DE2609707A1 - Transformator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer Primärwicklung, Sekundärwicklung und Eisenkern für jeden Leiter.

Es ist bekannt, dass jeder Transformator eine Kurzschlussspannung hat, die von den Wicklungswiderständen und der Streureaktanz definiert ist. Es ist auch bekannt, wie diese Streureaktanz in primäre und sekundäre Streureaktanz aufgeteilt werden kann. Diese Streureaktanz ist normalerweise von den geometrischen Dimensionen der Wicklungen und von ihrer Position gegenüber dem magnetischen Kern und gegenüber sich selbst definiert.

Es sind auch einige Systeme bekannt, um die Streureaktanz von kleinen Transformatoren zu erhöhen, indem man zwischen Primär- und Sekundärwicklung, die separat gewickelt und über den gleichen Kern gesetzt sind, einen magnetischen Nebenschluss einführt, oder indem man einen Einphasentransformator

mit drei Schenkeln ausführt, von dem der erste Schenkel die Primärwicklung trägt, der zweite Schenkel die Sekundärwicklung und der dritte Schenkel einen magnetischen Nebenschluss, dessen magnetischer Widerstand mittels eines regulierbaren Luftspaltes variiert werden kann. Dieser Luftspalt

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befindet sich zwischen dem magnetischen Nebenschluss und dem magnetischen Hauptkreis. Es wurden bei diesen bekannten Anordnungen zwar höhere KurzSchlussspannungen erzielt, aber dafür gab es die folgenden Nachteile:

- Der magnetische Streufluss kann nicht genau gesteuert werden, da er über einige teilweise nicht definierbare Luftwege sich schliessen muss;

- Infolge der grösseren Streureaktanz gibt es eine unkontrollierte Beeinflussung von Bauteilen, die in der Nähe des Transformators angeordnet sind und auf Magnetfluss reagieren. Eine Abschirmung zum Verhindern einer solchen Beeinflussung ist viel zu gross, zu aufwendig und daher zu teuer, sodass man bisher diesen Nachteil einfach in Kauf nahm.

Um diese Unannehmlichkeiten zu vermeiden, hat man bis zum heutigen Zeitpunkt immer vorgezogen, die Kurzschlussspannung von Ein- und Dreiphasentransformatoren zu erhöhen, indem man eine räumlich getrennte Ein- oder Dreiphasenreaktanz normalerweise auf Eisen gewickelt, mit ihnen in Serie verbindet.

Aehnliche Systeme hat man gegenwärtig, um die Kurzschlussspannung zu erhöhen im Falle von Autotransformatoren oder Transformatoren mit niedriger Kurzschlusspannung, und wenn man mit den erwähnten Reaktanzen die Kommutierung von Tyristoren erleichtern oder die Einschaltströme in Verbindung grosser Kondensatorenbatterien begrenzen will.

Auch für Lade-Batterieanlagen, indem man eine definierte Ladecharakteristik U = f (I) erhalten muss, braucht man Reaktanzen, die in Serie am Transformator verbunden sind. Je

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nach gewünschter Ladecharakteristik kann eine lineare oder nicht lineare Induktivität L = f (i) eingestellt werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die genannten Nachteile der bekannten Anordnung zu beseitigen und ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Kurzschlusspannung eine Wicklung den einen Eisenkern und eine andere Wicklung den einen Eisenkern und einen anderen Eisenkern umgeben.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist darin zu sehen, dass infolge der besonderen Anordnung der Einzelteile des Transformators die räumlichen Abmessungen für die gleiche Transformatorleistung und Induktivitätsleistung somit auch die Herstellkosten verringert werden. Die Betriebssicherheit des Transformators ist besser geworden wegen der erhöhten Kurzschlusspannung, wegen der nicht mehr vorhandenen magnetischen Beeinflussung der Nachbarteile und wegen der fehlenden Verbindungen zwischen dem eigentlichen Transformator und einer separaten Reaktanz.

Mit dem genannten System bleibt die Möglichkeit bestehen, die im Transformator integrierte Induktivität nach der Anwendung einzustellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: ein Prinzipschema für die besondere Anordnung der Wicklungen zu den Kernen.

Figur 2: in perspektivischer Darstellung einen Dreileitertransformator mit integrierter Induktivität.

Figur 3: in perspektivischer Darstellung einen Zweileitertransformator mit integrierter Induktivität.

