DE2320589A1 - Transformator mit wickelkern - Google Patents

Description

• Transformator mit Wickelkern Die Erfindung betrifft einen Transformator mit Wickelkern und mit Ober- und Unterspannungswicklung.
• Bei den bisher üblichen Transformatoren sind um einen oder mehrere Eisenkerne von elektrischem Strom durchflossene, meist aus Kupfer hergestellte Wicklungen angeordnet. Um auch den Widerstand für den entstehenden Magnetfluß so niedrig wie möglich zu halten, sind die Enden der Eisenkerne durch Joche und erforderlichenfalls auch durch Rückflußschenkel miteinander verbunden. Nachteilig bei dieser bisher üblichen Anordnung ist die verhältnismäßig große erforderliche Menge an Kupfer, die sich zwangsweise daraus ergibt, daß der Wicklungsdurchmesser größer ist als der Kerndurchmesser.
• Das führt bei steigenden Leistungen und Spannungen zu immer ungünstigeren und damit weniger wirtschaftlichen Verhältnissen im Hinblick auf die erforderlichen Mengen von Kupfer und Eisen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Transformatoren-eine Anordnung zu schaffen, die eine günstigere Ausnutzung des eingesetzten Werkstoffes, insbesondere des Kupfers, ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die räumliche Anordnung von Kupfer- und Eisenkreis gegenüber der bisher üblichen Anordnung mit innenliegendem Eisenkern miteinander vertauscht ist, indem der Kupferkreis im wesentlichen aus koaxial um die Achse der- einzelnen Transformatorschenkel ineinander geschachteltenlelektrisch gegeneinander isolierten Röhren äus Kupfer besteht, und indem um diese Röhren Transformatorblechband als Eisenkreis spiralig mit mehr als einer Windung zu einem Mantel aufgewickelt ist, und indem die Röhren durch außerhalb des Eisenkreises angeordnete Verbindungsleiter elektrisch in Reihe geschaltet sind und die erforderlichen Wicklungen bilden.
• Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Röhren und der Mantel aus Transformatorblechband kreisringförmige Querschnitte haben und daß zwischen der äußersten Röhre und dem Mantel sowie zYYischen einem Teil von benachbarten Röhren und in dem Mantel selbst axiale Kühlkanäle vorgesehen sind.
• Nach anderen zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung bestehen die Röhren aus elektrolytisch oder durch Aufdampfen auf die jeweils vorhergehende Zwischenlage aufgebrachten elektrisch leitenden-Schichten und ist vorgesehen, daß die Röhren einen in Achsrichtung verlaufenden Schlitz aufweisen und daß der stabförmige Leiter des Hochspannungs eingangs massiv ist.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin, daß zwei Pakete aus ineinandergeschachtelten Röhren mit geraden Achsen und mit aneinanderliegenden Mänteln aus Transformatorblechband räumlich parallel angeordnet sind, wobei die entsprechenden Enden der einzelnen Röhren aus beiden Paketen durch Querstege so miteinander verbunden sind, daß die Röhren beider Pakete elektrisch in Reihe geschaltet sind und die erforderlichen Wicklungen bilden oder daß die ineinandergeschachtelten Röhren ein U-förmig gebogenes Paket bilden, dessen freie Schenkel von mindestens je einem Mantel aus Transformatorblechband umfaßt sind.
• Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführung bestehen insbesondere darin,- daß das Kupfergew cht gegenüber dem Eisengewicht sehr klein gehalten werden kann und auch darin, daß durch den aus Transformatorblechband gewickelten Eisenkern auch kleinere Eisenverluste zu erzielen sind. Außerdem erlaubt der koaxiale Aufbau der Leiter einen spannungstechnisch günstigeren Füllfaktor und wesentlich kleinere Isolationsabstände. Dadurch können ohne erheblichen Gewichtsaufwand höchste Spannungen erreicht erden.
• Das Vorteilhafte der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich auch daraus, daß der Transformator ohne Nachteile sehr eisenintensiv aufgebaut werden kann, so daß der Gesamtaufwand des eingesetzten Werkstoffes verkleinert werden kann.
• Daneben sind auch die spezifischen Kosten eines Bandwickelkernes geringer, als die eines geschichteten Kernes, wobei durch die Verwendung von Bandwickelkernen gleichzeitig die Leerlaufverluste gesenkt werden.
• Auch elektrisch ist die erfindungsgemäße Anordnung sehr vorteilhaft, weil sie bei sehr guter Kurzschlußfestigkeit und großer Stoßspannungsfestigkeit hohe Betriebsspannungen zuläßt.
• Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
• Fig 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Transformator mit vollkommen gestreckter Wicklung.
• Fig. 2 enthält dagegen eine zu einem U-förmigen Paket gebogene Wicklung und Fig. 3 zeigt perspektivisch im Ausschnitt die Enden von elektrisch in Reihe zu schaltenden Windungen.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren gleich bezeichnet.
• Um einen massiven stabförmigen Leiter 1 ist zur Isolation eine Zwischenlage 3 vorgesehen, auf die eine elektrisch leitende, vorzugsweise metallische, Schicht aufgebracht ist, die eine Röhre 2 bildet. Dabei wird der stabförmige Leiter 1 zweckmäßig als Wickelkern verwendet, auf den zunächst zur Isolation rapier- oder Kunststoffbahnen zu einer entsprechend der auftretenden Spannung bemessenen Zwischenlage 3 aufgewickelt ist, wobei die Breite der Bahnen etwas kleiner ist als die Länge des stabförmigen Leiters 1. Auf die Zwischenlage 3 ist nun aus Metallfolie eine erste innerste Röhre 2 aufgewickelt. Dabei kann sowohl eine Folienbahn verwendet werden, deren Breite der Länge der- zu wickelnden Röhre 2 entspricht, als auch ein schmales Band,das mit einander mehr oder weniger überlappenden Windungen schraubenförmig in einer oder mehreren Lagen auf die Zwischenlage 3 gewickelt ist.
• Auf die innerste Röhre 2 sind abwechselnd so viele weitere Zwischenlagen 3 und Röhren 2 aufgebracht, wie zur Bildung der vorgesehenen Wicklungen erforderlich sind, wobei die oberste Lage jedes aus ineinander geschachtelten Röhren 2 bestehenden Pakets von einer zur Isolation dienenden Zwischenlage 3 gebildet ist. Auf diese oberste Zwischenlage 3 werden nunmehr ein oder mehrere nebeneinander liegende Mäntel 4 aus Transformatorblechband aufgewickelt bzw. auf einem Dorn vorgewickelt Mäntel 4 aufgeschoben. Im Querschnitt bilden die Mäntel 4 dabei eine Spirale, deren Steigung gleich der Werkstoffdicke ist.
• Ein Ende des massiven stabförmigen Leiters 1 dient als Hochspannungseingang der Cberspannungswicklung. Das zweite Ende des Leiters 1 ist in nicht dargestellter Weise durch einen außerhalb der Mäntel 4 verlaufenden Verbindungsleiter mit dem Eingang der innersten Röhre 2 verbunden. In gleicher Weise ist das Ende der Röhre 2 mit dem Anfang der nächsten Röhre verbunden. Auf diese Weise werden die erforderliche Anzahl von Röhren 2 elektrisch hintereinander geschaltet und bilden eine Oberspannungswicklung. In der gleichen Art und Weise werden die noch verbliebenen Röhren durch außerhalb der Mäntel 4 verlaufende Verbindungsleiter zu.einer Unterspannungswicklung zusammengeschaltet. Klemmen 5 dienen dabei zum Anschluß der Oberspannungswicklung und Klemmen 6 zum AnschluB der Unterspannungswickiung an das ugehörige Netz.
• Zur Verringerung des Aufwandes für,die elektrische Verbindung der Enden der einzelnen Röhren mit den Anfängen der jeweils folgenden Röhren 2 iet es zweckmäßig, daß von den ineinander geschachtelten Röhren 2 gebildete Paket U-förmig zu biegen(Fig. 2). Der Abstand der freien Schenkel dieses U-fdrmigen Paketes ist vorteilhafter Weise so groß, daß sich die auf diese aufgeschobenen Mantel 4 gerade berUhren. Zur Verbindung der Röhren 2 miteinander sind in diesem Falle nur nicht naher dargestellte, Querstege-erforderlich. Zum Anschluß an die Netze dienen auch hier für die. Oberspannungswicklung Klemmen 5 und für die Unterspannungswicklung Klemmen 6.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r u c h e

