TRANSFORMER WITH A HIGH-CURRENT BUSHING ASSEMBLY

Abstract: 1. A transformer with a high current bushing arrangement for three-phase rotary current, comprising in a spatial series arrangement core flanks (8, 9) and windings (1, 2, 3, 4, 5) characterised in that two high current bushings (13) are provided for each phase and that all six high current bushings (13) are uniformly distributed over a circle, where the two high current bushings (13) of at least one phase are arranged opposite one another on the circle so that an alternating field instead of a rotary field prevails in the circle defined by the high current bushings (13).

Description: Transformator mit einer Hochstromdurch führun s anordnung Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer Hoch stromdurchführungsanordnung für Dre ipha sendrehstrom und mit räumlich in einer Reihe angeordneten Kernschen keln und Wicklungen. In der chemischen und in der metallurgischen Industrie werden für die verschiedensten Zwecke elektrisch beheizte Öfen eingesetzt, die bei verhältnismässig geringen Betriebsspannungen mit sehr hohen Stromstärken arbeiten. Da die Ubertragung der für diese Öfen erforderlichen hohen Stromstärken über grössere Entfernungen technisch schwierig und darüber hinaus auch unwirtschaftlich ist, werden üblicherweise in unmittelbarer Nachbarschaft der Öfen Transformatoren aufgestellt, in denen mit Hochspannung eingespeiste elektrische Energie auf das gewünschte Spannungsniveau gebracht wird. Durch die CH-PS 409 130 ist hierzu ein Transformatoraggregat mit einer Hochstromwicklung bekannt, bei der aus Je einer einzigen Windung bestehende Unterspannungswicklungen Je eines Haupt- und eines Zusatztransformators in Reihe geschaltet sind. Diese beiden Unterspannungswicklungen haben zusammen die Form einer Acht. Bei derartigen Trafos ergeben sich infolge der grossen Stromstärke grosse erforderliche Leiterquerschnitte, die infolge der von den Strömen selbst erzeugten Magnetfelder nicht gleichmässig mit Strom belegt sind. Um den Einfluss dieser Magnetfelder auf die Stromverteilung über die Leiterauerschnitte zu mindern oder auszuschliessen, werden, wie in den deutschen Patentanmeldungen P 32 42 438.8 und P 34 11 141.7 vorgeschlagen worden ist, triangulierte Leiterführungen eingesetzt. In diesen triangulierten Leiterführungen kompensieren sich die Wirkungen der Magnetfelder der Einzelleiter. Entsprechend triangulierte Durchführungsanordnungen in Hochstromtransformatoren setzen praktisch jedoch voraus, dass auch die zum Verbraucher, beispielsweise dem Elektrostahlofen, führende Leitung trianguliert ist. Ist dies nicht der Fall, so ergibt sich für die Ubergangsstelle unerwUnschterweise ein zusätzlicher Raumbedarf. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für einen Dreiohasentransformator eine HochstromdurchfUhrungs- anordnung zu schaffen, in der eine annähernd gleichmässige Verteilung des Stromes auf die Leiterquerschnitte unabhängig von einer Triangulierung gewahrleistet ist und die ohne besondere Ubergangsabschnitte mit nicht triangulierten Zuleitungen von Verbrauchern verbindbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass je Phase zwei Kochstrodurchführungen vorgesehen sind und dass alle sechs Hochstrodurchfuhrungen gleichmässig auf einen Kreis verteilt sind, wobei die beiden der am Mittelschenkel liegenden Phase zugeordneten Hochstromdurchführungen sich auf dem Kreis