Uniek onderzoek aan kortsluitvastheid van transformatoren door Boersma en Wildeboer
Als er een kortsluiting is in het elektriciteitsnet gaat er een grote stroom lopen, de kortsluitstroom. Deze stroom gaat dan ook door de transformator en die dient daar tegen te kunnen. Deze grote stroom resulteert namelijk in grote Lorentz krachten in de wikkelingen.
- De HS ( hoogspannings) wikkeling ondervindt een radiale kracht naar buiten toe en wil dus een grotere diameter krijgen. Die drukkracht is goed te beheersen, denk maar aan een plastic fles waarin je lucht blaast. Blijft mooi heel en rond.
- De LS ( laagspannings) wikkeling ondervindt een radiale kracht naar binnen toe en wil dus een kleinere diameter krijgen. Die vacuümkracht is moeilijk te beheersen, denk maar als je de lucht uit een plastic flesje zuigt. De fles gaat plotseling ergens veel vervormen en dat noemt men knikken ( zie fig 2 maar kijk ook eens op youtube – buckling of plastic bottle ). Het vereist uitvoerige proeven ( zie fig 1 ) om ontwerp criteria te bepalen voor de radiale kortsluitvastheid van LS-wikkelingen.
 |
 |
| Fig 1 De kop van het artikel. Gepubliceerd in 1962 op een internationaal congres van Cigre |
Fig 2 Knikvormen van de LS wikkeling. Het zeesterren tussen alle spiëen en de willekeurige knikvorm met een spie als “draaipunt”. |
Fig. 3 Zo ziet knikken er ook uit als de rails te heet wordt en dan uitzet. Als de rails niet kan uitzetten dan ontstaat in het staal een grote drukspanning. Als de druk te hoog wordt, knikt de rails.
( zoek voor “leuke” foto’s op internet naar : knikken van spoorrails) --->
Het kortsluitapparaat – een revolutionair idee van R. Boersma en J. Wildeboer
Boersma en J. Wildeboer (zie foto) bedachten een apparaat dat hetzelfde magnetische veld maakt in de wikkelingen als bij de kortsluitstroom. Je krijgt dan dezelfde kortsluitkrachten, maar in dit apparaat hebt je maar een klein stukje hoogte van de wikkelingen nodig.
Het werkt als volgt : Je wikkelt twee dubbelspoelen met een totale hoogte van 90 mm en een gemiddelde diameter van 770 mm. Dat vormt de LS-wikkeling. De HS-wikkeling maak je ook zo maar dan met iets sterkere geleider en met een gemiddelde diameter van 890 mm. Je hebt zo een “schijfje” uit de wikkelingen, maar veel goedkoper en ook veel gemakkelijker te beproeven. Deze wikkelingen zitten opgesloten in een “kern” waarbij hetzelfde magnetische veld ontstaat als in de transformator. ( zie fig 4 en fig 9 ).
Deze “kern” bestaat uit een onder- en bovenjuk ( zie fig 5 ). De LS wikkeling is gepositioneerd op het onderjuk. Het zit om een kern van kernblik met een houten opvulring. ( zie fig 6 ) Zo simuleer je de kern van de transformator en de afsteuning van de LS wikkeling op de kern via kernspieën. De HS wikkeling zit gemonteerd tegen het bovenjuk en aan de buitenzijde van de HS wikkeling zit een cilinder van kernblik. Zo kan het magnetische veld zich goed sluiten ( zie fig 9 ).
Lees meer
Kortsluitstroom begrenzende smoorspoelen
Als ik thuis een kortsluiting maak, dan gaat er een grote stroom lopen. Als die stroom niet afgeschakeld wordt, dan kan er plaatselijk veel hitte ontstaan en ontstaat er vaak een brand.
Je kunt de stroom afschakelen met een zekering. Dat heette vroeger een stop en dan sloegen dus de stoppen door. Als een stop doorgeslagen was, moest je er een nieuwe indraaien. Je had dan ook altijd reserves in huis. Tegenwoordig is dit vervangen door een schakelkast. Veel veiliger en handiger, want je hoeft geen reserve onderdelen meer in huis te hebben.
