WO2000016350A2 - Htsl-transformator - Google Patents

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WO2000016350A2
WO2000016350A2 PCT/DE1999/002942 DE9902942W WO0016350A2 WO 2000016350 A2 WO2000016350 A2 WO 2000016350A2 DE 9902942 W DE9902942 W DE 9902942W WO 0016350 A2 WO0016350 A2 WO 0016350A2
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leakage
transformer
flux
stray
gap
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Michail Neitzke
Günter RIES
Reinhard Schlosser
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
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    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the invention relates to an HTSL transformer with at least one core leg, on which a superconducting primary winding and a superconducting secondary winding are arranged coaxially to form a diffusion gap.
  • Such a high-temperature superconducting (HTSL) transformer has a transformer core, on the core legs of which a number of superconducting primary and secondary windings corresponding to the number of phases are arranged.
  • the HTSL transformer core serves to guide the magnetic flux coupling the primary or high-voltage windings to the secondary or undervoltage windings, which is closed via yokes connecting the ends of the core legs.
  • each core leg carries both the primary winding and the secondary winding of the single-phase or multi-phase HTSL transformer, these superconducting windings are arranged coaxially to form a scattering gap or scattering channel. If the operating voltage and the nominal current of the transformer are comparatively low, the undervoltage winding is often divided into two tubular winding parts, between which the high-voltage winding is arranged. The high-voltage winding is then flanked on both sides by a scatter gap.
  • the or each stray channel is only exposed to an insulating medium, for example with oil, air or vacuum, in a HTSL transformer with windings made of superconducting conductor material, the stray gap also serves to accommodate what is required for cooling the superconductors Refrigerant, e.g. B. in the form of liquid or gaseous nitrogen.
  • the Use of a HTSL transformer, in particular for a rail vehicle, is known for example from DE 42 32 703 AI.
  • the interference currents in the overhead contact line network should also comply with certain limit values .
  • HTSL transformers developed so far, only a fraction of 1/100 to 1/10 of the required leakage inductance is achieved. The reason for this is the requirement for a weak magnetic field in the winding in order to keep the alternating field losses in the superconductor low and thus to achieve an efficiency of the transformer as close as possible to the 100% mark.
  • the desire for the smallest possible construction volume and for the use of as little cost-intensive conductor material as possible for the windings of the transformer are further reasons for a low leakage inductance in such transformers.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a HTSL transformer in which the interference currents generated in the network via the primary or high-voltage winding are particularly low while at the same time achieving the highest possible efficiency.
  • a leakage flux body for increasing the leakage inductance is provided in the leakage gap between the primary winding and the secondary winding, the leakage flux body having a plurality of cylindrical leakage flux elements which are arranged one above the other to form spaces.
  • the relative permeability of the stray flux body pers is ⁇ r > 1, preferably 10 to 50 times greater than 1.
  • the required leakage inductance can be achieved with a small construction volume and high efficiency as well as low conductor material by introducing ferromagnetic solid material, e.g. B. of so-called transformer iron, can be achieved in the scattering gap between the primary and the secondary winding when a number of stray flux elements are arranged one above the other to form axial gaps.
  • ferromagnetic solid material e.g. B. of so-called transformer iron
  • each spreading gap is expediently provided with a spreading flux body made up of stacked flow flux elements.
  • the HTSL transformer can thus be provided with a sufficiently high leakage inductance to suppress interference currents, which also results in a high required short-circuit voltage, even if a high leakage inductance appears to contradict the smallest possible construction volume with high efficiency and use of as little conductor material for the
  • Windings of the transformer are particularly desirable in an HTSL vehicle transformer for installation in an underfloor arrangement.
  • ferromagnetic solid material for the stray flux elements avoids eddy current losses and saturation of the material introduced into the stray gap. avoided.
  • sheet metal strips with layer insulation are particularly suitable, which are wound into a cylindrical shape and interrupted one or more times in the circumferential direction.
  • the individual stray flux elements formed from sheet-metal strip cylinders are then arranged one above the other in the or each stray gap, with the formation of axial gaps or spaces.