einander gegenüberliegen und in dem von den Hochstromdurchführungen umfassten Kreis ein Wechselfeld anstelle eines Drehfeldes erzeugen. Nach einer zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hochstromdurchführungen in einer ein zigen von einer Kesselwand getragenen Platte aus elektrisch leitfähigem Werkstoff gelagert sind. Die erflndung8gemµsse Hochstromdurchführungsanordnung ist vorteilhafterweise einfach und wirtschaftlich auch für sehr hohe Stromstärken herstellbar und ist darüber hinaus auch in bestehenden Anlagen mit nicht triangulierten Leitern einsetzbar. Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 das Schaltbild eines Hochstromtransformators mit indirekter Spannungseinstellung über einen Zwi schenkreis, Fig. 2 die Draufsicht auf ein Hochstromtransformator aggregat mit elektrisch im Dreieck geschalteten Unterspannungswicklungen bei abgenommenem Kessel deckel und abgenommenen oberen Jochen, Fig. 3 die Draufsicht auf ein Hochstromtransformator- aggregat mit elektrisch im Stern geschalteten Unterspannungswicklungen bei abgenommenem Kessel deckel und abgenommenen oberen Jochen und Fig. 4 die Ansicht eines Hochstromtransformators auf die die Hochstromdurchführungen tragende Seite. Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Kernschenkel 8 eines dreischenkligen Eisenkernes eines Haupttransformators sind konzentrisch von innen nach aussen von Je einer Stufenwicklung 4, je einer Oberspannungswicklung 3 und je einer Unterspannungswicklung 1 umfasst. Räumlich parallel zu dem Eisenkern des Haupttransformators ist für einen Zusatztransformator ein ebenfalls dreischenkliger Eisenkern mit Kernschenkeln 9 vorgesehen, die konzentrisch von innen nach aussen je eine Oberspannungswicklung 5 und je eine Unterspannungswicklung 2 tragen. Der Haupt- und der Zusatztranstorma- tor sind dicht nebeneinanderstehend in einem gemeinsamen, üblicherweise mit einer EUhl- und Isolierflüssigkeit gefüllten, Kessel 10 mit einem Deckel 11 aufgestellt. Die Oberspannungswicklung 3 liegt über nicht dargestellte Hochspannungsdurchführungen an einem Hochspannungsversorgungsnetz und induziert eine Spannung in der mit ihr Uber den Eisenkern des Haupttransformators gekoppel- te Unterspannungswicklung 1 sowie in der Stufenwicklung 4. Die Stufenwicklung 4 speist mit einer über einen Stufenschalter 6 und einen Wender 7 nach Grösse und Richtung einstellbaren Spannung die Oberspannungswicklung 5 des Zusatztransformators. Die Oberspannungswicklung 5 ihrerseits induziert in der Unterspannungswicklung 2 eine Spannung, die infolge einer Reihenschaltung der beiden Unterspannungswicklungen 1 und 2 zu der von der Oberspannungswicklung 3 in der Unterspannungswicklung 1 induzierten Spannung vektoriell addiert oder subtrahiert wird. Die Unterspannungswicklung 1 und die Unterspannungswicklung 2 sind aus einer gleich grossen Anzahl von elektrisch parallelgeschalteten Wicklungsabscbnitten aus Drilleitern als Wickelleiter aufgebaut und haben im dargestellten Ausfilhrungsbeispiel Je drei Windungen. Jeder der Wickelleiter bildet in Jeder der beiden Unterspannungswicklungen 1 und 2 je einen einlagig ausgeftihrten Wicklungsabschnitt. In gleicher axialer Hohe liegende Wicklungsabschnitte der derselben Phase zugeordneten Unterspannungswicklungen 1 und 2 sind jeweils in Reihe geschaltet, wobei die Verbindungsleiter 17 darstellende Wickelleiterstücke sich zwischen den Unterspannungswicklungen 