windings T1.1 to T2.3 are connected to electrical conductors louse bending rigid metal, preferably copper.
  • These rigid conductors L have a cross section of 1500 mm 2 .
  • the bending-resistant conductors L project laterally over the transformers and serve as carriers which partially support plate-shaped circuit carriers S1.1 to S3.1, which are arranged along the legs of the transformer core.
  • the conductors L hereinafter also referred to as the carrier L, and the terminals A are denoted by A1 in the figures. In the figures, some connections A are shown which are not connected to a conductor L. connected but could be connected to other conductors L.
  • circuit carriers S1.1 to S3.1 power controller are mounted, which are connected to a first terminal of the line adjuster via one of the carrier L with an outer conductor terminal of a secondary winding.
  • Second terminals, namely output terminals of the power controller are interconnected via conductors at a point which is connected to an output terminal of the power supply arrangement according to the invention.
  • circuit carriers S1.1 to S3.1 may serve to control the power controllers, generate ignition pulses from power converter valves of the power controllers, for example thyristors, IGBTs or other controllable switches, or others.
  • the arranged on the circuit boards components and components are not or only partially shown in the figures.
  • the power controllers connected downstream of a secondary winding T1.1 to T2.3 are arranged on two circuit carriers adjacent to this secondary winding, so that all outer conductor connections of the secondary windings with short carriers are connected to the downstream power controller.
  • Two circuit carriers S1.1 to S3.1 are each arranged in a plane, for example S1.2 and S2.1, wherein the power carriers arranged on the circuit carriers S1.1 to S3.1 arranged in one plane are arranged with different secondary windings T1.1 to T2.3 of the first area and the second area are connected.
  • Power controllers which are connected to secondary windings T1.1 to T2.3 of superimposed areas can be arranged together on a circuit carrier S1.1 to S3.1.
  • the circuit carrier S2.1 carries power controllers which are connected to terminals of the secondary winding T1.2 and power controllers which are connected to terminals of the secondary winding T2.2.
  • Two circuit carriers S1.1 to S3.1 each lie on each side of the cylinder spanned by the transformer core K parallel to two legs K1 and two yokes K2 connecting these legs K1 and are adjacent to these legs K1 and Jochen K2 such that no other leg K1 and no other yoke K2 are interposed therebetween.

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  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
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  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsanordnung mit einem ersten Transformator (T1), - der einen Transformatorkern (K) aufweist, - wobei der Transformatorkern (K) Schenkel (K1) und diese verbindende Joche (K2) hat, - wobei die Schenkel (K1) und Joche (K2) in der geometrischen Form eines Zylinders angeordnet sind und der Zylinder ein erstes Polygon als Grundfläche und ein zweites Polygon als der Grundfläche gegenüberliegende Fläche hat, - wobei die Joche (K2) entlang von Kanten des ersten Polygons sowie entlang von Kanten des zweiten Polygons angeordnet sind und die Schenkel (K1) entlang der Kanten einer Mantelfläche des Zylinders angeordnet sind, - und mit auf den Schenkeln (K1) des Transformators (T1) angeordneten Primärwicklungen und Sekundärwicklungen (T1.1, T1.2, T1.3), dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklungen (T1.1, T1.2, T1.3) wenigstens drei Anschlüsse (A), darunter einen Neutralleiteranschluss und zwei Außenleiteranschlüsse haben, dass alle Außenleiteranschlusse der Sekundärwicklungen mit je einem ersten elektrisch leitenden Träger (L) mechanisch und elektrisch verbunden sind, der ein äußeres Ende hat und dass die äußeren Enden der Träger (L) außerhalb des Zylinders liegen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgungsanordnung mit einem ersten Transformator,
    • der einen Transformatorkern aufweist,
    • wobei der Transformatorkern Schenkel und diese verbindende Joche hat,
    • wobei die Schenkel und Joche in der geometrischen Form eines Zylinders angeordnet sind und der Zylinder ein erstes Polygon als Grundfläche und ein zweites Polygon als Deckfläche hat,
    • wobei die Joche entlang von Kanten des ersten Polygons sowie entlang von Kanten des zweiten Polygons angeordnet sind und die Schenkel entlang der Kanten einer Mantelfläche des Zylinders angeordnet sind,
    • und mit auf den Schenkeln des Transformators angeordneten Primärwicklungen und Sekundärwicklungen.
