DE1230491B

DE1230491B - Transformer, choke coil or similar induction device

Info

Publication number: DE1230491B
Application number: DEG32294A
Authority: DE
Inventors: James Eldon Holcomb
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1960-05-18
Filing date: 1961-05-17
Publication date: 1966-12-15

Description

Transformator, Drosselspule oder dergleichen Induktionsgerät Die Erfindung betrifft Transformatoren, Drosselspulen oder dergleichen Induktionsgeräte mit einem aus gegeneinander isolierten Blechen geschichteten oder gewickelten Kern, der zumindest auf einem Schenkel Wicklungen trägt und mit zusätzlichen, auf den Kern aufgebrachten Isolierschichten versehen ist.Transformer, choke coil or the like induction device The invention relates to transformers, reactors or the like induction devices with a made of mutually insulated sheets of laminated or wound core, the at least carries windings on one leg and with additional ones applied to the core Is provided with insulating layers.

Bei aus Eisenblechen aufgebauten Kernen für Transformatoren und dergleichen Induktionsgeräte ist es bekannt, in den Kern ein oder mehrere Isolierelemente mit einer bestimmten Durchschlagsfestigkeit anzuordnen, die so die Kerne in Abschnitte unterteilen, um die Bildung eines Leitweges zu verhindern und dadurch die elektromagnetische Spannung je Kernabschnitt zu begrenzen bzw. die absolute Änderung des Magnetflusses . pro Kernabschnitt zu verringern. Durch diese Anordnung sollen Funkendurchschläge zwischen benachbarten Kernblechen verhindert und bei Anlegung von starken Spannungsimpulsen an die Wicklung, etwa bei einer Überprüfung, die Kernverluste des Transformators verringert werden. Beim Auftreten sehr hoher Stoßspannungen besteht hier jedoch nach wie vor die Gefahr, daß Funkendurchschläge ini Bereich der gefährdeten Kernabschnitte in der Nähe der Wicklungen und damit Kernverluste auftreten.In cores for transformers and similar induction devices built from sheet iron, it is known to arrange one or more insulating elements with a certain dielectric strength in the core, thus dividing the cores into sections in order to prevent the formation of a conductive path and thereby the electromagnetic voltage per core section limit or the absolute change in magnetic flux . decrease per core section. This arrangement is intended to prevent spark breakdowns between adjacent core sheets and to reduce the core losses of the transformer when strong voltage pulses are applied to the winding, for example when checking. If very high surge voltages occur, however, there is still the risk that spark breakdowns will occur in the area of the endangered core sections in the vicinity of the windings and thus core losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kemverluste durch entsprechende Anordnung von Isolierelementen weiter herabzusetzen und die Gefahr eines Funkendurchschlages an dem Kern weiter zu vermindern oder gar ganz auszuschließen.The invention is based on the object of the core losses by appropriate To further reduce the arrangement of insulating elements and the risk of sparking at the core to further reduce or even completely exclude.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf dem die Wicklung tragenden Schenkel des Kerns die unter der Wicklung bzw. dem Wicklungsbereich benachbart liegenden Blechschichten eine zusätzliche, nach den möglichen Stoßbeanspruchungen bernessene Isolation erhalten. Diese Isolierschutzschichten werden zusätzlich zu den üblichen Maßnahmen zur Verringerung elektrostatischer Belastungen in unmittelbarer Spulennähe vorgesehen. Die Erfindung bringt ferner den Vorteil, daß durch Wegfall besonderer Isolierelernente zwischen den Kernlamellen bei gleichen Kernabmessungen die Zahl der Lamellen erhöht und damit der Füllfaktor des Kerns verbessert werden kann.According to the invention this object is achieved in that on the the legs of the core carrying the winding are those under the winding or the winding area adjacent sheet metal layers an additional one, according to the possible impact loads Preserved isolation. These protective insulating layers are in addition to the usual measures to reduce electrostatic loads in the immediate vicinity Provided close to the coil. The invention also has the advantage that by omission special insulating elements between the core lamellas with the same core dimensions the number of lamellae is increased and thus the filling factor of the core is improved can.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird in an sich bekannter Weise der bewickelte Schenkel parallel zu den normalen Blechlagen durch zusätzliche Bleche verstärkt, wobei die zusätzlichen Bleche die zusätzliche Isolation erhalten. Dadurch erreicht man während der Prüfung des Transformators auch mit stärksten Stoßspannungen einen weiteren zuverlässigen -Schutz der elektromagnetisch am stärksten beanspruchten Lamellenabschnitte gegenüber der Wicklung.According to a further feature of the invention, it is known per se Way the wound legs parallel to the normal sheet metal layers by additional Reinforced sheets, with the additional sheets receiving the additional insulation. This enables the transformer to be tested even with the highest surge voltages another reliable protection for those exposed to the greatest electromagnetic stress Lamella sections opposite the winding.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich darauf, daß zusätzliche Bleche mit einer besonderen Isolation im Verband des Spulenkörpers parallel zu dem im Spulenkörperfenster untergebrachten Schenkelblechen angeordnet sind. Diese zusätzliche Isolation wird so stark ausgeführt, daß jeder störende Einfluß zwischen den Blechlaniellen auch bei stärksten Prüfspannungsimpulsen vermieden ist.Another feature of the invention relates to the fact that additional Sheets with a special insulation in the bond of the bobbin parallel to the Leg plates accommodated in the bobbin window are arranged. This additional The insulation is carried out so strongly that any disturbing influence between the sheet metal planes is avoided even with the strongest test voltage pulses.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen in mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine Spulen- und Kernanordnung gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform einer Spulen-und Kernanordnung gemäß der Erfindung, F i g. 3 einen Schnitt von weiteren Ausführungsformen einer Spulen- und Kernanordnung, F i g. 4 noch eine weitere abgeänderte Ausführungsform einer Spulen- und Kernanordnung, F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der F i g. 4, F i g. 5 a einen Schnitt gemäß der in der F i g. 5 gezeigten Anordnung, jedoch mit einer anderen Kernform, F i g. 6 eine Teilschnittansicht eines dreiphasigen Bandkernes mit aufgebrachten Spulen, - F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Spulen-und Kernanordnung nach der Tempeltype, F i or. 8 einen Teilschnitt einer Bandkernanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 8. The invention will then be explained in more detail with reference to the drawings in several exemplary embodiments. It shows F i g. 1 shows a section through a coil and core arrangement according to the invention, FIG . 2 one of the F i g. 1 corresponding section of a modified embodiment of a coil and core arrangement according to the invention, FIG . 3 shows a section of further embodiments of a coil and core arrangement, FIG . 4 shows yet another modified embodiment of a coil and core arrangement, FIG . 5 is a section along line 5-5 of FIG . 4, fig. 5 a shows a section according to the FIG. 5 , but with a different core shape, FIG . 6 is a partial sectional view of a three-phase tape core with applied coils - F g i. 7 is a perspective view of a coil and core arrangement according to the temple type, F i or. 8 shows a partial section of a tape core arrangement according to a further embodiment of the invention, FIG. 9 is a section along line 9-9 in FIG. 8.

