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Kühleinrichtung für elektrische Induktionsapparate Bei elektrischen
Induktionsapparaten, insbesondere bei Transformatoren mit flüssiger Isoliermittelfüllung
wird, wenn die am aktiven Teil des Apparates entstehende Verlustwärme nicht infolge
der durch den natürlichen Wärmeauftrieb hervorgerufenen Umwälzung des den aktiven
Teil umgebenden Dielektrikums nach außen an die Atmosphäre abführbar ist, mit Hilfe
zusätzlicher mechanischer Mittel, wie Pumpen, eine verstärkte künstliche Isoliermittelumwälzung
erzwungen und dabei das zu kühlende Dielektrikum durch am Apparatgehäuse angebrachte
Wärmeaustauscher getrieben. Derartige Kühleinrichtungen sind teuer und äußerst raumaufwendig.
Besonders nachteilig ist aber, daß die mechanischen Teile eine dauernde Überwachung
erfordern und vor allem dem Verschleiß unterliegen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kühleinrichtung zu
schaffen, mit der die vorstehend genannten Nachteile vermeidbar sind und die vor
allem ohne bewegliche, der Abnutzung unterworfene Bauteile auskommt.
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Die Erfindung geht aus von dem bekannten Peltiereffekt, nach dem ein
durch zwei miteinander verbundene metallische Leiter geschickter Gleichstrom an
der Verbindungsstelle außer der Jouleschen Wärme noch eine Erwärmung bzw. Abkühlung
bewirkt, die nicht von der Stromrichtung abhängt, Gemäß der Erfindung wird zur Erreichung
des gesteckten Zieles vorgeschlagen, daß im oder am Apparatgehäuse vorzugsweise
mehrere thermoelektrische, nach dem Peltiereffekt arbeitende, einen Kaltteil und
einen Warmteil besitzende, vom Gleichstrom durchflossene, in Reihe geschaltete Kühlungsvorrichtungen
angebracht werden, deren Kaltteil jeweils in wärmeleitender Verbindung mit der den
aktiven Apparateteil umgebenden Isoliermittelfüllung und deren Warmteil mit die
Wärme gut ableitenden Elementen; inßbesondere der Atmosphäre in Verbindung steht.
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Nachstehend wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
die Erfindung näher erläutert: Die F i g. 1 zeigt eine Ansicht einer thermoelektrischen
Kühlungseinheit, die F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen elektrischen
Induktionsapparat mit der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung; in F i g. 3 ist die
praktische Anordnung, der Kühleinrichtung bei einem im Vertikalschnitt <gezeigten
Transformator zu erkennen; die F i g. 4 bringt eine abgeänderte Form der Anbringung
der Kühleinrichtung an einer Kesselwand. Die in F i g. 1 gezeigte Kühlungsvorrichtung
10 besitzt ein positives Thermoelement 12 und ein negatives Thermoelement
14. Auf der einen Seite, nämlich an den Enden 18 und 20, sind diese beiden
Teile durch ein elektrisch leitendes metallisches Band oder Brücke 16, z. B. aus
Kupfer, Silber od. dgl. miteinander verbunden. Um einen guten elektrischen Kontakt
sowie eine gute wärmeleitende Verbindung zu erhalten, sind die Enden 18 und 20 mit
einem in bekannter Weise aufbringbaren Metallüberzug versehen, an den die Brücke
16 vorzugsweise angeschweißt oder hartgelötet wird. Um die Oberfläche der Brücke
zu vergrößern, kann diese mit geeigneten, die Wärmeleitung begünstigenden Rippen.
