Iflehrphasenstreutransformator. Die Erfindung bezieht sich auf Mehrphasen streutransformatoren, wie sie insbesondere zur Speisung von Schweissgleichrichtern verwen det werden, die aus mindestens zwei Ein phasentransformatoren, mit vereinigten oder getrennten Kernen, zusammengesetzt sind. Die Wirkungsweise eines an den Transfor. mator angeschlossenen Schweissgleichrichters wird ungünstig, wenn ohne weiteres die Teil transformatoren zusammengebaut oder eng aneinander gebaut werden.
Dieser Nachteil wird bei Benützung der Erfindung vermieden oder gemildert; ferner kann die dabei erfol gende Beschränkung der äusseren Streufelder beim Aufbau des Apparates vorteilhaft aus genützt werden ; es können auch einfachere Stromregelungsorgane benützt werden.
Es ist bekannt, den zur Speisung der Gleichrichterröhren eines Schweissgleichrich ters dienenden Transformator aus mehreren Einphasentransformatoren zusammenzusetzen. Ein häufig vorkommender Fall ist, dass ein Dreiphasenstrom in einen Vierphasenstrom umgewandelt werden muss, wobei man mit nur zwei doppeltwirkenden Gleichrichterröh- ren auskommen kann. Dabei wird zweck mässig der Speisetransformator aus zwei Ein phasentransformatoren zusammengesetzt, die ein gemeinsames Joch haben.
Die Primär wicklungen können zum Beispiel gemäss der bekannten Scottschaltung angeordnet werden, während die Sekundärwicklungen, die, wie es bei Streutransformatoren üblich ist, auf den anderen Kernen angebracht sind, mit gegenseitig verbundenen Mittelpunktanzapfun- gen versehen sind, so dass man ein Vierphasen system erhält.
Es hat sich gezeigt, dass es bei solchen Systemen schwer hält; eine gleiche Belastung der Gleichrichterröhren zu erreichen. Immer werden, auch wenn die Sekundärwicklungen mit einem gleichen Widerstand belastet sind, die Sekundärströme verschieden sein, und zwar zeigt es sich immer, däss von den Strö men in den zwei auf die vorgenannte Weise nebeneinander angeordneten Einpbasentrans- formatoren, der voreilende Strom den ge ringsten Wert hat. Die Differenzen nehmen bei steigender Belastung zunächst zu und dann wieder ab, bis bei Sekundärkurzschluss die Ströme wieder annähernd gleich sind.
In einem ungünstigen Fall kann der Strom in einer Phase den doppelten Wert des Stro mes in der anderen Phase haben, was zur Folge hat, dass die angeschlossenen Röhren ungleich belastet werden, wodurch die Wirt schaftlichkeit des Apparates beeinträchtigt wird. Ein Teil der Röhren ist nicht mit dem vollen Vermögen belastet, während die ande ren Röhren überlastet sind und häufig durch andere ersetzt werden müssen.
Bei näherer Betrachtung stellte es sich heraus, dass diese Erscheinung eine Folge der Kopplung der Sekundärwicklungen der beiden Einphasentransformatoren durch die Streufelder ist, welche Kopplung bei Streu transformatoren einen erheblichen Wert haben kann. Versuche haben die Richtigkeit der Überlegungen bestätigt und dies hat zur vor liegenden Transformatorkonstruktion geführt, welche den genannten Nachteil zu vermei den gestattet.