In het elektriciteitsnet gebeurt nu hetzelfde, alleen kunnen de kortsluitstromen zo groot zijn dat onderdelen in het net beschadigd zijn alvorens de stroom is afgeschakeld. In de steden waren vroeger de generatoren van de elektriciteitscentrales direct gekoppeld aan het 10 kV net. Zo’n sterke voeding zorgde voor hoge kortsluitstromen. Tegenwoordig zit er een machine-transformator met een grote impedantie tussen de generator en het elektriciteitsnet. Die transformeert dan van de generatorspanning van ca 20 kV naar het hoogspanningsnet met 150 kV dan wel 400 kV, wat leidt tot een veel kleinere kortsluitstroom in het net.
Het was dus zaak om deze kortsluitstroom te beperken door een impedantie in het circuit op te nemen in de vorm van een smoorspoel. In de zeventiger jaren, met de komst van de warmtekrachtkoppelingen, werden er meerdere kleine generatoren tegelijk aangesloten op het 10 kV net. Daardoor was er kleine opleving in de marktvraag voor seriesmoorspoelen.
Fig 1 Uit de krant van NRC (1933) bij het opleveren van een schakelhuis in Tilburg. Fig 2 Reclamefolder-Smit Transformatoren 1929 (klik op de foto of artikel om te vergroten).
Deze smoorspoelen moeten dan natuurlijk zelf niet bezwijken bij een kortsluitstroom. De spoel kan op dit aspect gekeurd worden bij de Kema in Arnhem, door middel van een kortsluitproef. Door de kortsluitstroom ontstaat er zeer groot magnetisch veld, wat leidt tot grote Lorentzkrachten op de draden in de spoel. De spoel moet daarom in zijn geheel een stabiele mechanische constructie zijn
De beton smoorspoel.
Lees meer
Zendstation Huizen, de PHOHI zender (1928)
In 1928 werd de zogenaamde PHOHI ultra kortegolf zender gebouwd t.b.v. de draadloze verbinding naar het verre Nederlands Indië. De eerste eerste geluiden die men in Bandung (Nederlands Indië) via deze korte golf zender hoorde, was muziek uit Nederland. Zoals te lezen is in onderstaande artikelen uit 1927/1928 was het een knap staaltje samenwerking tussen toonaangevende Nederlandse bedrijven uit die tijd. "De Nederlandsche Seintoestellen fabriek (NSF)" bouwde de de zend-inrichting, Philips leverde de watergekoelde zendlampen, Heemaf de schakel-installatie, Smit Slikkerveer de omvormers en Smit Transformatoren natuurlijk de transformatoren. Op deze manier hebben de Smit bedrijven ook hun steentje bijgedragen aan de ontwikkeling van de radio-uitzendingen en de huidige Hilversumse zenders. Een mooi artikel over de Phohi zender (2-talig) vond ik in een koloniaal boekwerk uit 1927.
Filmfragment bezoek aan de Phohi kortegolf-zender (1933)
Lees meer
De Goudsche Lichtfabriek - mobiel hijswerktuig met paardentractie voor vervoer en plaatsen van transformatoren (1914)
In 1914 levert Smit Transformatoren een aantal transformatoren voor de in aanbouw zijnde elektriciteitscentrale van Gouda. Vrachtauto's zijn er nog niet dus is het paard het aangewezen vervoer voor de transformatoren. Het transport naar de centrale duurt maanden en is zeer intensief. Iedereen probeert mee te denken om de transport mogelijkheden te verbeteren, maar ook het plaatsen en hijsen van de transformator is een probleem. G.E.B. Gouda laat een hefwerktuig ontwerpen door "de Goudsche machinefabriek v/h. Arends". Dit hefwerktuig staat op een kar en deze kan worden voortgetrokken door een paard. Voor HFL 600,-- werd deze uitvinding in 1914 aangeboden aan directeur Thomas Rosskopf van Willem Smit & Co's Transformatorenfabriek. Tijdens van de uitbreidingen bij de Goudsche Lichtfabriek werd dit mobiele hijswerktuig gebruikt voor de transformatoren van Smit en andere zware materialen/machines.
