DE202006012536U1 - Transformer has core at which several primary coils and one or more secondary coils are provided whereby first primary coil from first wire exhibits larger wire size than second primary coil from second wire - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transformator mit einem Eisenkern, an dem mehrere Primärwicklungen und ein oder mehrere Sekundärwicklungen vorgesehen sind.The The present invention relates to a transformer with an iron core, at the multiple primary windings and one or more secondary windings are provided.
Bekannte Transformatoren bestehen aus einer oder mehreren Primärwicklungen und einer oder mehreren Sekundärwicklungen, die elektrisch nicht miteinander verbunden sind. Die Leistungsübertragung erfolgt über ein Wechselmagnetfeld, das im Eisenkern des Transformators erzeugt wird (Induktionsprinzip). Je höher die gewählte Induktion ist, desto höher steigt auch die Temperatur im Eisenkern und die sogenannten Ummagnetisierungsverluste. Je größer der Drahtquerschnitt der Windungen, desto geringer die sogenannten Kupferverluste und die Erwärmung in den Wicklungen. Man versucht daher ein Optimum zwischen Induktion und dem Drahtquerschnitt zu schaffen.Known Transformers consist of one or more primary windings and one or more secondary windings, which are not connected to each other electrically. The power transmission over an alternating magnetic field generated in the iron core of the transformer becomes (induction principle). The higher the chosen one Induction is the higher Also increases the temperature in the iron core and the so-called magnetic reversal losses. The bigger the Wire cross-section of the turns, the lower the so-called copper losses and the warming in the windings. One therefore tries an optimum between induction and to create the wire cross section.
Wenn ein Transformator unbelastet läuft (Leerlauf oder Stand-by-Betrieb) fließt auf der Primärseite auch schon ein Strom, der sogenannte Leerlaufstrom. Dieser ist umso höher, je höher die gewählte Induktion ist. Damit hat der Transformator Leerlaufverluste, die sich zusammensetzen aus den Eisenverlusten (Induktion) und den Kupferverlusten (Drahtquerschnitt), die proportional zum Leerlaufstrom sind.If a transformer is running unloaded (idle or stand-by mode) flows on the primary side even a current, the so-called no-load current. This one is all the more higher, The higher the chosen one Induction is. Thus, the transformer has no-load losses, the composed of the iron losses (induction) and the copper losses (wire cross-section), which are proportional to the no-load current.
Damit ein Transformator bei vollem Betrieb optimal läuft, wählt man eine relativ hohe Induktion, um eben durch die eingesparten Windungszahlen einen größeren Drahtquerschnitt unterzubringen. Das hat jedoch den Nachteil, dass der Transformator im Leerlauf relativ hohe Verluste aufweist. Geht man mit der Induktion nach unten, verbessern sich zwar die Leerlaufverluste, dann läuft der Transformator bei Last aber weniger effektiv und mit einem schlechteren Wirkungsgrad.In order to a transformer runs optimally at full operation, one chooses a relatively high induction to just by the saved number of turns a larger wire cross-section accommodate. However, this has the disadvantage that the transformer has relatively high losses when idling. If you go with the induction down, improve the idling losses, then the running Transformer under load but less effective and with a worse one Efficiency.
Weiter entsteht im Transformator bei Lastbetrieb ein Spannungsabfall, bedingt durch die Ohmschen Widerstände der Wicklungen. Dadurch ist die Ausgangsspannung im Leerlauf immer höher als die Nennspannung bei Nennlast, beispielsweise können bei 24 Volt Nennspannung bis 29 Volt im Leerlauf auftreten. Diese Differenz ist im Stand-by-Betrieb oft unerwünscht und muss eventuell durch entsprechende Maßnahmen vernichtet werden, womit jedoch unerwünschte Wärme erzeugt wird.Further If a voltage drop occurs in the transformer during load operation, conditional through the ohmic resistances the windings. As a result, the output voltage is always at idle higher than the rated voltage at rated load, for example, can be rated at 24 volts to 29 volts while idling. This difference is in stand-by mode often undesirable and may need to be destroyed by appropriate measures, which, however, undesirable Generates heat becomes.