In der F i g. 1 ist ein Kernaufbau mit Spule für einen Einphasentransformator dargestellt, dessen Magnetkem in bekannter Weise aus Eisenband gewickelt ist. Dieser Kein ist somit lamellirrt und besteht aus zwei geschlossenen magnetischen Kreisen.In FIG. 1 shows a core structure with a coil for a single-phase transformer, the magnetic core of which is wound from iron tape in a known manner. This none is thus lamellar and consists of two closed magnetic circles.

Die Lamellen der Kerne 10 und 12 sind in beknnnter Weise oegeneinander isoliert, um Kernverluste durch Wirbelströme zu vermeiden. Zur Ausführung der Isolation zwischen den Kernlaniellen sind verschiedene Verfahren bekannt. Die Isolation braucht jedoch zwischen den einzelnen Kernlamellen nie so stark bemessen zu sein, da nun übermäßige Wirbelstromverluste im Kern unter normalen Betriebsbedingungen zu vermeiden sind.The lamellas of the cores 10 and 12 are insulated from one another in a known manner in order to avoid core losses due to eddy currents. Various methods are known for performing the insulation between the core planes. However, the insulation between the individual core lamellas never needs to be so strong, since excessive eddy current losses in the core are now to be avoided under normal operating conditions.

Für den Fall jedoch, daß die Wicklungen des Transformators einer hohen Impulsspannung ausgesetzt sind, muß die Isolation zwischen den Lamellen des Kerns so stark sein, daß sie diesen elektrischen Beanspruchungen gewachsen ist, um einen ,elektrischen Durchschlag zu verhindern. Ein solcher Isolationsdurchschlag würde während des späteren normalen Betriebs mit der Normalspannung und -Frequenz erhöhte Wirbelstromverluste ergeben. Wie gefunden wurde, sind bei vorübergrhenden übermäßigen elektrischen Beanspruchungen der Transformatorwicklungen die elektromagnetischen Beanspruchungen in dem Teil des Kerns am größten, der den Wicklungen, die den hohen Impulsspannun-Cren ausgesetzt sind, am nächsten liegt. Daher braucht nur in diesem Abschnitt des Kernes eine zusätzliche Isolation zwischen den einzelnen Lamellen vorgesehen zu werden.However, in the event that the windings of the transformer have a high Are exposed to impulse voltage, the insulation between the lamellas of the core must be be so strong that it can withstand these electrical stresses by one to prevent electrical breakdown. Such an insulation breakdown would increased during later normal operation at the normal voltage and frequency Eddy current losses result. As has been found, transient are excessive electrical stresses on the transformer windings the electromagnetic Stresses are greatest in the part of the core, the windings that have the highest Are exposed to impulse voltages, is closest. Therefore only need in this Section of the core provides additional insulation between the individual slats to be provided.