Een uitvinding op transportgebied van het G.E.B. Gouda (1914). Het lijkt alsof het paard slechts 1 achterpoot heeft, maar als je inzoomt op de achterste poten zie je toch echt twee poten met 2 hoeven. Het karretje heeft overigens drie wielen. Dat maakt het geheel tot een vreemde maar unieke foto compositie. Bron: glasnegatief Stichting Willem Smit Historie Nijmegen.
De brief gericht aan elektriciteitspionierThomas Rosskopf . Bron: boekje Smit Transformatoren 1913-1948
Paardentractie in 1914. Op deze manier werden de transformatoren in die tijd vervoerd.
Korte geschiedenis van de Goudsche Lichtfabriek.
Het begon allemaal met de gasfabriek die in 1853 werd opgericht door de firma Westerman & Robbé. In 1887 nam de gemeente de gasfabriek over en in 1910 werd besloten een elektriciteitscentrale te bouwen direct naast de gasfabriek op het terrein van het voormalige leprooshuis aan de Hoge Gouwe 189 in Gouda.
Lees meer
Elektrische ovens voor de Koninklijke Sphinx fabriek (1937-1950)
Dhr. Jenniskens stuurde mij enkele oude foto's van de Koninklijke Sphinx fabriek in Maastricht van net voor en na de Tweede Wereldoorlog. Zijn oom had daar nog gewerkt. Mooi in beeld zien we de mannen en vrouwen van de servies productie. De ovens die we in beeld zien zijn 100% fabricaat Smit Ovens.
Koninklijke Sphinx, voorheen Petrus Regout & Co, was een Nederlandse onderneming die door Petrus Regout in 1834 in Maastricht werd opgericht. Sphinx was een van de eerste grootschalig gemechaniseerde fabrieken in Nederland. Het bedrijf was aanvankelijk bekend als producent van glaswerk, serviesgoed en ander huishoudelijk aardewerk. Later voornamelijk van tegels en sanitair, zoals wastafels en toiletpotten. De fabriek hield op te bestaan in 2009. Bron: Wikipedia.
Hieronder zien we nog de vierkante ovens van Smit die men gebruikte voor de productie van serviesgoed. Later werden deze pottenbakkers (kamer)ovens vervangen door tunnelovens (ook van Smit) die uitermate geschikt waren voor massa productie.
Sphinx fabriek Maastricht (1937-1950)
Smit Ovens maakte begin jaren zestig de volgende elektrische ovens (en varianten) voor de fabricage van aardewerk, glas, serviesgoed en sanitair.
- De schacht oven: een kleine oven voor het vervaardigen van keramische producten. (scharnier aan de bovenkant)
- De kamer oven: een wat grotere oven speciaal voor de professionele pottenbakker met een deur aan de voorkant.
- De klok oven: weer een groter model oven, bestaande uit een of meer voetstukken waarop lading gestapeld kon worden.
- De tunnel oven: speciaal voor massafabricage, tunnelovens van soms wel 60 meter lang, waarop wagentjes met lading getransporteerd werden door de tunnel. Aan het einde van de tunnel waren de producten klaar en werden ze eraf gehaald. De lege wagentjes gingen via een retour baan weer terug naar de ingang van de tunnel.
Onderstaande reclamefolder laat zien dat Smit Ovens naast de keramiek ovens nog vele andere soorten elektrische ovens produceerde voor de industrie en laboratoria. Zo was men ook enige tijd marktleider in tunnelovens voor productie van beeldbuizen voor televisies.
Advertentie van Smit Ovens 1955/1960, bron: Stichting Willem Smit Historie
Hieronder de oudste foto van een test opstelling van een tunneloven (1936-1938) waarbij het glas of aardewerk door een soort mechanisch aangedreven lopende band gaat en in de oven verhit wordt en aan de achterkant er weer kant en klaar uit komt. Een moderner type zoals de foto van de tunneloven uit 1960 is waarschijnlijk bij Sphinx gebruikt vanaf eind vijftiger jaren van de vorige eeuw.
