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Einrichtung zur Konstanthaltung einer elektrischen Verbraucherspannung
Es ist eine Einrichtung zur Konstanthaltung einer elektrischen Verbraucherspannung
bekannt, bei welcher ein Transformator mit einer mit einem Kondensator zu einem
Resonanzkreis zusammengeschalteten Sekundärwicklung verwendet wird, wobei zwischen
Primärwicklung und Sekundärwicklung ein Streuflußweg erhöhten magnetischen Widerstandes
derart angeordnet ist, daß ein Teil des Magnetflusses eine der Wicklungen unter
Ausschluß der anderen durchsetzen kann. Wird eine solche Einrichtung primärseitig
in einem derartigen Spannungsbereich betrieben, daß die magnetische Flußdichte des
die Primärwicklung aufnehmenden Transformatorkernteiles noch unter der. höchsten
magnetischen Flußdichte des die Sekundärwicklung aufnehmenden Transformatorkernteiles
bleibt, so hat eine Änderung der magnetischen Flußdichte in dem die Primärwicklung
aufnehmenden Transformatorkernteil infolge von Kraftlinienänderungen in der Primärwicklung
keine merkbare Wirkung auf den Resonanzstromkreis, da der magnetische Widerstand
des Streuflußweges unter demjenigen des die Sekundärwicklung aufnehmenden Transformatorkernteiles
liegt. Mit einer solchen Einrichtung läßt sich eine weitgehend konstante Ausgangsspannung
trotz schwankender Eingangsspannung erreichen.
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Bei der bekannten Einrichtung sind Primär- und Sekundärwicklung auf
einem geraden Lamellenpaket angeordnet, dem wenigstens ein aus ausgestanzten Blechen
bestehender E-förmiger Jochteil zugeordnet ist, welcher die Wicklungen umgreift,
wobei der mittlere Steg des Jochteiles zwischen die Wicklungen greift und mit dem
die Wicklungen tragenden Kernteil einen Luftspalt bildet. Bei dieser Ausführung
ist die Abmessung des Luftspaltes für die Wirkungsweise wesentlich. Da dieser nur
schwer gehindert werden kann, ist die Justierung einer solchen Einrichtung schwierig.
Außerdem weist der verwendete Kern verhältnismäßig große magnetische Verluste auf,
welche den Anwendungsbereich der bekannten Einrichtung beschränken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Bekannten
verbesserte Einrichtung zu schaffen, bei welcher Justierungsarbeiten im Magnetkreis
weitgehend vermieden sind und die noch dazu bei gleicher Leistung beträchtlich geringere
Abmessungen aufweist. Die Erfindung besteht darin, daß der Transformatorkern in
an sich bekannter Weise aus Lamellen mit magnetischer Vorzugsrichtung aufgebaut
ist und die Lamellen des den Hauptfluß führenden Teils des Transformatorkerns von
diesem ausschließlich in magnetischer Vorzugsrichtung durchflossen sind und daß
die den magnetischen Streuflußweg bildenden Lamellen so angeordnet sind, daß magnetische
Vorzugsrichtung und magnetische Streuflußrichtung voneinander abweichen. Vorzugsweise
besteht der magnetische Streuflußweg aus wenigstens einem geraden Lamellenpaket,
dessen magnetische Vorzugsrichtung senkrecht zu seiner Längsrichtung verläuft, und
es sind beidseitig an dieses Lamellenpaket, und zwar auf die Stirnseiten der Lamellen,
die Wicklungen tragende Schnittbandkernhälften im wesentlichen ohne Luftspalt angesetzt.
Werden für Primärwicklung und Sekundärwicklung je zwei Schnittbandkernhälften vorgesehen,
so kann ein gemeinsames, den Streuflußweg bildendes Lamellenpaket verwendet werden.
Vorzugsweise werden aber getrennte, den Streuflußweg bildende Lamellenpakete vorgesehen.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 den Transformator der erfindungsgemäßen
Einrichtung, wobei der besseren Übersicht wegen die Wicklung geschnitten ist, F
i g. 2 eine Seitenansicht des Transformators und F i g. 3 graphische Darstellungen
der Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Einrichtung vom Belastungsstrom.
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In den F i g. 1 und 2 sind mit 10 bis 13 vier Schnittband-Kernhälften
bezeichnet, welche an den geraden Kernteil 14 angesetzt sind. Die Schnittband-Kernhälften
10 bis 13 werden in bekannter Weise hergestellt. Es wird ein magnetisches Blech
mit in Längsrichtung verlaufender magnetischer Vorzugsrichtung auf einen Dorn aufgewickelt,
und es werden die einzelnen Blechlagen nach einem Glühprozeß miteinander verklebt
und der so hergestellte Wickel in der Mitte -aufgetrennt.
Der die
Kernhälften durchfließende Magnetfluß durchsetzt die einzelnen Bleche infolgedessen
stets in der magnetischen Vorzugsrichtung.
