DE3621689A1 - Dreischenkeliger kern fuer dreiphasen-transformatoren - Google Patents

Description

Der Gegenstand der Erfindung ist ein dreischenkeliger Magnetkern für Dreiphasen-Leistungstransformatoren kleinerer und mittlerer Leistungen (Distributionstransformatoren), hergestellt aus orientiertem Magnetblech. Gemäss Internationaler Patent­ klassifikation gehört die Erfindung in die Gruppe H 01 F 27/24.

Es sind zwei Lösungen der T-Verbindung für einen dreischenkeligen Kern bekannt, die in Fig. 1 und 2 dargestellt sind.

In Fig. 1 ist die Lösung der Verbindung zwischen dem Mittel­ schenkel und dem Joch in einer V-Form dargestellt (ein sog. Kern mit V-Ausschnitt). Obwohl mit einer solchen Lösung relativ gute magnetische Kennwerte erzielt werden, besitzt diese Kernkonstruktion auch einige Nachteile. Der Hauptnachteil liegt darin, dass bei der Ausarbeitung der T-Verbindung in V-Form unausweichlich ein Materialabfall (des Magnetblechs) von etwa 5 bis 6 % im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Kernes entsteht.

In Fig. 2 ist eine Lösung dargestellt, wo kein Materialabfall entsteht, doch besitzt diese Lösung schlechtere Magnetkennwerte im Verhältnis zur Lösung in Fig. 1. Der nach Fig. 2 hergestellte Kern besitzt im Verhältnis zur Lösung nach Fig. 1 etwa 4 bis 5 höhere Megnetisierungsverluste. Ein weiterer Nachteil des Kernes nach Fig. 2 besteht darin, dass das Joch aus zwei verschiedenen Blechformen und nicht nur aus einer, wie in Fig. 1 besteht. Die mechanische Festigkeit des Kerns wird dadurch geschwächt und es vergrössern sich die Luftspalte im Bereich der T-Verbindung, was die magnetischen Kennwerte verschlechtert. Die höhere Blechzahl im Joch erhöht ausserdem die Herstellungs­ zeit des Kerns, was ein wesentlicher Nachteil für die Kerne von Kleintransformatoren ist. Kleintransformatoren werden nämlich hauptsächlich serienmässig in hohen Stückzahlen gefertigt, was eine einfache, schnell herstellbare und kompakte Ausführung erfordert.

Dreiphasen-Leistungstransformatoren mit einer Leistung von einigen zehn kVA bis einigen zehn MVA werden meist mit einem Dreischenkel-Kern ausgeführt, der aus orientiertem Magnetblech hergestellt ist.

Ein solches Blech besitzt nur in Walzrichtung gute magnetische Kennwerte, so dass man dadurch sehr schwer eine technisch optimale Verbindung zwischen den Blechen des Mittelschenkels und des Joches (die sog. T-Verbindung) herstellen kann.

Da die Verbindungsweise der Bleche in der T-Verbindung die Kennwerte des Kernes wesentlich beeinflusst und manchmal sogar unauffällige Konstruktionsunterschiede die Magnetisierungsverluste des Kernes wesentlich beeinflussen, wurde die Aufgabe gestellt, die T-Verbindung bei dreischenkeligen Kernen der Dreiphasen- Transformatoren kleiner und mittlere Leistung derart auszuführen, dass die Verluste bei der Kernmagnetisierung gesenkt werden und kein Materialabfall auftritt.

Diese Aufgabe wurde durch die Anwendung einer stumpfen Verbindung und durch die Ueberlappung der Bleche des Mittelschenkels und des Jochs gelöst, so dass die Spalte an den Stellen der Ueber­ lappung über den ganzen Kernquerschnitt in allen Blechpaketen in zwei Ebenen liegen, die für die Grösse der Ueberlappung voneinander entfernt sind. Die Ebene der Luftspalte einer Schicht ist von der parallel liegenden Ebene der Luftspalte der Nachbarschicht für die Grösse der Ueberlappung entfernt.

