Giethars transformatoren

De droge vermogens transformator

Dit begrip is ook typische vaktaal uit de wereld van de elektrische energietechniek. Men is helemaal gewend aan transformatoren gevuld met olie. Geen olie, dat was in die wereld, was dus iets bijzonders. De meeste transformatoren, zoals in allerlei huishoudelijke apparatuur, bevatten geen vloeistof en zijn echt droog.
De elektrische isolatie van vermogens transformatoren was altijd gebaseerd op olie en papier. De uitvinding van giethars maakte een transformator mogelijk zonder olie; een droge transformator dus. Dit is vooral belangrijk op plaatsen waar je geen brand of lekkages wilt, zoals in de kelder van een kantoorflat of ziekenhuis, bij een chemische fabriek of op schepen. Er is er ook geen speciale lekbak onder de transformator meer nodig.
Elk voordeel heeft zijn nadeel. De prijs is wat hoger en de spanning was toen beperkt tot 24 kV. De elektrische isolatie tussen de laag- en hoogspanningswikkeling bestaat ook uit lucht en dat is nu eenmaal de zwakste schakel. De olie heeft ook een koelende functie en lucht koelt nu eenmaal veel slechter dan olie. Het vermogen van een droge transformator was toen ook beperkt tot zo’n 2 MVA. 

 
Giethars werd in eerste instantie gebruikt bij de fabricage van meettransformatoren in Ede en dat was Smit Ede. Het was dan ook een logische stap om de ontwikkeling en fabricage van gietharstransformatoren in Ede te concentreren. Daar zat de kennis en kunde van het werken met giethars. De laagspanningswikkeling werd gewikkeld van koperfolie. De isolatie tussen de windingen bestond uit papier wat voorzien was van een laklaag en werd mee gewikkeld met het koperfolie. Het geheel werd in een mal gemonteerd en dan onder vacuüm ingegoten met giethars.

De hoogspanningswikkeling werd gewikkeld van ronde gelakte koperdraad. Tussen de draden zat voldoende open ruimte, want de giethars moest overal kunnen komen bij het gietproces. Je wilt geen holtes in het giethars. Holtes kunnen leiden tot ontladingen en dus falen van de transformator. De regelwikkeling werd over de hoogspanningswikkeling gewikkeld en tegelijk mee ingegoten.
Nettransformatoren waren al gestandaardiseerd in vermogen en spanning. De variatie in transformator types was in de zestiger jaren dus al beperkt. Je hebt dus maar een beperkt aantal dure gietmallen nodig om de hele range in spanning en vermogen te kunnen maken. 
De laag- en hoogspanningswikkeling zijn nu “gewoon” twee cilinders die je over elkaar heen monteert. Het bouwen van de transformator lijkt veel op het werken met Lego, alleen de gewichten zijn een stuk groter.

De transformatoren werden verkocht onder de naam Resitra®. De droge transformator sluit goed aan bij de systemen die Hazemeyer en Coq leverden. Na de fusie tussen Smit en Holec liepen de klantcontacten dan ook veel meer via die bedrijven. 

Lees meer

Fritz Tauber - een verhaal over een Joods technisch tekenaar die door door de directie van Smit Transformatoren uit Kamp Westerbork werd gehaald (1942).

Fritz Tauber (1906-2004) was een legale Joodse emigrant die in 1938 vanuit Oostenrijk naar Nederland vluchtte vanwege het opkomende Nationaal Socialisme. Hij vond werk bij Smit Transformatoren (tekenaar/constructeur) en werd op 18 november 1942 opgepakt door de Nazi's en samen met zijn vrouw naar kamp Westerbork gestuurd. De directeur van Willem Smit & Co (Rosskopf) deed verwoede pogingen om hem weer vrij te krijgen middels briefcorrespondentie en steeds maar weer inpraten op de Duitse leiding. Men stelde : "Zonder Frits kunnen we geen Transformatoren maken, hij is een essentiële schakel in het proces". Uiteindelijk resulteerde dit in de vrijlating van Tauber en zijn vrouw op 21 november 1942. Enkele maanden later doken zij onder. Na 2 jaar ondergedoken gezeten te hebben in Friesland volgde op 17 April 1945 de bevrijding. Na de bevrijding ging hij weer werken bij Smit Transformatoren, het bedrijf dat zo belangrijk voor hem en zijn vrouw was geweest.