  • Eine Stromversorgung mit einem derartigen Transformator ist zum Beispiel aus dem Dokument WO 00/25327 A1 bekannt. Das erste und das zweite Polygon sind gleichschenklige Dreiecke.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff Zylinder in dieser Anmeldung nicht auf einen geraden Kreiszylinder beschränkt ist, der häufig ausschließlich mit dem Begriff Zylinder assoziiert wird. Ein Zylinder ist nach der für diese Anmeldung geltenden allgemeinen Definition (siehe www.wikipedia.de) von zwei parallelen, ebenen Flächen (Grund- und Deckfläche) und einer Mantel- bzw. Zylinderfläche, die von parallelen Geraden gebildet wird, begrenzt. Das heißt, er entsteht durch Verschiebung einer ebenen Fläche oder Kurve entlang einer Geraden, die nicht in dieser Ebene liegt. Sind die Geraden senkrecht zu Grund- und Deckfläche, spricht man nach der für diese Anmeldung geltenden allgemeinen Definition von einem geraden Zylinder.
  • Der in dem genannten Dokument beschriebenen Transformator ist zur Übertragung von elektrischer Energie von einem primären Dreiphasenwechselstromsystem in ein sekundäres Dreiphasenwechselstromsystem oder umgekehrt geeignet und eingerichtet. Er hat eine kompakte Bauform, was insbesondere für Anwendungen von Vorteil ist, bei denen es auf einen geringen Platzbedarf ankommt.
  • Ferner sind aus verschiedenen veröffentlichten Patentanmeldungen der Anmelderin, der AEG Power Solutions B. V., Stromversorgungsanordnungen bekannt, die insbesondere für die Versorgung von Polysiliciumreaktoren geeignet und eingerichtet sind, die zur Dampfabscheidung (CVD) von Silicium aus Trichlorsilan an Siliciumstäben nach dem Siemensverfahren betrieben werden. Die dort beschriebenen Stromversorgungen stellen sekundärseitig, d.h. reaktorseitig zumindest zeitweilig hohe Ströme von 1000 bis 5000 A, insbesondere von 3000 A zur Verfügung, die durch Siliciumstäbe fließen, um diese zu erwärmen.
  • Diese hohen Ströme machen elektrische Verbindungen zwischen dem Reaktor erforderlich, die Querschnitte von 500 mm2 bis 3000 mm2, insbesondere von 1500 mm2 haben. Die elektrischen Verbindungen sind in der Regel aus Kupfer hergestellt, was gerade in Zeiten der Verteuerung und Verknappung von Kupfer ein Problem sein kann.
  • Bei den bisher bekannten Stromversorgungsanordnungen sind - soweit sie Stand der Technik sind - Leistungssteller in Schaltschränken angeordnet, die in einer oder zwei Reihen benachbart zu einem Transformator der Stromversorgungsanordnung aufgestellt sind. Die Anordnung kann zu langen Leitungswegen auf der Sekundärseite der Transformatoren führen.
  • Die Konstrukteure von Stromversorgungsanordnungen für die Herstellung von Polysilicium haben ein Interesse, Leitungen möglichst kurz auszuführen, um Material sparen zu können.
  • Es entstand daher schon in der Vergangenheit die Idee, die Stromversorgungsanordnungen unter einem Polysiliciumreaktor anzuordnen, um die Leitungswege zu verkürzen. Durch diese Maßnahmen konnte der Platzbedarf der Stromversorgungsanordnung und der Materialbedarf für die Verbindungen zwischen Komponenten der Anordung bzw. der Anordnung und dem Reaktor bereits reduziert werden. Eine weitere Optimierung ist dennoch sinnvoll. Ein Ansatz dafür ist die Verwendung einer vorstehend beschriebenen Stromversorgungsanordnung mit einem Transformator, der einen zylindrischen Transformatorkern hat.
  • Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stromversorgungsanordnung mit einem Transformator mit einem zylinderartigen Transformatorkern sah sich nun ein Fachmann für die Entwicklung und Konstruktion von Stromversorgungsanordnungen für Polysiliciumreaktoren vor die Aufgabe gestellt, eine eingangs beschriebenen Stromversorgungsanordnung so weiterzubilden, dass sie optimal für die Versorgung von Polysiliciumreaktoren verwendet werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
    • dass die Sekundärwicklungen wenigstens drei Anschlüsse, darunter einen Neutralleiteranschluss und zwei Außenleiteranschlüsse haben,
    • dass alle Außenleiteranschlüsse der Sekundärwicklungen mit je einem ersten elektrisch leitenden Träger mechanisch und elektrisch verbunden sind, der ein äußeres Ende hat und
    • dass die äußeren Enden der ersten Träger außerhalb des Zylinders und damit außerhalb des ersten Transformators liegen.
  • Vorzugsweise liegen auch die Anschlüsse der Sekundärwicklungen außerhalb des Zylinders.
  • Der bekannte Vorteil der kompakten, platzsparenden Ausführung des Transformators wird durch die Erfindung mit einer optimierten Anpassung der äußeren Gestaltung der Stromversorgungsanordnung an die äußere Gestaltung eines Polysiliciumreaktors kombiniert. Zusätzlich kann Material gespart werden und zwar dadurch, dass die sekundäre Beschaltung des Transformators unmittelbar an der Außenseite des Transformators angeordnet werden kann. Die Wege zwischen den Anschlüssen der Sekundärwicklungen können dadurch verkürzt werden. Sind die Lasten, zum Beispiel ein Polysiliciumreaktor, über der Stromversorgungsanordnung angeordnet, können auch die Wege zwischen der sekundären Beschaltung des Transformators und den Lasten gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik verkürzt werden. Die ersten Träger sind aus dem Transformator seitlich herausgeführt. Damit sind die Anschlüsse der Sekundärwicklungen von außen gut zugänglich.
  • Die ersten Träger sind vorzugsweise an den Stellen aus dem Transformator herausgeführt, an denen die Sekundärwicklungen, mit deren Anschlüssen die Träger verbunden sind, den vom Transformatorkern beschriebenen Zylinder überragen. Anders als bei bekannten Dreiecks-Transformatoren sind die Anschlüsse aller Sekundärwicklungen nicht auf einer einzigen Seite des Transformators herausgeführt. Vielmehr finden sich die ersten Träger auf allen Seiten des Transformators.
  • Für erfindungsgemäße Stromversorgungsanordnungen für Dreiphasenwechselstromsysteme hat es sich herausgestellt, dass Zylinder mit gleichschenkligen Dreiecken als Grund- bzw. Deckflächen besonders geeignet sind, um Lage der Schenkel und Joche des Transformatorkerns sowie der Wicklungen vorzugeben. Derartige Transformatoren werden in dieser Anmeldung auch als Dreieckstransformatoren bezeichnet.
  • Die ersten Träger können einen Querschnitt von 500 mm2 bis 3000 mm2, insbesondere von 1500 mm2 haben.
  • An den ersten Trägern, insbesondere an den äußeren Enden der ersten Träger, können gemäß der Erfindung Schaltungsträger befestigt sein. Die ersten Träger können die Schaltungsträger ganz oder zum Teil tragen. Es ist aber auch möglich, dass das die ersten Träger keine mechanische Belastung durch die Schaltungsträger erfahren. Der Transformator kann ein oder mehrere Haltemittel aufweisen, auf dem bzw. denen der Transformatorkern angeordnet ist, und das bzw. die außerdem die Schaltungsträger ganz oder teilweise mittelbar oder unmittelbar trägt bzw. tragen. Das oder die Haltemittel können einen Rahmen umfassen, auf dem der Transformator ruht und der vorteilhaft auch die Schaltungsträger hält und/oder stützt.
