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Stufenlos regelbarer Stromtransformator Die Erfindung bezieht sich auf einen stufenlos regelbaren Stromtransformator, bei dem zum Erzielen eines hohen Kopplungsgrades die Primärwicklung manschettenförmig von der einwandigen Sekundärspule umschlossen wird, sowie die Verwendung eines solchen Stromtransformators bei einem Hochfrequenzerzeuger zum kontinuierlichen Anpassen desselben an verschiedene Verbraucher in induktiven Erwärmungseinrichtungen.
In vielen Hochfrequenzanlagen, insbesondere induktiven Erwärmungsanlagen, werden häufig die Verbraucher gewechselt. Um eine maximale Energie- übertragung auf das zu behandelnde Gut zu ermög_ lichen, müssen die Hochfrequenz-Generatoren an den veränderlichen Widerstand der einzelnen Verbraucher angepasst werden. Für eine wirtschaftlich günstige Ausnutzung des Hochfrequenzerzeugers ist es aber ebenso wesentlich, den Stromtransformator mit einem hohen Kopplungsgrad zu versehen. Diesen hohen Kopplungsgrad kann man am günstigsten erreichen, wenn man die Primärwicklung manschettenförmig durch die Sekundärspule umfasst.
Bei einem derartigen Aufbau lässt sich aber dann nicht mehr der Stromtransformator kontinuierlich regeln, da der bei Anordnung der Sekundärwicklung im Innern ausserhalb an der Primärwicklung umlaufende Abgriff nicht mehr vorgesehen werden kann. Die Anordnung der Sekundärwicklung im Innern der Primärwicklung bringt aber kopplungsmässig erhebliche Nachteile.
Die Erfindung schafft nun die Möglichkeit, bei der der Abgriff im Innern der Primärwicklung angeordnet werden kann. In der Hochfrequenztechnik bestehen jedoch grosse Schwierigkeiten beim Einbringen von elektrisch leitenden Teilen in das starke magnetische Wechselfeld der Primärwicklung, die zu einem - wie nun erkannt wurde - unbegründeten Vorurteil geführt haben. Die bisherigen Untersuchungen hatten stets ergeben, dass sich elektrisch leitendes Material so stark erhitzt, dass der Abgriff nach wenigen Minuten bereits nicht mehr verwendbar war.
Bei einem stufenlos regelbaren Stromtransformator, bei dem zum Erreichen eines hohen Kopp- lungsgrades die Primärwicklung manschettenförmig von der einwindigen Sekundärspule umschlossen wird, besteht die Erfindung darin, dass innerhalb der Primärwicklung ein entlang deren Windungen verstellbarer Abgriff vorhanden ist, der einen annähernd senkrecht zum Feld sich erstreckenden Isolierstoffarm aufweist, der nur zur Stromleitung elektrisch leitende Teile trägt.
Der Abgriff kann an einer zentrisch im Transformator angeordneten, drehbaren Führungsachse befestigt sein, und der Abgriffarm kann einen federnden Schleifbügel besitzen, der an den Windungen anliegt. Der Schleifbügel besteht zweckmässig aus elektrisch leitendem Federmaterial, z. B. Beryllium. Der Schleifbügel besitzt vorteilhaft einen Isolierstoffhebel, der mittels eines Isolierstoffstiftes schwenkbar am Abgriffarm befestigt ist und der unter dem Druck einer Iso- lierstoffeder mit seinem einen Kontaktkopf tragenden Ende auf die Windungen gedrückt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Stromtransformators nach der Erfindung sowie ein Ausführungsbeispiel der Verwendung desselben werden anhand der Zeichnung näher erläutert: In den Fig. 1 und 2 ist in Form einer Prinzipskizze ein Transformator 1 dargestellt, der aus einer Primärwicklung 2 und einer diese manschettenförmig umgebenden Sekundärwicklung 3 aufgebaut ist, der in an sich bekannter Weise innerhalb des Gehäuses
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4 eines Hochfrequenzgenerators angeordnet ist. Innerhalb der Primärwicklung 2 ist ein Abgriffarm 5 angeordnet, der aus einem elektrisch und magnetisch nichtleitenden Material, vorzugsweise einem hoch wärmebeständigen Isolierstoff, besteht.