Wenn die Wicklung 22 oder 24 gemäß F i g. 1 ,einer starken Impulsspannung ausgesetzt wird, treten -die dadurch elektromagnetisch herbeigeführten Beanspruchungen der Kernlamellen in erster Linie in denjenigen Teilen der Keine 10 und 12 auf, die der Fensteröffnung benachbart sind. Daher lassen sich die meisten - Isolationsfehler zwischen den KernlameHen infolge elektromagnetisch induzierter Be-.anspruchungen am besten dadurch vermeiden, daß die Isolation zwischen den Lamellen dieser Ab- schnitte des Kernes verstärkt wird, die den Wicklungen am nächsten liegen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind die Lamellen, deren Breitseiten zur Wicklungsachse parallel verlaufen, d. h. die mittleren Wicklungsschenkel 18 und 20 und die Außenschenkel 26 bzw. 28, besonders beansprucht. Da die Jochteile im allgemeinen senkrecht zur Wicklungsachse verlaufen und nicht den induzierten Spannungen quer zu den Lamellen unterworfen sind, brauchen diese Abschnitte des Kerns nicht besonders isoliert zu -werden.If the winding 22 or 24 according to FIG. 1 , is exposed to a strong pulse voltage, the electromagnetically induced stresses on the core lamellae occur primarily in those parts of Nos 10 and 12 which are adjacent to the window opening. Therefore, most can - insulation fault .anspruchungen loading between the KernlameHen due electromagnetically induced thereby prevent the insulation between the slats of the exhaust sections of the core is reinforced on which the windings on the next best. In the embodiment according to FIG. 1 are the lamellas whose broad sides run parallel to the winding axis, i.e. H. the middle winding legs 18 and 20 and the outer legs 26 and 28, respectively, are particularly stressed. Since the yoke parts are generally perpendicular to the winding axis and are not subjected to the induced stresses across the laminations, these sections of the core do not need to be particularly insulated.

Bei der Ausführungsforin gemäß F i 1 ist eine zusätzliche Isolation zwischen den Lamellen der Keine 10 und 12 vorgesehen, die der Kernwicklung 14 benachbart sind. Diese benachbarten Lamellen sind die Lamellen im Kerninneren. Eine zusätzliche Isolation für diese Lamellen der Keine 10 und 1-2 ist durch stark ausgezogene Linien 30 bzw. 32 dargestellt. Sie kann dadurch zustande kommen, daß der Oxydüberzug auf den inneren Wicklungen der Keine 10 und 12 durch Einsetzen der zusätzlichen Isolation 30 bzw. 32 zwischen diesen inneren Kernwindungen verstärkt wird. Bei Bandkernen hat es sich als zweckmäßia herausgestellt, diese Lamellen auf der t3 ZD gesamten Länge der inneren Windungen zu isolieren und nicht nur eine zusätzliche Isolation zwischen den Lamellen der Kernschenkel einzulegen, die der Spule benachbart sind und parallel zur Spulenachse verlaufen. Daher läuft die verstärkte Isolation 30 des Kerns 10 bzw. 32 des Kerns 12 gemäß der F i g. 1 vollständig mit den inneren Windungen der Keinlamellen.In the embodiment according to FIG. 1 , additional insulation is provided between the lamellae of the lines 10 and 12, which are adjacent to the core winding 14. These neighboring lamellae are the lamellae inside the core. Additional insulation for these lamellae of no 10 and 1-2 is shown by strong lines 30 and 32 , respectively. It can come about in that the oxide coating on the inner windings of the Nos 10 and 12 is strengthened by inserting the additional insulation 30 and 32, respectively, between these inner core windings. In the case of tape cores, it has been found to be expedient to insulate these lamellas over the entire length of the inner turns and not just to insert additional insulation between the lamellas of the core legs, which are adjacent to the coil and run parallel to the coil axis. The reinforced insulation 30 of the core 10 or 32 of the core 12 therefore runs according to FIG. 1 complete with the inner turns of the no-lamellas.