  • the leakage flux body formed from the individual leakage flux elements is at a radial distance from both windings, i. H. arranged for primary and secondary winding in the spreading gap. As a result, loss-generating vertical alternating field components are kept away from the respective winding.
  • the stray flux elements When using soft magnetic material with an orientation perpendicular to the winding axis and to the magnetic flux, the stray flux elements would expediently be arranged as a stack of sheets in the form of rings with at least one interruption on the circumference or in the form of a plurality of columns in the scattering gap.
  • the losses of the cylinders pressed into sheet metal stacks should be less than 1 W / kg with an inductance close to saturation.
  • the advantages achieved by the invention consist in particular in that, by inserting a number of magnetizable stray flux elements into a stray gap formed between coaxial windings of a HTSL transformer, a high stray inductance is possible with a small construction volume and high efficiency of the HTSL transformer.
  • leakage flux elements made of permeable or ferromagnetic material in the spreading gap to increase the leakage inductance is particularly advantageous in an HTSL vehicle transformer for a rail vehicle, since it is there that reliable suppression of interference currents in the driving network and at the same time the smallest possible construction volume without the use of additional conductor material is desired.
  • FIG. 1 shows a plan view of a single-phase HTSL transformer with stray flux bodies in the stray gaps between an high-voltage winding and two low-voltage windings
  • FIG. 2 shows a longitudinal section along the line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 shows one of the winding spaces of the HTSL transformer according to FIGS. 1 and 2 with stacked litter elements.
  • the HTSL transformer 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a transformer core 2 with a wound central core leg 3 and with two unwound yoke legs 4, 5, which are connected to one another via yokes 6, 7.
  • the transformer core 2 as a carrier of the magnetic
  • River is e.g. an iron body constructed in the form of laminated cores.
  • the central core leg 3 carries an undervoltage or secondary winding with two partial windings 8a and 8b, between which an upper voltage or primary winding 9 is arranged coaxially. Between the partial winding 8a directly surrounding the core leg 3 and the high-voltage winding 9, on the one hand, and between this and the outer partial winding 8b, on the other hand, a spreading gap 10 or 11 is formed.
  • the scattering gaps 10, 11 are filled with liquid or gaseous nitrogen, which is the insulating medium M and Coolant for the windings designed as superconductors 8.9.
  • Leakage flux bodies 12 and 13 are provided in the spreading gaps 10, 11.
  • the stray flux bodies 12, 13 formed from a plurality of cylindrical stray flux elements 12 'and 13' according to FIG. 3 preferably extend in the axial direction 14 over the entire winding height H.
  • the stray flux bodies 12 and 13 are also arranged in such a way in the respective spreading gap 10 and 11, respectively that a distance a or a 'is formed both to the high-voltage winding 9 and to each partial winding 8a, 8b.
  • Alternating field components running perpendicular to the axial direction 14 are kept away from the individual windings 8, 9.
  • the distance a between the stray flux bodies 12, 13 and the high-voltage winding 9 can be greater than the distance a 'between the stray flux bodies 12, 13 and the partial windings 8a and 8b of the undervoltage winding adjacent to them.
  • the stray flux bodies 12, 13 consist of a ferromagnetic solid material, preferably of transformer iron, the permeability of which is ⁇ r »1. Each stray flux body 12, 13 preferably has a relative permeability 10 ⁇ r ⁇ 50.
  • the stray flux bodies 12, 13, which are formed within the respective stray gap 10, 11 from stray flux elements 12, 13 ⁇ stacked one above the other and each preferably made of sheet metal strips with layer insulation, are interrupted in the circumferential direction by a gap 16 and 17, respectively.
  • Each stray flux element 12 ', 13' is interrupted at least once in the circumferential direction by gap formation.
  • Each leakage flux element 12 ', 13' also has a determinable height h.
  • the radial distance a on both sides to the high-voltage winding 9 in the HTSL transformer 1 with superconducting windings 8.9 is expediently at least half the height h of the leakage flux element 12 ', 13', where a> h / 2.