Dieser Iso- lierstoffarm 5 ist an einer zentrisch im Transformator angeordneten drehbaren Führungsachse 6, die ebenfalls aus Isolierstoff besteht, befestigt. Diese Führungsachse 6 wird zweckmässig durch das Gehäuse 4 herausgeführt, so dass der Abgriff zum Anpassen des Stromtransformators ohne Öffnung des Gehäuses betätigt werden kann. An dem Abgriffarm 5 ist ein federnder Schleifbügel befestigt, der im einfachsten Fall aus elektrisch gut leitendem Federmaterial, wie Beryllium, bestehen kann.
Zweckmässiger ist es jedoch, den Schleifbügel mit einem Isolierstoffhebel 7 zu versehen, der mittels eines Isolierstoffstiftes 8 schwenkbar am Abgriffarm 5 befestigt ist und der unter dem Druck einer Isolierstoffeder 9, z. B. aus wärmebeständigen Kunststoffen, wie z. B. Bunaband oder dergleichen, mit seinem einen Kontaktkopf 10 tragenden Ende auf den Windungen der Primärwicklung 2 geführt wird. Zur elektrischen Stromleitung ist an dem Arm 5 eine dünnwandige Folie 11 aus elektrisch sehr gut leitendem, wärmebeständigem Material, wie z. B.
Silber oder Beryllium, vorgesehen, die hochkant, das heisst also so angeordnet ist, dass nahezu keine Feldverdrängung hervorgerufen wird.
Derartige Stromtransformatoren können besonders vorteilhaft zum Anpassen von Hochfrequenzerzeugern an verschiedene Verbraucher in den induktiven Erwärmungseinrichtungen, bei denen die Primärwicklung des Stromtransformators zugleich die induktive Komponente des Schwingkreises bildet, verwendet werden. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise in der Fig.3 dargestellt. Der Stromtransformator 21 besitzt eine Primärwicklung 22 und eine Sekundärwicklung 23. Die Primärwicklung bildet in an sich bekannter Weise die induktive Komponente des Schwingkreises 25. Der Transformator ist ausserdem mit einem Abgriff 24 versehen, wie er vorher bereits im einzelnen beschrieben worden ist.
Der Abgriff wird auf Erdpotential gehalten und höchstens bis zur Mitte der Primärwicklung eingebracht, so dass keine höhere Spannung als die normale Hochfre- quenzröhrenspannung gegen die Sekundärwicklung auftreten kann. Der Abgriff braucht bei der gezeigten Schaltung auch nur für Wirkströme ausgelegt zu werden, weil die Transformation der Schwingkreiswiderstände gegen die Generatorröhre erfolgt. Die Induktivität wie auch die Kapazität des Schwingkreises bleiben dabei in ihrer Grösse konstant.
Zweckmässig ist es weiterhin, den Rückkopplungszweig 26 mit dem Schleifer an dasselbe Potential zu legen. Er hat dann immer die gleiche Hochfrequenzspannung.
Für die Anpasung des Hochfrequenzerzeugers an den jeweiligen Verbraucher ist es vorteilhaft, im Sekundärkreis noch eine Streuinduktivität 27 vorzusehen, die über einen zweckmässigerweise ebenfalls von aussen bedienbaren Schalter 28 zu- und abgeschaltet werden kann. Mittels dieser Streuinduktivi- tät wird eine Grobanpassung erzielt. Eine Feinanpassung wird zweckmässigerweise durch Verstellen des Abgriffes 24 primärseitig mit dem aus dem Gehäuse herausgeführten Regelorgan durchgeführt. Die Anpassung kann hierbei also auch während des Betriebes durchgeführt werden.
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Infinitely variable current transformer The invention relates to an infinitely variable current transformer in which the primary winding is encased in a sleeve-shaped manner by the single-walled secondary coil in order to achieve a high degree of coupling, as well as the use of such a current transformer in a high-frequency generator for continuous adaptation of the same to different loads in inductive heating devices.
In many high-frequency systems, especially inductive heating systems, the consumers are frequently changed. In order to enable maximum energy transfer to the item to be treated, the high-frequency generators must be adapted to the variable resistance of the individual consumers. For an economically advantageous use of the high-frequency generator, however, it is also essential to provide the current transformer with a high degree of coupling. This high degree of coupling can best be achieved if the secondary coil encompasses the primary winding in the form of a sleeve.