In F i g. 2 ist ein an sich bekannter Bandkern gezeigt, bei dem eine Primärwicklung 22' und eine Sekundärwicklung 24' vorgesehen sind. Wenn die innere Wicklung 24' einer starken Impulsspannung ausgesetzt ist, treten die elektromagnetisch induzierten Spannungen vorherrschend quer zu den dem Schenkel 18 des Kerns 10 und dem Schenkel 20 des Kerns 12 benachbarten Lamellen auf. Wenn jedoch die äußere Wicklung 22' einer starken Impulsspannung ausgesetzt wird, werden die Spannungen in erster Linie in die dem Schenkel 26 des Kerns 10 und dem Schenkel 28 des Kerns 12 benachbarten Lamellen induziert. Die zusätzliche Isolation 32 bzw. 30 ist daher an den inneren Lamellen der Keine 10 und 12 in derselben Weise vorgesehen, wie dies in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben ist.In Fig. 2 shows a tape core known per se, in which a primary winding 22 'and a secondary winding 24' are provided. When the inner winding 24 'is subjected to a strong pulse voltage, the electromagnetically induced voltages occur predominantly across the laminations adjacent to the leg 18 of the core 10 and the leg 20 of the core 12. However, when the outer winding 22 'is subjected to a strong pulse voltage, the voltages are primarily induced in the laminations adjacent to the leg 26 of the core 10 and the leg 28 of the core 12. The additional insulation 32 or 30 is therefore provided on the inner lamellas of the nos 10 and 12 in the same way as in connection with FIG. 1 is described.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsforni der Erfindung bei einem bekannten Einphasentransformator gezeigt, dessen Wicklungen 50, 52 auf beiden Schenkeln 42 und 44 eines einzigen Kernes 40 angebracht sind, die durch je einen Jochabschnitt 46 bzw. 48 verbunden sind. Beide Wicklungen 50 und 52 bestehen aus je einer innenliegenden Spulenwicklung 54, 54' und einer äußeren Spulenwicklung 56, 56**.In Fig. 3 shows an embodiment of the invention in a known single-phase transformer, the windings 50, 52 of which are mounted on both legs 42 and 44 of a single core 40, which are each connected by a yoke section 46 and 48, respectively. Both windings 50 and 52 each consist of an internal coil winding 54, 54 'and an outer coil winding 56, 56 **.

Wird die innen liegende Spulenwicklung 54 einer starken Impulsspannung unterworfen, werden die inneren und äußeren Lamellen des Schenkels 42 elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt. Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 und 2 war dies nicht der Fall. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 wird daher eine zusätzliche Isolation zwischen den inneren und den äußeren Lamellen vorgesehen, die durch die dunklen Linien 58 und 58' dargestellt ist. Die Isolation 58 und 58' wird so stark gewählt, daß sie den vorübergehenden Impulsbeanspruchungen widersteht. Die übrigen Lamellen innerhalb der Kernkonstruktion sind mit einer normalen Isolation versehen, um Wirbelströme zu verhindern, die sich quer zu den Lamellen ausbilden.If the inner coil winding 54 is subjected to a strong pulse voltage, the inner and outer lamellas of the leg 42 are exposed to electrical stresses. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2 this was not the case. In the embodiment according to FIG. 3 , additional insulation is therefore provided between the inner and outer lamellae, which is illustrated by the dark lines 58 and 58 '. The insulation 58 and 58 ' is chosen to be so strong that it withstands the transient impulse stresses. The remaining lamellas within the core structure are provided with normal insulation in order to prevent eddy currents that develop across the lamellas.

Die Erfindung ist auch auf bekannte Schichtkernformen gemäß den F i g. 4, 5 und 5 a anwendbar. Ein Kein 60 enthält zwei Schenkel 62 und 64 und zwei Jochabschnitte 66 und 68. Auf beiden Schenkeln 62 und 64 ist je eine elektrische Wicklung 70 bzw. 72 vorgesehen. Die Wicklung 70 besteht aus einbt'inneren Spule 74 und 'einer äußeren Spule 76, während die Wicklung 72 aus einer inneren Spule 74' und einer äußeren Spule 76' aufgebaut ist. In den F i g. 5 und 5 a geben die geraden Linien die Lamellen an, die den Kern 60 aufbauen. Aus F i g. 5 ist zu ersehen, daß nur die äußeren Lamellen an beiden Seiten des Schenkels 62 der Wicklung 70 benachbart sind. Daher werden nur diese Abschnitte des Schenkels 62 mit einer zusätzlichen Isolation 78 zwischen den Lamellen versehen. Vorzugsweise laufen die Isolationsschichten 78 über die Ränder der Lamellen hinaus, um auch die darin ausgebildeten Grate zu isolieren. Das Isolationsmaterial wird daher bei allen Ausführungsformen der Erfindung über alle Schnittkanten verlängert. Wenn eine verstärkte Isolation durch einen dickeren Oxydüberzug auf den Kernlamellen erhalten werden soll, wird auch an den Rändern der Kernlamellen eine verstärkte Isolation vorgesehen.The invention is also applicable to known layered core shapes according to FIGS. 4, 5 and 5 a are applicable. A No 60 includes two legs 62 and 64 and two yoke portions 66 and 68. On both legs 62 and 64 is 70 and 72 provided each an electrical winding. The winding 70 consists of an inner coil 74 and an outer coil 76, while the winding 72 is composed of an inner coil 74 'and an outer coil 76' . In the F i g. 5 and 5 a, the straight lines indicate the lamellae that make up the core 60 . From Fig. 5 it can be seen that only the outer lamellas on both sides of the leg 62 of the winding 70 are adjacent. Therefore, only these sections of the leg 62 are provided with additional insulation 78 between the slats. Preferably, the insulation layers 78 extend beyond the edges of the lamellas in order to also insulate the ridges formed therein. The insulation material is therefore extended over all cut edges in all embodiments of the invention. If reinforced insulation is to be obtained by means of a thicker oxide coating on the core lamellas, reinforced insulation is also provided at the edges of the core lamellae.