Schließlich besteht bei bekannten Transformatoren der Nachteil, dass bei einem Betrieb im Wechselstrom bei einem Einschalten ein mehr oder weniger hoher Stromstoß (der sogenannte Einschaltstrom) entsteht. Der Stromstoß ist umso höher, je höher die gewählte Induktion ist. Dadurch entstehen oft Probleme bei der Dimensionierung der Sicherungen. Diese muss groß genug sein, um den Einschaltstrom auszuhalten, muss aber trotzdem im Kurzschlussfall schnell abschalten.Finally exists in known transformers the disadvantage that in one operation in alternating current when switching on a more or less high Current surge (the so-called inrush current) is formed. The surge is all the more higher, The higher the chosen one Induction is. This often causes problems in dimensioning the fuses. This must be big enough be in order to withstand the inrush current, but must still fast in the event of a short circuit switch off.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transformator zu schaffen, der geringe Verluste im Stand-by-Betrieb besitzt und im Lastbetrieb einen hohen Wirkungsgrad aufweist.It is therefore an object of the present invention, a transformer to create that has low losses in stand-by mode and has a high efficiency in load operation.
Diese Aufgabe wird mit einem Transformator mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.These Task is with a transformer with the features of the claim 1 solved.
Wenn eine erste Primärwicklung aus einem ersten Draht einen größeren Drahtdurchmesser aufweist als eine zweite Primärwicklung aus einem zweiten Draht und über einen Schalter eine Eingangsspannung wahlweise an die erste Primärwicklung oder die zweite Primärwicklung anlegbar ist, kann zwischen einem normalen Lastbetrieb und einem Stand-by-Betrieb differenziert werden und der Transformator an den jeweiligen Einsatzzweck optimiert angepasst werden. Denn im Stand-by-Betrieb kann der Transformator so gestaltet sein, dass der Schalter die Eingangsspannung an die erste plus die zweite Primärwicklung anlegt und im Nennlastbetrieb wird die Eingangsspannung an die erste Primärwicklung angelegt. Dies ermöglicht eine Verringerung der Leerlaufverluste, je nach Auslegung um bis zu 70 %. Zudem kann der Transformator im Nennlastbetrieb effektiv mit hohem Wirkungsgrad arbeiten.If a first primary winding from a first wire a larger wire diameter has as a second primary winding from a second wire and over a switch, an input voltage optionally to the first primary winding or the second primary winding can be applied between a normal load operation and a stand-by operation be differentiated and the transformer to the particular application optimized to be adjusted. Because in stand-by mode, the transformer can be designed this way be that the switch the input voltage to the first plus the second primary winding applies and in rated load operation, the input voltage to the first Primary winding created. this makes possible a reduction of the no-load losses, depending on the design up to to 70%. In addition, the transformer can be effective in nominal load operation work with high efficiency.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Primärwicklung mit der zweiten Primärwicklung verbunden und bei Anlegen der Eingangsspannung wird sowohl die erste Primärwicklung als auch die zweite Primärwicklung durchströmt. Die zweite Primärwicklung verlängert damit die erste Primärwicklung, so dass ein kompakter Aufbau des Transformators gegeben ist, da die erste Primärwicklung sowohl für den Stand-by-Betrieb als auch für den Nennlastbetrieb genutzt wird.According to one preferred embodiment of the invention is the first primary winding with the second primary winding connected and when applying the input voltage will be both the first primary as well as the second primary winding flows through. The second primary winding extended so that the first primary winding, so that a compact construction of the transformer is given since the first primary winding as well as the stand-by operation as well for the rated load operation is used.
Vorzugsweise ist der Schalter mit einem Sensor zur Erfassung der Entnahme eines Nennstromes gekoppelt. Denn sobald an der Ausgangsseite Strom abgezapft werden soll, kann der Sensor dies erfassen und binnen kürzester Zeit den Schalter auf Nennlast umschalten. Der Schaltpunkt des Schalters kann dabei in einem Bereich zwischen 5 % und 30 % des Nennstromes liegen, der bei 100 % Nennlast entnommen wird. Zudem kann der Schaltpunkt an dem Schalter einstellbar sein, so dass der Transformator für unterschiedliche Einsatzzwecke verwendet werden kann.Preferably is the switch with a sensor for detecting the removal of a Rated current coupled. Because once tapped on the output side current is to be detected, the sensor can detect this and within a short time Time switch the switch to nominal load. The switching point of the switch can are in a range between 5% and 30% of the rated current, which is taken at 100% rated load. In addition, the switching point be adjustable on the switch so that the transformer for different Purpose can be used.