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Gemäss Fig. 1 bestehen die Magnetkreise aus einem Hauptkreis mit Kern 2 und Joch 1 und einem Zusatzkreis (oder Magnetkreis der integrierten Induktivität) mit Kern 6 und Joch 7. Wie allgemein bekannt, sind die Magnetkreise aus Lamellen zusammengesetzt. Um den Kern 2 ist die Wicklung 4 mit ihren Klemmen 41 und 42 aufgewickelt. Auf dem gleichen Kern (2) ist die zweite Wicklung 5 mit ihren Klemmen 51, 52 gewickelt, die ausserdem den Kern 6 umgibt. Im Hauptmagnetkreis 2, 1 könnten die gestrichelten Luftspalten 3 vorgesehen werden, um den magnetischen Widerstand zu vergrössern und linear einzustellen. Hierdurch ergibt sich im Zusammenhang mit einem Kondensator zwischen den Klemmen 41, 42 eine Parallelresonanz, die auf diejenige Frequenz eingestellt wird, die in jedem Fall zu vermeiden ist. Im Zusatzmagnetkreis 6, 7 sind die gezeichneten Luftspalte 8 vorgesehen. Diese Luftspalte dienen zur Bestimmung der integrierten Induktivität. Die Luftspalte können in der Weise ausgebildet sein, dass das Joch und der Kern stumpf aneinander liegen oder durch eine bestimmte Vorrichtung die Luftspaltbreite einstellbar ist. Diese besondere Vorrichtung ist in der Figur 1 nicht dargestellt. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass das Joch 7 eine gerade Oberfläche und der Kern 6 eine treppenförmige Oberfläche haben und somit einen Luftspalt bilden von nicht konstanter Breite. Mit Hilfe dieser Möglichkeiten kann die integrierte Induktivität im Magnetkreis in gewünschter Weise eingestellt werden.

Man kann auch einen Kondensator an die Klemme 51 oder 52 der Wicklung 5 anschliessen und somit einen Serieresonanzkreis schaffen, welcher auf die Frequenz eingestellt wird, welche wünschenswert ist.

Die Figur 2 zeigt eine konstruktive Ausführung der Figur Auf einem Untergestell 10, 11 sind das Joch 1 und die Kerne 2 des Hauptkreises und das Joch 7 und die Kerne 6 der integrierten Induktivität befestigt. Die Luftspalte 3 und 8

zwischen den Jochs 1, 7 und den Kernen 2, 6 sind in der 609839/0727 . .

Figur 2 teils stark gezeichnet oder teils gestrichelt dargestellt. Dies ist deshalb geschehen, um darzulegen, dass die steuerbare Reaktanz, bzw. Induktivität nur in der Wicklung 5 des Transformators vorhanden sein soll. Im folgenden wird diese Induktivität als integrierte Induktivität bezeichnet. Die beiden Jochs 7 des Zusatzkernes können durch nicht dargestellte Befestigungsmittel zu einander bewegt, bzw. von einander entfernt werden. Hierdurch werden die Luftspalte 8 zwischen den Kernen 6 und dem entsprechenden Joch 7 in gewünschter Weise"geändert. Der Kern 2 des Hauptkreises wird von der Wicklung 4 umgeben. Die Klemmen 41, sind an einem nicht gekennzeichneten Stromversorgungsnetz oder einer Last angeschlossen. Diese Anordnung gilt für jeden Leiter. Die Wicklung 5 umgibt ausserdem noch den Kern 6 der integrierten Induktivität. An den Klemmen 51, 52 ist der nicht dargestellte Verbraucher oder ein Stromversorgungsnetz angeschlossen. Diese Anordnung gilt für jeden Leiter. Da es sich um einen Dreiphasentransformator handelt, haben wir also eine dreifache Anordnung der Primär-und Sekundärwicklung 4, 5. Bei einem Einphasentransformator fällt eine dieser Anordnungen fort und die zwei Wicklungen sind in Serie verbunden.

Gemäss Figur 3 besteht das weitere Ausführungsbeispiel aus einem Zweileiter-Transformator. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das Untergestell 10, 11, das Joch 1, die Kerne, bzw. Schenkel 2 des Hauptkreises, das Joch 7, die Kerne, bzw. Schenkel 6, der integrierten Induktivität in ähnlicher Weise wie in der Figur 2 angeordnet. Es fehlt beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 lediglich der dritte Leiter. Die übrigen Elemente, wie Luftspalte 3, 8, Wicklungen 4, 5, Klemmen 41, 42, 51, 52 sind bei dieser Anordnung in ähnlicher Weise vorgesehen wie bei dem Ausführungbeispiel der Figur

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Der beschriebene Transformator eignet sich für Verbraucher, die entweder als Gleichrichter mit Halbleiter-Schaltelementen oder Schweissmaschinen mit einer bestimmten Stromspannungscharakteristik oder die als Anlage zum
Aufladen von Batterien ausgebildet sind. Die vielseitige Verwendbarkeit des Transformators für die verschiedenen Verbraucher ist gewährleistet durch die integrierte
Induktivität gemäss den beiden Ausführungsbeispielen.

Gp/gmd

5. Mai 1975

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   ( 1. /Transformator mit einer Primärwicklung, Sekundärwicklung und einem Eisenkern für jeden Leiter, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Kurζschlusspannung eine Wicklung (4) den einen Eisenkern (2) und eine andere Wicklung (5) den einen Eisenkern (2) und einen anderen Eisenkern (6) umgeben.
2. 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kern (6, 7) mindestens einen Luftspalt (8) zwischen der einen und der anderen Wicklung (4, 5) oder zwischen mehreren, anderen Wicklungen (5) enthält·
3. 3. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Luftspalts veränderbar ist.
4. 4. Transformator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Klemmen (41, 42) der einen Wicklung (4) eine Kapazität angeschlossen ist zur Bildung eines Parallel-Resonanzkreises.
5. 5. Transformator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Klemme (51, 52) der anderen Wicklung (5) und an einem Pol eines Verbrauchers eine Kapazität angeschlossen ist zur Bildung eines Serie-Resonanzkreises .

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