In F i g. 5 a ist ein Schnittkern 60 mit einem kreuzförmigen Querschnitt gezeigt. Eine zusätzliche Isolation 78' ist nur zwischen den benachbarten Lamellen auf beiden Seiten des Schenkels 62" eingelegt. Nur diese Lamellen brauchen isoliert zu werden, auch wenn andere Lamellenränder 80 viel dichter als diese Lamellen, zwischen denen die Isolation 78»* eingelegt ist, an die Wicklung 70' herankommen. Da die elektromagnetisch induzierten Beanspruchungen nur quer zu den Lamellenebenen schädlich sind und gewöhnlich von den beiden Seiten der Spule aus induziert werden, die in derselben Ebene wie die Lamellen liegen, ergeben die elektromagnetischen Kraftlinien, die radial von der linken und rechten Seite der Spule durch den Kern läufen, keine schädlichen Beanspruchungen. Die Isolation zwischen den Lamellen in den Bereichen der Ränder 80 wird daher nicht stark beansprucht.In Fig. 5 a shows a cutting core 60 with a cruciform cross section. An additional insulation 78 ' is only inserted between the adjacent slats on both sides of the leg 62 " . Only these slats need to be insulated, even if other slat edges 80 are much closer than these slats, between which the insulation 78» * is inserted the winding 70 ' . Since the electromagnetically induced stresses are only harmful across the lamellar planes and are usually induced from the two sides of the coil, which are in the same plane as the lamellas, the electromagnetic lines of force radially from the left and right side of the coil runs through the core, no harmful stresses. the insulation between the laminations in the regions of the edges 80 is therefore not highly stressed.

Die Erfindung ist auch auf bekannte Mehrphasentransformatoren anwendbar. In F i g. 6 ist z. B. ein bekannter Dreiphasentransformator gezeigt, der zwei geschlossene innere Kernkreise 82 und 84, die von einem geschlossenen äußeren Kern 86 umgeben sind, enthält. Die Phasenwicklung 88 ist um einen Schenkel 94 des Kerns 82 und um einen Schenkel 96 des Kerns 86 gewickelt. Die Phasenwicklung 90 ist um je einen Schenkel 98 des Kerns 82 bzw. 100 des Kerns 84 gewickelt, während die Phasenwicklung 92 einen Schenkel 102 des Kerns 84 und einen Schenkel 104 des Kerns 86 umgibt. Alle Phasenwicklungen 88, 90 und 92 bestehen aus je zwei Spulen 106 und 108. Gemäß der Erfindung wird hier eine zusätzliche Isolation an den inneren und äußeren Lamellen angebracht, die von den Wicklungen umfaßt werden. Bei der Wicklung 88 ist z. B. die Isolation in den äußeren Lamellen des Kernschenkels 96 des Kerns 86 verstärkt, während gleichzeitig die Isolation der inneren Lamellen des Kernschenkels 94 verstärkt ist. Die verstärkte Isolation ist durch dicke Linien 110 bzw. 112 angegeben. Für die Phasenwicklungen 90 und 92 trifft sinngemäß das gleiche zu. Die verstärkte Isolation am Kern 82 ist durch die dicken Linien 112 angedeutet, während die verstärkte Isolation am Kern 84 durch die starken Linien 114 angegeben ist; die zusätzliche Isolation am Schenkel 104 ist durch dicke Linien 116 angedeutet.The invention is also applicable to known polyphase transformers. In Fig. 6 is e.g. For example, a known three-phase transformer is shown which includes two closed inner core circles 82 and 84 which are surrounded by a closed outer core 86 . The phase winding 88 is wound around a leg 94 of the core 82 and around a leg 96 of the core 86. The phase winding 90 is wound around a respective leg 98 of the core 82 and 100 of the core 84, while the phase winding 92 has a leg 102 of the core 84, and a leg 104 surrounds the core 86th Any phase windings 88, 90 and 92 are each composed of two coils 106 and 108. According to the invention is applied here, an additional insulation on the inner and outer fins, which are covered by the windings. In the winding 88 , for. B. the insulation in the outer lamellae of the core leg 96 of the core 86 is reinforced, while at the same time the insulation of the inner lamellae of the core leg 94 is reinforced. The reinforced insulation is indicated by thick lines 110 and 112, respectively. The same applies analogously to the phase windings 90 and 92. The reinforced insulation on core 82 is indicated by thick lines 112, while the reinforced insulation on core 84 is indicated by thick lines 114; the additional insulation on leg 104 is indicated by thick lines 116 .