u. dgl. versehen werden. An ihren anderen Enden tragen die Thermoelemente
12 und 14 Metallplatten 22 bzw. 24, die an den gleichfalls
mit einer Metallschicht überzogenen Enden der Teile 12 und 14 wiederum durch Schweißen
oder Löten befestigt sind. Auch die Platten 22 und 24 können mit ihre Oberfläche
vergrößernden Rippen od. dgl. versehen sein, nm dadurch die Wärmeabfuhr an das umgebende
Medium zu begünstigen. An den Platten 22 und 24 ist je ein elektrischer
Leiter angeschlossen, die über einen Schalter 27 und einen einen Gleichstrom liefernden
Stromerzeuger, z. B. eine Batterie 26 miteinander verbunden sind. Wenn der Schalter
27 geschlossen wird, fließt von der Gleichstromquelle 26 ein Strom durch die Thermoelemente
12 und 14 sowie die diese miteinander verbindende Brücke 16. Dabei wird an den den
Kaltteil darstellenden
Enden 18 und 20 und der Brücke
16 eine Abkühlung erreicht, während an den Platten 22 und
24,
die den sogenannten Warmteil darstellen, Wärme entsteht, die an die Umgebung
abströmt. Da bei Transformatoren in der Regel eine Kühleinrichtung 10 für
eine wirkungsvolle Kühlung nicht ausreichen wird, ordnet man vorzugsweise mehrere
solcher Einrichtungen, die miteinander in Reihe geschaltet sind, so an, daß jeweils
ihr Kaltteil 16, 18, 20 mit dem zu kühlenden Medium, z. B. dem Transformatorenöl,
in Verbindung steht und die Warmteile 22 und 24 wieder mit dem die
Wärme aufnehmenden Medium, z. B. der Atmosphäre, in Verbindung stehen.
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Die F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
hierfür, nämlich bei einem Transformator 28. Der Eisenkern ist dabei mit
29 bezeichnet und mit 30 und 32 die beiden Transformatorwicklungen. Die Wicklung
30 ist mit der Stromquelle 34 und die Wicklung 32 mit der Last 36
verbunden. Die beiden Wicklungen sitzen auf den beiden Eisenkernschenkeln, während
auf dem Joch eine Hilfswicklung 38 aufgebracht ist. Selbstverständlich kann diese
Hilfswicklung auch in anderer Weise auf dem Transformator untergebracht sein. Die
Hilfswicklung 38 ist mit einer Reihenschaltung mehrerer, gemäß der Erfindung
ausgeführter Kühleinrichtungen 10 verbunden. In Reihe dazu liegt ebenfalls
eine Gleichrichteranordnung 40, die den von der Wicklung 38 gelieferten
Wechselstrom in Gleichstrom umformt und dadurch die Kühleinrichtung bei Erregung
des Transformators 28 ständig mit in gleicher Richtung fließendem Strom speist und
damit die Kühlwirkung der Kühleinrichtung 10 sicherstellt. Wie die erfindungsgemäße
Kühleinrichtung 10 sich beispielsweise bei einem Transformator anbringen
läßt, zeigt die F i g. 3. Die in Reihe geschalteten Kühleinrichtungselemente
10 sind hierbei im oberen Teil der Kesselseitenwinde 42 angeordnet,
und zwar so, daß sich die die Kesselwände durchdringenden Thermoelemente
12 und 14
jeweils mit ihren Kaltteilen auf der Kesselinnenseite in
dem den Kern 29 und die Wicklungen 30 und 32
umgebenden Dielektrikum
befinden. Die den Warmteil darstellenden Seiten der Thermoelemente durchdringen
die Kesselwand und liegen auf der Kesselaußenseite in Luft. Eine mit dem aktiven
Transformatorteil magnetisch gekuppelte Hilfswicklung 38
liefert den Speisestrom
für die Kühleinrichtung, und zwar über einen Gleichrichter 40.
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Bei dem in F i g. 4 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind die in
Reihe geschalteten und von der mit dem aktiven Transformatorteil magnetisch gekuppelten
Hilfswicklung 38 und Gleichrichter 40 gespeisten Kühleinrichtungen 10 mit
ihrem Kaltteil unter Zwischenlage eines gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden
Materials 52, z. B. Aluminiumoxyd oder Berylliumoxyd, auf der Kesselaußenseite
- der Kesselwand aufgesetzt. Obwohl. sich hier sowohl der Kalt- und Warmteil der
Kühlvorrichtungen auf der Kesselaußenseite befinden, wird doch ein recht guter Wärmeentzug
aus dem den aktiven Transformatorteil umgebenden Dielektrikum erreicht, weil der
Kaltteil der Kühleinrichtung in inniger, gut wärmeleitender Verbindung mit der Kesselwgd
steht.