DE1261950B

DE1261950B - Transformator fuer eine Frequenzuntersetzerschaltung

Info

Publication number: DE1261950B
Application number: DE1963S0084476
Authority: DE
Inventors: Hans Cammerer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-03-30
Filing date: 1963-03-30
Publication date: 1968-02-29

Description

Transformator für eine Frequenzuntersetzerschaltung Bei einem bekannten Schweißtransformator mit einem aus lamelliertem Blech aufgebauten Stumpfkern sind die Windungen der Hochstromwicklung von kupfernen, ringartigen geschlitzten Scheiben gebildet, die am inneren und äußeren Rand nach der gleichen Seite gebördelt sind. Jede Windung ist über zwei radial nach außen gehende Laschen elektrisch anschließbar. Auf diese Weise entstehen durch Aufeinanderschichten der Hochstromwindungen allseitig geschlossene ringförmige Kammern, in welchen die Oberspannungswicklung in Form von Scheibenspulen streuungsfrei untergebracht ist. Durch die kammerförmig ausgebildeten Sekundärwicklungen wird die Streuung der innenliegenden Wicklung abgeschirmt. Derartige streuarme Transformatoren sind zum Betrieb nach einer Frequenzwandlerschaltung nicht geeignet, da hier eine gewisse Streuung unbedingt erforderlich ist.
Weiterhin sind Transformatoren mit geblättertem Eisenkern bekannt, deren Wicklungen allseits von Eisen umgeben sind und deren Eisenpakete durch Verschraubung von Druckplatten in axialer Richtung kräftig zusammengepreßt werden.
Des weiteren sind Transformatoren mit rechteckförmigen Scheibenspulen bekannt, bei denen Oberspannungs- und Unterspannungsspulen abwechselnd axial am Kern aufeinanderfolgen. Von dieser Wicklungsart ist man heute jedoch im Transformatorenbau fast völlig abgekommen.
Die Erfindung betrifft nun einen Transformator mit um einen lamellierten Eisenkern kreisringförmig angeordneten, als ebene Scheibenspulen ausgebildeten, Primär- und Sekundärwicklungen, die von einem als magnetischer Rückschluß dienenden zylindrischen Eisenmantel umgeben sind. Die Erfindung besteht in seiner Anwendung als Dreiphasen-Einphasen-Transformator in einer mit steuerbaren Gleichrichterelementen arbeitenden Frequenzuntersetzerschaltung. Man erhält durch den Eisenmantel mit den innenliegenden Scheibenspulen einen mechansich stabilen Aufbau, hat jedoch auch bei nichtlamelliertem Eisenrückschluß verhältnismäßig geringe Eisenverluste, da die Eisenverluste quadratisch mit der Frequenz absinken. Bei der Frequenzuntersetzung werden damit die Nachteile dieses bekannten Transformators, die fast zu seinem Aussterben geführt haben, durch diesen Vorteil weit aufgewogen; außerdem ist die zum Betrieb nach einer Frequenzwandlerschaltung nötige Streuung des Transformators von selbst ohne zusätzliche Hilfsmittel gegeben.
Erwähnt sei auch noch, daß der genannte Transformator wenig Platz benötigt und sich verhältnismäßig einfach - auf Grund der runden Bauform -herstellen läßt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Dreiphasen-Einphasen-Transformator zum Betrieb nach einer Frequenzwandlerschaltung. Diese hier nicht dargestellte Frequenzwandlerschaltung besteht im allgemeinen aus einem Ignitrontakter für Druck- und Stromprogrammsteuerung, der drei Paare zündstiftgesteuerter Ignitrons enthält. Mit dieser Schaltung kann ein etwa acht Perioden dauernder Gleichstromimpuls erzielt werden, wenn der Strom in einer bestimmten Richtung fließt, um auch einen entsprechenden Sekundärfluß der gleichen Richtung zu induzieren. Es werden nacheinander je ein Ignitron der drei Ignitronpaare wiederholt hintereinandergeschaltet, bis das Transformatoreisen magnetisiert und der Sättigungspunkt erreicht ist. Bei Erreichen des Sättigungspunktes muß man mit Hilfe der jeweils anderen drei Ignitrons den Transformator in der Gegenrichtung wieder ummagnetisieren. Dieser Vorgang ist bekannt und soll daher nicht näher erläutert werden.
