Transformator. Bei Transformatoren für Wechselstrom wird der Eisenkörper zwecks Herabminde rung der Wirbelstromverluste aus Blechen zusammengesetzt. Diese wurden bisher durch Schrauben oder Nieten zusammengehalten, was neben einer Querschnittsschwächung noch den schweren Nachteil mit sich bringt, dass durch die unvermeidlichen Stanzgrate an den gelochten Blechen zusätzliche Wirbel ströme erzeugt werden, die sehr häufig An- sass zu ernsten Betriebsstörungen geben.
Bei dem Transformator gemäss vorliegen der Erfindung sind diese Mängel dadurch be hoben, dass die zu einem Eisenpaket gehöri gen Bleche nach Kreisevolventen gebogen und zu einem Eisenkörper von zylindrischer Form zusammengefügt sind. In der beilie genden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Darin zeigen die Fig. 1 bis 3 den Aufbau eines Kernpaketes, Fig. 4 bis 8 Transformatoren mit Kern paketen gemäss Fig. 1 bis 3.
Die Bleche 1, 1', 1" usw. sind nach Kreisevolventen gebogen (Fig. 1 und 2). Sie lassen sich lückenlos aneinanderreihen und bilden in ihrer Gesamtheit den hohlzylindri schen Kern 2. Da sich die Bleche gegenein ander abstützen, genügt zu deren Fassung ein dünner Pressspanmantel B. Es ist nicht notwendig, dass die Evolventen, wie in Fig. 1 dargestellt, bis zum Kreis, aus dem sie her vorgegangen sind (Grundkreis) tatsächlich ausgeführt werden. Je kleiner der Grund kreisdurchmesser gewählt wird, um so länger werden die Blechstreifen; im selben Verhält nis geht aber ihre Anzahl zurück. Fig. 3 zeigt einen Kern mit ,sehr kleinem Grund kreisdurchmesser.
Dieser besitzt bloss drei nach Kreisevolventen gebogene Bleche. Die beschriebenen Kerne weisen die folgenden Vorteile auf 1. Entfall jeglicher Vernietung oder Ver schraubung, daher keine zusätzlichen Wirbel stromverluste.
2. Vollkommen kreisrunder Querschnitt bei einheitlicher Zuschneidgrösse für alle Bleche des Kernes, dadurch wird - Verwen dung von Rundspulen natürlich voraus- gesetzt - der für das Eisen zur Verfügung stehende Raum weit besser ausgenützt als bei Kernen mit quadratischem, rechteckigem oder Kreuzquerschnitt.
3. Für die Verbindung mehrerer Blech pakete steht ein zentrales Loch zur Ver fügung, das auch für Ventilationszwecke be nützt werden kann.
4. Günstiges akustisches Verhalten (kein Brummen der Kerne).
Ausser diesen Vorteilen besitzt der Kern gemäss Fig. 1 noch die Eigenschaft, dass er magnetische Kraftflüsse nicht nur in der Richtung der Achse, sondern auch längs der Bleche aus seinem innern Teil gleichmässig nach aussen weiterleiten kann. Selbstver ständlich kommt diese Art der Kraftlinien führung nicht in Frage für Teile der Kern pakete, die innerhalb der Wicklung liegen, weil hier Kraftlinien gar keine Ursache haben anders als rein achsial zu verlaufen. Anders liegt die Sache aber beim Austritt der Kraftlinien aus den Stirnflächen der Kerne. Hier ist die gleichmässige Weiterlei tung der Kraftlinien nach allen Richtungen sehr erwünscht und ermöglicht die Herstel lung von Transformatoren, deren stromfüh rende Wicklung allseits von Eisen umgeben ist.