Gemäss der Erfindung werden bei einem Mehrphasenstreutransformator, der aus zwei oder mehreren Einphasenstreutransformatoren zusammengebaut-ist, zur Dämpfung der Streu felder, welche die Wicklungen des einen Transformators mit denen des nächstliegenden koppeln, eine oder mehrere kurzgeschlossene Wicklungen angebracht. Wenn die Transfor matoren ein gemeinsames Joch haben, wird die kurzgeschlossene Wicklung zweckmässig an der Stelle dieses Joches angebracht, und zwar derart, dass sie das Transformatoreisen möglichst eng umschliesst.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungs formen des Gegenstandes der Erfindung bei spielsweise dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Transformator nach der Erfindung dargestellt, der zur Umwandlung von Drehstrom in einen Vierphasenstrom dient. Die Primärwicklungen sind entspre chend der Scottschaltung angeordnet. Das Verhältnis zwischen den Windungszahlen der Primärwicklungen 4 und 5 wird infolgedessen gleich
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sein müssen. Die Sekundär wicklungen, die zur Vergrösserung der Streu ung auf anderen Teilen des Eisenkernes 3 als die Primärwicklungen angebracht sind, werden an die Doppelphasengleichrichter 1 und 2, vorzugsweise gasgefüllte Glübkathoden- gleicbrichter, angeschlossen.
Die Kathoden sind an die Sekundärwicklung 12 eines Heiz stromtransformators angeschlossen. Die Be lastung befindet sich zwischen den Klemmen 13. Mit 8 und 9 sind Eisenbrückenteile be zeichnet, die vorzugsweise verstellbar und für die Gleichstromregelung bestimmt sind.
Der Transformator besteht aus zwei Ein phasentransformatoren, die ein gemeinsames Joch haben. Der Vorteil dieser Bauart ist, dass eine Materialersparnis erzielt wird, da der Querschnitt des gemeinsamen- Joches kleiner als der von zwei getrennten-Jochen sein kann. Zur Beseitigung der gegenseitigen Beeinflussung der zwei Teile, wird eine kurz geschlossene Wicklung 11, vorzugsweise eine einzige Windung aus gut leitendem Material, zum Beispiel Kupfer, und mit einem grossen Querschnitt vorgesehen. Zweckmässig ist die ser Querschnitt von der Grössenordnung des Gesamtquerschnittes von jeder der Spulen.
Diese Windung wird entsprechend der Figur an der Stelle des gemeinsamen Joches 10 angeordnet, und zwar möglichst eng das Transformatoreisen umschliessend, damit mit möglichst wenig Material eine möglichst starke Dämpfung des die störende Kopplung verursachenden Streufeldes erhalten wird. In dieser Windung tritt während des Be triebes ein Strom auf, der der resultierenden Amperewindungszahl der Transformatorwick- lungen entsprechend, mehrere Tausend Am pere betragen kann, wodurch das die uner wünschte Kopplung bewirkende Streufeld praktisch vollkommen aufgehoben wird.
Die Erfindung ist nicht auf den Fall be schränkt, in dem die zwei Einphasentrans- formatoren ein gemeinsames Joch haben. Auch wenn sie getrennt und mit den Jochen nebeneinander angeordnet sind, tritt die gleiche Schwierigkeit auf, und erhält man durch Anordnung einer kurzgeschlossenen Windung an der Stelle, wo die Joche neben einander liegen, eine Verbesserung.
Obgleich die Umwandlung eines Dreh stromes in Vierphasenstrom der in der Praxis meist vorkommende Fall ist, ist die Erfin dung auch darauf nicht beschränkt. Auch wenn Drehstrom in Drehstrom oder Vier phasenstrom in Vierphasenstrom mittelst eines aus einer Anzahl Einphasenstreutransforma- toi,en bestehenden Mehrphasentransformators umgewandelt werden muss, kann zur Er reichung einer symmetrischen Belastung, bei vereinigten oder nebeneinander liegenden Jo chen, das gleiche Mittel Anwendung finden.
Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass es, infolge der starken Dämpfung des äusseren Streufeldes, bezw. der äusseren Streu felder, nicht erforderlich ist, besondere bl_ass- nahmen zu treffen, um aus Eisen oder an derem magnetischen Material bestehende Bauteile ausserhalb dem Wirkungsbereich des Transformatorkernes zu halten. Die wirk samen Teile der bekannten Streutransforma toren sind meist in einem Gehäuse aus nicht magnetischem Material, zum Beispiel Messing, untergebracht, damit Unbestimmtheit in der Grösse des Streufeldes vermieden wird. Die wirksamen Teile eines Transformators ge mäss der Erfindung können hingegen ohne Bedenken in einem Eisenkasten untergebracht werden.