Die Figur zeigt den Dreiphasen-Einphasen-Transformator nach der Erfindung mit um einen lamellierten Eisenkern 1 ringförmig angeordneten Primärwicklungen 2 und Sekundärwicklungen 3. Die Primärwicklungen 2 und Sekundärwicklungen 3 sind als ebene, in radialer Richtung gesehen, nach außen offene Scheibenspulen ausgebildet, so daß das von den Primärwicklungen 2 erzeugte Streufeld ungehindert radial nach außen austreten kann. Eisenkern 1, Primärspulen 2 und Sekundärspulen 3 sind von einem als Eisenrückschluß dienenden zylindrischen Eisenmantel 4 umgeben. Der zylindrische Eisenmantel 4 ist über stirnseitige Abschlußelemente, z. B. Abschlußplatten 5, mit dem Transformatorkern 1 über Zuganker 6 verbunden. Auf diese Weise wird ein den Transformator völlig umschließender Eisenkreis gebildet, der wiederum einen in sich geschlossenen Kraftlinienkreis im Eisen zur Folge hat. Für den Kraftlinienweg durch das Spuleninnere kann ein metallischer Stab oder ein dickwandiges Eisenrohr vorgesehen werden. Zur Durchführung einer Frequenzumformung muß der Transformator eine bestimmte Eisenmasse und einen Rückschluß aufweisen.
Bei der Frequenzwandlerschaltung sollen die erwünschten Streuwerte für die Kopplung der Primärmit der Sekundärspule regelmäßig und gleichmäßig sein. Insbesondere kann durch wahlweise Kombination der Primär- mit den Sekundärspulen die Kopplung der Primärwicklung mit der Sekundärwicklung und somit die Streuung des Transformators variabel gemacht werden. Damit ist der Transformator den Zünderfordernissen des Ignitrontakters anpaßbar. Wird nämlich die Streuung zu stark herabgesetzt, so wird bei der Unischaltung von einem Ignitron-P Cr fäß auf das folgende Ignitron.. gefäß die Zündung im vorhergehenden Gefäß erloschen sein, bevor das folgende Ignitrongefäß die Zündung übernommen hat. Um dies zu verhindern, muß das erlöschende Ignitrongefäß noch eine gewisse Zeit weiterbrennen, bis die Spannungshöhe ausreicht, um das nächstfolgende Ignitrongefäß zu zünden. Ferner muß die Streuung so bemessen sein, daß nicht beide Ignitrongefäße gleichzeitig brennen, da man sonst gleichzeitig zwei Spulen am Netz in Betrieb hätte und dadurch zwei unter 120° verschobene Ströme im System erzeugt würden.
Infolge der stark erniedrigten Frequenz (3 bis 10 Hz) können sowohl für den Kernaufbau als auch für den Eisenrückschlußmantel und die stirnseitigen Abschlußplatten des Transformators verhältnismäßig dicke Bleche (1 bis 2 mm) an Stelle von Dynamoblechen verwendet werden.
Das Anwendungsgebiet des erfindungsgemäß ausgebildeten Transformators beschränkt sich nicht auf das Punktschweißen im Leichtmetallbau sowie auf das Stahldickblechschweißen im Stahlbau, z. B. von Stahlträgern, Stahlblechen usw., sondern erfaßt auch das Buckel-, Naht- und Stumpfschweißen dieser Werkstoffe. Der Eisenkern kann in bekannter Weise aus geschichteten Blechen in Evolventenform bestehen, wodurch eine besonders günstige Platzaufteilung erzielt wird.

Claims

Patentanspruch: Transformator mit um einen lamellierten Eisenkern kreisringförmig angeordneten, als ebeneScheibenspulen ausgebildeten Primär- und Sekundärwicklungen, die von einem als magnetischer Rückschluß dienenden zylindrischen Eisenmantel umgeben sind, gekennzeichnet durch seine Anwendung als Dreiphasen-Einphasen-Transformator in einer mit steuerbaren Gleichrichterelementen arbeitenden Frequenzuntersetzerschaltung. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 502 063; schweizerische Patentschrift Nr. 160 857; Brown Boveri Mitteilungen, Juni 1956, S. 187 bis 194; S c h ä f e r, »Transformatoren«, Sammlung Göschen, Bd. 952, Berlin, 1949, S. 70 bis 73.