DD151667A1 - MAGNETIC CIRCUIT, ESPECIALLY FOR THROTTLE COILS AND WELDING TRANSFORMERS - Google Patents
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- DD151667A1 DD151667A1 DD22202280A DD22202280A DD151667A1 DD 151667 A1 DD151667 A1 DD 151667A1 DD 22202280 A DD22202280 A DD 22202280A DD 22202280 A DD22202280 A DD 22202280A DD 151667 A1 DD151667 A1 DD 151667A1
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Kreis, insbesondere fuer Drosselspulen und Schweisstransformatoren, der zumindest teilweise aus einem Magnetbandwickel besteht und im Bereich der Schenkel zugleich elektrischer Kreis ist. Durch die Erfindung soll erreicht werden, dass bei weiterer Verringerung der Abmessungen eine materialarme Bauweise erzielt wird, wobei gleichzeitig die Stromwaermeverluste des Magnetbandwickels zu reduzieren sind. Gemaess der Erfindung besteht daher sowohl die Unterspannungswicklung als auch die Oberspannungswicklung aus koaxial zueinander angeordneten Magnetbandwickeln, wobei die die Schenkel und die Unter- und Oberspannungswicklung bildenden Magnetbandwickel durch aus geschichteten Blechen bestehende Joche magnetisch miteinander verbunden sind, und die eine Stromzufuehrung am als Aussenanschluss dienenden Ende einer jeden aus einem Magnetbandwickel bestehenden Unter- bzw. Oberspannungswicklung und die andere Stromzufuehrung an einer optimalen, als Innenanschluss dienenden Stelle zwischen Anfang und Ende der Magnetbandwickel vorgesehen ist.The invention relates to a magnetic circuit, in particular for choke coils and welding transformers, which consists at least partially of a magnetic tape winding and in the region of the legs is also an electrical circuit. By the invention is to be achieved, that with further reduction of the dimensions, a low-material construction is achieved, at the same time the Stromwaermeverluste of the magnetic tape winding are to be reduced. According to the invention, therefore, both the low-voltage winding and the high-voltage winding from coaxially arranged magnetic tape windings, wherein the legs and the lower and upper voltage winding forming magnetic tape winding are interconnected magnetically interconnected by layered sheets yokes, and the power supply at serving as the outer terminal end each of a magnetic tape winding existing low or high voltage winding and the other power supply is provided at an optimal, serving as an internal connection point between the beginning and end of the magnetic tape winding.
Description
Dr.-Ing, Horst Gerlach Berlin, den 17.06.80Dr.-Ing, Horst Gerlach Berlin, 17.06.80
Dipl.-Ing. Fritz Wandel EV 52/79Dipl.-Ing. Fritz change EV 52/79
-A--A-
Titel der ErfindungTitle of the invention
Magnetischer Kreis, insbesondere für Drosselspulen und SchweißtransformatorenMagnetic circuit, in particular for choke coils and welding transformers
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Kreis, insbesondere für Drosselspulen und Schweißtransformatoren, der zumindest teilweise aus einem Mag netband'wic kel besteht und im Bereich der Schenkel zugleich elektrischer Kreis ist«,The invention relates to a magnetic circuit, in particular for choke coils and welding transformers, which consists at least partially of a Mag netband'wic kel and is in the region of the legs at the same time electrical circuit,
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Elektrotechnische Apparate, die mit einem magnetischer,. Kreis versehen sind, wie ZoB«, Transformatoren und Drosselspulen, besitzen zur Leitung des Stromes und zur Beherrschung der auftretenden Hebenwirkungen, wie Erwärmung, mechanische Kräfte u,a6 mindestens eine Wicklung bzw« Spule, wobei diese als Hauptbestandteil die Strombahn aus Leitermaterial, Isolieranordnungen zur Beherrschung der elektrischen Spannungen und konstruktive Vorkehrungen, zur Gewährleistung der Leiteranordnung und der Leiterkühlung enthalten* Während' die Wicklungen bzw« Spulen allgemein aus Kupfer- oder Aluminium.-draht als Leitermaterial hergestellt werden, wird der den magnetischen Kreis bildende Magnetkern mit Rücksicht auf Wirbelstromverluste aus dünnen, gegeneinander isolierten,Electrotechnical apparatus having a magnetic ,. Circuit are provided, such as ZoB «, transformers and inductors, have to conduct the current and to control the occurring lifting effects, such as heating, mechanical forces u, a 6 at least one coil or coil, these being the main component of the current path of conductor material, insulating arrangements to control the electrical voltages and constructive arrangements, to ensure the conductor arrangement and the conductor cooling * While the coils are generally made of copper or aluminum wire as conductor material, the magnetic core constituting the magnetic circuit becomes lossy with respect to eddy current made of thin, mutually isolated,
«a, mm "A, mm
