NO164867B - Hoeystroemtransformator med indirekte spenningsinnstilling via en mellomkrets. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en høystrømtransformator som har indirekte spenningsinnstilling via en mellomkrets og består av henholdsvis en hoved- og en tilleggstransformator anordnet i en felles beholder og hvis lavspenningsviklinger,

hver er oppbygget av et stort antall parallellkoblede viklingsledere som i tverrsnitt perpendikulært på vikleaksene til sammen har form av et åttetall, er innbyrdes elektrisk seriekoblet og har som følge av kryssende forbindelsesledere innbyrdes motsatt viklingsretning.

Innen kjemisk og metallurgisk industri blir der til de forskjelligste formål anvendt elektrisk oppvarmede ovner som med forholdsvis lave driftsspenninger arbeider med meget store strømstyrker. Da en overføring av de høye strømstyrker som behøves for disse ovnene, over større avstander byr på tekniske vanskeligheter og dessuten også er uøkonomisk, blir der vanligvis like i nærheten av ovnene oppstilt transformatorer hvor den med høyspenning tilførte elektriske energi bringes ned på det ønskede spenningsnivå.

Et transformatoraggregat som er utviklet til formålet

og er kjent fra CH-PS 409.130, har en høyspenningsvikling,

mens lavspenningsviklinger hver bestående av en eneste vinding hos henholdsvis en hoved- og en tilleggstransformator er koblet i serie. De to lavspenningsviklinger har til sammen form av et åttetall, hvor lederen imidlertid ikke er krysset på midten,

så strømmen flyter i samme retning gjennom begge viklingene.

Fra DE-PS 21 36 211 er det dessuten for et slikt høystrøm-anlegg også allerede kjent å bygge opp lavspenningsviklingene av skivespoler sammenfattet til dobbeltspoler. I den forbindelse er det imidlertid uunngåelig for seriekoblingen av sammenhørende dobbeltspoler å fremstille minst én loddeforbindelse. Dette er riktignok mulig når man overholder særskilte forsiktighets-regler ved viklinger av massive ledere, men meget kostbart.

Ganske særlig støter man på vanskeligheter når det gjelder anvendelse av revolverte ledere.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave

ved en høystrømtransformator å skaffe en slik viklingsform og forbindelsesmulighet for dens høystrømside at der både fås en god teknisk og også god økonomisk utnyttelse av det

anvendte materiale, særlig viklingsledernes materiale, og mulighet for å anvende oppbygningen praktisk talt ubegrenset for hvilke som helst forlangte strømstyrker og vindingstall på lavspenningsviklingen.

Ifølge oppfinnelsen blir denne oppgave løst ved en høy-strømtransf ormator av den innledningsvis nevnte art ved en kombinasjon av trekk hvor

begge lavspenningsviklingene er utført som ettlags lagvikling av en revolvert leder som viklingsleder,

der for de parallellkoblede viklingsledere for hver lavspenningsvikling er anordnet ett av aksialt over hverandre stablede viklingsavsnitt,

til hverandre svarende viklingsavsnitt for begge lavspenningsviklingene er viklet i et sammenhengende forløp, idet der foran begynnelsen av det viklingsavsnitt som skal vikles først,

er fiksert et tilstrekkelig langt viklingslederstykke for siste halve vinding og fra det viklingsavsnitt som skal vikles sist, er fiksert en utgående ledning på den først benyttede viklekjerne,

hver viklingsleder i hvert av viklingsavsnittene har minst to vindinger,

og lavspenningsviklingene i akseretningen er lengre enn den respektive tilhørende høyspenningsvikling, slik at strømfordelingen i de innbyrdes parallellkoblede viklingsavsnitt tilnærmelsesvis er den samme.

Fordelaktige utformninger av oppfinnelsesgjenstanden består-i at der i det minste mellom de overfor hverandre liggende vindinger av til hverandre grensende viklingsavsnitt er anordnet radiale kjølekanaler, at overgangen fra vinding til vinding innen-viklingsavsnittene skjer via en og en krøkning, og at viklingsavsnitt som følger på hverandre i aksial retning,

har innbyrdes motsatt vikleretning.