1 und 2 kreuzen, so dass die Unterspannungswicklungen 1 und 2 einander entgegengesetzten Wickelsinn aufweisen. Aus der beschriebenen Anordnung der Unterspannungswick lungen 1 und 2 ergibt sich für deren Querschnitt rechtwinklig zu den Wickel achsen die Form einer Acht mit je drei Windungen in jedem der beiden Wicklungsabschnitte. Die beiden jeweils in Reihe geschalteten Wicklungsabschnitte aus den Unterspannungswicklungen 1 und 2 sind zur Vermeidung von Lötstellen in einem Zug gewickelt. Hierzu ist zunächst vor dem Anfang des zuerst zu wickelnden Wicklungsabschnittes ein ausreichend langes Wickelstück für die letzte halbe Windung und eine Ausleitung des zuletzt zu wickelnden Wicklungsabschnittes auf dem zuerst benutzten Wickelkern fixiert. Danach wird auf diesen Wickelkern der zuerst zu wickelnde Wicklungsabschnit beim dargestellten Ausführungabeispiel drei Windungen eines Stranges für die Unterspannungswicklung 1, fertiggewickelt. Der Wickelkern wird nun auf der Wickelbank etwa rechtwinklig zum auflaufenden Wickelleiterstrang um den Achsabstand der Unterspannungswicklungen t und 2 quer zur Wickelachse verschoben und ein zweiter Wickelkern wird zentrisch zur Wickelachse der Wickelbank auf dieser be fertigt. Der zweite Wickelkern steht gegenüber dem ersten in Achsrichtung vor, so dass geringfügig axial versetzt, ohne Unterbrechung des Wickelleiterstranges der zweite Wicklungsabschnitt, beim dargestellten AusSUh- rungsbeispiel zweieinhalb Windungen der Unterspannungswicklung 2, wickelbar ist. Nach Aufhebung des geringfügigen axialen Versatzes unter Aufrechterhaltung des Wickel zuges in dem Verbindungsleiter 17 zwischen den beiden Wicklungsabschnitten wird der Wickelleiter abgeschnitten und das Ende zu einer Ausleitung abgebogen und fixiert. Nunmehr wird das vor dem Anfang des zuerst gewickelten Wicklungsabschnittes liegende Wickelleiterstück von dem zuerst be nutzten Wickelkern gelost, unter Bildung einer halben Windung um den zweiten Wickelkern gelegt und nach dem Biegen der zweiten Ausleitung am Ende dieses Wicklungsabschnittes ebenfalls fixiert. Die beiden so aus einem Stück gewickelten in Reihe geschalteten Wicklungsabschnitte bilden ein selbsttragendes Bauteil, das bis zum später erfolgenden Einbau in die Transformatoranordnung als selbständiges Element handhabbar ist. Beim Einbau in die Wicklungsanordnung können daher ohne Schwierigkeiten beliebig viele dieser selbständigen Elemente axial übereinander gestapelt werden. Die Zahl der Parallel zweige ist daher beliebig wählbar, so dass die Unterspannungswicklungen 1 und 2 an praktisch jeden Wicklungsstrom anpassbar sind. Die Parallel schaltung dieser die Wicklungsabscbnitte darstellenden Elemente erfolgt über massive Leiterplatten 12, die Nuten zum Einlöten der freien Enden der Ausleitungen aufweisen und die gleichzeitig zum Verschalten der drei Phasen der Unterspannungswicklungen 1 und 2 dienen. Hierzu ist beispielsweise je Phase je eine erste Leiterplatte 12 mit Hochstromdurchfthrungen 13 und je Phase je eine zweite Leiterplatte 12 entweder mit einem Sternpunkt 19 (Fig. 3) oder mit der ersten Leiterplatte 12 der folgenden Phase zu einer elektrischen Dreiecksschaltung (Fig. 2) verbunden. Je Phase sind beim Ausftllinmgsbeispiel zwei, insgesamt also sechs, Hochstromdurchführungen 13 vorgesehen, die gleichmSBig auf den Umfang eines Kreises verteilt von einer Platte 14 getragen sind. Durch sich