Fig. 5 stellt den Längsschnitt durch einen solchen Transformator dar. In dem hohlzylindrischen Raum zwischen dem ge mäss Fig. 1 ausgelbildeten Kern 2 und dem nach Fig. 3 ausgebildeten Kern 4 liegt die Rundspule 7 mit den Wicklungen 8 und 9. Die radiale Überleitung des Kraftlinienflus ses zwischen dem innern (2) und dem äussern Hohlkern (4) erfolgt durch die Jochteile 5 und 6, die ähnlich wie die Kerne durch An einanderreihen evolventenförmig gekrümm ter, entsprechend längerer Blechstreifen ge bildet sind. Fig. 6 stellt im obern Teil den Querschnitt durch ein solches Joch dar (Jochbleche 5'). Die Jochbleche lassen sich ohne Beeinträchtigung der Kraftlinienfüh rung wesentlich kürzer machen, wenn man sie in dem den Wicklungsraum übersetzenden Teil geradlinig führt (Jochbleche 5" im un tern Teil der Fig. 6).
Diese Ausführungs- art hat neben einer nicht unbedeutenden Er sparnis an Jocheisen noch den grossen Vor teil, dass durch die zwischen den Jochblechen entstehenden Spalte Kühlluft hindurchtreten kann. Die so entstehende Kühlfläche erreicht schon bei Transformatoren mit einer ab gegebenen Leistung von zirka 0,2 KVA die Kühlwirkung aller übrigen Kühlflächen und übertrifft letztere bei grösseren Transforma toren um ein Vielfaches, weil sie mit der dritten Potenz der Abmessungen des Trans formators zunimmt.
Diese äusserst wertvolle Eigenschaft des Transformators gestattet, ihn für bedeutend grössere Leistungen, als bisher üblich war, noch als Trockentransfor mator auszubilden und wirkt sich auch bei Öltransformatoren sehr vorteilhaft aus.
Auch in konstruktiver Hinsicht weist dieser Transformator grosse Vorteile gegen über den bestehenden Typen auf. Es genügt, die einzelnen Teile gegeneinander zu zentrie ren und achsial zusammenzuspannen (Fig. 4). Für die Zentrierung der Teile dienen die bei den Rohre 10 und 11, die achsiale Zusam menpressung erfolgt durch die Schraube 12 unter Vermittlung der beiden Druckplatten 1.3 und 14.
Letztere haben Ventilationsöff nungen, um der Kühlluft (im rechten Teil der Fig. 4 durch Pfeile angedeutet) den Durchtritt durch die Joche 6 und 5 des Transformators zu ermöglichen. Besonders günstig wirkt sich diese Bauweise bei Öl- transformatoren aus. Der Ölkasten 23 (im linken Teil der Fig. 4 schematisch angedeu tet) umgibt den Transformator in einfach herzustellender zylindrischer Form mit klei nem Radialabstand. Das im Transformator warm gewordene Öl steigt nach oben auf.
fliesst sodann in dem hohlzylindrischen Raum zwischen Ölkasten 23 und dem Mantel 11 nach unten, wobei es wirksam gekühlt wird. Auf .diese Weise ist für eine vorzügliche: Zirkulation des Öls gesorgt. Bei grossen Transformatoren können in den erwähnten Hohlraum auch Kühlschlangen eingebaut werden.
Besonders einfach und billig ist die kon struktive Lösung gemäss Fig. 5 (Einbau- transformator). Die Rohre 10 und 11 sind hier etwas länger ausgeführt und werden bei derseits über die Joche umgebördelt. Durch das innere Bördelrohr 10 wird gleichzeitig die Fussplatte 15 gefasst. Diese hat eine An zahl lappenförmig herausgestanzter Ansätze 16, die einerseits den Transformator gut ab stützen, anderseits den Durchtritt von Kühl luft sowohl durch das Innere des Transfor mators, als auch durch das innere Rohr 10 ermöglichen (im linken Teil der Fig. 5 durch Pfeile angedeutet).