Wie bereits erwähnt, brauchen die Jochlamellen nicht mit einer zusätzlichen Isolation versehen zu sein, da diese nicht so stark beansprucht werden. Bei den inneren Kernen 82 und 84 ist es jedoch zweckmäßig, die zusätzliche Isolation 112, 114 ganz um die inneren Lamellen herum vorzusehen. Da mir ein kleiner Abschnitt der Lamellen an den äußeren Schenkeln 96 und 104 mit einer zusätzlichen Isolation versehen zu werden braucht, ist es im Hinblick auf den größeren Kern 86 zweckmäßig, nur die zusätzlichen Isolationsteile 110 und 116 vorzusehen.As already mentioned, the yoke lamellas do not need to be provided with additional insulation, as they are not so heavily stressed. In the case of the inner cores 82 and 84, however, it is expedient to provide the additional insulation 112, 114 completely around the inner lamellae. Since a small section of the lamellas on the outer legs 96 and 104 needs to be provided with additional insulation, it is expedient with regard to the larger core 86 to provide only the additional insulation parts 110 and 116 .

F i g. 7 zeigt den Kernaufbau der bekannten Tempeltype. Der Kern 118 besteht aus drei Schenkeln 120, 122 und 124. Auf allen Schenkeln ist je eine Phasenwicklung 126 aufgebracht. Bei dieser Konstruktion ist eine zusätzliche Isolation 128 und 130 auf den inneren und äußeren Lamellen aller Kernschenkel vorgesehen.F i g. 7 shows the core structure of the known temple type. The core 118 consists of three legs 120, 122 and 124. A phase winding 126 is applied to each of the legs. In this construction, additional insulation 128 and 130 is provided on the inner and outer lamellae of all core legs.

In den F i g. 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem bekannten Bandkern dargestellt, der dem in F i g. 1 ähnlich ist und für einen Einphasentransfonnator verwendet werden kann. Diese Ausführungsform der Erfindung kann auch in ähnlicher Weise auf alle zuvor beschriebenen Kern- und Wicklungsanordnungen angewendet werden, die in den F i g. 1 bis 7 dargestellt sind.In the F i g. 8 and 9, there is shown a further embodiment of the invention in connection with a known tape core similar to that shown in FIG . 1 and can be used for a single phase transformer. This embodiment of the invention can also be applied in a similar manner to any of the previously described core and winding assemblies shown in FIGS. 1 to 7 are shown.

Zwei Keine 132, 134 sind mit ihren Schenkeln 136 bzw. 138 dicht nebeneinander angeordnet. Eine Wicklung 140, die aus den beiden Spulen 142 und 144 besteht, umgibt die beiden aneinandergesetzten Schenkel 136 und 138. Die Wicklung 140 ist auf einem Wicklungsträger 146 aufgebracht, der, gemäß der Erfindung, aus zwei oder mehreren Lamellen eines magnetischen Materials, das in Isolationsmaterial eingebettet ist, besteht. In den F i g. 8 und 9 sind nur zwei derartige Blechlamellen 148 und 150 zu sehen. Der Wicklungsträger 146 ist ein rechteckiger Kasten mit einer Fensteröffnung 152, durch die die Schenkel 136 und 138 der Kerne 132 und 134 eingesetzt sind. Der Wicklungsträger kann auch einen runden Querschnitt an Stelle des in F i g. 9 dargestellten rechteckigen Querschnitts oder eine andere gewünschte Form aufweisen.Two no 132, 134 are arranged with their legs 136 and 138 close to one another. A winding 140, which consists of the two coils 142 and 144, surrounds the two adjacent legs 136 and 138. The winding 140 is applied to a winding carrier 146 which, according to the invention, consists of two or more lamellas of a magnetic material, which is in Insulation material is embedded, consists. In the F i g. 8 and 9 only two such sheet metal lamellas 148 and 150 can be seen. The winding support 146 is a rectangular box with a window opening 152 through which the legs 136 and 138 of the cores 132 and 134 are inserted. The winding support can also have a round cross section instead of the one shown in FIG. 9 or any other desired shape.

