Transformator mit äupralöitenden Wicklungen
Es ist bekaruit"
daß Supraleiter bei Belastung mit'Wecheelstrom ihre-Otzpraleitfähigkeit bei sehr
viel 'kleineren Stromstärken verlieren als bei BelaatuxiB mit Gleichstrou,..
:uiese Erscheinung tritt insbesondere bei den technisch bedeittsiut.en harten Supraleiteru
auf. haber. ergeben, daß die Ursache der hauptoächliolist.ert VerluGte in Hysterese-Erscheinunge.',i
zu suchen ist" die'im Leiter auftreten, wenn die-Peldstärke zwischen gronsen negativen
und positiven Werten schwanktt wie das bei üblichen techniechen Ausführungen von
Transformatoren aer Fall ist, oder auch wenn sie äur zwiechen Null und größeren
Absolutwerten nich verändert.
Es ist erkannt %#.,orden, daß diese Verluste auf einen sehr
gerin-
gen 'Kert reduziert werden k'innen, wenn die auftretenden Verün-
derungen der Felüstärke nur zwischen einem sehr g-roßen una
einem
kleineren ','ert mi' Vorzeichen liegen, viobei cier kleinere
Wert etwas ii##ilier liegen muß als der Peldstlärkeivert,
bei dem de.-
sog. li'eißner---#'fi'e#+u-, die Verdrün#,Liiii" deo 1-Ja##netfeldes
aus dem
Jupraleiter, vers,#hwinaet. li-. allgemeinen ist dies bei den
be-
kannteren har+e.ri,")'upr.-leitern ein ";.ert zwischen
10J0 und 200L) Oe.
Unter dieser Erkenntnio Iaat man bereit-, vorgeschlagen,
einen mIt supr#,#eitenden ','iechseul.<,tromNicklun#,en
zur weitgehenuen VerMeidunf; Jer Verluste in Jen supraleitenden
Ii'"'icklungen e-i-n 'iei3hl'e-#i,#' vorzumagnetii-iieren.
Das Gleich-
feld soll. in einer zusätz-lichen Transformatorwicklung mittels
Gleichstrom erzeugt werden. IL.Iierbei ist zur Entk.opplung
des
Gleichstromkreises vom i'Y'echselztromkreis, also zur Vermeidung
einer Abdämpfung des Wechselflusses durch den Gleichstromkreis,
zusätzlich ein sehr großer induktiver `Widerstand erforderlich.
I
Durch die Erfinaung wird eine Entkopplung ohne zusätzliche
Ent-
kopplungsinduktivität ermöglicht. Bei einem elektrischen Trans-
formator mit wenigstens einer supraleitenden 'Y'iecliselstromivi--klung,
die durch aas magnetische Feld einer zusätzlichen Gleichstrom-
wicklung vormagnetisiert wird, wird dies nach der Erfindung
dadurch erreicht, daß die Gleichstromwicklung in Teilwicklungen
unterteilt ist, die so geschaltet sind, daß sich die in ihnen
aufgrund der -*#l'e(3hselfl'Iu-#e im magnetischen Kreis induzierten
Spannung en gegenseitig aufheben.
Vorzugsweise werden nicht nur die Wechselstromwicklungen, sondern
auch die Gleichstromteilwicklungen supraleitend ausgeführt. Man kann letztere dann
im Betr'ieb kurzschließen, so daß der in ihnen vorhandene, vorher eingestellte Gleichstrom
verlustlos bestellen bleib'-- Wird der Traisformator mit Eisenkern ausgeführt,_
dann empfiehlt es sich, diesen außerhalb des t'iiihls#Istenis zu belassen. Außeruca,
erscheint- dann insbesondere eine luiordnung und Schaltung der Gleichst!'r-),iiteilwicklungen
vorteilhaft, bei der sich die Gleichsilromdurchflutungen in Bezug auf den magnetischen
Kreis der gerenseitit, aufheben, so daß eine Belastung des Eisenkerns, durch Gleichflüsse
nicht auftreten 1.,ann. Transformer with superconducting windings It is known that superconductors lose their thermal conductivity when loaded with alternating currents at very much lower currents than with BelaatuxiB with direct current ...: This phenomenon occurs especially with technically difficult superconductors. show that the cause of the main culprit losses in hysteresis phenomena is to be sought, which occur in the conductor when the field strength fluctuates between large negative and positive values, as is the case with conventional technical designs of transformers , or even if it does not change between zero and greater absolute values. It is recognized% #., That these losses are reduced to a very low
gen 'Kert can be reduced if the occurring dilutions
Changes in strength only between a very large and one
smaller ',' ert mi 'lie ahead, viobei cier smaller
Value must be somewhat higher than the Peldstlärkeivert, in which the de.-
so-called li'eißner --- # 'fi'e # + u-, die Verdrün #, Liiii "deo 1-Ja ## netfeldes from the
Jupraleiter, verse, # hwinaet. li-. in general, this is the case with
known har + e.ri, ") 'upr.-heads a"; .ert between 10J0 and 200L) Oe.
