DE1532002U

DE1532002U -

Info

Publication number: DE1532002U
Application number: DENDAT1532002D
Authority: DE

Description

Transformator.

Es let bereits ein Transformator bekannt, dessen Eisenkern vier Schenkel aufweist, von denen die beiden mittleren verschiedene magnetische Eigenschaften haben und je von einem Wicklungsteil der aus zwei Wioklungsteilen bestehenden Sekundärwicklung umgeben sind, während die Primärwicklung beide mittlere Schenkel oder die sie durchsetzenden Flüsse umfaßt. Bei diesem bekannten Transformator liegt der Arbeitspunkt des einen mittleren Schenkels unterhalb des in der Magnetisierungskurve auftretenden Kniokes, und zwar in dessen Nähe, und der Arbeitspunkt den anderen mittleren Schen-

kels ebenfalls unterhalb des knickens, aber noch in dem linearen

Teil der Magnetisierungskurve. Der Regelbereich eines sochen Transformators ist also verhältnismäßig eng. Aufgabe der Neuerung ist es nun, dem Transformator einen größeren Regelbereich zu geben. Das wird neuerungsgemäß dadurch erreicht, daß die beiden Sekundär-

wicklungsteile gegensinnig in Reihe geschaltet und die zugehörigen

Schenkel so gesättigt sind, daß die Magnetinduktion Emax des

nusLx

einen im geraden Teil der Magnetisierungskurve unterhalb und, die

'..

des anderen oberhalb des Knickens liegt.

Auf diese Weise ergibt sich, daß schon die in dem sekundären

Wicklungstoil des einen mittleren Schenkels auftretende Spannung

bei Spannungsschwankungen auf der Primärseite fast konstant ist, sodaß der im anderen mittleren Schenkel auf dem geradlinigen Teil der Magnetisierungskurve unterhalb des Knicken gemessene Regelbereich für praktisch das gesamte Sättigungsgebiet, also für ein sehr viel weiteres Gebiet als bei der bekannten Anordnung, zur Verfügung steht.

Das Wesen der. Neuerang wird am besten an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles klar.
In Abb. 1 der Zeichnung ist ein Transformator gemäß der Neuerung in Verbindung mit einem Generator und einem Anzeigegerät zur Anzeige der Frequenz bzw. der Geschwindigkeit des Generators darstellt.

Abb. 2 zeigt einen Kern für den Transformator gemäß der Neuerung.

Abb. 3 erläutert an Kennlinien die Wirkungsweise des Trans-

formatons gemäß der Neuerung und

Abb. 4 zeigt eine andere Aasführungsform des Erfindungs-

gegenstandes.

Der Transformator 10 gemäß Abb. 1 besteht aus einem magne-

tischen Kern 11 mit zwei inneren bewickelten Schenkeln 12 und 13, die gemeinsam von der Primärwicklung 14 umgeben sind, während die Sekundärwicklungen 15 und 16 auf je einem der Schenkel 12 und 13 angeordnet sind. Der Transformator ist mit äusseren Schenkeln 17 und 18 versehen, die einen Rückschluß für den magnetischen Fluß in den Schenkeln 12 und 13 und der sie umgebenen Primärwicklung 14

und den Sekundärwicklungen 15 und 16 bilden. Die Sekundärwicklungen

15 und 16 sind in bezug auf die in ihnen erzeugten EMKK gegensinnig

in Reihe geschaltet. Die Primärwicklung 14 ist mit den Wicklungen

19 des Generators 20 verbunden. Durch Drehung des Poliades 21 wird

in den Wicklungen 19 eine wechsel-EMK erzeugt.

Die Sekundärwicklungen 15 und 16 des Transformators sind über einen hohen Widerstand 22 und einen Vollweggleichrichter 23 mit einem Anzeigegerät 24 verbunden.. Der Vollweggleichrichter 23 ermöglicht die Verwendung eines Gleichstromgerätes, welches wegen der gleichmäßigeren Skalenteilung ein der Gleichrichterkennlinie angepaßtes Gleichstrom-Wechselstrom-Meßgerät sein kann. Die Widerstände der Sekund@rwicklungen 15 und 16 des Transformators 10 und des Anzeigegeräötes 24 verändern sich gleichmäßig mit auftretenden Temperaturänderungen, während sich der Widerstand des Vollwegglelchrichters 23 umgekehrt mit der Temperatur verändert. Die Widerstandsänderung des Vollweggleichrichters 23 ist gewöhnlich größer als die Gesamtwiderstandsänderungen der Wicklungen 15 und 16 und des Meßgerätes 24.