insbesondere geschichteten Blechlamellen aufgebaut«, Da die Herstellung geschichteter Magnetkerne nicht nur umständlich und zeitraubend ist, sondern die Schenkel dieser Magnetkerne nur annähernd rn.it rundem Querschnitt ausführbar sind, was besonders bei Hochspannung st ransforniatoren unerwünscht und gefährlich ist, ist es nach der DS-PS 1 050 893, 21 d 2, 48 bekannt, sowohl die Schenkel als auch die Joche von Magnetkernen aus Blechband im Wickelverfahren herzustellen«Since the production of layered magnetic cores is not only cumbersome and time-consuming, but that the legs of these magnetic cores can only be made approximately circular in cross-section, which is undesirable and dangerous, especially in the case of high-voltage voltage transformers. PS 1 050 893, 21 d 2, 48 known to produce both the legs and the yokes of magnetic cores made of sheet metal strip in the winding process «
Unabhängig davon, ob nun der den magnetischen Kreis bildende Magnetkern aus geschichteten Blechen besteht oder aber aus Blechband im Wickelverfahren hergestellt wird, hat sich gezeigt, daß unter Berücksichtigung der zusätzlich erforderlichen den elektrischen Kreis bildenden Wicklungen bzw. Spulen die Herstellung von elektrotechnischen Apparaten, die Magnetkerne mit Wicklungen bzw. Spulen besitzen, mit einem beträchtlichen Herstellungs~ und Materialaufwand verbunden ist« Um diese Nachteile bei einer Drosselspule zu vermeiden, bei der der magnetische Kreis aus einem lamellierten, rohrförmigen Stabkern besteht, ist es gemäß der DD-PS 132 821, H 01 F, 37/00 auch schon bekannt, den lamellierten und rohrförmigen Stabkern durch die Wicklung der Drosselspule zu bilden, die aus dünnem Blech mit ferroaiagnetischen Eigenschaften besteht« Sie ist in Form einer Bandspule hergestellt, wobei die Bänderbreite der Leiter gleich ist der Länge des Stabkernes, und wirkt zugleich als Magnetkern. Dabei ist die eine Stromzuführung am Ende des Magnetbandwickels vorgesehen, während die andere Stromzuführung sich am Anfang des Magnetbandwickels befindet« Damit ist zwar für Drosselspulen, die einen lamellierten, rohrförmigen Stabkern besitzen, eine Lösung bekannt, durch die der Herstellungs- und Materialaufwand gesenkt werden kann, für elektrotechnische Apparate, insbesondere Drosselspulen und Schweißtransforniatoren, bei denen der magnetische Kreis durch einen aus Schenkeln und Jochen bestehenden Magnetkern gebildet wird, hat diese bekannte Lösung jedoch noch keinen entscheidenden Einfluß auf eine insgesamt materialarme Bauweise und damit in Verbindung auf eine möglichst weitgehende Verringerung der Abmessungen«, AußerdemRegardless of whether the magnetic core forming the magnetic circuit consists of layered sheets or is made of sheet metal strip in the winding process, it has been found that, taking into account the additionally required the electrical circuit forming windings or coils, the production of electrical equipment, the magnetic cores With windings or coils, is associated with a considerable manufacturing and material costs. "To avoid these disadvantages in a choke coil, wherein the magnetic circuit consists of a laminated tubular rod core, it is according to DD-PS 132 821, H 01 F, 37/00 also known to form the laminated and tubular rod core through the winding of the choke coil, which consists of thin sheet with ferromagnetic properties It is made in the form of a tape reel, wherein the strip width of the ladder is equal to the length of the Bar core, and acts at the same time as Magnetke rn. The one power supply is provided at the end of the magnetic tape winding, while the other power supply is located at the beginning of the magnetic tape winding. "Although this is known for reactors, which have a laminated tubular rod core, a solution by which the manufacturing and material costs can be reduced , for electro-technical apparatus, in particular inductors and Schweißtransforniatoren, in which the magnetic circuit is formed by a magnetic core consisting of thighs and Jochen, this known solution, however, has no decisive influence on a low overall material construction and thus in connection with a reduction as far as possible Dimensions «, in addition
ergeben, sich bei der bekannten Drosselspule auf Grund der Anschlüsse der beiden Stromzuführung en am Magnetbandwickel erhöhte Stromwärmeverluste„ result in the known inductor due to the connections of the two power supply s on the magnetic tape winding increased current heat losses "
Ziel der Erfindung : ·Object of the invention :
Ziel der Erfindung ist es, bei elektrotechnischen Apparaten, deren magnetischer Kreis aus einem, aus Schenkeln und Jochen bestehenden Magnetkern gebildet ist, bei weiterer Verringerung der Abmessungen eine materialarnie Bauweise zu erreichen, wobei gleichzeitig die Stromwärmeverluste des Magnetbandwickels zu reduzieren sind«The aim of the invention is in electrotechnical apparatus, the magnetic circuit is formed of a, consisting of thighs and yokes magnetic core to achieve a materialarnie construction with further reduction in size, while the current heat losses of the magnetic tape winding are to be reduced «
