DE2227772B2 - Dreiphasiger Gleichrichtertransformator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen dreiphasigen Gleichrichtertransformator, der je Phase eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen aufweist, welche Sekundärwicklungen um 30 Grad versetzte Spannungen abgeben und mit zwei dreiphasigen Gleichrichter-Brückenschaltungen verbunden sind, die über eine gemeinsame Ausgleichsdrossel einen Gleichstromkreis speisen. Ein derartiger Gleichrichtertransformator ist bereits bekannt (CH-PS 2 04 063).

Transformatoren der vorgenannten Art werden häufig in Flugzeugen zur Gleichstromversorgung verwendet. Um hierbei die Größe und das Gewicht möglichst klein zu halten, wird die Windungszahl des Transformators so gering wie möglich gehalten. Dies macht jedoch die Einstellung des Windungsverhältnisses zur Steuerung des Spannungsausganges der beiden Gleichrichter schwierig, da dieser im wesentlichen genau gleich «ein muß, da jede Differenz zu einer ungleichen Verteilung des Gesamtbelastungsstromes führt, was eine Beschädigung einer Gruppe der Sekundärwicklungen zur Folge haben kann. Bei Anlagen, bei denen die Größe und das Gewicht ohne Bedeutung sind, kann in den Primärwicklungen und in den Sekundärwicklungen eine ausreichende Anzahl von Windungen verwendet werden, um den erforderlichen Spannungsausgleich zu erreichen indem einige Windungen bei einer Gruppe der Wicklungen hinzugefügt oder weggenommen werden. Bei Flugzeugen, bei denen die Größe und das Gewicht dieser Anlagen jedoch so klein wie möglich gehalten werden soll, ist dies nicht möglich.

Aus der schweizerischen Patentschrift 2 07 454 ist ferner bekannt, bei einem Transformator nach der obengenannten schweizerischen Patentschrift 2 04 063 Sterndreieck-Mischwicklungen zu verwenden.

R»i der vorbekannten Schaltung sind keine Maßnahmen getroffen worden, die es ermöglichen, den Spannungsausgang der beiden Gleichrichter im wesentlichen genau gleich zu halten.

Aus dem Buch »Elektrische Maschinen«, von Bödefeld-Sequenz, Wien 1949, S. 40 ist es bekannt, auf einen Transformator drei Wicklungen aufzubringen, wobei die mittlere Wicklung die Primärwicklung ist, während die innere und die äußere Wicklung die Sekundärwicklungen bilden. Irgendwelche Einrichtungen zum Abgleich der Ausgang^aanungen der Sekundawcldungea sind jedoch nicht vorgesehen.

Aus der französischen Patentschrift 9 80 244 ta «β Transformator bekannt, bei dem zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung ein magnetisches Material zur Veränderung der Magnetischen Kopplung angeordnet ist Irgendeinen Hinweis darauf, wie m solches Material bei einem Transformator mit drei Wicklungen anzuordnen ist, enthält diese Patentschrift jedoch nicht

Dem Anmeldungsgegenstand hegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einem Transformator der eingangs genannten Art den Spannungsausgang der beiden Sekundärwicklungen im wesentlichen genau gleich zu halten.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß je Phase des Transformators die erste Sekundärwicklung innen auf den Kern, darüber die Primärwicklung und außen die zweit; Sekundärwicklung gewickelt sind und daß zwischen der Primärwicklung und der außenliegenden Sekundärwicklung ein magnetischer Nebenschluß zur Veränderung der magnetischen Kopplung zwischen der Primärwicklung und der außenliegenden Sekundärwicklung angeordnet ist.

Die Erfindung ermöglichst es, z. B. bei Flugzeugen, bei denen aus Gewichts- und Raumgründen die Zahl der Windungen der Transformatorwicklungen möglichst klein sein muß, einen genauen Spannungsabgleich bei Wicklungen mit kleinen Windungszahlen zu erreichen, insbesondere dann, wenn die Zahl der Windungen zu k'ein ist, um einen Spannungsausgleich durch Änderung der Windungszahlen herbeizuführen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, in er

F i g. 1 eine Schaltung zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom zeigt.