Da die stromführenden Wicklungen all seits von Eisen umgeben sind, sind beim Evolvententransformator Streufelder nach aussen praktisch vollkommen vermieden. Die geringfügige Aussenstreuung, die an den Luftspalten zwischen Jochen und Kernen entsteht, kann leicht dadurch unterdrückt werden, dass der Aussenmantel 11 aus Eisen blech hergestellt wird. Für das innere Rohr 10 wird hingegen zweckmässigerweise ein nichtpermeables Metall (Messing, Alumi nium) gewählt, weil es, im Eisen ausgeführt, ein zentrales Streufeld erzeugen würde.
Nach dem die Rohre 10 und 11 mit dem Haupt feld nicht verkettet sind und nur von Teilen des Luftfeldes der Erregerwicklung durch setzt werden, sind die in ihnen auftretenden zusätzlichen Wirbelstromverluste sehr klein; auch diese verschwinden praktisch vollstän dig, wenn die Rohre achsial geschlitzt (of fen) ausgeführt werden. was ohne weiteres möglich ist, nachdem sie in radialer Rich tung nicht beansprucht sind.
Bei den bisher bekannten Transformato ren (Kern- und Manteltype) treten bei Be lastung der Sekundärwicklung weitere Streu felder auf, die das Aussenstreufeld des Leer laufes bei weitem überwiegen. Diese zusätz lichen Aussenstreufelder sind beim Evolven- tentransformator vollkommen unterdrückt, so dass die beispielsweise bei Radiotransforma toren sonst erforderlichen Schutzmassnahmen gegen Störungsfelder vollkommen überflüs sig sind. Das gilt in gleicher Weise für die sogenannte "kurzschlusssichere" Ausführung des Transformators, bei der zwischen Pri mär- und Sekundärwicklung (8' und 9') der Streukern 17 liegt (rechte Hälfte der Fig. 5).
Dieser besteht aus einem einfachen Blechstreifen, der in einer oder mehreren (voneinander natürlich isolierten) Windun gen zu einem zylindrischen Mantel eingerollt wird und gleich als Stützzylinder für den äussern Wicklungsteil 9' benützt werden kann. In bezug auf sein elektrisches Verhal ten (starker sekundärer Spannungsabfall bei Belastung, Herabminderung des Kurzschluss stromes) ist ein solcher Transformator als "Streutransformator" zu bezeichnen; in bezug auf Aussenfelder ist er wiederum praktisch streuungslos.
Das Herausführen der Wicklungsenden macht bei mässigen Spannungen keine Schwierigkeiten, da hierfür die radial ver laufenden Spalte in den Jochen 5 und 6 zur Verfügung stehen, die nach Bedarf an ein zelnen Stellen stark verbreitert werden kön nen. Durch den Einbau von flachen Isolier- rohren bezw. Isoliertaschen an den Durch trittsstellen der Leitungen kann die Durch schlagsgefahr leicht vermindert werden.
In jenen Fällen, wo die allseits eisen umschlossene Bauweise eines Transformators sich nicht mehr als günstig erweist, so zum Beispiel bei besonders hohen Anschlussspan nungen oder bei Drehstromtransformatoren, bieten Evolventenkerne als solche noch grosse Vorteile. Sie werden dann durch ebene oder ringförmige Joche magnetisch überbrückt. Fig. 7 und 8 zeigen als diesbezügliches Aus führungsbeispiel einen Dreiphasentransfor- mator, bei dem die drei Evolventenkerne 21, 2; und 23 in einem Dreieck angeordnet und durch die zweckmässigerweise in zwei Rin gen ausgeführten Rolljoche 18, 19 verbun den sind (Spannbolzen 22).
Die schematisch angedeuteten Pressplatten 20 und 21 werden zweckmässigerweise so gross gemacht, dass sie auch die Wicklung hinreichend überragen. Dadurch ist hier mit den -einfachsten Mitteln und mit grösster Raumökonomie die bei klei neren Drehstromtransformatoren oft an- gestrebte einfache Transportmöglichkeit (das rollbare Gestell) erreicht.