Der Widerstand 22 kann daher einen geringfügig negativem Temperatur-

koeffizienten erhalten, um die Unterschiede zwischen den Widerstanda-

andemngen der Wicklumgen des Vollweggleichrichters und des Meß-

gerätes auszugleichen. Außerdem soll sein Widerstand möglichst groß

sein, damit der Widerstand des gesamten Stromkreises gegenüber dem

Blindwiderstand groß ist. Parallel zum Meßgerät 24 kann außerdem

ein Widerstand 25 angeordnet sein, derTe peratartehler des Meß-

gerätes ausgleicht.

Die Wechsel-EMK der Generatorwicklungen 19 erzeugt in der.

Primärwicklung 14 des Transformators 10 einen Wechselstrom, &$r

seinerseits in Transformatorkern 11 einen Wochselfluß erzeugt.

Diese ? Fluß steigt oder fällt entsprechend der Genoratorgeschwin"-

digkeit. Die resultierende Spannung an der Reihenschaltung der Sekundärwicklungen 15 und 16 ist gleich der Differenz der Spannungen an den einzelnen Wicklungen, die gegeneinander geschaltet sind.

Abb. 3 zeigt die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft des Transformators und dem magnetischen Fluß im Kern. Der Transformatorschenkel 12 besteht vorzugsweise aus einem Magnetmaterial hoher Permeabilität, beispielsweise einer bekannten Nickel-Eisenlegierung. Der Schenkel 13 besteht aus zwei schmalem Teilen mit kleinem Querschnitt, die durch die Sekundärwicklung 16 am Kern 11 festgehalten werden.

Die durch den Strom in der Primärwicklung 14 erzeugte magnetomotorische Kraft erzeugt im Schenkel 12 einen magnetischen Fluß, der sich über die äußeren Schenkel 17 und 18 des Kernes 11 schließt. Dieser magnetische Fluß wird durch die Linie A in Abb. 3 dargestellt. Die durch den Strom in der Primärwicklung 14 erzeugte magnetomotorische Kraft erzeugt im Schenkel 13 einen magnetischen Fluß, der in Abb, 3 durch die Linie B dargestellt wäre, wenn der magnetische Widerstand des Schenkels 13 der gleiche wie der von Luft wäre. Da jedoch wenigstens einer der Schenkelteile 13 aus magnetischem Material besteht, sodaß sein magnetischer Widerstand etwas geringer ist als der von Luft und ein entsprechend größerer magnetischer Fluß in ihm erzeugt werden kann, so verläuft die entsprechend Kurve in Abb. 3 gemäß der Linie C. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den einen der Teile des Schenkels 13 aus Weicheisen und den anderen aus einer Kupferlegierung zu machen, die im wesentlichen die gleiche Permeabilität wie Luft hat. Die

Anordnung eines schmalen magnetischen Scnenkelteiles bewirkt, daß

die Linien A und 0 im wesentlichen genau parallel verlaufonfür

alle Flußwerte innerhalb eines großen Bereiches der ma&nßSrischen

Kraft oberhalb der Sättigung des Schenkels 12. Ns ist hierbei

vorausgesetzt, daß bei einem Transformator dieser Art der magneti-

sche Widerstand im wesentlichen dem der Luft entspricht für einen Wert der magnetomotorischen Kraft, der eine starke Sättigung im Eisen hervorruft. Dies ist angenähert der Fall, jedoch hat sich gezeigt, daß im Zusammenhang mit der Neuerung bei Änderungen

der magnetischen Flüaae in den beiden Schenkeln 12 und l ? für eine

gegebene Änderung der magnetomotorischen Kraft diese Änderungen

weit genauer einander gleich sind, wenn u. 3r magnetische Widerstand

das Schenkels 13 etwas abfällt, was dadurch erreicht wird, daß ein Magnetstreifen vorgesehen wird, der nur einen sehr kleinen Quer-

schnitt besitzt.