Fig.2 zeigt perspektivisch einen erfindungsgemäßen Transformator.

In F i g. 1 hat ein dreiphasiger Transformator 10 einen Kern 11 und drei Primärwicklungen 12 A. 12 ß, 12 C, Die drei Primärwicklungen sind sterngeschaltet an eine Dreiphasen-Dreidraht-Spannungsquelle angeschlossen. Eine erste Gruppe von drei Sekundärwicklungen 13 A, 13 Sund 13 Cist dreieckgeschaltet und die Verbindungspunkte sind an die Kathoden von drei Gleichrichterdioden 14 A, 14 B, 14 Cund an die Anoden von drei Gleichrichterdioden 15 A, 15 B, 15 C gelegt. Eine zweite Gruppe von drei Sekundärwicklungen 16 A, 16 B und 16 C ist sterngeschaltet und die freien Enden der Sekundärwicklungen sind an die Kathoden von drei Gleichrichterdioden 17 Λ, 17 S, 17 Cund an die Anoden von drei Gleichrichterdioden 18 A. 18 B, 18 Cgelegt.

Die Anoden der Gleichrichterdioden 14 und 17 sind zusammen und an eine negative Ausgangsklemme geschaltet. Die Kathoden der Dioden 15 sind zusammengeschaltet und an eine Seite einer Ausgleichsdrossel 19 gelegt. In gleicher Weise sind die Kathoden der Dioden 18 zusammengeschaltet und an die andere Seite der Ausgleichsdrossel 19 gelegt. Eine Mittelanzapfung an der Ausgleichsdrossel 19 ist mit einer positiven Ausgangsklemme verbunden.

Die Schaltung nach F i g. 1 führt jedoch bei der Verwendung im Energiesystem eines Flugzeuges zu Schwierigkeiten. Die normale Wechselspannung in einem Flugzeug liegt bei 200 Volt und 400 Hz, während eine typische Ausgangsgleichspannung in der Größenordnung von 25 Volt liegt bei Strömen im Bereich von etwa 100 bis etwa 500 Ampere. Wenn nun beispielswei-

se bei der vorbeschriebenen Schaltung jede der dreieckgeschaltelen Sekundärwicklungen zwölf Windungen hat, um die erforderliehe Ausgangsspannung zu Sefern, so müßte jede der sterngeschalteten Sekundärwicklungen 653 Windungen haben, um dieselbe s Ausgangsspannung abzugeben. Dies ist nicht erreichbar, da die Anzahl der Windungen nur auf die nächste ganze Zahl gelegt werden kann. Bereits sieben Windungen würden eine zu hohe Spannung ergeben und eine beträchtliche Strom-Ungleichheit bei voller Belastung hervorrufen.

Det Transformator 10 nach Fig.2 hat einen feiromagnetischen Kern 11 mit drei Schenkeln. Auf jeden Schenkel ist zuerst eine der Sekundärwicklungen gewickelt, z.B. die Gruppe der dreieckgeschalteten Wicklungen 13. Diese sind in F i g 2 nicht sichtbar. Über jede dieser Sekundärwicklungen ist eine Primärwicklung 12 gewickelt Schließlich ist über jede Primärwicklung eine Sekundärwicklung 16 der sterngeschalteten Gruppe gewickelt. Vor dem Aufwickeln der äußeren Sekundärwicklungen 16 A, 16 B, 16 C auf die Primärwicklungen 12 A12 B, 12 Cwird über einem Teil jeder Primärwicklung paralle? zu den Schenkeln des Kerns U ein magnetischer Nebenschluß 20 A, 20 ß,20 C angeordnet, der aus einem Stapel aus Streifen aus ferromagnetischem Material besteht. Der Nebenschluß 20 wird durch die über ihn gewickelte äußere Sekundärwicklung 16 an Ort und Stelle gehalten.