Opmerkelijk is dat er dus 2 boeken zijn uitgegeven van de belevenissen van oud medewerkers van Smit Transformatoren tijdens WO II. Het andere boek is onlangs in Nederland uitgegeven "Dansen in schuilkelders" van Johanna Wycoff-de Wilde. Mochten er nog meer oorlogsboeken zijn uitgegeven die zich afspeelden bij Smit Transformatoren dan hoor ik dat graag. 

Hieronder het verhaal van Fritz Tauber:

Vlucht uit Oostenrijk / aan de slag bij Smit  (1938)
In 1938 kwam de Oostenrijker Fritz Tauber met zijn vrouw aan in Nederland, letterlijk uit zijn huis/land verjaagd omdat hij van Joodse afkomst was. Nederland was in WO I neutraal gebleven en hij had goede hoop dat wanneer het tot een oorlog zou komen Nederland weer neutraal zou zijn. Hij dacht in Nederland veilig te zijn, maar dat bleek een illusie.

Fritz Tauber had jaren gewerkt bij Siemens Schuckert en Elin A.G. in Wenen, als constructeur/technisch tekenaar. Bij Elin hield hij zich tot 1938 bezig met de constructie van de 150 kV regelschakelaars en dat was zeer interessant voor Smit die toen nog niet zover waren. Door contacten tussen de directie van Smit en Elin kwam Rosskopf erachter dat de constructeur Fritz Tauber - die hen zo goed had geholpen met een Regeltransformator - zijn baan kwijt zou raken vanwege zijn Joodse afkomst, daarnaast werd het voor Fritz veel te gevaarlijk in Oostenrijk. Er werd een contract getekend en Fritz Tauber kreeg een werkvergunning in Nederland. Hij emigreerde zo snel hij kon met zijn vrouw naar Nederland met 25 Gulden en een passer op zak. 

Siemens Schuckert en Elin waren in die tijd technisch een voorloper op het gebied van de Regeltransformatoren en daarbij kwam zijn kennis zeer goed van pas. Er werd een huis geregeld voor de familie Tauber midden in Nijmegen.

In een bovenwoning aan de Mariënburg 70 werden zij ondergebracht. Anno 2020 zien we dat deze bovenwoning in het monumentaal pand nog steeds bestaat en gelegen is rechts naast café restaurant Toon en boven café Faber dat nog steeds huisnummer 70 heeft. De exacte locatie komen we binnenkort te weten.

Tekenkamer Smit Transformatoren 1949. Bron: Personeelsblad Smit Transformatoren. Foto: Onbekend, bedrijfsfotograaf.

Lees meer

Meettransformatoren

Meettransformatoren - nodig om hoge spanningen en grote stromen te kunnen meten

1 Inleiding

Je kunt bij de doe-het-zelf winkel een eenvoudige multimeter kopen. ( zie fig 1 ) Je kunt dan spanningen, stromen en weerstanden meten en zoiets mag eigenlijk niet in je gereedschapskist ontbreken. Een luxere variant beschikt over een ampèretang. Je sluit de tang om de geleider en je kunt de stroom aflezen ( Fig 2 ). Je kunt dan heel eenvoudig spanning en stroom meten zonder steeds de spanning uit te schakelen om zo draadjes te moeten verplaatsen.

Multimeters hebben voldoende bereik en genoeg nauwkeurigheid voor eigen gebruik. De maximale stroom die je kunt meten is zo’n 10 Ampère en een maximale spanning zo’n 1000 Volt. Je ziet, wel voldoende voor thuis, maar veel te beperkt voor het elektriciteitsnet.

Je vraagt je natuurlijk af: Hoe doen ze dat dan daar??

2 Het meten van de spanning via de spanningstransformator

Je wilt weten hoe hoog de spanning is die op een doorvoering staat. Die spanning kun je niet zomaar met een draadje aansluiten op een Voltmeter. Je moet de hoge spanning eerst transformeren naar een lage en veilige waarde. Dat doe je dus met een spannings(meet)transformator. Die moet nauwkeurig zijn tussen ca 80% en 120% van de nominale spanning. Hogere en lagere wisselspanningen komen toch niet voor bij normale bedrijfsomstandigheden in installaties. Je wilt de spanning weten om het te kunnen regelen in het net, maar ook om te bepalen wat het vermogen is dat door de transformator omgezet wordt. In het hoogspanningslaboratorium bij Smit is wel een heel grote nauwkeurigheid vereist over een veel groter gebied. Voor de diepere theorie en normen verwijzen we naar Wikipedia: Spanningstransformator - Wikipedia 

Het is verder een “normale” transformator, alleen de stroom door de wikkelingen is heel klein. Deze transformator wordt nauwelijks belast en staat eigenlijk in nullast. De primaire ( zeg maar hoogspanning ) wikkeling heeft heel veel windingen van heel dunne draad.  De spanning over de wikkeling stelt hoge eisen aan de isolatie in de wikkeling zelf. De spanningsmeettransformator is daarom ook gevuld met olie ( zie fig 3 t/m fig 5).  