Die Anwendung der Erfindung ist beson ders vorteilhaft, wenn Mittel zur Regelung der Streuung zwischen den Primär- und Se kundärwicklungen vorgesehen sind, wenn zum Beispiel, wie dies bei Einphasentrans- formatoren bekannt ist, eiserne Brückenteile zwischen den Primär- und Sekundärwicklun gen angebracht sind.
Der Vorteil der Anwendung der Erfin dung bei mit solchen Brückenteilen versehe- nen Mehrphasentransformatoren ist, dass die Gleichheit der Ströme für sämtliche Stellun gen der Brückenteile beibehalten wird. Dies wäre nicht der Fall, wenn die Gleichheit der Ströme auf andere Weise, zum Beispiel mittelst eines in Reihe mit der höchstbe lasteten Röhre geschalteten Widerstandes, erreicht wird.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Ströme unabhängig von der Art und Weise, in der die Phasen des Netzes angeschlossen werden, gleich bleiben. Praktisch gesprochen ist erst durch die Anwendung einer kurzgeschlosse nen Wicklung als Entkupplungsmittel er möglicht worden, die Regelung mit verstell baren Brückenteilen bei Mehrphasenstreu- transformatoren anzuwenden. Bei anderen Bauarten erfolgt die Stromregelung gew öbn- lioh mittelst regelbarer Drosselspulen in Reihe mit den Primärtranaformatorwieklungen, mit denen die Spannung an diesen Wicklungen geregelt wird.
Wenn man gemäss der Erfin dung verfährt, so ist es möglich, wie in Fig.2 dargestellt, die Kathoden an Heizwicklungen 14, 15 des Transformators anzuschliessen, so dass ein besonderer Speisetransformator für die Kathoden entbehrt werden kann, wäh rend eine solche Anordnung nicht angängig ist, wenn die Spannung an den Primärwick lungen zur Stromregelung geändert werden muss.
Iflehral phase scattering transformer. The invention relates to multiphase leakage transformers, such as those used in particular for feeding welding rectifiers, which are composed of at least two single-phase transformers with combined or separate cores. How one works on the Transfor. mator connected welding rectifier is unfavorable if the part transformers are easily assembled or built close together.
This disadvantage is avoided or alleviated when using the invention; Furthermore, the resulting limitation of the external stray fields when setting up the apparatus can be used advantageously; Simpler flow regulating organs can also be used.
It is known to assemble the transformer used to feed the rectifier tubes of a welding rectifier from several single-phase transformers. A frequently occurring case is that a three-phase current has to be converted into a four-phase current, whereby one can get by with only two double-acting rectifier tubes. The supply transformer is expediently composed of two single-phase transformers that have a common yoke.
The primary windings can be arranged, for example, according to the well-known Scott circuit, while the secondary windings, which are attached to the other cores, as is customary with scatter transformers, are provided with mutually connected center taps, so that a four-phase system is obtained.
It has been shown that it is difficult to hold up with such systems; to achieve an equal load on the rectifier tubes. Even if the secondary windings are loaded with the same resistance, the secondary currents will always be different, namely it always shows that of the currents in the two single-base transformers arranged next to one another in the above-mentioned manner, the leading current is the smallest Has value. The differences initially increase with increasing load and then decrease again until the currents are approximately the same again in the event of a secondary short circuit.
In an unfavorable case, the current in one phase can have twice the value of the current in the other phase, with the result that the connected tubes are unevenly loaded, which affects the economy of the apparatus. Some of the tubes are not loaded to their full capacity, while the other tubes are overloaded and often have to be replaced by others.
On closer inspection it turned out that this phenomenon is a consequence of the coupling of the secondary windings of the two single-phase transformers by the stray fields, which coupling can have a considerable value in stray transformers. Experiments have confirmed the correctness of the considerations and this has led to the present transformer construction, which allows the aforementioned disadvantage to be avoided.