  • the scattering elements 12 ', 13' can also consist of soft magnetic sheet metal material which is oriented perpendicular to the winding axis running in the axial direction 14 and to the magnetic flux in the core leg 3 of the transformer core 2.
  • the stray flux elements 12 ', 13' formed from sheet metal stacks can be designed in the form of rings with at least one interruption on the circumference of each ring.
  • a plurality of columns can be provided, which are then arranged next to one another in the circumferential direction and one above the other in the axial direction 14.
  • Gaps 18 are again provided with a definable distance d in the axial direction 14 between the columnar stray flux elements 12 '13'.
  • an increase in the leakage inductance is achieved by introducing the leakage flux elements 12 ', 13' into the leakage gaps 10,11.
  • the insulating and cooling medium M in the or each scattering gap 10, 11 is partially replaced by the scattering flux bodies 12 or 13, so that an increase in the construction volume of the transformer 1 is not necessary.
  • Such an increase in the leakage inductance and the associated increase in the leakage resistance lying in series with the primary winding 9 suppresses the interference currents usually generated by the HTSL transformer 1 via its primary winding 9 in the connected network (not shown), or at least keeps it particularly low.

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Abstract

Um bei einem HTSL-Transformator (1) mit mindestens einem Kernschenkel (3), auf dem eine Primärwicklung (9) und eine Sekundärwicklung (8) unter Bildung eines Streuspalts (10, 11) koaxial angeordnet sind, eine möglichst hohe Streuinduktivität bei gleichzeitig geringem Bauvolumen und hohem Wirkungsgrad sowie unter Verwendung möglichst wenig Leitermaterials für die supraleitenden Wicklungen (8, 9) zu erzielen, ist im Streuspalt (10, 11) ein Streuflusskörper (12, 13) mit einer relativen Permeabiltät νr > 1 vorgesehen, der mehrere unter Bildung von Zwischenräumen (18) übereinander angeordnete zylinderförmige Streuflusselemente (12' bzw. 13') aufweist.

Description

Beschreibung
HTSL-Transformator
Die Erfindung bezieht sich auf einen HTSL-Transformator mit— mindestens einem Kernschenkel, auf dem eine supraleitende Primärwicklung und eine supraleitende Sekundärwicklung unter Bildung eines Streuspalts koaxial angeordnet sind.
Ein derartiger hochtemperatursupraleitender (HTSL-) Transformator weist einen Transformatorkern auf, auf dessen Kernschenkeln eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl von supraleitenden Primär- und Sekundärwicklungen angeordnet sind. Der HTSL-Transformatorkern dient wie ein üblicher Transformator zur Führung des die Primär- oder Oberspannungswicklungen mit den Sekundär- oder Unterspannungswicklungen koppelnden magnetischen Flusses, der über die Kernschenkel endseitig miteinander verbindende Joche geschlossen ist.
Trägt der oder jeder Kernschenkel sowohl die Primärwicklung als auch die Sekundärwicklung des ein- oder mehrphasigen HTSL-Transformators, so sind diese supraleitenden Wicklungen unter Bildung eines Streuspaltes oder Streukanals koaxial angeordnet. Sind die Betriebsspannung und der Nennstrom des Transformators vergleichsweise niedrig, so ist häufig die Unterspannungswicklung in zwei röhrenförmige Wicklungsteile unterteilt, zwischen denen die Oberspannungswicklung angeordnet ist. Die Oberspannungswicklung ist dann beidseitig von jeweils einem Streuspalt flankiert.
Während bei üblichen Transformatoren der oder jeder Streukanal lediglich mit einem isolierenden Medium, z.B. mit Öl, Luft oder Vakuum, beaufschlagt ist dient bei einem HTSL- Transformator mit aus supraleitendem Leitermaterial beste- henden Wicklungen der Streuspalt auch zur Aufnahme des für die Kühlung der Supraleiter erforderlichen Kältemittels, z. B. in Form von flüssigem oder gasförmigem Stickstoff. Der Einsatz eines HTSL-Transformators, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, ist beispielsweise aus der DE 42 32 703 AI bekannt.