Bei der Ausbildung des Wicklungsträgers 146 werden beidseitig eine oder mehrere magnetische Blechlamellen 148, 150 und 154, 156 vorgesehen, die zur Ebene der Schenkel 136, 138 der Kerne 132 bzw. 134 parallel verlaufen. Wenn die Wicklung 140 an einer starken Impulsspannung angelegt wird, werden elektromagnetische Felder in den benachbarten magnetischen Lamellen 148, 150 und 154, 156 induziert und davon aufgenommen, ohne daß zu große elektromagnetische Beanspruchungen in den Hauptlamellen der Schenkel 136, 138 auftreten. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist somit keine zusätzliche Isolation an den inneren Lamellen der Kernschenkel 136, 138 erforderlich, da sich die elektromagnetischen Felder in die Lamellen 148, 150, 154 und 156 erschöpfen. Natürlich muß sich zwischen den Lamellen 148, 150, 154 und 156 genügend Isolierinaterial befinden. Bei normalem Betrieb wirken die Lamellen 148, 150 und 154, 156 nicht störend, sofern sie keinen geschlossenen magnetischen Kreis bilden.When forming the winding carrier 146, one or more magnetic sheet metal lamellas 148, 150 and 154, 156 are provided on both sides, which run parallel to the plane of the legs 136, 138 of the cores 132 and 134, respectively. When the winding 140 is applied to a strong pulse voltage, electromagnetic fields are induced in the adjacent magnetic laminations 148, 150 and 154, 156 and absorbed by them without excessive electromagnetic stresses occurring in the main laminations of the legs 136, 138. In this embodiment of the invention, no additional insulation is therefore required on the inner lamellae of the core legs 136, 138 , since the electromagnetic fields in the lamellae 148, 150, 154 and 156 are exhausted. Of course, there must be enough insulating material between the slats 148, 150, 154 and 156. During normal operation, the lamellae 148, 150 and 154, 156 do not have a disruptive effect, provided they do not form a closed magnetic circuit.

Wenn auch nur zwei Lamellen beim Wicklungsträger 146 in den F i g. 8 und 9 gezeigt sind, so trägt die Zahl der Lamellen nur von der Bemessung der Kern- und Wicklungsanordnung und von den Bedingungen ab, unter denen sie eingesetzt werden. Die für die Bestimmung der Lamellenzahl zu stellenden Forderungen sollen nunmehr erläutert werden.If only two lamellae at the winding support 146 in FIGS. 8 and 9 , the number of lamellas only affects the dimensioning of the core and winding arrangement and the conditions under which they are used. The requirements for determining the number of lamellas will now be explained.

Bei einer hohen Impulsspannung in der Wicklung sind die Spannungen, die in den Kernen induziert werden, nicht gleichmäßig quer zu den gesamten Lamellen verteilt. Bei einem kurzen Impuls wird der Fluß zuerst in der einen Schicht der Kemlamellen und dann in der nächsten Schicht usw. des lamellierten Kernes induziert. Da der induzierte Fluß und somit die induzierte Spannung jedoch nur von äußerst kurz andauernder Wellendauer sind, wirken sie gewöhnlich nicht über 5 D/o der Lamellen eines üblichen Strom- oder Verteilungstransformators hinaus. Es findet also eine fortschreitende Durchdringuno, der Lamellen des Kernes statt, wobei die Wellen allmählich schwächer werden; nur diejenigen Lamellen, die der elektrischen Wicklung benachbart sind, werden elektromagnetisch stark beansprucht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Impulsspannung im allgemeinen von sehr kurzer Dauer ist. Bei der Impulsprüfung von Transformatoren ist es z. B. allgemein üblich, Impulse zu verwenden, deren Spannungen eine Spitze während annähernd 1: l'/2 [tsec erreichen und auf ihre halbe Spitzenspannung in weniger als 40 #tsec abfallen. Es ist äußerst schwierig, die genaue Wellenform eines Schaltstoßes vorherzusagen. Für einen Impuls, der steiler ist, schneller seinen Spitzenwert erreicht und von noch kürzerer Dauer ist, würde die zusätzliche Isolation bei annähernd 5 % der Kernlamellen ausreichen. Derselbe Schutz wird für die Kernlamellen erreicht, die im Wicklungsträger eingebettet sind.With a high pulse voltage in the winding, the voltages induced in the cores are not evenly distributed across the entire lamellae. With a short pulse, the flux is induced first in one layer of the core lamellas and then in the next layer, etc., of the lamellar core. However, since the induced flux and thus the induced voltage only have an extremely short wave duration, they usually do not have an effect beyond 5 D / o of the laminations of a conventional current or distribution transformer. There is thus a progressive penetration of the lamellae of the core, with the waves gradually becoming weaker; only those lamellas that are adjacent to the electrical winding are subjected to high electromagnetic loads. This is because the pulse voltage is generally very short in duration. In the impulse test of transformers it is z. For example, it is common practice to use pulses whose voltages peak during approximately 1: 1 '/ 2 [tsec and drop to half their peak voltage in less than 40 #tsec. It is extremely difficult to predict the exact waveform of a shift shock. For a pulse that is steeper, reaches its peak value more quickly and is of even shorter duration, the additional insulation would be sufficient for approximately 5 % of the core lamellas. The same protection is achieved for the core laminations that are embedded in the winding carrier.