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zumindest teilweise aus einem Magnetbandwickel bestehenden magnetischen Kreis, insbesondere für Drosselspulen und Schweißtransformatoren, .zu schaffen, indem durch Ausbildung im Bereich der Schenkel auf eine eigene Wicklung oder Spule für den fließenden Strom als Träger der zu übertragenden Energie verzichtet werden kann und durch einen geeigneten Anschluß der Stromzuführung en am Magnetbandwickel die Stromwäriaeverluste reduziert werden«The invention has for its object to provide an at least partially consisting of a magnetic tape winding magnetic circuit, in particular for reactors and welding transformers, .by by training in the leg on a separate winding or coil for the flowing current as a carrier of the energy to be transmitted can be dispensed with and by a suitable connection of the power supply s on Magnetbandwickel the power losses are reduced «
Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß im Bereich eines jeden Schenkels sowohl die Unterspannungswicklung als auch die OberSpannungswicklung aus de einem Magnetbandwickel besteht, die koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die die Schenkel und die Unter- und Oberspannungswicklung bildenden Magnetbandwickel durch aus geschichteten Blechen bestehende Joche magnetisch miteinander verbunden sind, und die eine Stromzuführung am als Außenanschluß dienenden Ende einer jeden aus einem Magnefcbandwickel bestehenden Unter™ bzw. Überspannung swicklung und die andere Stromzuführung an einer optimalen, •als InnenanschloS dienenden Stelle zwischen Anfang und lindeAccording to the invention, this is achieved in that in the region of each leg, both the low-voltage winding and the upper voltage winding consists of a magnetic tape winding, which are arranged coaxially to each other, wherein the legs and the lower and upper voltage winding forming magnetic tape winding by existing layered sheets yokes magnetic connected to each other, and the one power supply to the serving as the outer terminal end of each consisting of a Magnefcbandwickel Under ™ or Überspann swicklung and the other power supply to an optimal, • serving as InnenanschloS point between the beginning and linde
der Magnetbandwickel vorgesehen ist, die sich ergibt, wennthe magnetic tape winding is provided, which results when
P der Quotient ?j, also aus' den Stromwarmeverlusten zu der Spannung eines jeden Magnetbandwickels zwischen dem Außenanschluß und dem Innenanschluß ein Minimum ist«P the quotient? J, that is, from the current heat losses to the voltage of each magnetic tape winding between the external connection and the internal connection is a minimum
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des magnetischen Kreises vermeidet die bereits vorhandene Isolierschicht auf dem Magnet· band der Magnetbandwickel Windung skurzschlüsse und gewährleistet, daß bei einem Strorofluß durch die Magnetbandwickel ein magnetischer Floß entsteht, dessen Größe von der Anzahl der Windungen der Magnetbandwickel abhängt,. .In the formation of the magnetic circuit according to the invention, the already existing insulating layer on the magnetic tape of the magnetic tape winding avoids windings and ensures that a magnetic flux raft, whose magnitude depends on the number of turns of the magnetic tape winding, arises during a current flow through the magnetic tape windings. ,
Im Vergleich zu den bisher bekannten Ausführungen, bei denen jede Windung einer Wicklung bzw* Spule den gesamten Magnetfluß umschloß, verringert sich jetzt der umschlossene Magnetfluß bei jeder Windung des Magnetbandwickels, die näher zu seiner Achse liegt· Das bedeutet, die Windungsspannung ist nicht mehr wie bisher konstant, was bei der Auslegung des erfindungsgemäßen magnetischen Kreises zu beachten ist. Gleichzeitig entsteht aus der metallischen Trennung der Magnetband-Nickel vom übrigen Magnetkreis, also von den Jochen, zur Gewährleistung einer definierten Führung des Stromes eine Tendenz zur verstärkten Ausbildung des Magnetisierungsbedarfs, Da nunmehr die magnetischen !lichtleiter Kupfer und Aluminium durch Eisen ersetzt werden, wird der Stromfluß größer« Das ist ebenfalls bei der Auslegung zu berücksichtigen und bedeutet, daß der erfindungsgemäße magnetische Kreis besonders für elektrotechnische Apparate mit hohem induktiven Widerstand, wie z*B* Drosselspulen und Schweißtransformatoren, geeignet ist.In comparison with the previously known embodiments, in which each turn of a coil encompasses the entire magnetic flux, the enclosed magnetic flux now decreases with each turn of the magnetic tape winding which is closer to its axis. This means that the winding tension is no longer as so far constant, which is to be considered in the design of the magnetic circuit according to the invention. At the same time arises from the metallic separation of the magnetic tape nickel from the rest of the magnetic circuit, ie the Jochen, to ensure a defined guidance of the current a tendency to increased training of the magnetization demand, Since now the magnetic! Lichtleiter copper and aluminum are replaced by iron, the Current flow greater «This is also to be considered in the design and means that the magnetic circuit according to the invention is particularly suitable for electrical devices with high inductive resistance, such as * B * choke coils and welding transformers.