  • Die Stromversorgungsanordnung kann Leistungssteller aufweisen. Ein Eingang jedes Leistungsstellers kann unter Zwischenschaltung eines der ersten Träger elektrisch mit einem Außenleiteranschluss einer der Sekundärwicklungen verbunden sein. Ferner kann einer der Leistungssteller, können mehrere der Leistungssteller oder alle Leistungssteller auf den Schaltungsträgern angeordnet sein.
  • Die Ausgänge der Leistungssteller, deren Eingänge mit den Außenleiteranschlüssen einer der Sekundärwicklung verbunden sind, können in einem Punkt elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Leistungssteller sind vorzugsweise auf einem Schaltungsträger oder auf zwei benachbarten Schaltungsträgern angeordnet.
  • Die Stromversorgungsanordnung kann ein Steuerungsmittel aufweisen. Dieses kann zum Betreiben der Leistungssteller in Spannungsfolgesteuerung geeignet und eingerichtet sein.
  • Die Schaltungsträger weisen wenigstens eine im wesentlichen ebene Fläche auf. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Schaltungsträger um eine Platte. Die Schaltungsträger bestehen vorzugsweise ganz oder teilweise aus einem elektrischen Isolator.
  • Gemäß der Erfindung kann jeder Schaltungsträger mit der wenigstens einen ebenen Fläche parallel zu zwei Schenkeln und parallel zu zwei Jochen des Transformatorkerns angeordnet sein.
  • Es ist möglich, dass zwischen der ebenen Fläche eines der Schaltungsträger und den dazu parallelen Schenkel und Jochen wenigstens ein weiterer Schenkel angeordnet ist.
  • Ebenso ist es möglich, dass zwischen der ebenen Fläche eines der Schaltungsträger und den dazu parallelen Schenkel und Jochen kein weiterer Schenkel angeordnet ist.
  • Die Eingänge aller auf einem der Schaltungsträger angeordneten Leistungssteller können mit den Außenleiteranschlüssen einer der Sekundärwicklungen verbunden sein. Jeder Sekundärwicklung kann dann ein Schaltungsträger zugeordnet sein, auf dem die Leistungssteller angeordnet sind, die mit den Außenleiteranschlüssen der Sekundärwicklung verbunden sind.
  • Ebenso ist es möglich, dass jeder Sekundärwicklung zwei Schaltungsträger zugeordnet sind und dass die mit den Außenleiteranschlüssen der Sekundärwicklung verbundenen Leistungssteller auf einem der beiden Schaltungsträger angeordnet sind. Diese Schaltungsträger können ausschließlich die mit den Anschlüssen einer Sekundärwicklung verbundenen Leistungssteller tragen.
  • Die Eingänge eines ersten Teils der auf einem der Schaltungsträger angeordneten Leistungssteller können mit Außenleiteranschlüssen einer ersten der Sekundärwicklungen verbunden sein und die Eingänge eines zweiten Teils der auf einem der Schaltungsträger angeordneten Leistungssteller können mit Außenleiteranschlüssen einer zweiten der Sekundärwicklungen verbunden sein.
  • Anschlüsse der Primärwicklungen des ersten Transformators sind vorteilhaft in einen Innenraum des ersten Transformators geführt sein, der nicht durch den Transformatorkern und Wicklungen des ersten Transformators ausgefüllt ist angeordnet. Damit ist eine einfache Trennung der sekundärseitigen Anschlüsse und der primärseitigen Anschlüsse möglich.
  • Es ist möglich, dass Wicklungen eines weiteren Transformators auf dem Transformatorkern des ersten Transformators angeordnet sind. Die Wicklungen des ersten Transformators und des weiteren Transformators können dann in über- oder nebeneinander liegenden Bereichen auf den Schenkeln des Transformatorkerns angeordnet sein. An Außenleiteranschlüssen von Sekundärwicklungen des weiteren Transformators können weitere elektrisch leitende Träger angeschlossen sein, die die ersten und/oder weitere Schaltungsträger ganz oder teilweise halten und/oder tragen, auf denen Leistungssteller angeordnet sind.