Die zusätzlichen Lamellen brauchen nicht dieselbe Dicke wie die Lamellen des Kernes aufzuweisen. Da diese Lamellen die Arbeitsweise des Kernes nicht unterstützen und bei Spannungsstößen von kurzer Dauer der magnetische Fluß in die zusätzlichen Lamellen nur geringfügig eindringt, können die zusätzlichen Lamellen dünner als die eigentlichen Kernlamellen sein.The additional slats do not need the same thickness as the slats of the core. Because these lamellas do not support the functioning of the core and in the case of voltage surges of short duration, the magnetic flux into the additional ones If the lamellae penetrates only slightly, the additional lamellae can be thinner than be the actual core lamellas.

Der Wert 51/o Kernlamellen soll bedeuten, daß 51/o aller Kernlamellen der Wicklungsoberfläche gegenüberstehen und dieser näher als alle anderen Kernlamellen benachbart sind, die der gleichen Wicklungsoberftäche zugewandt sind. Die Zahl von 5010 ist auf den Schutzwert für den höchsten Belastungsfall bezogen; in anderen Fällen kann der Prozentsatz geringer, z. B. 21/2 1/o oder 1 % sein. Es kann daher auch ausreichen, die zusätzliche Isolation gerade in die ersten wenigen zusätzlichen Lamellen einzufügen. Für Stoßwellenzüge, die länger als die zuvor erläuterten andauern, könnte es theoretisch notwendig sein, sogar 250/a der Lamellen zusätzlich zu isolieren. Dies ist jedoch ein Ausnahmefall und würde noch eine beträchtliche Einsparung an Lamellen mit sich bringen, die nicht besonders isoliert zu werden brauchen.The value 51 / o core lamellas is intended to mean that 51 / o of all core lamellas face the winding surface and are closer to it than all other core lamellas which face the same winding surface. The number of 5010 is related to the protective value for the highest load case; in other cases the percentage may be lower, e.g. B. 21/2 1 / o or 1 %. It can therefore also be sufficient to insert the additional insulation straight into the first few additional lamellas. For shock wave trains that last longer than those explained above, it could theoretically be necessary to additionally insulate 250 / a of the lamellae. However, this is an exceptional case and would result in a considerable saving in terms of lamellae, which do not need to be particularly insulated.

Die Herstellung der Isolation zwischen den verschiedenen Kernlainellen kann auf verschiedene Weise erfolgen. Für normale Betriebsbedingungen können einige lameHierte Kernbleche mit Magnesiumsilikat in der Dicke von 4 bis 10#t überzogen werden, während sonst magnetische Kernbleche mit Magnesiumoxyd von 0,0847 mm Dicke isoliert werden. Die zusätzliche Isolation, die für einen 10-kVA-Transformator notwendig ist, kann aus einer Folie eines mütallisierten Polyesterfilms in der Dicke von annähernd 0,127 mm bestehen, die zwischen die 5 114 Kernlamellen eingelegt wird. Bei Verwendung dieser zusätzlichen Isolation steigen die Kernverluste nach den Impulsprüfungen innerhalb der durch die Meßgenauigkeit gesetzten Grenzen nicht an. Dagegen kann bei normaler Isolation zwischen den Lamellen eine beträchtliche Zunahme der Kernverluste nach der Impulsprüfung festgestellt werden.The insulation between the various core sections can be established in different ways. For normal operating conditions, some laminated core sheets can be coated with magnesium silicate in a thickness of 4 to 10 t, while otherwise magnetic core sheets are insulated with magnesium oxide 0.0847 mm thick. The additional insulation which is necessary for a 10 kVA transformer mm may consist of a film of a mütallisierten polyester film in the thickness of approximately 0.127, which is inserted between the 5114 core laminations. If this additional insulation is used, the core losses do not increase after the pulse tests within the limits set by the measurement accuracy. On the other hand, with normal insulation between the lamellas, a considerable increase in core losses can be determined after the impulse test.

CC.

Claims

Claims: 1. Transformer, choke coil or the like induction device with a core layered or wound from mutually insulated metal sheets, which carries at least one leg winding and is provided with additional insulating layers applied to the core, characterized in that on the leg carrying the winding the sheet metal layers underneath the winding or adjacent to the winding area receive an additional insulation dimensioned according to the possible impact loads.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the wound leg is reinforced in a known manner parallel to the normal sheet metal layers by additional sheets and that these additional sheets receive the additional insulation. 3. Transformer according to claim 1 and 2, characterized in that the additional metal sheets are arranged with a special insulation in the association of the bobbin parallel to the leg plates housed in the bobbin window.

Documents considered: German Patent No. 525 581; Swiss patent specification No. 315 007; 300693.