Wie bei in Netzen eingesetzten, auch als Umspanner oder Um-— richter bezeichneten Verteilungstransformatoren, bei denen häufig die Forderung nach besonders geringen vom Transformator erzeugten Störströmen im Netz besteht, sollen auch die beispielsweise vom Umrichter eines Schienenfahrzeugs erzeug- ten Störströme im Fahrleitungsnetz bestimmte Grenzwerte einhalten. So wird bei bisher entwickelten HTSL-Transformatoren nur ein Bruchteil von 1/100 bis 1/10 der erforderlichen Streuinduktivität erreicht. Grund hierfür ist die Forderung nach einem nur schwachen magnetischen Feld in der Wicklung, um die Wechselfeldverluste im Supraleiter gering zu halten und somit einen Wirkungsgrad des Transformators möglichst in der Nähe der 100%-Marke zu erreichen. Der Wunsch nach einem möglichst kleinen Bauvolumen sowie nach der Verwendung von möglichst wenig kostenintensivem Leitermaterials für die Wicklungen des Transformators sind weitere Gründe für eine bisher nur geringe Streuinduktivität in derartigen Transformatoren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen HTSL- Transformator anzugeben, bei dem bei gleichzeitig möglichst hohem Wirkungsgrad dessen über die Primär- oder Oberspannungswicklung im Netz erzeugten Störströme besonders gering sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu ist im Streuspalt zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung ein Streuflusskörper zur Erhöhung der Streuinduktivität vorgesehen, wobei der Streuflußkörper mehrere zylinderförmige Streuflußelemente auf- weist, die unter Bildung von Zwischenräumen übereinander angeordnet sind. Die relative Permeabilität des Streuflußkör- pers ist μr > 1, vorzugsweise um den Faktor 10 bis 50 mal größer als 1.
Zwar ist es aus der DE 39 40 025 AI an sich bereits bekannt, bei einem herkömmlichen Transformator eine aus magnetisierba- rem Material mit einer Permeabilität deutlich größer als 1 bestehende Abschirmwicklung zwischen verschiedenen Wicklungen vorzusehen, um Störspannungen zu unterdrücken. Die Abschirmwicklung, die aus Drähten oder Bändern magnetischen Materials oder in Form eines aus weichmagnetischem Pulver gepressten und gebrannten Zylinders ausgeführt sein kann, ist jedoch in Axialrichtung entlang der Wicklungen einstückig und kann schon deshalb nicht ohne weiters bei einem HTSL-Transformator mit supraleitenden Wicklungen eingesetzt werden. So besteht einerseits bei einem aus einem entsprechenden Material gepressten Zylinder das Problem, dass dieser ebenso wie die supraleitenden Wicklungen bei einer Temperatur kleiner 77, 3K betrieben werden muß. Dies erfordert jedoch bei allen derartigen, bekannten Materialien infolge zwangsläufig auf- tretender Wärmeverluste in der Abschirmwicklung eine zusätzliche Kühlleistung, so dass eine Wirkungsgradverbesserung gerade nicht erzielt werden kann. Andererseits kann bei Verwendung eines draht- oder bandförmigen, magnetisierbaren Materials erkanntermaßen das Erreichen der Sättigungsinduktivität zumindest dann nicht vermieden werden, wenn die Abschirmwicklung in Axialrichtung entlang der Wicklungen einstückig ist.
Bei einem HTSL-Transformator kann die geforderte Streuinduktivität bei gleichzeitig geringem Bauvolumen und hohem Wir- kungsgrad sowie geringem benötigten Leitermaterial jedoch durch Einbringen von ferromagnetischem Massivmaterial, z. B. von sogenanntem Trafoeisen, in den Streuspalt zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung erreicht werden, wenn eine Anzahl von Streuflusselementen unter Bildung von Axialspalten übereinander angeordnet sind. Dazu sollte die effektive magnetische Permeabilität μ = μ0 • μr so gewählt werden, dass bei der im Streuspalt herrschenden magnetischen Streufeld- stärke H die magnetische Flussdichte B im Streuflusskörper, mit B = μ0 • μr ' H, unterhalb des Sättigungswertes der magnetischen Flussdichte B bleibt. Mit anderen Worten: Bei einem aus übereinander gestapelten Streuflusselementen gebildeten Streuflusskörper ist dessen relative Permeabilität, die durch das Verhältnis zwischen dem B-Feld im Streuflusskörper und dem B-Feld im Streuspalt bestimmt ist, auch dann stets wesentlich kleiner als die relative Permeabilität des vewende- ten Materials, wenn dieses - wie beispielsweise Trafoeisen - selbst hoch permeabel ist.
