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Frequenzwandler.
EMI1.1
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Um den magnetischen Kreis für den in der Wicklung 8 fliessenden Strom möglichst gut zu schliessen, sollen sich die einzelnen Windungen des magnetischen Streifens 9 gut überlappen.
Die kurzgeschlossene Windung 8 hat einen solchen Durchmesser und eine solche Form, dass sie sich dicht an die primäre Wicklung 6 anlegt und ein möglichst kleiner Luftraum zwischen der Primär- wicklung und der sekundären Wicklung bestehen bleibt. Zweckmässigerweise wird zwischen dem
Leiter 8 und dem Streifen 9 ein Isolationsmaterial angebracht, da sonst starke Wirbelstromverluste auftreten können, wenn der Streifen 9 einen guten elektrischen Kontakt mit dem Leiter 8 besitzt.
Auch die sieh überlappenden Teile des Streifens müssen gut voneinander isoliert sein. Alundum-oder
Quarzpulver ist ein geeignetes Isolationsmaterial.
Obwohl in den Zeichnungen nur eine Sekundärwicklung 8 dargestellt ist, welche aus einer einzigen
Windung besteht, können auch mehrere Sekundärwicklungen benutzt werden, die aus je einer einzigen kurzgeschlossenen Windung bestehen. Auch kann eine einzige kurzgeschlossene Sekundärwicklung verwendet werden, welche aus einer Mehrheit von Windungen besteht.
In der Fig. 1 ist die Schaltung des statischen Frequenzwandlers dargestellt. Die Primärwicklung 6 ist über die Leiter 10 und 11 und den abgestimmten Sehwingungskreis 12, 13 mit der Wechselstromquelle 14, welche die Grundfrequenz liefert, verbunden. Der Strom, welcher durch die Primärwicklung 6 fliesst, erzeugt einen viel stärkeren Strom in der Sekundärwicklung 8, welcher den magnetischen
Streifen 9 in einem Bereich beeinflusst, wo die Nichtlinearität der B-H-Beziehung gross ist, so dass in bekannter Weise Oberschwingungen der Grundfrequenz erzeugt werden. Diese Oberschwingungen werden über die Leitungen 16 und 17 dem Belastungskreis 15 zugeführt. Dieser Belastungskreis kann abgestimmt sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel wurden folgende Zahlenwerte verwendet. Der mittlere Durchmesser des toroidförmige Kerns 5 war 2 cm und der Kern hatte eine Querschnittfläche von 0'2 em2.
Der wirksame Querschnitt des Streifens 9 war 5'10-3 en2. Die Primärwicklung 6 hatte 200 Windungen und der Durchmesser des Drahtes 8 war 0'2 em. Unter diesen Umständen ist die magnetisierende Kraft, welche auf den Streifen 9 einwirkt, die gleiche, wie sie auf einen toroidförmige Kern mit dem Durchmesser 0'2 cm und den magnetischen Querschnitt 5'10-3 em2 einwirken würde, wenn der Kern mit einer einzigen Wieklung von 200 Windungen umgeben ist. Der erfindungsgemässe Frequenzwandler ist also ein Äquivalent für einen Frequenzwandler so kleiner Grösse, wie er praktisch nicht herstellbar wäre.
Diese Verminderung der Kerngrösse des Frequenzwandlers ermöglicht es, das Verhältnis der magnetisierenden Kraft zu dem angewendeten Strom so zu vergrössern, dass eine bestimmte Nichtlinearität bei einem viel kleineren Strom erhalten werden kann. Dieses Verfahren, grosse magnetisierende Kräfte je Stromeinheit zu erhalten, ermöglicht es, dass der Frequenzwandler bei viel schwächeren Strömen wirksam arbeitet, als sie bei der üblichen Konstruktion erforderlich sind, bei welcher eine einzige Wicklung auf dem toroidförmige Kern untergebracht ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Frequenzwandler mit einem Kern aus magnetischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern von einer Primärwicklung mit vielen Windungen und einer kurzgeschlossenen Sekundärwicklung von geringer Windungszahl umgeben ist und dass die Sekundärwicklung von magnetischem Material eng umsehlossen ist.
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Frequency converter.
EMI1.1
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In order to close the magnetic circuit for the current flowing in the winding 8 as well as possible, the individual turns of the magnetic strip 9 should overlap well.
The short-circuited winding 8 has a diameter and a shape such that it lies close to the primary winding 6 and the smallest possible air space remains between the primary winding and the secondary winding. Appropriately, between the
Conductor 8 and the strip 9 an insulation material attached, otherwise strong eddy current losses can occur if the strip 9 has good electrical contact with the conductor 8.
The parts of the strip that overlap must also be well insulated from one another. Alundum or
Quartz powder is a suitable insulation material.
Although only one secondary winding 8 is shown in the drawings, which consists of a single
Winding, several secondary windings can be used, each consisting of a single short-circuited turn. A single short-circuited secondary winding which consists of a majority of turns can also be used.
In Fig. 1, the circuit of the static frequency converter is shown. The primary winding 6 is connected via the conductors 10 and 11 and the tuned visual oscillation circuit 12, 13 to the alternating current source 14, which supplies the fundamental frequency. The current that flows through the primary winding 6 generates a much stronger current in the secondary winding 8, which is the magnetic
Strip 9 is influenced in a region where the non-linearity of the B-H relationship is large, so that harmonics of the fundamental frequency are generated in a known manner. These harmonics are fed to the load circuit 15 via lines 16 and 17. This load circle can be coordinated.
In one embodiment, the following numerical values were used. The mean diameter of the toroidal core 5 was 2 cm and the core had a cross-sectional area of 0.2 cm2.
The effective cross section of the strip 9 was 5'10-3 en2. The primary winding 6 had 200 turns and the diameter of the wire 8 was 0.2 em. Under these circumstances, the magnetizing force acting on the strip 9 is the same as it would act on a toroidal core with a diameter of 0.2 cm and a magnetic cross-section of 5'10-3 cm2 if the core were to be single Wieklung is surrounded by 200 turns. The frequency converter according to the invention is therefore an equivalent for a frequency converter of such a small size that it would be practically impossible to manufacture.
This reduction in the core size of the frequency converter makes it possible to increase the ratio of the magnetizing force to the applied current so that a certain non-linearity can be obtained with a much smaller current. This method of obtaining large magnetizing forces per unit of current enables the frequency converter to operate effectively at much lower currents than would be required in the conventional design in which a single winding is placed on the toroidal core.
PATENT CLAIMS:
1. Frequency converter with a core made of magnetic material, characterized in that the core is surrounded by a primary winding with many turns and a short-circuited secondary winding with a small number of turns and that the secondary winding is tightly enclosed by magnetic material.