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Der gerade Kernteil 14 besteht aus übereinandergeschichteten Lamellen,
die ebenfalls eine magnetische Vorzugsrichtung haben; und zwar verläuft diese Vorzugsrichtung
senkrecht zur Längsrichtung des Kernteiles 14. Es ergeben sich somit zwei
einander berührende Magnetkreise mit folgenden Verläufen: Schenkel 10a des Kernteiles
10, Kern 14, Schenkel 12 a des Kernteiles 12, Schenkel 12 b
des Kernteiles 12, Kern 14, Schenkel 10 b des Kernteiles
10;
Schenkel 11 a des Kernteiles 11, Kern 14, Schenkel
13 a des Kernteiles 13, Schenkel 13 b. des Kernteiles 13, Kern 14, Schenkel 11 b
des Kernteiles 11.
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In beiden Magnetkreisen verläuft der Magnetfluß ausschließlich in
der magnetischen Vorzugsrichtung der verschiedenen Lamellen. .
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Die Primärwicklung 16 des Transformators ist auf die Schenkel
10 b und 11 a der Kernteile 10 und 11 gesteckt, während die Sekundärwicklung
17 auf die Schenkel 12 b und 13 a der Kernteile 12 und 13 aufgesteckt ist.
Die einzelnen Kernteile 10 bis 13 werden an den Kern 14 seitlich
angesetzt, und zwar derart, daß die Stirnflächen der Schenkel an den Stirnkanten
der den Kern 14 bildenden Lamellen im wesentlichen ohne Bildung eines Luftspaltes
anliegen. Es ist lediglich erforderlich, zwischen den Stirnflächen der einzelnen
Kernschenkel und dem Kern 14 eine dünne elektrisch isolierende Schicht vorzusehen,
welche das Auftreten von Wirbelströmen verhindern soll. Die ganze Einrichtung wird
durch das Spannband 15 zusammengehalten.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung -ist an sich bekannt. Beispielsweise
kann die Primärwicklung 16
ebenso wie die Sekundärwicklung 17 eine
einzige Wicklung sein. An die Primärwicklung wird ein elektrisches Netz angeschlossen,
während zu der Sekundärwicklung 17 ein Kondensator geeigneter Größe parallel
geschaltet ist, welcher mit der Induktivität der Sekundärwicklung einen Resonanzkreis
bildet. Die Sekundärwicklung 17 ist vorzugsweise angezapft, und es wird ihr
die Ausgangsspannung von einem Wicklungsende und der Anzapfung entnommen. Auch die
Primärwicklung 16 kann eine Anzapfung aufweisen, und es kann ein Ende der
Ausgangswicklung an diese Anzapfung geführt sein, so daß die der Sekundärwicklung
entnommene Ausgangsspannung mit einem Teil der Eingangsspannung in Reihe geschaltet
ist. Statt der galvanischen Abgriffe von Primär- und Sekundärspule können auch induktiv
gekoppelte Wicklungen vorgesehen sein, welche miteinander in Reihe geschaltet sind.
Die Art der Schaltung kann in gewissen Grenzen abgewandelt werden. So wird eine
Spannungsgleichhaltung auch bereits ohne die Reihenschaltung eines Teils der Primärspannung
mit der Ausgangsspannung erreicht.
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F i g. 3 zeigt Ausgangskennlinien der erfindungsgemäßen Einrichtung
im Vergleich zu denjenigen einer entsprechenden bekannten Einrichtung. Dabei sind
die Kennlinien der bekannten Einrichtung durch ausgezogene Linien und diejenigen
der erfindungsgemäßen Einrichtung durch gestrichelte Linien dargestellt. Aus der
Darstellung ergibt sich, daß durch die erfindungsgemäße Einrichtung eine Konstanthaltung
der Ausgangsspannung bei gegebener Belastung trotz schwankender Netzspannung mit
verhältnismäßig geringer Toleranz auch noch bei vergleichsweise hoher Belastung
möglich ist. Außerdem haben die Versuche ergeben, däß bei der erfindungsgemäßen
Ausführung das Kerngewicht-des Transformators erheblich verringert werden kann.
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Der in F i g. 1 und 2 dargestellte Transforniätörkern kann auch so
aufgebaut sein, daß der als mägnetischer Nebenschluß dienende Kern 14 an
der Linie 19 unterteilt ist. Da sich diese Linie 19 bzw. die Trennungsfläche
zwischen den beiden Kernteilen 14 in einem neutralen Bereich des Magnetfeldes
befindet, hat diese Unterteilung auf den Magnetkreis praktisch keine Wirkung. Es
wird hierdurch aber ein festes Anliegen der Stirnflächen der einzelnen Kernschenkel
erleichtert. Der ganze Transformatorkern kann beispielsweise auch aus einer Hälfte
des in F i g. 1 gezeigtenKerns bestehen, beispielsweise aus den Schnittbaud-Kernteilen
10 und 12 und dem zugehörigen Streuflußkernteil 14.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird, obwohl ein Luftspalt im
wesentlichen vermieden ist, ein erhöhter magnetischer Widerstand des Streuflußweges
durch die Abweichung der magnetischen Vorzugsrichtung des Kernes 14 von der
Richtung dieses magnetischen Streuflusses erreicht. Da der Kern 14 mit sehr
genau festliegenden Eigenschaften und genauen Abmessungen hergestellt werden kann,
ist ein Nachjustieren des Magnetkreises praktisch nicht erforderlich. Ein fester
Zusammenhalt der den Kern 14 bildenden Lamellen wird durch Niete
18, die beispielsweise aus Messing bestehen können, sichergestellt.