Die reaultierende-Spannung an den beiden Sekundärwicklungen

15 und 16 ist gleich der Differenz der beiden Spannungen an. den

Binzelwicklungen. Die in der Sekundärwicklung 15 induzierte BMX ist

gleich 4 f n* max 10-8, worin f die Frequenz, . aax den Scheitel-

wert des magnetischen Flusses im Schenkel 12 und n'die Zahl der Win-

dingen der Wicklung 15 darstellen. Die in der Sekundärwicklung 16

induzierte EMK ist gleich 4 f n"2 max 10-8, wobei f die Frequenz,

#2max den Scheitelwert des magnetischen Flusses im Schenkel 13 und n" die Windungszahl der Sekundärwicklung 16 darstellen. Da die Frequena für beide Wicklungen die gleiche ist, so ist bei gleicher Win-

dungszahl n'-n"-n beider Wicklungen die resultierende Spannung

Q

an den Wicklungen 15 und 16 gleich 4 n n 10 ! max-2 max).

Aus Abb. 3 ist zu ersehen, daß für alle Werte des magnetischen

Flusses oberhalb der Sättigung des Schenkels 12 die Differenz

max- ? max zwischen den Werten der magnetischen Flüsse in den

beiden Schenkeln konstant, und zwar etwa gleich X ist und durch die Linie L dargestellt wird. Die resultierende Spannung an den beiden Wicklungen 15 und 16 ist daher gleich 4 f n K 10@@ für alle Werte der magnetomotorischen Kraft oberhalb der Sättigung des Schenkels 12 und spricht daher auch trotz erheblicher Änderungen der magnecomotorischen Kraft jeweils der Frequenz bzw. Geschwindigkeit des Generators 20.

Sofern die Werte von n und K konstant sind, ergibt sich,. daß die Spannuns an den Sekundärwicklungen 15 und 16 genau proportional der Frequenz der Spannung bzw. der Geschwindigkeit des Generators 20 ist.

Die Sekundärspannung des Transformators 10 ist also unmittelbar pro-

pcrtional der Frequenz der Primärspannung und unabhängig von Änderungen

der Primärspannung über einen größeren Bereich. Das Anzeigegerät 24

kann daher unmittelbar in Frequenzwerten des Prinärkreises des Trana-

formatons 10 geeicht werden, oder es kann unmittelbar die Geschwindig-

keit des Generators anzeigen.

Die Ausführungsform des Transformators gemäß Abb. 4 unterscheidet

sich von der gemäß den Abbildungen 1 und 2 lediglich durch die ohne weiteres ersichtliche Anordnung der beiden Schenkel 12 und 13. Bei beiden Ausführungsformen des Transformators 10 sind die Wicklungen von den äußeren Schenkeln 17 und 18 und den Jochen 26 umgeben, welche die

Enden der äußeren Schenkel und der bewickelten Schenkel verbinden.

Die äußeren Schenkel 17 und 18 un die Joche 26 schützen die Wick-

lungen vor äußeren Einflüssen, welche durch Störfelder eine Unge-

nauigkeit in der Anzeige des Meßgerätes 24 hervorrufen würden.

Schutjsansprüche t

-------------------------

1. ) Transformator, dessen Eisenkern vier Schenkel aufweist, von denen die beiden mittleren verschiedenen magnetische Eigenschaften haben und je von einem Wicklungsteil der aus zwei Wicklungsteilen bestehenden Sekundärwicklung umgeben sind, während die Primärwicklung beide mittlere Schenkel oder die sie durchsetzenden Flüsse umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Entnahme einer von den Spannungsschwankungen der Primärseite unabhängigen und der

primärseitigen Frequenz proportionalen Sekundrapannung die beiden

teil

Sekundarwicklungs (15 und 16) gegensinnig in Reihe geschaltet

sind und die zugehörigen Schenkel so gesättigt sind, daß die Magnetinduktion @max des einen im geraden Teil der Magnetisierungskurve unterhalb und die des anderen oberhalb des Knickes liegt.

Claims

2.) Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine (12) der mittleren Schenkel aus einer Nickel-Eison- legierung und der andere (13) su3 Weicheisen von dehr gerinent Querschnitt besteht. 3.) Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der eine (12) der mittleren Schenkel aus eirer Nic. kel-isenlegierung und der andere (13) aus uwel an den Jochen anliegenden Teilen besteht, von denen wenigstens der eine Teil aus magnetischem Stoff mit sehr geringem Querschnitt hergestellt ist.