DE2539991C2 - Wechselrichter-Transformator - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselrichter-Transformator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Transformator ist durch die CH-PS 1 99 295 bekannt Eine Annäherung der Einphasen-Wechselspannung an die anstrebenswerte Sinusform ist hierbei wegen der gleichgroßen Amplitude der phasenversetzten Ausgangsspannungen an den einzelnen Sekundärwicklungen des Transformators nur in begrenztem Maße möglich. Dementsprechend treten auch unerwünschte Oberwellen in der Einphasen-Wechselspannung auf.

Durch die DE-OS 14 38651 ist es bekannt, eine bessere Annäherung einer Wechselrichterausgangsspannung an die Sinusform mittels eines polygonartigen Kurvenzuges dadurch zu erreichen, daß die von Teil-Wechselrichtern gelieferten Spannungen primärseitig in unterschiedlicher Amplitude an die je Schenkel gleich ausgebildeten Wicklungen des Transformators gelegt werden.

Aus der US-PS 33 24 374 ist es bekannt, zur Erzielung einer möglichst sinusförmigen Ausgangsspannung die Primärspannungen eines mehrschenkligen Transformators um 30° gegeneinander zu versetzen. Das wird durch einen komplizierten Transformatoraufbau erreicht.

Auch aus der AT-PS 2 53 628 ist die 30°-Phasenversetzung von Primärspannungen eines Transformators bekannt. Dabei werden jedoch keine Maßnahmen am Transformator selbst getroffen, sondern der Wechselrichter wird aus zwei Gruppen gebildet, die insgesamt eine dreiphasige Spannung erzeugen.

Ferner ist aus dem Buch von R. Richter »Elektrische Maschinen« Band 3, Die Transformatoren, Verlag Birkhäuser, Basel/Stuttgart, 1954, Seite 36, an sich bekannt, bei einem Transformator neben drei bewickelten Schenkeln noch zwei unbewickelte Schenkel vorEusehen, die im Querschnitt geringer bemessen sind als die bewickelten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselrichter-Transformator der eingangs angegebenen Art derart auszubilden, daß mit einfachen Maßnahmen an seiner Sekundärseite eine oberwellenarme, möglichst sinusförmige Einphasen-Wechselspannung erzeugt bzw. abgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Für den Anspruch 1 wird nun für die Gesamtheit seiner Merkmale Schutz begehrt

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zur Vermeidung eines hohen Streuflusses und Magnetisierungsstromes ist im Anspruch 2 angegeben. Der Anspruch 2 wird nur in Verbindung mit Anspruch 1 beansprucht

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. .

Es zeigt

F i g. 1 die Ausgangsspannungen der Teil-Wechselrichter auf der Sekundärseite des Transformators,

F i g. 2 das Zeigerdiagramm der Grundschwingungen der Wechselrichter-Ausgangsspannungen und

F i g. 3 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Wechselrichter-Transformators.

Die in F i g. 1 dargestellten Ausgangsspannungen der Teil-Wechselrichter bestehen aus drei untereinander um je 30° versetzte 120° -Rechteckkurven a, bunde, deren Amplituden sich wie 1 : j/3": 1 verhalten. Kurve d stellt die summierte Ausgangsspannung dar, die nur noch Harmonische der Ordnungszahl 12/±1 enthält

In F i g. 2 ist das Zeigerdiagramm der Grundschwingungen a\, b\ und c\ der Rechteckkurven a, b und c dargestellt Man erkennt, daß die Summe der Zeiger a\ und Ci gleich dem Zeiger b\ ist Das Zeigerbild der magnetischen Kraftflüsse im Transformator ist bis auf eine Drehung um 90° identisch.

Das in F i g. 3 dargestellte Schaltbild des erfindungsgemäßen Wechselrichter-Transformators enthält drei primärseitige Wicklungen 11,21,31 mit den Wicklungsanfängen τ, s, rund den Wicklungsenden x,y, z, die auf je einem Transformatorschenkel 1, 2 oder 3 angebracht sind. Die Primärwicklungen 11, 21, 31 werden von Teil-Wechselrichtern 4, 5 und 6 mit je 30° Phasenversatz bei gleichen Beträgen ihrer Spannung aus einer Gleichstromquelle PNgespeist Die Primärwicklung des Mittelschenkels 2 mit den Anschlüssen s, y ist dabei gegenüber den äußeren Wicklungen über Kreuz

angeschlossen; ihre Windungszahl ist das "J= -fache

derjenigen der äußeren Wicklungen, so daß im Mittelschenkel der j/3-fache Fluß der Außenschenkel vorhanden ist Die Sekundärwicklungen 12, 22, 32 gleicher Windungszahlen sind in Reihe geschaltet und mit einem Einphasennetz U, V verbunden. Die mittlere Wicklung 22 ist dabei ebenfalls gegenüber den äußeren Wicklungen umgepolt

ter Berücksichtigung nur der Grundschwingung ler Oberschwingungen der Ordnungszahl 12/±1 te der Transformator als 3-Schenkel-Transformaifgebaut werden. Dann könnten aber die in den !spannungen enthaltenen Frequenzen der Ordizahlen r=5, 7,19 usw, das sind diejenigen, die in lummenspannung ausfallen, keinen Kraftfluß im iformatorkern treiben, da für diese Frequenzen die hung der Zeiger a,+c;,= — k lautet; im Gegensatz rundschwingung, für die a\ + ei = + b\ gilt
: Folge wäre ein Streufluß und ein hoher Magnetisierungsstrom mit diesen Frequenzen in den Teil-Wechselrichtern. Um dies zu vermeiden, muß der Transformator mit fünf Schenkeln ausgeführt werden. Die äußeren Schenkel 7, 8 müssen jedoch nur einen geringen Bruchteil des Querschnittes der inneren Schenkel aufweisen, da die Oberschwingungen des Flusses mit dem Quadrat der Ordnungszahl zurückgehen. Beispielsweise hat die 5. Harmonische im Fluß nur 4% der Grund-Amplitude. Insgesamt ist noch immer

ίο eine beträchtliche Verbilligung gegenüber einer Ausführung mit drei Einzel-Transformatoren zu erwarten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wechselrichter-Transformator mit drei Primärwicklungen, die an drei phasenversetzte und betragsgleiche Ausgangsspannungen liefernde Teil-Wechselrichter angeschlossen sind und die auf je einem Schenkel eines gemeinsamen Transformatorkernes angeordnet sind, sowie mit drei in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen gleicher Windungszahl, die phasenversetzte Ausgangsspannungen an ein Einphasen-Wechselstromnetz abgeben, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Spannungen an den Primärwicklungen (11, 21, 31) um 30° zyklisch zueinander phasenversetzt sind,

— der Querschnitt des Mittelschcnkeh (2) das j/J-fache des Querschnitts der beiden anderen Schenkel (1,3) beträgt,

— die Windungszahl der Primärwicklungen (21)

des Mittelschenkels (2) das ~7~ -fache der

Windungszahlen der Primärwicklungen (11,31) der äußeren Schenkel (1,3) beträgt und

— die Primär- (21) und Sekundärwicklung (22) des Mittelschenkels (2) gegenüber den Wicklungen (U, 31; 12,32) der beiden äußerer, Schenkel (1,

3) mit umgekehrter Polarität angeschlossen sind.

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2. Wechselrichter-Transformator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei zusätzliche, unbewikkelte Außenschenkel (7,8), deren Querschnitt nur ein Bruchteil des Querschnitts der bewickelten Schenkel (l,2,3)beträgt