Ytterligere gunstige utformninger av oppfinnelsesgjenstanden1 går ut på at viklingsavsnittene er elektrisk parallellkoblet. ved innlodding av de utgående ledere i spor i massive lederplater, samtidig som en av disse lederplater for hver fase er forbundet med høystrømgjennomføringer i en vegg av beholderen, og de øvrige lederplater enten er ført sammen til et stjernepunkt for lavspenningsviklingene i de tre faser eller også er syklisk forbundet med de førstnevnte lederplater til en elektrisk trekantkobling.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er meget gunstig, for

den tillater en meget god utnyttelse av alt anvendt viklings-ledermateriale og samtidig en meget kompakt utførelse av viklingen som sådann. Takket være denne meget gode materialut-nyttelse er det mulig innenfor det av transporthensyn begrensede beholderprofil å utføre høystrømviklinger som i en trefaset enhet kan omsette effekt på mer enn 100 MVA i varig drift.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen vil bli belyst nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser koblingsskjemaet for en høystrømtransfor-mator med indirekte spenningsinnstilling via en mellomkrets. Fig. 2 er et grunnriss av et høystrømtransformatoraggregat med beholderdeksel og øvre åk fjernet. Fig. 3 viser tverrsnitt av lavspenningsviklingene etter linjene III-III på fig. 4 og 5, og

fig. 4 og 5 viser akseparallelle snitt av lavspenningsviklingen etter linjene henholdsvis IV-IV og V-V.

Til hverandre svarende komponenter er forsynt med samme henvisningsbetegnelser på alle figurene.

Ben 8 av en hovedtransformators trebenede jernkjerne

er i retning innenfra og utover konsentrisk omgitt av en og en delvikling 4, en og en høyspenningsvikling 3 og en og en lavspenningsvikling 1. Parallelt med hovedtransformatorens jernkjerne i rommet er der for en tilleggstransformator anordnet en likeledes trebenet jernkjerne med ben 9 som i retning innenfra og utover konsentrisk bærer hver sin høyspenningsvikling 5 og hver sin lavspenningsvikling 2. Hoved- og tilleggstransformator er anordnet tett ved siden av hverandre i en felles beholder 10 som vanligvis er fylt med en kjølende og isolerende væske.

Høyspenningsviklingen 3 er via ikke viste høyspennings-gjennomføringer tilkoblet et høyspennings-forsyningsnett og induserer en spenning i lavspenningsviklingen som er koblet med den via hovedtransformatorens jernkjerne, samt trinnviklingen 4. Trinnviklingen 4 mater tilleggstransformatorens høyspenningsvikling, 5 med en spenning som kan"stilles inn med hensyn til størrelse og retning ved hjelp av en trinnkobler 6 og en bryter 7. Høyspenningsviklingen 5 induserer i sin tur i lavspenningsviklingen 2 en spenning.som takket være seriekobling av de to lavspenningsviklinger.-.. 1 og 2 blir vek-torielt addert til eller subtrahert fra den" spenning som høy-spenningsviklingen 3 induserer i lavspenningsviklingen 1.

Lavspenningsviklingen 1 og lavspenningsviklingen 2 er oppbygget av samme antall elektrisk parallellkoblede viklingsavsnitt av revolverte ledere som viklingsledere og har i det viste utførelseseksempel tre vindinger hver. Hver av viklings-lederne danner i hver av de to lavspenningsviklinger 1 og 2 et viklingsavsnitt utført i ett lag. Viklingsavsnitt som ligger i samme aksiale høyde og tilhører samme fase i lavspenningsviklingene henholdsvis 1 og 2, er koblet i serie, samtidig som de viklingslederstykker som utgjør deres forbindelsesledere 17, krysser hverandre mellom lavspenningsviklingene 1 og 2,

så disse får motsatt vikleretning.

