CH646545A5 - Transformer for use in underground spaces - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Transformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Transformator dieser Gattung ist in der DE-PS 843 579 beschrieben und dargestellt. Der freie Innenraum dieses Transformators ist allseitig gegen die Aussenluft abgeschlossen und mit einem gasförmigen Kühlmedium gefüllt. Für die Kühlung des Transformators ist eine Innen- und Aus-senbelüftung vorgesehen. Die Innenbelüftung wird durch einen im freien Innenraum des Transformatorgehäuses angeordneten Ventilator erzeugt, der die Innenluft im freien Innenraum umwälzt und sie durch rohrförmige Kühlrippen führt, die auf den Gehäuseseitenwänden angeordnet sind. Für die Aussenbelüftung ist ebenfalls ein auf der Oberseite des Gehäuses angeordneter Ventilator vorgesehen, der die Aussenluft von unten her durch Kühlkanäle saugt, die einerseits durch die Aussenflächen der vorgenannten rohrförmigen Kühlrippen und andererseits durch die Wandung eines Mantels gebildet werden, der sich um die Gehäuseseitenwände herum erstreckt.

Dieser Transformator weist folgende Nachteile auf. Er ist schon wegen des Vorhandenseins von zwei Ventilatoren, aber auch wegen des zusätzlichen Gehäusemantels materialintensiv und teuer in der Herstellung. Im Tunnelbau, wo der Arbeitsraum sehr begrenzt ist, führt der Einsatz eines solchen Transformators aus Platzgründen zu Schwierigkeiten. Ausserdem führt der Aussenbelüftungsstrom zu einer erhöhten Staubentwicklung im Tunnel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorbeschriebenen Transformator und dessen Kühlung zu vereinfachen sowie dessen Herstellungs- und Wartungskosten zu senken. Diese Aufgabe wird nach der Lehre aus dem Anspruch 1 gelöst. Ein entsprechend ausgebildeter Transformator ist preiswert herzustellen, weil der Aussenventilator und der die Gehäuseseitenwände umgebende Mantel in Fortfall kommen. Dieser Fortfall führt auch zu einer Senkung der Unterhaltungskosten, da die den Aussenventilator antreibende Energie eingespart wird und die Kühlrippen einfacher und schneller von Staubbelag und Verschmutzungen gereinigt werden können. Der äussere Wärmeaustausch an den Kühlrippen ist bedeutend grösser, da die Wärme nicht nur durch die auftreibende Aussenluft abgeführt wird, sondern auch frei abstrahlen kann. Nicht zuletzt wird der Platzbedarf des Transformators durch den Fortfall des Aussenventilators und des vorbeschriebenen Mantels erheblich verringert.

Die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 2 verbessert die Innenkühlung, da die sich am Gehäuseboden befindliche, kühlere Innenluft, die vorher an den Kühlrippen abgekühlt worden ist, direkt in den Raum zwischen Kern und Spule hineinbewegt wird, wo die Kühlung insbesondere erfolgen soll.

Nach der Ausbildung gemäss Anspruch 3 wird der Innenventilator erst dann eingeschaltet, wenn der Transformator eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat. Hierdurch wird die für den Innenventilator bestimmte Antriebsenergie eingespart, solange eine aktive Kühlung nicht notwendig ist.

Auch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 führt zu einer verbesserten Kühlung des Transformators. Die erwärmte Innenluft steigt zunächst aufgrund der vom Innenventilator angeregten Strömung und des Auftriebs zur Oberseite des Transformators, die deshalb eine entsprechend höhere Temperatur aufweist als die Strirnwände des Transformators und folglich auch eine grössere Wärmemenge in gleicher Zeit abführen bzw. abstrahlen kann. Aus diesem Grund sind nach Anspruch 4 die Anschlusskästen an den Stirnseiten des Transformators angeordnet, wo sie den Wärmeaustausch der wärmeren Oberseite mit der Aussenluft nicht behindern. Ausserdem führt diese Ausgestaltung zu einem Transformator niedriger Bauart, der auch deshalb gut im Tunnelbau einzusetzen ist, weil er den freien Streckenquerschnitt weniger beeinträchtigt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung beschrieben:

Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäss ausgestalteten Transformator in der Seitenansicht,

Fig. 2 einen Halbschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schaltplan.

Die wesentlichen Bestandteile des in Fig. 1 allgemein mit

I bezeichneten Transformators sind ein aus einer Bodenplatte 2, einer Deckplatte 3, den Seitenwänden 4 und den Stirnseiten 5 bestehendes Gehäuse 6, zwei an den Stirnseiten 5 angeordnete Anschlusskästen 7 für die Ober- und Unterspannung, drei Kerne 8, von denen jeder in der Nähe der Bodenplatte 2 unter einem Kern 8 in nicht dargestellter Weise befestigt ist.