Für eine schnelle Schaltung wird ein schnell schaltendes Hochstrom-Relais eingesetzt, das mit dem Sensor gekoppelt ist. Der Sensor kann benachbart zu der Sekundärwicklung angeordnet sein und zumindest einen Strommesswiderstand und einen Schwellwertkomparator, einen Verstärker sowie einen Gleichrichter aufweisen.Fast switching uses a high-speed, fast-switching relay coupled to the sensor. The sensor may be arranged adjacent to the secondary winding and have at least one current measuring resistor and a Schwellwertkomparator, an amplifier and a rectifier.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Windungszahl der zweiten Primärwicklung zwischen 10 % bis 30 %, vorzugsweise zwischen 15 % bis 20 % der ersten Primärwicklung. Dadurch wird die notwendige Verlängerung der ersten Primärwicklung für den Stand-by-Betrieb geschaffen, um die Leerlaufverluste gering zu halten. Zudem kann der Drahtdurchmesser der ersten Primärwicklung zwischen 30 % bis 50 % größer sein als der Drahtdurchmesser der zweiten Primärwicklung. Durch den großen Drahtdurchmesser der ersten Primärwicklung, die auch als Lastwicklung im Nennlastbetrieb dient, wird ein optimaler Wirkungsgrad im Volllastbetrieb erreichtAccording to one Another embodiment of the invention, the number of turns of the second primary between 10% to 30%, preferably between 15% to 20% of the first primary winding. This will be the necessary extension the first primary winding for the Stand-by operation created to keep the no-load losses low. In addition, the wire diameter of the first primary winding can be between 30% to 50% bigger as the wire diameter of the second primary winding. Due to the large wire diameter the first primary winding, which also serves as a load winding in rated load operation, is an optimal Efficiency achieved in full load operation
Um die Stromstöße beim Einschalten des Transformators gering zu halten bzw. zu vermeiden, legt das Relais beim Einschalten des Transformators die Eingangsspannung immer an die zweite Primärwicklung, die dann in Reihe mit der ersten Primärwicklung verbunden ist. Erst nach dem Einschalten und nur, wenn am Ausgang eine entsprechende Leistung gezogen wird, schaltet das Relais auf die erste Primärwicklung (Leistungswicklung) um.Around the surges at Turning on the transformer to keep low or avoid lays the relay when switching on the transformer, the input voltage always to the second primary winding, which is then connected in series with the first primary winding. First after switching on and only if at the output a corresponding Power is pulled, the relay switches to the first primary winding (Power winding) around.
Der Transformator kann als Einphasentransformator, Drehstromtransformator, oder auch für den Gleichstrombetrieb ausgelegt sein.Of the Transformer can be used as a single-phase transformer, three-phase transformer, or for be designed for DC operation.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described with reference to an embodiment with reference on the attached Drawing closer explained. It shows:
Ein
Transformator
Um
eine Eingangsspannung wahlweise an die erste Primärwicklung
Der
Schalter
Der
Sensor
Der
Sensor
Je nach Auslegung können sich die Leerlaufverlust zwischen 60 % und 70 % verringern.ever according to design idle losses decrease between 60% and 70%.
Sobald
auf der Ausgangsseite Leistung verlangt bzw. gezogen wird, erkennt
dies der Sensor
Beim
Einschalten des Transformators
Der
Schaltpunkt des Schalters
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
zwei Primärwicklungen
Der
Transformator
Ferner
ist es möglich,
die Primärwicklungen
Je nach Einsatzzweck kann der Transformator für Leistungen zwischen 25 VA 5000 VA ausgelegt sein.ever According to application, the transformer for power between 25 VA 5000 VA.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200620012536 DE202006012536U1 (en) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Transformer has core at which several primary coils and one or more secondary coils are provided whereby first primary coil from first wire exhibits larger wire size than second primary coil from second wire |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200620012536 DE202006012536U1 (en) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Transformer has core at which several primary coils and one or more secondary coils are provided whereby first primary coil from first wire exhibits larger wire size than second primary coil from second wire |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE202006012536U1 true DE202006012536U1 (en) | 2006-10-19 |
Family
ID=37311644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200620012536 Expired - Lifetime DE202006012536U1 (en) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Transformer has core at which several primary coils and one or more secondary coils are provided whereby first primary coil from first wire exhibits larger wire size than second primary coil from second wire |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE202006012536U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009008432A1 (en) * | 2009-02-11 | 2010-08-12 | Robert Bosch Gmbh | Low voltage supply device for e.g. gas thermal controller, has transformer comprising primary winding such that transformer is adapted for performance requirement of electrical devices |
-
2006
- 2006-08-16 DE DE200620012536 patent/DE202006012536U1/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102009008432A1 (en) * | 2009-02-11 | 2010-08-12 | Robert Bosch Gmbh | Low voltage supply device for e.g. gas thermal controller, has transformer comprising primary winding such that transformer is adapted for performance requirement of electrical devices |
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