DE2945040A1

DE2945040A1 - Magnetic AC stabiliser type ring core transformer - has primary winding extending around entire periphery of iron cores and secondary around main core only

Info

Publication number: DE2945040A1
Application number: DE19792945040
Authority: DE
Inventors: Pentti Taskinen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1980-05-29
Also published as: SE7909296L; SE425825B; DK480279A; FI783468A

Abstract

Core arrangement for transformer carries both the primary and the secondary winding around the entire periphery of the core and is designed for use as a magnetic type a.c. stabiliser, where automatic primary current limiting is required. The primary winding (5) of both iron cores (1, 4) is connected to the supply voltage source and extends around the entire periphery of the cores. The secondary winding (3) connected to the load, however only extends around the main iron core (1) whose saturation flux density is brought about via an arbitrary number of windings around it, prior to saturation of the second iron core (4) which is located between both windings (5, 3).

Description

RingkerntransformatorToroidal transformer

Gegenstand der Erfindung ist ein Ringkerntransformator, der einen ringförmigen eigentlichen Eisenkern enthält, den sowohl Primär- als auch Sekundärwicklung auf seinem ganzen Umfang umschließen.The invention is a toroidal transformer, the one ring-shaped actual iron core contains both the primary and secondary windings enclose on its entire circumference.

Zweck der Erfindung ist die Weiterentwicklung eines derartigen Ringkerntransformators in der Weise, daß eine selbsttätige Begrenzung des Primärstromes erreicht wird, so daß der Transformator sich für die Verwendung als auf Sättigung des Eisenkerns beruhender magnetischer Wechselstromstabilisator eignet, oder daß ein von sich aus kurzschlußfester Transformator entsteht, worunter zu verstehen ist, daß der Transformator bei Kurzschluß der Sekundärwicklung keinen Schaden nimmt und auch keinen Schaden verursacht, wobei auf der Sekundärseite keine Sicherung benötigt wird. Auf diese Weise läßt sich der Anwendungsbereich des Ringkerntransformators in der Elektro- und Elektronikindustrie bedeutend erweitern.The purpose of the invention is to further develop such a toroidal core transformer in such a way that an automatic limitation of the primary current is achieved, so that the transformer is suitable for use as on saturation of the iron core based magnetic AC stabilizer is suitable, or that an inherently short-circuit-proof transformer is created, which is to be understood by this is that the transformer is not damaged if the secondary winding is short-circuited and also caused no damage, with no fuse on the secondary side is needed. In this way, the field of application of the toroidal transformer in the electrical and electronics industry.

In mehreren bekannten Anwendungen in der Elektrotechnik werden aus Eisenkernen und Wicklungen bestehende Anordnungen benutzt, in denen die magnetische Kopplung zwischen zwei Wicklungen absichtlich dadurch verringert wird, daß ein Teil des durch eine Wicklung tretenden Magnetflusses an der anderen Wicklung vorbeigeleitet wird. Bekannte derartige Anwendungen sind u.a. Streufeldtransformatoren, kurzschlußfeste Transformatoren und die als Spannungsstabilisatoren eingesetzten Ferroresonanztransformatoren.In several known applications in electrical engineering are from Iron cores and windings used existing arrangements in which the magnetic Coupling between two windings is intentionally reduced by having a part of the magnetic flux passing through one winding bypasses the other winding will. Known applications of this type include leakage field transformers, short-circuit-proof Transformers and the ferroresonance transformers used as voltage stabilizers.

Bereits bekannt sind u.a. solche in magnetischen Wechselstromstabilisatoren benutzte oder kurzschlußfeste Transformatoren, in denen ein aus verschiedenartig geformten Blechpaketen oder aufgeschnittenen Bandkernen aufgebauter Eisenkern die Wicklung umgibt.Those in magnetic alternating current stabilizers, among others, are already known used or short-circuit-proof transformers in which one from various formed sheet metal stacks or cut strip cores built up iron core the Winding surrounds.

Typisch für diese bekannten Konstruktionen war, daß die Wicklungen entweder hintereinander oder nebeneinander angeordnet waren und der magnetische Streupfad mindestens teilweise außerhalb der Wicklung verlief.It was typical of these known constructions that the windings were arranged either one behind the other or next to each other and the magnetic The scattering path ran at least partially outside of the winding.

Derartigen Transformatoren gegenüber hat der Ringkerntransformator folgende Vorzüge: Er hat eine geringe Größe, ein geringeres Gewicht und eine niedrigere Bauform. Er hat geringe Leerlaufverluste und ist leicht zu montieren.The toroidal core transformer has such transformers the following merits: It is small in size, lighter in weight and lower in size Design. It has low no-load losses and is easy to assemble.