  • Die Stromversorgungsanordnung kann wenigstens einen weiteren Transformator aufweisen, der ebenso ausgebildet ist wie der erste Transformator, und dass an Außenleiteranschlüssen von Sekundärwicklungen des weiteren Transformators weitere elektrisch leitende Träger angeschlossen sind, die die ersten und/oder weitere Schaltungsträger ganz oder teilweise halten und/oder tragen, auf denen Leistungssteller angeordnet sind.
  • Weist eine Stromversorgungsanordnung mehrere Transformatoren auf, können diese übereinander angeordnet sein. Die Schenkel der Transformatoren können in einer Flucht angeordnet sein.
  • Zwischen den Wicklungen des ersten Transformators bzw. des oder der weiteren Transformatoren kann ein Freiraum vorhanden sein, der zur Durchführung von elektrischen Leitungen durch den Transformator oder die Transformatoren geeignet und eingerichtet ist. Es können zum Beispiel Leitungen einer zweiten Stromversorgungsanordnung durch diesen Freiraum geführt werden, die zur Versorgung eines Siliciumreaktors mit Mittelspannung geeignet und eingerichtet ist.
  • In diesen Freiraum können auch die Anschlüsse der Primärwicklungen hineinragen, zu denen Anschlussleitungen durch den Freiraum geführt sein können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in schematischer Darstellung
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Stromversorgungsanordnung in der Vogelperspektive,
    Fig. 2
    die Stromversorgungsanordung in der Draufsicht,
    Fig. 2a
    ein Detail aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung und
    Fig. 3
    die Stromversorgungsanordnung in der Vorderansicht.
  • Die erfindungsgemäße Stromversorgungsanordnung weist zwei Transformatoren T1, T2 auf. Die Transformatoren T1, T2 weisen Primärwicklungen und Sekundärwicklungen T1.1 bis T2.3 auf, die auf einem gemeinsamen Transformatorkern K angeordnet sind. Der Transformatorkern K hat Schenkel K1 und Joche K2, die in der geometrischen Form eines geraden Zylinders mit einem Dreieck als Grundfläche und als Deckfläche angeordnet sind. Die Joche K2 sind entlang der Kanten der Grundfläche und der Deckfläche angeordnet. Die Schenkel K1 sind entlang der Kanten einer Mantelfläche des Zylinders angeordnet.
  • Bei den Transformatoren T1, T2 handelt es sich um Dreiphasenwechselstromtransformatoren, die jeweils drei Primärwicklungen und drei Sekundärwicklungen aufweisen.
  • Auf einem Schenkel K1 sind insgesamt vier Wicklungen angeordnet, nämlich eine Primärwicklung des ersten Transformators T1, eine Sekundärwicklung des ersten Transformators T1, eine Primärwicklung des zweiten Transformators T2 und eine Sekundärwicklung des zweiten Transformators T2.
  • Die Primär- und Sekundärwicklungen des ersten Transformators T1 sind in einem ersten Bereich und die Primär- und Sekundärwicklungen des zweiten Transformators sind in einem zweiten Bereich angeordnet.
  • Der erste Bereich und der zweite Bereich sind übereinander liegend angeordnet.
  • Die Sekundärwicklungen T1.1 bis T2.3 der Transformatoren T1, T2 sind aus Kupferfolien gewickelt, so dass die Sekundärwicklungen geringer Stärke und großer Breite der Folien einen Querschnitt von 1500 mm2 aufweisen können.
  • Die Sekundärwicklungen T1.1 bis T2.3 der Transformatoren T1, T2 weisen mehrere Anschlüsse A auf, einen Nullleiteranschluss und mehrere Außenleiteranschlüsse. Einer der Außenleiteranschlüsse und der Nullleiteranschluss sind vorzugsweise an einem Ende jeder Sekundärwicklung T1.1 bis T2.3 vorgesehen. Bei den übrigen Außenleiteranschlüssen handelt es sich jeweils um Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen.