Auf Grund dieser Wicklungstechnik ist die magnetische Kopplung zwischen den Primärwicklungen 12 und den zuerst aufgewickelten Sekundärwicklungen 13 nur durch die Ausbildung der Wicklungen und des Kerns 11 bestimmt. Der Ausgang der dreieckgeschalteten Sekundärwicklungen 13 ist hierdurch direkt auf die Primärspannung bezogen. Infolge der magnetischen Neben-Schlüsse 20 wird jedoch ein Teil des Flusses, der sonst die Primärwicklungen 12 mit den äußeren Sekundärwicklungen 16 verketten würde, umgelenkt, weshalb die Spannung dieser Sekundärwicklungen kleiner ist als es sonst der Fall wäre Wenn daher eine Sekundärwicklung 16 mit sieben Windungen verwendet wird, kann die Streuung des N ehenschlusses so eingestellt werdert, daß die Ausgangsspannung der sterngeschalteten Sekundärwicklung 16 gleich der Ausgangsspannung der dreieckgeschalteten Sekundärwicklung 13 ist

Die Anzahl der Streifen, die für jeden Nebenschluß 20 erforderlich sind, kann durch Versuche bestimmt werden. Es kann jedoch auch jeder Nebenschluß einstellbar z. B. verschiebbar ausgebildet werden.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß die Spannung der dreieckgeschalteten SekuncAärwicklungen die richtige ist Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, die Ausgangsspannungen der sterngeschalteten Wicklungen als feststehend zu nehmen und die Ausgangsspannung der dreieckgeschalteten Wicklungen einzustellen. In diesem Fall werden die sterngeschalteten Sekundärwicklungen unter die Primärwicklungen gewickelt da die Nebenschlüsse nur die Wicklungen über den Primärwicklungen beeinflussen. Die Primärwicklungen selbst können, falls erforderlich, auch dreieckgeschaltet sein.

Der auf diese Weise erreichte Spannungsabgleich ist nur für eine gegebene Größe des Belastungsstromes vollständig exakt. Erfolgt der Abgleich jedoch bei maximalem Belastungsstrom, so hat irgendeine Ungleichheit, die auf Grund eines geringen Stromes entsteht, nicht die Folge, daß in irgendeiner der Wicklungen ein Strom fließt der größer ist als der maximale Nennstrom, weshalb Schaden oder Beschädigungen ausgeschaltet sind. Die zulässige Ungleichheit zwischen den Spannungsausgängen der beiden Gruppen von Sekundärwindungen bei maximaler Strombelastung liegt unter 1 %.

Der Nebenschluß kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus kornorientiertem Stahl, der für Transformatorkerne verwendet wird, oder auch aus anderen ferromagnetischen Materialien wie z. B. Ferriten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Palentanspruch:

   Dreiphasiger Gleichrichtertransiormator, der je Phase eine Primärwicklung und zwei Sefcundärwicklungen aufwebt, welche Sekundärwicklungen um 30 Grad versetzte Spannungen abgeben und mit zwei dreiphasigen Gleichrichter-Brückenschaltungen verbunden sind, die über eine gemeinsame Ausgleichsdrossel einen Gleichstromkreis speisen, dadurch gekennzeichnet, daß je Phase des Transformators (10)die erste Sekundärwicklung {13) innen auf den Kern (11), darüber die Primärwicklung (12) und außen die zweite Sekundärwicklung (16) gewickelt sind und daß zwischen der Primärwicklung (12) und der außenliegenden Sekundärwicklung (16) ein magnetischer Nebenschluß (20) zur Veränderung der magnetischen Kopplung zwischen der Primärwicklung (12) und der cußenüegenden Sekundärwicklung (16) angeordnet ist

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