With this knowledge one is ready, proposed,
one with supr #, # eitenden ',' iechseul. <, tromNicklun #, en
for far-reaching avoidance; Jer losses in Jen superconducting
Ii '"' coils a 'iei3hl'e- # i, #' to pre-magnetize.
field should. in an additional transformer winding by means of
Direct current can be generated. IL here is to decouple the
Direct current circuit from the i'Y 'alternating current circuit, so to avoid
a dampening of the alternating flux through the direct current circuit,
In addition, a very large inductive `resistance is required.
I.
The invention enables a decoupling without additional decoupling
coupling inductance allows. In the case of an electrical
formator with at least one superconducting 'Y'iecliselstromivi - kung,
due to the magnetic field of an additional direct current
winding is premagnetized, this is according to the invention
achieved in that the direct current winding in partial windings
is subdivided, which are connected in such a way that the in them
due to the - * # l'e (3hselfl'Iu- # e induced in the magnetic circuit
Cancel each other's tension.
Preferably, not only the alternating current windings but also the direct current partial windings are superconducting. The latter can then be short-circuited in operation, so that the previously set direct current in them remains without loss - If the tracerformator is designed with an iron core, it is advisable to leave it outside of the Istenis. In addition, an arrangement and switching of the DC partial windings appears to be particularly advantageous, in which the DC current flows in relation to the magnetic circuit of the external side, so that the iron core is not stressed by DC fluxes. , ann.
Die Erfindung wird durch zwei Ausfüh'rungsbeispiele anhand der Fig.
1 bis 4 näher erläutert.The invention is further illustrated by two Ausfüh'rungsbeispiele reference to FIGS. 1 to 4.
Fig. 1 zeigt einen Wechs#1stromtransformator ohne Eisenkern,
Fig. 2 den Wicklungssinn der Gleichstromwicklung dieses Transformators, Fig.
3 zeigt einen Transformator mit Eisenkern und Fig. 4 den Wicklungssinn der
zugehörigen Gleichstromwicklung. Der Wechselstromtransformator nach Fig.
1 hat zwei 'Wicklungsgruppen 1 und 2. Die jeweils innen angeordneten
supraleitenden U
Primärwicklungen 3 und 4 sind von den ebenfalls supraleitenden
Sekundärwicklungen 5 und 6 umschlossen und diese wiederum von den
nur Gleichstrom führenden Gleichstromteilwicklungen 7 und 8..
Die Wechselstromwicklungen,
also die Primär- und Sekundärwicklungen, sind so geschaltet, daß sich der gestrichelt
angedeutete 1-1 v,echselfluß 9 ergibt.
Die Gleichstromteilwicklung
7 ist mit der Gleichstromteilwicklung .8 entsprechend der Darstellung in
Fig. 2 zusammengeschaltet. Der Wicklungssinn ist durch Pfeile längs des Wickeldrahtes
angedeutet. Die Spannungen, die von dem mit Kreuz und Punkt für einen Augenblickswert
symbolisierten Wechselfluß induziert werden, heben sich - entsprechende Vlindungszahlen
und Flußquerschnitte vorausgesetzt - gegenseitig auf , so daß kein
Wechselstrom in ihnen auftreten kann und damit diä Gleichstromwicklung entkoppelt
ist. Bei der Transformatorausführung mit Eis,enkern nach Fig. 3 ist, die
Gleichstromwicklung jeaer Wicklungsgruppe 1 bzw. 2 in einen inneren, zwischen
Eisenkern 10 und innerer Wechselstromwicklung 3 bzw. 4 angeordneten-Wicklungsteil
71 bzw. &l und einen äußeren, die Wechselstromwicklungen der betreffenden.Wi*klungsgruppe
umschließenden Wicklungsteil 72 bzw. 82 aufgeteilt, wobei jeweile die inneren
und äußeren Gleichstromteilwicklungen gleiche Windungszahlen aufweisen. Innere und
äußere Gleichotromteilwick-.lungen werden von Gleichstrom in solchem Sinne durchlaufen,
daß die Durchflutungen einander entgegengesetzte Richtungen besitzen. Di, e magnetischen
Plüsse der Gleichstromteilwicklungen sind durch die in die Wicklungsgruppe
1 eingezeichneten Kraftlinien 11 und 12 mit eingetragenen Pfeilen
für die Feldrichtung angedeutet. Sind die Durchflutungen der beiden Gleichstromwicklungen
im Betrag gleich groß, dann kann im Eisenkern kein Gleichfluß auftreten. Dieser
wi-rd .also durch die Vormagnetisierung nicht belastet.