Die geringere elektrische Leitfähigkeit der Magnetbandwickel im Vergleich zu den bisherigen Kupfer- oder Aluminiumwicklungen führt zu keiner Erhöhung der Kurzschlußverluste, weil der für den Strom wirksame Leiterquerschnitt (Magnetbanddicke mal Magnetbandbreite) so groß gewählt werden kann, daß die Stromdichte ausreichend klein wird. Werden zwei oder mehrere Magnetbandwickel sowohl der Unterspannungswicklung als auchThe lower electrical conductivity of the magnetic tape winding compared to the previous copper or aluminum windings does not increase the short circuit losses, because the current effective for the conductor cross section (magnetic tape thickness times magnetic tape width) can be chosen so large that the current density is sufficiently small. Be two or more magnetic tape winding both the low voltage winding and
der überspannung swicklung parallel geschaltet, so kann, die Stromdichte noch weiter herabgesetzt werden«If the overvoltage winding is connected in parallel, the current density can be reduced even further «
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden» In der zugehörigen Zeichnung zeigeniThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment
Pig* 1; eine perspektivische Ansicht eines Einphasentransformators, bei dem der magnetische Kreis im Bereich der Schenkel zugleich elektrischer Kreis ist,Pig * 1; a perspective view of a single-phase transformer, wherein the magnetic circuit in the region of the legs is also an electrical circuit,
PigV 2: einen Schnitt der aus einem Magnetbandwickel bestehenden Unterspannungswicklung des Einphasentransformators nach Fig. 1.PigV 2: a section of the consisting of a magnetic tape winding undervoltage winding of the single-phase transformer of FIG. 1.
Wie die Pig· 1 zeigt, besteht im Bereich der Schenkel sowohl die Unterspannungswicklung 1 als auch die Oberspannungswicklung 2 aus Magnetbandwickeln 3;4, die koaxial zueinander angeordnet sind» Wird der Magnetbandwickel 3 von den Anschlüssen u und χ her von Wechselstrom durchflossen, so entsteht in ihm ein Magnetfluß, der sich über die Joche 5;6, die aus geschichteten Blechen bestehen, schließt» Dabei induziert auch er in allen ihn umschließenden Windungen des Magnetbandwickels 4 Spannungen* Durch diese Bauweise, die in analoger llei.se auch für Dreiphasentransformatoren gilt, werden die Magnetbandwickel 3;4 Unterspannungswicklung 1 und OberSpannungswicklung 2 sowie Schenkel zugleicheAs shown in Pig. 1, in the region of the legs, both the low-voltage winding 1 and the high-voltage winding 2 are magnetic tape windings 3; 4 which are arranged coaxially with one another. "If alternating current flows through the magnetic tape winding 3 from the terminals u and χ, the result is in it a magnetic flux, which closes over the yokes 5, 6, which consist of layered sheets, "He induces in all enclosing turns of the magnetic tape winding 4 voltages * By this construction, which applies in analogue llei.se also for three-phase transformers , the magnetic tape reel 3, 4 undervoltage winding 1 and upper voltage winding 2 and legs are at the same time
Besonders der Pig, 2 kann entnommen werden, daß die eine Stromzuführung am als Außenanschluß 7 dienenden Ende des die Unterspannungswicklung 1 bildenden Magnetbandwickels 3 vorgesehen ist j während die andere Stromzuführung sich an einer optimalen, als Inn.enanschluß 8 dienenden Stelle zwischen Anfang und'Ende des .Hagnetbandwickels 3 befindet« Auch bei der aus einem. Magnetbandwickel 4· bestehenden Oberspannungswicklung 2 ist die eine Stromzuführung am als Außenanschluß 7 dienenden Ende und die andere Stromzuführung an einer opti-In particular, the Pig, 2 can be seen that the one power supply is provided on serving as the outer terminal 7 end of the low-voltage winding 1 forming magnetic tape reel 3 j while the other power supply at an optimal, serving as Inn.enanschluß 8 point between the beginning and end of .Hagnetbandwickels 3 is «even with the from a. Magnetic tape reel 4 existing high-voltage winding 2 is the one power supply at serving as the external terminal 7 end and the other power supply to an optimal