Der Vorteil der erfindungsmässigen Lösung in Bezug auf die in Fig. 1 und 2 dargestellten bekannten Lösungen liegt in der Bildung einer Verbindung ohne Materialabfall und bei niedrigen Magnetisierungsverlusten im Kern. Der Abfall wurde durch die Anwendung einer stumpfen Verbindung beseitigt, und die niedrigen Verluste wurden dadurch erreicht, dass sich die Luftspalte an den Stellen der Ueberlappung in allen Paketen an gleicher Stelle in einer unteren bzw. einer oberen Ebene der Ueberlappung befinden.

Die Lösung wird durch die Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels genauer erklärt, worin zeigen:

Fig. 3 den Bauplan einer Kernschicht,

Fig. 4 den Querschnitt des Jochs,

Fig. 5 eine Vergrösserung des Querschnitts nach Fig. 4.

Aus Fig. 3 ist es ersichtlich, dass die Struktur der Bleche einer Schicht aus Blechen der Seitenschenkel I besteht, die wie die Bleche der Joche III eine Trapezform besitzen, und dass die Verbindung der Seitenschenkel I und der Joche III mit einer Schrägverbindung bei einem Winkel von etwa 45° gebildet wird.

Das Blech des Mittelschenkels II besitzt eine Rechteckform und bildet mit den Blechen der Joche III eine stumpfe Verbindung.

Aus Fig. 4 ist es ersichtlich, dass der Kern von drei Paketen gebildet wird, die derart bemessen sind, dass ihre Spitzen an einer fiktiven Kreislinie liegen, wodurch ein annähernd kreis­ förmiger Querschnitt des Schenkels erzielt wird.

Fig. 5 zeigt die Verbindung der Bleche des Mittelschenkels II und der Bleche des Jochs III.

Die Luftspalte z in allen Paketen P liegen in der unteren Ebene d oder oberen Ebene g.

Jedes Paket P des Joches III wird von Blechen zweier verschiedenen Breiten gebildet, die abwechselnd von einer zur anderen Schicht derart geschichtet sind, dass nach einem breiteren Blech ein schmaleres verwendet wird. Die Differenz der Breiten der Bleche ist gleich der Grösse der Ueberlappung a.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, 4 und 5 befindet sich in jeder Schicht nur ein Blech. Die Erfindung kann jedoch auf die gleiche Weise angewendet werden, wenn sich in einer Schicht mehrere Bleche befinden, wie das ansonsten beim Schichten der Transformatorenkerne üblich ist (2 bis 3 Bleche in einer Schicht).

In Fig. 4 sind einfachheitshalber nur drei Pakete dargestellt, obwohl gewöhnlich der Kern aus mehreren Paketen (5 bis 15) besteht, damit ein Schenkelquerschnitt erzielt wird, der einem kreisförmigen am nächsten käme.

Für das beschriebene Beispiel, dargestellt in Fig. 3 und 5, ist der Unterschied zwischen dem Breiten der Bleche zweier Nachbarschichten in einem Paket gleich der Grösse der Ueber­ lappung a. Obwohl es für die erfindungsmässige Lösung der T-Verbindung nicht notwendig ist, dass die Differenz genau so gross ist, gibt die beschriebene Lösung dem Kern eine besonders grosse mechanische Festigkeit, was ebenfalls zur Reduzierung der Magnetisierungsverluste beiträgt.

Claims (2)

1. Dreischenkeliger Kern für Dreiphasen-Transformatoren, hergestellt aus orientiertem Magnetblech mit stumpfer Verbindung zwischen den Blechen des Mittelschenkels II und den Blechen der Joche III, dadurch gekennzeichnet, dass sich Luftspalte (z) in der T- Verbindung in zwei Ebenen (g, d) befinden, so dass sich der Luftspalt (z) einer Schicht in der Ebene (g) und der benachbarten Schicht in der Ebene (d) befindet, wobei die Ebenen (g, d) im ganzen Kernquerschnitt in allen Paketen (P) parallel zueinander sind und für die Grösse der Ueberlappung (a) voneinander entfernt sind.

2. Dreischenkeliger Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breiten der Bleche des Joches (III) der benachbarten Schichten eines bestimmten Pakets (P) im Bereich der T-Verbindung für die Grösse der Ueberlappung (a) voneinander unterscheiden.