1. Transformator mit Wickelkern und mit Ober- und Unterspannungswicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung von Kupfer- und Eisenkreis gegenüber der bisher üblichen Anordnung mit innenliegendem Eisenkern miteinander vertauscht ist, indem der Kupferkreis im wesentlichen aus koaxial um die Achse der einzelnen Transformatorschenkel ineinandergeschachtçlten, elektrisch gegeneinander isolierten Röhren (2) aus Kupfer besteht, und indem um diese Röhren (2) Transformatorblechband als Eisenkreis spiralig mit mehr als einer Windung zu einem Mantel (4) aufgewickelt ist, und indem die Röhren (2) durch außerhalb des Eisenkreises angeordnete Verbindungsleiter elektrisch in Reihe geschaltet sind und die erforderlichen Wicklungen bilden.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (2) und der Mantel (4) aus Transformatorblechband kreisringförmige Querschnitte haben.

3 Transformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußersten Röhre (2) und dem Mantel (4) sowie zwischen einem Teil von benachbarten Röhren (2) und in dem Mantel (4) selbst axiale Kühlkanäle vorgesehen sind.

4. Transformator nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (2) aus Metallfolien und ZwischenLagen (3) zur Isolation aus ra-ier- oder Kunststoffbahnen auf einen als Hochspannungseingang einer innen liegenden Oberspannungswicklung dienenden stabförmigen Leiter (1) gewickelt sind.

5. Transformator nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (2) aus elektrolytisch oder durch Aufdampfen auf die jeweils vorhergehende Zwischenlage (3) aufgebrachten elektrisch leitenden Schichten bestehen.

6. Transformator nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren t2) einen in Achsrichtung verlaufenden Schlitz aufweisen und daß der stabfor.mige Leiter (i) des Hochspannungseingangs massiv ist

7. Transformator nach Patentanspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Pakete aus ineinander geschachtelten Röhren (2) mit geraden Achsen und mit ineinander liegenden Mänteln (4) aus Transformatorblechband räumlich parallel angeordnet sind, wobei die entsprechenden Enden der einzelnen Röhren (2) aus beiden Paketen durch Querstege so miteinander verbunden sind, daß die Röhren (2) beider Pakete elektrisch in Reihe geschaltet sind und die erforderlichen Wicklungen bilden.

8. Transformator nach Patentansprüch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander geschachtelten Röhren (2) ein U-förmig'gebogenes Paket (Fig.2) bilden, dessen freie Schenkel von mindestens je einem Mantel (4) aus Transformatorblechband umfaßt sind.

Leerseite