  • Die Anschlüsse A, also die Außenleiteranschlüsse und der Nullleiteranschluss der Sekundärwicklungen T1.1 bis T2.3 sind mit elektrischen Leitern Laus biegesteifem Metall, vorzugsweise Kupfer, verbunden. Diese biegesteifen Leiter L haben einen Querschnitt von ebenfalls 1500 mm2. Die biegesteifen Leiter Lüberragen die Transformatoren seitlich und dienen als Träger , welche plattenförmige Schaltungsträger S1.1 bis S3.1 , die entlang der Schenkel des Transformatorkern angeordnet sind, teilweise halten. Die Leiter L, im folgenden auch als Träger L bezeichnet, und die Anschlüsse A sind in den Figuren mit A1 bezeichnet. In den Figuren sind einige Anschlüsse A dargestellt, die nicht mit einem Leiter L verbunden sind, aber mit weiteren Leitern L verbunden werden könnten.
  • Auf den Schaltungsträgern S1.1 bis S3.1 sind Leistungssteller angebracht, die mit einem ersten Anschluss der Leitungssteller über je einen der Träger Lmit einem Außenleiteranschluss einer Sekundärwicklung verbunden sind. Zweite Anschlüsse, nämlich ausgangsseitige Anschlüsse der Leistungssteller sind über Leiter in einem Punkt miteinander verbunden, der mit einem Ausgangsanschluss der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung verbunden ist.
  • Neben den Leistungsstellern sind weitere Bauelemente und Komponenten auf den Schaltungsträgern S1.1 bis S3.1 angeordnet. Diese können der Steuerung der Leistungssteller, der Erzeugung von Zündimpulsen von Stromrichterventilen der Leistungssteller, zum Beispiel von Thyristoren, IGBT oder andere steuerbaren Schalter, oder anderem dienen. Die auf den Schaltungsträgern angeordneten Bauelemente und Komponenten sind in den Figuren nicht oder nur zum Teil dargestellt.
  • Die einer Sekundärwicklung T1.1 bis T2.3 nachgeschalteten Leistungssteller sind auf zwei dieser Sekundärwicklung benachbarten Schaltungsträger angeordnet, so dass alle Außenleiteranschlüsse der Sekundärwicklungen mit kurzen Trägern mit dem nachgeschalteten Leistungssteller verbunden sind.
  • Die Schaltungsträger S1.1 bis S3.1, die Leistungssteller tragen, die mit den Außenleiteranschlüssen einer Sekundärwicklung T1.1 bis T2.3 verbunden sind, wie zum Beispiel die Schaltungsträger S2.1 und S2.2 bezüglich der Sekundärwicklung T1.2, sind in Ebenen angeordnet, die sich im Winkel von 50 bis 70°, vorzugsweise von 60° schneiden Jeweils zwei Schaltungsträger S1.1 bis S3.1 sind in einer Ebene angeordnet, zum Beispiel S1.2 und S2.1, wobei die auf den in einer Ebene angeordneten Schaltungsträger S1.1 bis S3.1 Leistungssteller angeordnet sind, die mit verschiedenen Sekundärwicklungen T1.1 bis T2.3 des ersten Bereichs bzw. des zweiten Bereichs verbunden sind.
  • Leistungssteller die mit Sekundärwicklungen T1.1 bis T2.3 übereinanderliegender Bereiche verbunden sind, können gemeinsam auf einem Schaltungsträger S1.1 bis S3.1 angeordnet sein. So trägt zum Beispiel der Schaltungsträger S2.1 Leistungssteller, die mit Anschlüssen der Sekundärwicklung T1.2 verbunden sind, und Leistungssteller, die mit Anschlüssen der Sekundärwicklung T2.2 verbunden sind.
  • Je zwei Schaltungsträger S1.1 bis S3.1 liegen auf jeder Seite des vom Transformatorkern K aufgespannten Zylinders parallel zu zwei Schenkeln K1 und zwei diese Schenkel K1 verbindenden Joche K2 und sind zu diesen Schenkeln K1 und Jochen K2 derart benachbart, dass kein anderer Schenkel K1 und kein anderes Joch K2 dazwischen angeordnet sind.