In der Querschnittsfläche des Streuspalts trägt der gegenüber Luft um den Faktor μr erhöhte Magnetfluss wirkungsvoll zur geforderten Streuinduktivität des HTSL-Transformators bei. Dadurch werden sowohl die magnetische Wechselfeldstärke am
Supraleiter des HTSL-Transformator und somit dessen Verluste als auch der Querschnitt des Streuspalts oder des Streuflusskanals und damit die Abmessungen der gesamten Wicklungsanordnung gering gehalten. Bei mehreren Streuspalten wird zweckmä- ßigerweise jeder Streuspalt mit einem aus übereinander gestapelten Streuflusselementen aufgebauter Streuflusskörper versehen.
Der HTSL-Transformator kann somit zur Unterdrückung von Stör- strömen mit einer ausreichend hohen Streuinduktivität versehen werden, woraus sich auch eine hohe erforderliche relative Kurzschlussspannung ergibt, auch wenn eine hohe Streuinduktivität im scheinbaren Widerspruch zu einem möglichst kleinen Bauvolumen bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad und der Verwendung von möglichst wenig Leitermaterial für die
Wicklungen des Transformators steht. Diese Eigenschaften sind insbesondere bei einem HTSL-Fahrzeugtransformator zum Einbau in Unterfluranordnung gewünscht.
Durch die Verwendung von ferromagnetischem Massivmaterial für die Streuflusselemente werden Wirbelstromverluste und eine Sättigung des in den Streuspalt eingebrachten Materials ver- mieden. Dabei eignen sich bezüglich der Form der Streuflusselemente besonders Blechbänder mit einer Lagenisolation, die zur Zylinderform gewickelt und in Umfangsrichtung ein- oder mehrfach unterbrochen sind. -
In den oder jeden Streuspalt werden dann die aus Blechband- Zylindern gebildeten einzelnen Streuflusselemente unter Bildung von Axialspalten oder Zwischenräumen übereinander angeordnet. Der aus den einzelnen Streuflusselementen gebildete Streuflusskörper ist mit einem radialen Abstand zu beiden Wicklungen, d. h. zur Primär- und zur Sekundärwicklung im Streuspalt angeordnet. Dadurch werden verlusterzeugende senkrechte Wechselfeldkomponenten von der jeweiligen Wicklung ferngehalten.
Bei Verwendung von weichmagnetischem Material mit senkrecht zur Wickelachse und zum Magnetfluss verlaufender Orientierung würden die Streuflusselemente zweckmäßigerweise als Blechstapel in Form von Ringen mit mindestens einer Unterbrechung am Umfang oder in Form einer Vielzahl von Säulen im Streuspalt angeordnet sein. Die Verluste der zu Blechstapeln ge- pressten Zylinder sollten bei einer Induktivität nahe der Sättigung kleiner als 1 W/kg sein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch Einsetzen einer Anzahl von magneti- sierbaren Streuflusselementen in einen zwischen koaxialen Wicklungen eines HTSL-Transformators gebildeten Streuspalt eine hohe Streuinduktivität bei gleichzeitig geringem Bau- volumen und hohem Wirkungsgrad des HTSL-Transformators ermöglicht wird.