Die Seitenwände 4 werden jeweils durch eine Vielzahl senkrecht verlaufender, nebeneinanderliegender Kühlrippen

II gebildet, die in den Seitenwänden 4 ausgebildet sind.

Die Funktion des Transformators ist folgende:

Das Gehäuse 6 umschliesst einen freien Innenraum 12 (Fig. 3), der mit einem nicht brennbaren gasförmigen Kühlmedium (Innenluft) gefüllt ist. Das Kühlmedium leitet die von den Kernen 8 und Spulen 9 im Betrieb erzeugte Wärme zu den Gehäusewänden, die diese Wärme an die Aussenluft abgeben. Die Oberfläche der Seitenwände 4 ist durch Kühlrippen 11 erheblich vergrössert, so dass hier der Hauptwärmeaustausch stattfindet. Dieser Wärmeaustausch wird im Innenraum 12 durch die Ventilatoren 10 aktiviert, die die Innenluft von der Bodenplatte 2 her durch Ringspalten 13 zwischen den Kernen 8 und den Spulen 9 sowie um die Spulen 9 herum nach oben bewegen, so dass sich der in Fig. 3 mit Pfeilen 14 gekennzeichnete Kreislauf einstellt. Auf diesem Kreislauf wird die durch das Vorbeistreichen am Kern 8 und Spule 9 erwärmte Innenluft an den Innenseiten 15 der Kühl5

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rippen 11 vorbeibewegt, wo sie wieder abgekühlt wird, um als Kühlluft den Kern 8 und der Spule 9 wieder zugeführt zu werden und diese aktiv zu kühlen.

Auf der Aussenseite 16 der Kühlrippen 11 stellt sich aufgrund des Wärmeaustausches mit der Aussenluft ein Auftrieb (14') der die Trafowärme aufgenommenen Aussenluft ein, der die aufgenommene Wärme nach oben abführt. Aufgrund des Auftriebs (14') wird gleichzeitig noch nicht erwärmte Aussenluft an der Aussenseite 16 hochgeführt, so dass sich an beiden Aussenseiten 16 ein ständiger aufwärtsstrebender Aussenluft-strom bewegt und Wärme von den Kühlrippen 11 abführt. Da die aussenseitigen Räume 17 zwischen den Kühlrippen 11 nach aussen offen sind, erfolgt die Wärmeabfuhr nicht nur durch die auftreibende Aussenluft, sondern auch durch Wärmestrahlung.

Wie anhand der elektrischen Schaltung in Fig. 4 zu erkennen ist, werden die Ventilatoren 10 in Abhängigkeit von der Temperatur des Transformators ein- bzw. ausgeschaltet. Hierzu dient ein in einem Kern 8 angeordneter Temperatur-5 fühler 18, der einen in einer Steuerstromleitung 19 liegenden Schalter 20 beaufschlagt, der wiederum über einen Schütz 21 die Motoren 22 der Ventilatoren 10 ein- bzw. ausschaltet. Nach Fig. 4 befinden sich die Motoren 22 im Stillstand, d.h., der Transformator hat eine vorbestimmte Temperatur noch 10 nicht erreicht.

Im Unterschied zur vorbeschriebenen Schaltung ist es auch möglich, in jedem Kern 8 einen Temperaturschalter 18 anzuordnen, der jeweils den ihm zugehörigen Ventilator 10 ein- bzw. ausschaltet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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1. Transformator für den Einsatz in unterirdischen Räumen, insbesondere im Tunnelbau, mit einem im Transformatorinneren angeordneten Lüfter (10), der ein Inertgas in einem in sich geschlossenen Kreislauf bewegt, und einer senkrechten Anordnung von Kern (8) und Spule (9), wobei die Seitenwände (4) des Transformators (1) vertikal verlaufende, hohle Kühlrippen (11) aufweisen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

a) der Lüfter (10) erzeugt eine die Spule (9) in deren axialer Richtung aufwärts bestreichende Strömung,

b) die Kühlrippen (11) sind durch in die Seitenwände (4) eingeformte Wellen gebildet, deren Innenseiten (15) mit dem aktiven Kühlkreislauf (14) in Wärmeaustausch stehen,

c) die zwischen den Kühlrippen (11) aussenseitig gebildeten Räume (17) sind nach aussen offen.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (10) nahe des Gehäusebodens, insbesondere Bodenplatte (2), unter dem Kern (8) angeordnet ist und das gasförmige Medium von unten durch den Ringspalt (13) zwischen Kern (8) und Spule (9) bewegt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lüfter (10) ein Temperaturschalter (18,20) zugeordnet ist, der den Lüfter (10) in Abhängigkeit von der Temperatur des Transformators ein- bzw. ausschaltet.

4. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Stirnseite (5) des Transformators ein Anschlusskasten (7) für die Oberbzw. Unterspannung angeordnet ist.