Ut fra den beskrevne anordning av lavspenningsviklingene

1 og 2 får disse til sammen i plan loddrett på vikleaksene form av et åttetall med tre vindinger i hvert av de to viklingsavsnitt. De to respektive seriekoblede viklingsavsnitt av lavspenningsviklingene 1 og 2 er viklet sammenhengende i ett omfar, så loddesteder unngås. For å gjøre dette mulig er der for det første foran begynnelsen av det viklingsavsnitt som skal vikles først, fiksert et tilstrekkelig langt viklingslederstykke for siste halve vinding såvel som en utgående ledning fra det viklingsavsnitt som skal vikles sist, på den først benyttede viklekjerne. På denne viklekjerne ferdigvikles så det viklingsavsnitt som skal vikles sist - i det viste utførelseseksempel tre vindinger av en streng for lavspenningsviklingen 1 .

På viklebenken blir viklekjernen nå forskjøvet omtrent

i rett vinkel til den påløpende viklingslederstreng og på

tvers av vikleaksen et stykke lik avstanden mellom lavspenningsviklingene 1 og 2, og en annen viklekjerne blir festet på viklebenken konsentrisk til vikleaksen. Den annen viklekjerne rager frem foran den første i akseretningen, så det blir mulig

å vikle annet viklingsavsnitt, i utførelseseksempelet to og en halv vinding, av lavspenningsviklingen 2 ubetydelig aksialt forskjøvet uten avbrytelse av viklingslederstrengen.

Etter opphevelse av den ubetydelige aksiale forskyvning

under opprettholdelse av viklingsforløpet i forbindelseslederne 17 mellom de to viklingsavsnitt blir viklingslederen kappet og enden bøyet ut og fiksert. Så blir det viklingslederstykke fra den først benyttede viklekjerne som ligger foran begynnelsen av det først viklede viklingsavsnitt, lagt rundt annen viklekjerne under dannelse av en halv vinding og etter bøyning av den annen utgående lederende likeledes fiksert til enden av dette viklingsavsnitt.

De to viklingsavsnitt som således er viklet i seriekobling

i ett stykke, danner en selvbærende komponent som kan monteres selvstendig inntil den senere innbygning i transformatoran-ordningen. Ved innbygningen i viklingsanordningen er det derfor uten vanskelighet mulig å stable vilkårlig mange slike selv-stendige elementer aksialt over hverandre. Antall parallell-grener kan derfor velges vilkårlig, så lavspenningsviklingene 1 og 2 kan tilpasses praktisk talt hvilken som helst viklings-strøm.

Parallellkoblingen av disse elementer som representerer viklingsavsnittene, skjer via massive lederplater 12, som oppviser spor til innlodning av de frie ender av de utgående lederpartier og samtidig benyttes som koblingsforbindelser for lavspenningsviklingene 1 og 2. Til formålet er f.eks.

en første lederplate 12 for hver fase forbundet med høystrøm-gjennomføringer 13 og en annen lederplate 12 for hver fase forbundet enten med et stjernepunkt eller med den syklisk etterfølgende lederplate 12 hos første fase til en elektrisk trekantkobling.

Da lavspenningsviklingene 1 og 2 er sterkt termisk påkjent,

er der mellom de enkelte vindinger eller i alle fall i det minste mellom aksialt på hverandre følgende viklingsavsnitt anordnet radiale kjølekanaler 15. I tillegg er høyspennings-viklingene 3 og 5 for å unngå overbelastninger av de viklingsavsnitt som ligger ved endene av lavspenningsviklingene 1

og 2 i rommet, som følge av aksialt forskjellig strømfordeling,

gjort kortere i akseretning enn den respektive tilhørende lavspenningsvikling 1 resp. 2.

For ytterligere økning av den termisk'forsvarlige belast-barhet bærer viklingsanordningene hos de:enkelte faser hver sin presspanmantel 20 som omgir dem fullstendig og via distanselister 21 støtter seg på omkretsen av hver sin av lavspenningsviklingene 1 resp. 2. Disse presspanmantler 21 tjener til å lede kjølevæsken, idet de selv i tilfellet av drift med sifkulasjonspumpe tvinger kjølevæsken: til å strømme gjennom viklingene. Som følge av en derved fremtvungen høyere strøm-ningshastighet av kjølevæsken i viklingene blir varmeavgivelsen fra disse øket, så der ved samme viklingsforløp kan transfor-meres større effekt enn ved anordninger med kjølekretsløp som drives rent termisk ved konveksjon.