Een nieuwer model tunneloven (1960) Bron: Stichting Willem Smit Historie
Lees meer
Unieke foto's van het bezoek van Veldmaarschalk Montgomery aan Willem Smit & Co's Transformatorenfabriek (1955)
In 2016 kwamen wij in het bezit van 21 unieke (originele) foto's van het bezoek van Veldmaarschalk Montgomery aan Smit Transformatoren. Montgomery (Monty) was de oorlogsheld die werd gezien als bevrijder van Nijmegen. In 1955 werd hij uitgenodigd door Nijmegen dat hem het ereburgerschap van Nijmegen gaf. In 1955 bracht hij een bezoek aan veel Nijmeegse bedrijven waaronder Smit Transformatoren en Philips. Hieronder een aantal foto's en filmmateriaal van dat bezoek. In de slideshow met foto's zien we dat Montgomery wordt rondgeleid door de fabrieken van Smit Transformatoren.
Veldmaarschalk Montgomery wordt begroet door een menigte bij de fabriek van Smit Transformatoren. Rechts naast Montgomery zien we de toenmalige directeur van Smit Transformatoren, dhr. Otto.
Mooie foto van het bezoek van generaal Montgomery, links naast de mevrouw in het wit. Ook op de foto directeur Otto (rechts naast de dame vooraan). President Commissaris A. Rutgers van der Loef, derde van rechts gezien). Bron: Stichting Willem Smit Historie Nijmegen.
Fabricage nettransformatoren.
Montgomery bij Smit Draad rondgeleid door directeur Otto van Smit Transformatoren. Links zien we rollen koperdraad, rechts machines voor het wikkelen van de draad. Bron: Stichting Willem Smit Historie Nijmegen.
Lees meer
Gijsbert Biesbroek - medewerker tekenkamer Smit Slikkerveer (1926 - 1975) en ontwerper van het noodgeld in oorlogstijd.
Johan Biesbroek stuurde mij een kort verhaal over zijn vader Gijsbert Biesbroek, die 49 dienstjaren werkte bij Smit Slikkerveer op de tekenkamer. Wie haalt dat in deze tijd nog !
Enkele jaren geleden vertelde zijn vader hem dat hij de bekende "electrobonnen / noodgeld" in oorlogstijd in de tekenkamer van Smit Slikkerveer heeft ontworpen ter vervanging van het echte geld.
De bezetting door de Duitsers in de Tweede wereldoorlog had geleid tot geldschaarste. De centrale overheid gaf daarom, op 11 mei 1940 toestemming voor de uitgifte van noodgeld. Op 17 mei werd deze machtiging weer ingetrokken. Toch gaven meer dan 130 gemeenten en een drietal provincies in deze korte periode hun eigen geld uit. Er waren ook bedrijven die dit noodgeld uitgaven, zo ook Smit Slikkerveer.
Noodgeld/electrobon (1940).
Hieronder een korte levensloop van Gijsbert Biesbroek.
Gijsbert Biesbroek (geboren 18 april 1910 te Ridderkerk (Rijsoord) - overleden 5 oktober 1995 te Zwijndrecht.
Na het behalen van zijn Mulo diploma (Dr. Kuyperschool) in 1926 trad hij in dienst bij Smit Slikkerveer . Waarschijnlijk heeft hij eerst nog enige andere werkzaamheden gedaan, maar hij kwam al snel tereht op de tekenkamer als 'electrotechnisch' tekenaar en hij bleef daar tot aan zijn pensionering in 1975. Hij is aan het einde van zijn loopbaan nog enkele jaren waarnemend chef van de tekenkamer geweest. Hij heeft naar ons aangegeven geen ambitie te hebben gehad om ook nog eens chef te worden, hij vond het wel goed zo.