With such a structure, however, the current transformer can then no longer be continuously regulated, since the tap that runs around the primary winding when the secondary winding is arranged inside can no longer be provided. The arrangement of the secondary winding in the interior of the primary winding brings considerable disadvantages in terms of coupling.
The invention now creates the possibility in which the tap can be arranged in the interior of the primary winding. In high-frequency technology, however, there are great difficulties in introducing electrically conductive parts into the strong alternating magnetic field of the primary winding, which - as has now been recognized - have led to an unfounded prejudice. Previous investigations had always shown that electrically conductive material heated up so much that the tap could no longer be used after a few minutes.
In an infinitely variable current transformer, in which the primary winding is cuff-shaped by the single-turn secondary coil in order to achieve a high degree of coupling, the invention consists in the fact that within the primary winding there is a tap which can be adjusted along its turns and which is approximately perpendicular to the field having extending Isolierstoffarm, which carries electrically conductive parts only to the power line.
The pick-up can be attached to a rotatable guide shaft arranged centrally in the transformer, and the pick-up arm can have a resilient grinding bow which rests against the windings. The grinding hanger is expediently made of electrically conductive spring material, e.g. B. Beryllium. The grinding hanger advantageously has an insulating material lever which is fastened pivotably to the tap arm by means of an insulating material pin and which is pressed onto the windings with its end carrying a contact head under the pressure of an insulating material spring.
An embodiment of the current transformer according to the invention and an embodiment of the use of the same are explained in more detail with reference to the drawing: In FIGS. 1 and 2, a transformer 1 is shown in the form of a schematic diagram, which is composed of a primary winding 2 and a secondary winding 3 surrounding it in the form of a sleeve is that in a known manner within the housing
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4 of a high frequency generator is arranged. A pick-off arm 5 is arranged within the primary winding 2 and consists of an electrically and magnetically non-conductive material, preferably a highly heat-resistant insulating material.
This insulating arm 5 is attached to a rotatable guide shaft 6 which is arranged centrally in the transformer and which is also made of insulating material. This guide axis 6 is expediently led out through the housing 4, so that the tap for adapting the current transformer can be actuated without opening the housing. A resilient grinding bow is attached to the pick-up arm 5, which in the simplest case can consist of spring material with good electrical conductivity such as beryllium.
However, it is more expedient to provide the grinding hanger with an insulating material lever 7 which is pivotably attached to the tap arm 5 by means of an insulating material pin 8 and which, under the pressure of an insulating material spring 9, e.g. B. made of heat-resistant plastics, such as. B. Bunaband or the like, is guided with its end carrying a contact head 10 on the turns of the primary winding 2. For electrical current conduction, a thin-walled film 11 made of electrically very good conductive, heat-resistant material, such as. B.
Silver or beryllium, provided, which is upright, that is to say is arranged in such a way that almost no field displacement is caused.
Such current transformers can be used particularly advantageously for adapting high-frequency generators to different loads in the inductive heating devices, in which the primary winding of the current transformer also forms the inductive component of the resonant circuit. Such a circuit is shown, for example, in FIG. The current transformer 21 has a primary winding 22 and a secondary winding 23. The primary winding forms the inductive component of the resonant circuit 25 in a manner known per se. The transformer is also provided with a tap 24, as has already been described in detail above.
The tap is kept at ground potential and brought in at most up to the middle of the primary winding, so that no higher voltage than the normal high-frequency tube voltage can occur against the secondary winding. In the circuit shown, the tap only needs to be designed for active currents, because the resonant circuit resistances are transformed against the generator tube. The size of the inductance as well as the capacitance of the resonant circuit remain constant.
It is also expedient to connect the feedback branch 26 with the wiper to the same potential. It then always has the same high frequency voltage.
In order to adapt the high-frequency generator to the respective consumer, it is advantageous to provide a leakage inductance 27 in the secondary circuit, which can be switched on and off via a switch 28 which can also be conveniently operated from the outside. A rough adjustment is achieved by means of this leakage inductance. A fine adjustment is expediently carried out by adjusting the tap 24 on the primary side with the regulating element leading out of the housing. The adaptation can therefore also be carried out during operation.