male α, als Innenanschluß 8 dienenden Stelle des Magnetbandwickels 4· vorgesehen, wobei der.Außenanschluß 7 mit dem Anschluß TJ und der Innenanschluß 8 mit dem Anschluß X in Verbindung steht· Die optimale Stelle ergibt sich, wenn dermale α, serving as an internal terminal 8 serving point of the magnetic tape reel 4 ·, wherein the.Outsenanschluß 7 with the terminal TJ and the inner terminal 8 with the terminal X is in communication · The optimal location results when the
Quotient *j , also aus den Stromwarmeverlusten zu der Spannung eines jeden Magnetbandwickels 3;4 zwischen dem Außenanschluß 7 und dem Innenanschluß 8 ein Minimum ist« Dabei ist davon auszugehen, daß die Größe der Windungsspannung in Richtung auf den Anfang der Magnetbandwickel 3»4- ständig und mehr als linear abnimmt und am Anfang der Magnetbandwickel 3;4- Null ist; dagegen steigen die Stromwärmeverluste linear vom Anfang der Magnetbandwickel 3»4· gerechnet* Dadurch wird die optimale Stelle gefunden, bei der der Quotient ^ ein Minimum ist.Quotient * j, ie from the current heat losses to the voltage of each magnetic tape reel 3; 4 between the outer terminal 7 and the inner terminal 8 is a minimum "It can be assumed that the size of the winding voltage in the direction of the beginning of the magnetic tape reel 3 4 steadily and more than linearly decreases and at the beginning of the magnetic tape reel 3; 4- is zero; on the other hand, the current heat losses increase linearly from the beginning of the magnetic tape winding. 3 * 4 * This yields the optimum position at which the quotient is a minimum.
Durch zweckmäßige konstruktive Ausbildung ist zu sichern, daß die Zuleitungen zum Außenanschluß 7 sowie zum Innenanschluß ausreichend isoliert sind· Bei dem so ausgebildeten Transformator sind außerdem Vorkehrungen zu treffen, damit die Trennfugen zwischen den Jochen 5»6 und den Magnetbandwickeln 3>4 möglichst gering sind»By appropriate structural design is to ensure that the leads to the external terminal 7 and the inner terminal are sufficiently insulated · In the so-formed transformer also precautions must be taken so that the joints between the yokes 5 "6 and the magnetic tape reels 3> 4 are minimized »
Somit wird durch die Erfindung ein magnetischer Kreis bereitgestellt, der im Bereich der Schenkel zugleich elektrischer Kreis ist.» Das aber bedeutet, daß nicht nur eine tnaterialarme Bauweise erzielt wird, sondern die Abmessungen werden ebenfalls verringert« Gleichzeitig werden aber auch durch die besondere Anordnung des Innenanschlusses 8 an den Magnetbandwickeln 3»4- die Stromwärmeverluste herabgesetzt*Thus, the invention provides a magnetic circuit which is at the same time an electrical circuit in the region of the legs. This means that not only a low-material construction is achieved, but also the dimensions are reduced " Internal connection 8 at the magnetic tape reels 3 »4- the current heat losses reduced *
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| DD22202280A DD151667A1 (en) | 1980-06-20 | 1980-06-20 | MAGNETIC CIRCUIT, ESPECIALLY FOR THROTTLE COILS AND WELDING TRANSFORMERS |
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| DD151667A1 true DD151667A1 (en) | 1981-10-28 |
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| DD22202280A DD151667A1 (en) | 1980-06-20 | 1980-06-20 | MAGNETIC CIRCUIT, ESPECIALLY FOR THROTTLE COILS AND WELDING TRANSFORMERS |
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- 1980-06-20 DD DD22202280A patent/DD151667A1/en unknown
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