In de aantekeningen van zijn vader vond hij nog het volgende verhaal:
Op 1 Maart 1926 kwam ik op de tekenkamer van Electro-Willem Smit te Slikkerveer als jongste bediende, waardoor ik al gauw het gehele kantoor en bedrijf leerde kennen.In deze begin tijd leerde ik ook mijn toekomstige vrouw Geertrui Weygertze (23-12-1907) kennen, die ook op dezelfde dag was aangenomen op de afdeling administratie. Op de tekenkamer van Willem Smit (tegenwoordig heet de zaak ''Holec'') ben ik in de loop der jaren opgeklommen van een aankomend tekenaar tot tweede chef tekenkamer, afdeling. Machinebouw. 49 jaar heb ik mogen werken in goede gezondheid en met plezier tot ik in 1975 op 65 jarige leeftijd met pensioen ben gegaan. Tot slot nog enkele technische gegevens van de tekenkamer: toen ik begon te werken, maakten ze op de fabriek veel verschillende electro motoren en generatoren, klein vermogen en groot vermogen. De grootste generatoren leverden 50.000 kw/h per unit. In 1975 leverde 1 unit 500.000 kw/h , dus wel 10 keer zoveel, dank zij allerlei verbeteringen en nieuwe vindingen. Het omwentelingenstal van de rotor was 3000 omwentelingen/min. Vroeger hadden we tekenborden van 1 m x 1,5 m om mee te werken, thans hebben ze deze allen vervangen door computers. De tijden veranderen en wij met hen.
Gijsbert Biesbroek.
Lees meer
De nettransformator en de energietransitie
De energie huishouding van een gemiddeld gezin: verleden - heden - toekomst
Bron: Pixabay (free of copyrights)
Een “gemiddeld” gezin is heden ten dage aangesloten op het aardgas om het huis te kunnen verwarmen en het warme water voor het douchen. De elektriciteit wordt gebruikt voor verlichting, tv en koken en de auto loopt op benzine. Je ziet: Een “gemiddeld” gezin heeft nu drie energiestromen tot zijn beschikking op elk moment van de dag en de opslag van de energie is geen probleem. (zie fig 1). In de nabije toekomst zal dat veranderen en zal er nog zeer waarschijnlijk maar één energiestroom zijn, namelijk de elektriciteit. De huisaansluiting zal dan standaard driefasig zijn. Indien het “gemiddelde” gezin zo overstapt door een warmtepomp te installeren voor verwarming en warm water en men de benzine auto inruilt voor een elektrische auto, dan zal dat grote consequenties hebben voor het elektriciteitsnet en voor de transformator in het bijzonder.
Het “gemiddelde” gezin zal het jaarverbruik zien toenemen van 3000 kWh naar 8300 kWh, dus bijna een verdrievoudiging (zie fig 2). Bij deze vereenvoudigde berekening is trouwens uitgegaan van 100% rendement ( dus geen energieverliezen ), geen verandering in levensstijl en geen extra isolatiemaatregelen aan de woning. Het piekverbruik zal daarentegen veel meer toenemen. In de winter leveren de zonnepanelen nagenoeg geen energie, de warmtepomp draait op vol vermogen en de accu van de auto moet dan ook nog opgeladen worden. In de zomervakantie, op een niet te hete dag, leveren de zonnepanelen veel energie, de meeste auto’s zijn in het buitenland en de warmtevraag is beperkt en de warmtepomp staat dan ook niet in de airco-stand. Er is dus geen piekverbruik, maar een pieklevering. Er is echter nog geen opslagmedium die het teveel aan elektrische energie opslaat voor een tijdstip dat de vraag hoog is, tenzij men daarvoor de accu van de auto’s (niet alleen van je eigen auto maar misschien ook die van de buren) wil gaan gebruiken.
Uit deze vergelijking tussen heden en toekomst is wel duidelijk dat het jaarverbruik, maar zeker het piekverbruik, zal reduceren als de woning goed geïsoleerd is en men alleen zuinige elektrische apparatuur gebruikt. Het is zelfs aannemelijk dat je straks meer moet betalen per kWh als je elektriciteit afneemt tijdens de piek, zoals nu al veel voorkomt bij bedrijven. Dat alles betekent dus een vast tarief ( dat hoger is dan nu ) maar aanvullend een flexibel tarief wat lager is in de nacht ( dat kennen we al ) maar veel hoger is tijdens de piekvraag.
Foto elektriciteitshuisje, bron: http://www.electriciteitshuisjes.nl/ ->>
Dit alles zal ook resulteren naar transformatoren met zo laag mogelijke verliezen. Bij dit alles dient men zich te realiseren dat de netspanning van 230 V “slechts” 10% mag variëren. Dus niet lager dan 207 Volt en niet hoger dan 253 Volt. De drie-fasespanning van 400 V mag dan variëren van 360 Volt tot 440 Volt.
Lees meer
Reacties mogelijk gemaakt door CComment