Der Einsatz von Streuflusselementen aus permeablem oder fer- romagnetischem Material im Streuspalt zur Erhöhung der Streu- induktivität ist besondere bei einem HTSL-Fahrzeugtransfor- mator für ein Schienenfahrzeug von Vorteil, da gerade dort eine zuverlässige Unterdrückung von Störströmen im Fahrlei- tungsnetz gefordert und gleichzeitig ein möglichst geringes Bauvolumen ohne Verwendung von zusätzlichem Leitermaterial gewünscht wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand: einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 in Draufsicht einen einphasigen HTSL-Transformator mit Streuflusskörpern in den Streuspalten zwischen einer Oberspannungswicklung und zwei Unterspannungswicklungen, FIG 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II in FIG 1, und FIG 3 einen der Wickelräume des HTSL-Transformators gemäß den Figuren 1 und 2 mit gestapelten Streuflusselementen.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte HTSL-Transformator 1 weist einen Transformatorkern 2 mit einem bewickelten zentralen Kernschenkel 3 und mit zwei unbewickelten Rückschlussschenkeln 4,5 auf, die über Joche 6,7 miteinander verbunden sind. Der Transformatorkern 2 als Träger des magnetischen
Flusses ist z.B. ein in Form von Blechpaketen aufgebauter Eisenkörper.
Der zentrale Kernschenkel 3 trägt eine Unterspannungs- oder Sekundärwicklung mit zwei Teilwicklungen 8a und 8b, zwischen denen eine Oberspannungs- oder Primärwicklung 9 koaxial angeordnet ist. Zwischen der den Kernschenkel 3 unmittelbar umgebenden Teilwicklung 8a und der Oberspannungswicklung 9 einerseits sowie zwischen dieser und der äußeren Teilwicklung 8b andererseits ist jeweils ein Streuspalt 10 bzw. 11 gebildet. Die Streuspalte 10,11 sind mit flüssigem oder gasförmigem Stickstoff gefüllt, der gleichzeitig Isoliermedium M und Kühlmittel für die als Supraleiter ausgebildeten Wicklungen 8,9 ist.
In den Streuspalten 10,11 sind Streuflusskörper 12 bzw. 13 vorgesehen. Die gemäß FIG 3 aus mehreren, zylinderförmigen — Streuflusselementen 12' bzw. 13' gebildeten Streuflusskörper 12,13 erstrecken sich in Axialrichtung 14 vorzugsweise über die gesamte Wicklungshöhe H. Die Streuflusskörper 12 und 13 sind außerdem derart in dem jeweiligen Streuspalt 10 bzw. 11 angeordnet, dass sowohl zur Oberspannungswicklung 9 als auch zu jeder Teilwicklung 8a, 8b ein Abstand a bzw. a' gebildet ist. Dadurch werden verlusterzeugende, in Querrichtung 15, d. h. senkrecht zur Axialrichtung 14 verlaufende Wechselfeldkomponenten von den einzelnen Wicklungen 8,9 fern- gehalten. Dabei kann der Abstand a der Streuflusskörper 12,13 zur Oberspannungswicklung 9 größer sein als der Abstand a' zwischen den Streuflusskörpern 12,13 und den diesen benachbarten Teilwicklungen 8a bzw. 8b der Unterspannungswicklung.
Die Streuflusskörper 12,13 bestehen aus einem ferromagneti- schen Massivmaterial, vorzugsweise aus Trafoeisen, dessen Permeabilität μr » 1 ist. Vorzugsweise weist jeder Streuflusskörper 12,13 eine relative Permeabilität 10 < μr < 50 auf. Die Streuflusskörper 12,13, die innerhalb des jeweiligen Streuspalts 10,11 aus übereinander gestapelten und jeweils vorzugsweise aus Blechbändern mit Lagenisolation zur Zylinderform gewickelten Streuflusselementen 12 ,13Λ gebildet sind, sind in Umfangsrichtung durch einen Spalt 16 bzw. 17 unterbrochen. Dabei ist jedes Streuflusselement 12', 13' min- destens einmal in Umfangsrichtung durch Spaltbildung unterbrochen. Zwischen jeweils zwei Streuflusselementen 12', 13' ist ein axialer Abstand d vorgesehen, so dass zwischen benachbarten Streuflusselementen oder Teilstapeln 12' bzw. 13' ein axialer Zwischenraum 18 mit oder aus nicht magnetischem Material gebildet ist. Jedes Streuflusselement 12', 13' weist zudem eine bestimmbare Höhe h auf. Die effektive Permeabilität μ = μo * μr jedes Streuflusskörpers 12,13 ist zweckmäßigerweise gemäß der Beziehung μr = (h+d) /d eingestellt. Der radiale Abstand a beid- seitig zur Oberspannungswicklung 9 beträgt bei dem HTSL- — Transformator 1 mit supraleitenden Wicklungen 8,9 zweckmäßigerweise mindestens die Hälfte der Höhe h des Streuflusselements 12', 13', wobei a > h/2 ist.