Claims (14)

  1. Stromversorgungsanordnung mit einem ersten Transformator (T1),
    - der einen Transformatorkern (K) aufweist,
    - wobei der Transformatorkern (K) Schenkel (K1) und diese verbindende Joche (K2) hat,
    - wobei die Schenkel (K1) und Joche (K2) in der geometrischen Form eines Zylinders angeordnet sind und der Zylinder ein erstes Polygon als Grundfläche und ein zweites Polygon als der Grundfläche gegenüberliegende Fläche hat,
    - wobei die Joche (K2) entlang von Kanten des ersten Polygons sowie entlang von Kanten des zweiten Polygons angeordnet sind und die Schenkel (K1) entlang der Kanten einer Mantelfläche des Zylinders angeordnet sind,
    - und mit auf den Schenkeln (K1) des Transformatorkerns angeordneten Primärwicklungen und Sekundärwicklungen (T1.1, T1.2, T1.3),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Sekundärwicklungen (T1.1, T1.2, T1.3) wenigstens drei Anschlüsse (A), darunter einen Neutralleiteranschluss und zwei Außenleiteranschlüsse haben,
    dass alle Außenleiteranschlusse der Sekundärwicklungen (T1.1, T1.2, T1.3) mit je einem ersten elektrisch leitenden Träger (L) mechanisch und elektrisch verbunden sind, der ein äußeres Ende hat
    und dass die äußeren Enden der ersten Träger (L) außerhalb des Zylinders liegen.
  2. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Trägern (L), insbesondere an den äußeren Enden der ersten Träger (L), Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) befestigt sind.
  3. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Träger (L) die Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) tragen.
  4. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsanordnung Leistungssteller aufweist, wobei ein Eingang jedes Leistungsstellers unter Zwischenschaltung eines der ersten Träger (L) elektrisch mit einem Außenleiteranschluss einer der Sekundärwicklungen verbunden ist und auf einem der Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) angeordnet ist.
  5. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der Leistungssteller, deren Eingänge mit den Außenleiteranschlüssen einer der Sekundärwicklung (T1.1, T1.2, T1.3) verbunden sind, in einem Punkt elektrisch miteinander verbunden sind.
  6. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsanordnung ein Steuerungsmittel aufweist, welches zum Betreiben der Leistungssteller in Spannungsfolgesteuerung geeignet und eingerichtet ist.
  7. Stromversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) wenigstens eine im wesentlichen ebene Fläche aufweisen.
  8. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) mit der ebenen Fläche parallel zu wenigstens zwei Schenkeln (K1) und parallel zu zwei Jochen (K2) des Transformatorkerns (K) an den ersten Trägern (L) befestigt ist.
  9. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ebenen Fläche eines der Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) und den dazu parallelen Jochen (K2) wenigstens ein weiterer Schenkel (K1) angeordnet ist.
  10. Stromversorgungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ebenen Fläche eines der Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) und den dazu parallelen Jochen (K2) kein weiterer Schenkel (K1) angeordnet ist.
  11. Stromversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge aller auf einem der Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) angeordneten Leistungssteller mit den Außenleiteranschlüssen einer der Sekundärwicklungen verbunden sind.
  12. Stromversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge eines ersten Teils der auf einem der Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) angeordneten Leistungssteller mit den Außenleiteranschlüssen einer ersten der Sekundärwicklungen (T1.1, T1.2, T1.3) verbunden sind und die Eingänge eines zweiten Teils der auf einem der Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) angeordneten Leistungssteller mit den Außenleiteranschlüssen einer zweiten der Sekundärwicklungen (T1.1, T1.2, T1.3) verbunden sind.
  13. Stromversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsanordnung wenigstens einen weiteren Transformator (T2) aufweist, der ebenso ausgebildet ist wie der erste Transformator (T1), und dass an Außenleiteranschlüssen von Sekundärwicklungen des weiteren Transformators weitere elektrisch leitende Träger (L) angeschlossen sind, die die Schaltungsträger (S1.1 bis S3.2) und/oder weitere Schaltungsträger halten, auf denen Leistungssteller angeordnet sind.
  14. Stromversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Wicklungen des ersten Transformators (T1) bzw. des oder der weiteren Transformatoren ein Freiraum vorhanden ist, der zur Durchführung von elektrischen Leitungen durch den Transformator oder die Transformatoren geeignet und eingerichtet ist.
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