For at de på hverandre stablede viklingsavsnitt som skal danne lavspenningsviklingene 1 og 2/ skal bli sikkert innspent mellom plane trykkringer 19 anordnet loddrett på vikleaksen,

er de enkelte vindinger viklet uten stigning og innbyrdes forbundet ved krøkninger 16 i kilerommene mellom forbindelses-ledningene 17. For langt på vei å kompensere de ved pilene 18 antydede kortslutningskrefter gjensidig er aksialt på hinannen følgende viklingsavsnitt dessuten utført med motsatt vikleretning.

Viklingsoppbygninger i samsvar med oppfinnelsen egner

seg for alle transformator- og drosselspoleviklinger som har to eller flere vindinger og belastes med meget sterke strømmer.

Claims (7)

1. Høystrømtransformator som har indirekte spenningsinnstilling via en mellomkrets og består av henholdsvis en hoved- (8) og en tilleggstransformator (9), anordnet i en felles beholder (10) og hvis lavspenningsviklinger (1,2) som hver er oppbygget av et større antall parallellkoblede viklingsledere som i tverrsnitt perpendikulært på vikleaksene til sammen har form av et åttetall, er innbyrdes elektrisk seriekoblet og har som følge av kryssende forbindelsesledere (17) innbyrdes motsatt vikleretning, karakterisert ved kombina-sjonen av de trekk at begge lavspenningsviklingene (1,2) hver er utført som en ettlags lagvikling av en revolvert leder som viklingsleder, at der for hver av de parallellkoblede viklingsledere i hver lavspenningsvikling (1,2) er anordnet ett av aksialt over hverandre stablede viklingsavsnitt, at til hverandre svarende viklingsavsnitt av begge lavspenningsviklinger (1,2) er viklet i et sammenhengende forløp, idet der foran begynnelsen av det viklingsavsnitt som skal vikles først, er fiksert et tilstrekkelig langt viklingslederstykke for siste halve vinding og fra det viklingsavsnitt som skal vikles sist er en fiksert utgående ledning på den først benyttede viklekjerne, at hver viklingsleder i hvert viklingsavsnitt har minst to vindinger, og at lavspenningsviklingene (1,2) i akseretningen er lenger enn den respektive tilhørende høyspenningsvikling (3,5), slik at strømfordelingen i de innbyrdes parallellkoblede viklingsavsnitt tilnærmelsesvis er den samme.

2. Høystrømtransformator som angitt i krav 1, karakterisert ved at der i det minste mellom de overfor hverandre liggende vindinger av aksialt til hverandre grensende viklingsavsnitt er anordnet radiale kjølekanaler (15).

3. Høystrømtransformator som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at overgangen fra vinding til vinding innen viklingsavsnittene skjer via en respektive krøkning (16), slik at vindingene, som er viklet uten stigning, danner viklesylindre med endeflater i rett vinkel til vikleaksen.

4. Høystrømstransformator som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at i akseretning på hverandre følgende viklingsavsnitt har innbyrdes motsatt vikleretning.

5. Høystrømstransformator som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at viklingsavsnittene er elektrisk parallellkoblet ved innlodding av de utgående ledere i spor i massive lederplater (12).

6. Høystrømtransformator som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at en av lederplatene (12) for hver fase er forbundet med høystrømgjennomf©ringer (13) i en plate (14) som bæres av en beholdervegg (10), og at de øvrige lederplater (12) enten er sammensluttet til et stjernepunkt for de tre fasers lavspenningsviklinger (1,2) eller er syklisk forbundet med de førstnevnte lederplater (12) til en elektrisk trekantkobling.

7. Høystrømtransformator som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at en presspanmantel (20) fullstendig omgir viklingsanordningene i hver av fasene og forhindrer radial utstrømning av kjølevæske fra viklingsanordningen til det frie rom i beholderen, samtidig som presspanman-telen (20) støtter seg på akseparallelle distanselister (21) på omkretsen av lavspenningsviklingene (1,2) under dannelse av aksiale kjølekanaler.