J)er Wicklungseinn-bzw.
die-Zusammenschaltung der vier Gleichstromwicklungen ist aus Fig. 4 ersichtlich.
Hier sind die,Gleicb stromwicklungen vom Wechselfluß entkoppe lt - dies wird
durch den Fig. 2 ent,sprechenden Wicklungssinn der Teilwicklungen 72
und 82
bzw. 71 und 81 erreicht - und es entsteht kein Gleichfluß im
Kern, da sich die Gleichstromdurchflutungen der Teilwicklungen 72 und
71 bzw. 82 und 81 einer Wicklungsgruppe je-
weils gegenseitig
aufheben. Die Viechselstromwicklungen befindne sich dabei ganz in dem vorma-netisierend
auf sie wirkenden Feld der Gleichstromteilwicklungen. 1 shows an AC transformer without an iron core, FIG. 2 shows the direction of winding of the direct current winding of this transformer, FIG. 3 shows a transformer with an iron core and FIG. 4 shows the direction of winding of the associated direct current winding. The alternating current transformer according to Fig. 1 has two 'winding groups 1 and 2. The superconducting U primary windings 3 and 4 arranged on the inside are enclosed by the also superconducting secondary windings 5 and 6 and these in turn by the direct current partial windings 7 and 8 .. The alternating current windings , i.e. the primary and secondary windings, are connected in such a way that 1-1 v, dotted line 9, results. The direct current partial winding 7 is interconnected with the direct current partial winding .8 as shown in FIG. The direction of the winding is indicated by arrows along the winding wire. The voltages induced by the symbolized with a cross and point for an instantaneous value alternating flux, stand out - provided appropriate Vlindungszahlen and flow areas - on each other so that no AC can occur in them, and DIAE DC winding is decoupled. In the transformer design with ice core according to Fig. 3 , the direct current winding of each winding group 1 or 2 in an inner winding part 71 or & l arranged between iron core 10 and inner alternating current winding 3 or 4 and an outer winding part 71 or & l and an outer, the alternating current windings of the relevant .Wi * klungsgruppe enclosing winding part 72 and 82 divided, the inner and outer direct current partial windings each having the same number of turns. Inner and outer direct current partial windings are traversed by direct current in such a way that the flows have opposite directions. The magnetic pluses of the direct current partial windings are indicated by the lines of force 11 and 12 drawn in the winding group 1 with arrows drawn in for the field direction. If the magnitude of the flow through the two direct current windings is the same, then no direct flow can occur in the iron core. This is therefore not burdened by the premagnetization. J) he winding inside or. the interconnection of the four direct current windings can be seen from FIG. Here are the Gleicb current windings from the alternating flux entkoppe lt - this will ent by Figures 2, reaches speaking winding sense of the partial windings 72 and 82 or 71 and 81 -. And there is no Gleichfluß in the core, since the direct current magnetic fluxes of the partial windings 72 and 71 or 82 and 81 of a winding group in each case cancel each other. The Viechselstromwicklungen are located entirely in the pre-magnetizing field of the direct current partial windings acting on them.
In Fig. 3'ist bei der Wicklungsgruppe 2 das 1,:ili-lsystem durch einen
Wärmemantel 13 sowie eine Zuleitung 14 und eine Ableitung 15 für die
'r-'UhlflUssigkeit angedeutet. Der Transformatorkern befindet sich hier außerhalb
d.es Wärmemantels'.In FIG. 3 ′, the winding group 2 is indicated by a heating jacket 13 as well as a feed line 14 and a discharge line 15 for the "r" fluid. The transformer core is here outside the thermal jacket.