Die Streuelemente 12', 13' können auch aus weichmagnetischem Blechmaterial bestehen, welches senkrecht zur in Axialrichtung 14 verlaufenden Wickelachse und zum Magnetfluss im Kernschenkel 3 des Transformatorkerns 2 orientiert ist. Dabei können die aus Blechstapeln gebildeten Streuflusselemente 12', 13' in Form von Ringen mit mindestens einer Unterbrechung am Umfang jedes Ringes ausgebildet sein.
Alternativ können eine Vielzahl von Säulen vorgesehen sein, die dann in Umfangsrichtung nebeneinander und in Axialrich- tung 14 übereinander angeordnet sind. Dabei sind zwischen den säulenförmigen Streuflusselementen 12' 13' wiederum Zwischenräume 18 mit einem bestimmbaren Abstand d in Axialrichtung 14 vorgesehen.
Beim Betrieb, d. h. bei Nennbetrieb des HTSL-Transformators 1 wird durch Einbringen der Streuflusselemente 12', 13' in die Streuspalte 10,11 eine Erhöhung der Streuinduktivität erzielt. Dabei wird das isolierende und kühlende Medium M in dem oder jedem Streuspalt 10,11 teilweise durch die Streu- flusskörper 12 bzw. 13 ersetzt, so dass eine Vergrößerung des Bauvolumens des Transformators 1 nicht erforderlich ist. Durch eine derartige Erhöhung der Streuinduktivität und der damit verbundenen Erhöhung des mit der Primärwicklung 9 in Reihe liegenden Streublindwiderstandes werden die vom HTSL- Transformator 1 über dessen Primärwicklung 9 im angeschlossenen (nicht dargestellten) Netz üblicherweise erzeugten Störströme unterdrückt oder zumindest besonders gering gehalten.

Claims

Patentansprüche
1. HTSL-Transformator mit mindestens einem Kernschenkel (3), auf dem eine supraleitende Primärwicklung (9) und eine supra- leitende Sekundärwicklung (8a, 8b) unter Bildung eines Streu-» spalts (10,11) koaxial angeordnet sind, wobei im Streuspalt (10,11) ein Streuflusskörper (12,13) mit einer relativen Per- meabiltät μr > 1 vorgesehen ist, der mehrere unter Bildung von Zwischenräumen (18) übereinander angeordnete zylinder- förmige Streuflusselemente (12' bzw. 13') aufweist.
2. Transformator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die effektive Permeabilität (μ) jedes Streuflusskörpers (12,13) gemäß der Beziehung μr = (h+d) /d eingestellt ist, wobei h die Höhe eines einzelnen Streuflusselementes (12 bzw. 13 Λ) und d der axiale Abstand zwischen jeweils zwei Streuflusselementen (12 Λ bzw. 13Λ) ist.
3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Streuflusskörper (12,13) beidseitig zu den Wicklungen (8,9) radial beabstandet ist, wobei der radiale Abstand (a,aΛ) mindestens die Hälfte der Höhe (h) eines Streuflusselements (12', 13') ist.
4. Transformator nach Anspr che 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Streuflusselemente (12λ,13λ) in Umfangsrichtung mindestens einmal unterbrochen sind.
5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Streuflusselemente (12 13 ) aus permeablem oder ferromagnetischem Material bestehen.
6. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Streuflusselemente (12 ,13 ) Blechband-Zylinder sind.
7. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass dessen im Streuspalt (12,13) vorgesehenes Kühlmittel (M) teilweise durch den Streuflusskörper (12,13) ersetzt ist.
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