According to the invention, one or more short-circuited windings are attached to a multiphase leakage transformer which is assembled from two or more single-phase leakage transformers to dampen the leakage fields that couple the windings of one transformer with those of the closest one. If the transformers have a common yoke, the short-circuited winding is expediently attached to the location of this yoke, in such a way that it encloses the transformer iron as closely as possible.
In the drawing, two execution forms of the object of the invention are shown in example.
In Fig. 1, a transformer according to the invention is shown, which is used to convert three-phase current into a four-phase current. The primary windings are arranged accordingly to the Scott circuit. The ratio between the numbers of turns of the primary windings 4 and 5 becomes the same as a result
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must be. The secondary windings, which are attached to other parts of the iron core 3 than the primary windings to increase the scatter, are connected to the double-phase rectifiers 1 and 2, preferably gas-filled glow cathode rectifiers.
The cathodes are connected to the secondary winding 12 of a heating current transformer. The loading is between the terminals 13. 8 and 9 iron bridge parts are be distinguished, which are preferably adjustable and intended for direct current control.
The transformer consists of two single-phase transformers that share a common yoke. The advantage of this design is that a saving in material is achieved, since the cross section of the common yoke can be smaller than that of two separate yokes. To eliminate the mutual influence of the two parts, a short-circuited winding 11, preferably a single turn made of a highly conductive material, for example copper, and with a large cross section is provided. This cross section of the order of magnitude of the total cross section of each of the coils is expedient.
According to the figure, this turn is arranged at the location of the common yoke 10, namely enclosing the transformer iron as closely as possible, so that the strongest possible damping of the stray field causing the disturbing coupling is obtained with as little material as possible. During operation, a current occurs in this winding which, depending on the resulting number of ampere-turns of the transformer windings, can amount to several thousand amperes, so that the stray field causing the undesired coupling is practically completely eliminated.
The invention is not limited to the case in which the two single-phase transformers have a common yoke. Even if they are separated and arranged with the yokes side by side, the same problem arises, and an improvement is obtained by arranging a short-circuited turn at the point where the yokes are side by side.
Although the conversion of a three-phase current into four-phase current is the most common case in practice, the invention is not limited to this either. Even if three-phase current has to be converted into three-phase current or four-phase current into four-phase current by means of a multiphase transformer consisting of a number of single-phase scattering transformers, the same means can be used to achieve a symmetrical load in the case of jointed or adjacent yokes.
The invention has the further advantage that it, due to the strong damping of the external stray field, respectively. the external stray fields, it is not necessary to take special measures to keep components made of iron or some other magnetic material outside the effective range of the transformer core. The effective seeds of the known Streutransforma gates are usually housed in a housing made of non-magnetic material, for example brass, so that uncertainty in the size of the stray field is avoided. The effective parts of a transformer according to the invention, however, can be accommodated in an iron box without hesitation.
The application of the invention is particularly advantageous when means for regulating the scatter between the primary and secondary windings are provided, for example when, as is known with single-phase transformers, iron bridge parts are attached between the primary and secondary windings.
The advantage of using the invention in polyphase transformers provided with such bridge parts is that the currents are kept equal for all positions of the bridge parts. This would not be the case if the equality of the currents was achieved in some other way, for example by means of a resistor connected in series with the most heavily loaded tube.
Another advantage is that the currents remain the same regardless of the way in which the phases of the network are connected. In practical terms, the use of a short-circuited winding as a decoupling means has made it possible to use the regulation with adjustable bridge parts in multi-phase leakage transformers. In other types of construction, the current is usually regulated by means of controllable choke coils in series with the primary transformer signals, with which the voltage on these windings is regulated.
If one proceeds according to the inven tion, it is possible, as shown in FIG. 2, to connect the cathodes to heating windings 14, 15 of the transformer, so that a special feed transformer for the cathodes can be dispensed with, while such an arrangement is not applicable is when the voltage on the primary windings needs to be changed to control the current.