Zie ook : Stroom-transformator (1940 - 1950) (willemsmithistorie.nl)

De eerste spanningstransformatoren werden gewikkeld met katoen omsponnen koperdraad. Er is hierover helaas geen informatie meer te vinden. In een later stadium werd gelakt koperdraad gebruikt en papier als extra isolatie waar nodig. Als de olie warm wordt, dan zet die uit. Er kan dan in hoge druk ontstaan in het kastje. Je kunt de expansie van de olie opvangen in een conservator ( zie fig 5 ) . Dit is te vergelijken met het expansievat in de centrale verwarming. Een conservator kost geld en vraagt onderhoud. Een constructie zonder conservator is te prefereren.

Lees meer

Smit maakt de sprong van 220 kV --> 380 kV

Inleiding

Het koppelen van elektriciteitscentrales werd voor de tweede wereldoorlog al veel gedaan. In geval van een storing kon men elkaar steunen, zodat de elektrische energie voorziening aan de gebruikers geen hinder ondervond. De plannen om grote stedelijke centrales op 150 kV niveau te koppelen kwamen rond 1930 al op. Dit 150 kV koppelnet begon in de 50-tiger jaren het karakter te krijgen van een transportnet. Het verbruik van elektrische energie bleef maar stijgen en een volgende stap was dus nodig.
Het hing al enige tijd in de lucht. De S.E.P. ( de voorloper van TenneT ) wil een 380 kV net bouwen. Dit 380 kV net moet de bestaande 150 kV en 220 kV netten koppelen, maar ook de elektriciteits centrales die verspreid staan over het land. Dit 380 kV net bestrijkt niet alleen heel Nederland, maar maakt ook koppelingen mogelijk met België en Duitsland.
Smit ging zich al in een vroeg stadium voorbereiden, want dit is een grote sprong in transformatortechniek, namelijk van 220 kV naar 380 kV. Smit was al op volle snelheid bezig toen begin 1966 de opdracht binnenkwam. Wat moet je allemaal niet technisch onderzoeken om deze sprong mogelijk te maken en hoe verliep die sprong. Wat leverde al die technische onderzoeken nog meer op, want de spin off van zo’n project is vaak heel groot. Smit is na dit succes gepromoveerd naar de eredivisie van de 400 kV transformatorfabrikanten en dankzij de resultaten van al dit werk draait Smit nog steeds mee in de top van deze eredivisie. Er ligt een nieuwe markt open met veel technische uitdagingen.
In een eerder verhaal van Erik de Vries is al aandacht besteed aan dit project en de rol van Smit Transformatoren hierin. (1966 start bouw landelijk koppelnet 380 kV.) Dit onderstaande verhaal kijkt vanuit een technische invalshoek.

Een één fase transformator van Smit uit 1968, bron collectie Joop Kuipers.

Hoe doen anderen het?

Ontwikkelen begint altijd met de vraag: Hoe doen anderen het? Je maakt eerst een overzicht van ontwerpgegevens en constructiedetails uit de literatuur. Die meeste literatuur was van west Europese transformatorfabrikanten, die zo hun technische kunde lieten zien aan potentiële klanten. In die tijd waren en in Europa nog veel fabrikanten van grote transformatoren. Het aantal fabrikanten in Europa is tegenwoordig veel kleiner door de vele fusies en reorganisaties. Het merendeel van de ontwerpen in de literatuur waren eenfase transformatoren en de regeling van de spanning werd meestal gedaan met een aparte regeltransformator. Dit onderzoek is uitgevoerd door Frank den Outer, technische specialist bij Smit. Tegenwoordig noemen we zoiets een marktonderzoek.

Wat wil de klant precies?

De opbouw van het Nederlandse elektriciteitsnet vereiste echter een totaal ander ontwerp. De afzonderlijke 150 kV netten zijn indirect geaard en het 380 kV net wordt niet bij elke transformator direct geaard. Er kunnen dus hoge spanningen op de sterpunten komen bij eenfase kortsluitingen in het net. De sterpunten van de 150 kV en 380 kV wikkelingen moeten dan ook met hoge spanningen beproefd worden. Een aparte regeltransformator is, praktisch gezien, niet meer mogelijk.

Lees meer