gegenUberlie- gende Anordnung der beiden den mittleren Kernschenkeln 8 und 9 zugeordneten Hochstromdurchführungen 13 sind diese nicht zyklisch angeordnet, so dass im Raum zwischen den Hochstromdurchführungen 13 anstelle eines Drehfeldes ein Wechselfeld herrscht. Da die Unterspannungswicklungen 1 und 2 thermisch hoch beansprucht sind, sind zwischen den einzelnen Windungen, mindestens aber zwischen axial benachbarten Wicklung abschnitten, radiale Kühlkanäle 15 vorgesehen. ZusEtz- lich sind zur Vermeidung von Uberlastungen der rSum- lich an den Enden der Unterspannungswicklungen 1 und 2 liegenden Wicklungsabschnitte durch axial unterschiedliche Verteilung des Stromes auf die Parallel zweige die Oberspannungswicklungen 3 und 5 in Achsrichtung kürzer als die jeweils zugehörige Unterspannungswicklung 1 bzw 2 ausgeführt. Zur weiteren Erhhung der thermischen Belastbarkeit tra gen die Wicklungsanordnungen der einzelnen Phasen je einen sie vollständig umfassenden Pressspanmantel 20, der sich über Distanzleisten 21 auf dem Umfang Je einer der Unterspannungswicklungen 1 oder 2 abstützt. Diese Press- spanmäntel 20 dienen der Führung der Kühlflüssigkeit, indem sie diese auch beim Antrieb durch eine Umwälzpum- pe zwingen durch die Wicklungen zu strömen. Infolge einer hierdurch erzwungenen höheren Strömungageschwindig- keit der Kühlflüssigkeit in den Wicklungen wird die Wärmeabfuhr aus diesen erhöht, so dass gegenüber Anordnungen mit rein thermisch durch Konvektion angetriebenen Kühl- kreislauf höhere Leistungen bei gleichen Wicklungsvolumen umsetzbar sind. 4 Patentansprüche 4 Figuren

Claims: PatentansprUche 1. Transformator mit einer HochstromdurchfUhrungsan- ordnung für Dreiphasendrehstrom und mit räumlich in einer Reihe angeordneten Kernschenkeln (8, 9) und Wicklungen (1, 2, 3, 4, 5), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass je Phase zwei Hochstromdurchführungen (13) vorgesehen sind und dass alle sechs Hoch stromdurchführungen (13) gleichmässig auf einem Kreis verteilt sind, wobei die beiden Hochstromdurchführungen (13) mindestens einer Phase sich auf dem Kreis einander ge genüberliegen, so dass in dem von den HochstromdurchfUh- rungen (13) umfassten Kreis ein Wechselfeld anstelle eines Drehfeldes vorhanden ist. 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 bei im Stern geschalteten Hochatromwicklungen (1, 2) die beiden der am Mittelschenkel liegenden Phase zugeordneten HochstromdurchfUh- rungen (13) sich auf dem Kreis gegenüberliegen. 3. 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 bei im Dreieck geschalteten Hochstromwicklungen (1, 2) mit je einem Wicklungsende der auf den Aussenschenkeln angeordneten Hochstromwicklungen (1, 2) verbundene Hochstromdurchführungen (13) sich auf dem Kreis gegenüberliegen. 4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hochstromdurchführungen (13) in einer von einer Kesselwand (10) getragenen gemeinsamen Platte (14) aus elektrisch leitfähigem Werkstoff gelagert sind.

Inventors: BONNI, GUNTHER, BRANDES, DONALD, DR. DIPL.-ING., DIMMLER, WILLI, DIPL.-ING., FEYERTAG, HELMUT, DIPL.-ING., GROHER, HEINRICH, JANNER, LEO, KOMP, AUGUST, MULLER, WALTER, DR. DIPL.-ING., SUPPEL, ALFRED, DIPL.-ING., Bonni, Günther, Kömp, August, Müller, Walter, Dr. Dipl.-Ing., Süppel, Alfred, Dipl.-Ing.
Applicants: TRANSFORMATOREN UNION AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: H01F33
IPC codes: H01F27, H01F30