Ringkerntransformatoren kleiner Leistung lassen sich mit einer Schraube befestigen. Generell ist der Ringkerntransformator einfacher aufgebaut und billiger als ein aus geschichteten Blechen um eine Wicklung herum aufgebauter Transformator gleicher Leistung.Toroidal transformers of small power can be used with one Fasten the screw. In general, the toroidal transformer has a simpler structure and cheaper than one built from laminated metal sheets around a coil Transformer of the same power.

Diese Vorzüge sprechen für die Verwendung des Ringkerntransformators für die bereits genannten Zwecke, jedoch gab es bisher keine Ringkerntransformatoren, die dafür geeignet waren.These advantages speak in favor of using the toroidal transformer for the purposes already mentioned, but there have been no toroidal transformers so far, that were suitable for it.

Gemäß der Erfindung ist dieses Problem auf die Weise gelöst, daß die zu einem geschlossenen Ring zusammengefaßten Wicklungen ineinander angeordnet sind und der magnetische Streupfad zwischen den Wicklungen verläuft, wie aus der Definition des beigefügten Patentanspruchs genauer hervorgeht. So erhält man eine günstigere Konstruktion, die Leitermaterial und Eisenkernmaterial spart. Das Kernvolumen ist möglichst gering, da die Wicklung den Kern auf dessen ganzen Umfang umschließt. Dadurch sind auch die Kernve,rluste möglichst gering.According to the invention, this problem is solved in such a way that the Windings combined to form a closed ring are arranged one inside the other and the magnetic leakage path is between the windings as defined by the definition of the attached claim emerges in more detail. So you get a cheaper one Construction that saves conductor material and iron core material. The core volume is as small as possible, as the winding encloses the core over its entire circumference. This also means that core losses are as low as possible.

Der zwischen Sekundär- und Primärwicklung eingefügte Zusatzeisenkern bildet den bei Sättigung des eigentlichen Eisenkerns wirksam werdenden magnetischen Nebenschluß, der im Falle des magnetischen Wechselstromstabilisators die Begrenzung des Primärstroms bewirkt und im von sich aus kurzschlußfesten Transformator eine Begrenzung von Primär-und/oder Sekundärstrom verursacht. Der Querschnitt des Zusatzkerns wird ausreichend groß gewählt, so daß die Sättigungsflußdichte im Belastungsfall des magnetischen Wechselstromstabilisators bzw. im Kurzschlußfall des von sich aus kurzschlußfesten Transformators nicht erreicht wird.The additional iron core inserted between the secondary and primary winding forms the magnetic that becomes effective when the actual iron core is saturated Shunt, which in the case of the AC magnetic stabilizer is the limit of the primary current and in the inherently short-circuit-proof transformer a Limitation of primary and / or secondary current caused. The cross section of the additional core is chosen to be sufficiently large so that the saturation flux density in the case of load of the magnetic alternating current stabilizer or, in the event of a short circuit, of itself short-circuit proof transformer is not reached.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung erläutert, worin Fig. 1 einen der Erfindung gemäßen Ringkerntransformator in Draufsicht und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 iii vergrößerter Darstellung zeigt.In the following, an embodiment of the invention is noted Explained on the accompanying drawing, wherein Fig. 1 according to one of the invention Toroidal core transformer in plan view and FIG. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1 iii shows an enlarged representation.

Wie aus der Schnittzeichnung Fig. 2 hervorgeht, sind die Sekundärwicklungen 3 auf den inneren Eisenkern 1 gewickelt.As can be seen from the sectional drawing of FIG. 2, the secondary windings are 3 wound on the inner iron core 1.

Die dazwischenliegende Wicklungsisolation ist mit 2 bezeichnet. Um die Sekundärwicklung ist gemäß der Erfindung ein zweiter ringförmiger Eisenkern 4 gelegt, wonach die Primärwicklungen 5 auf den so entstandenen Ringkern gewickelt sind.The winding insulation in between is denoted by 2. Around the secondary winding is, according to the invention, a second annular iron core 4 laid, after which the primary windings 5 wound onto the toroidal core thus created are.

Wenn ein der Erfindung entsprechender Ringkerntransformator in einem magnetischen Stabilisator verwendet wird, ist der Eisenkern 1 dauernd vom Sättigungsfluß durchsetzt, was auf bekannte Weise mittels einer oder mehrerer Resonanzwicklungen erreicht wird. Wenn der Kern 1 gesättigt ist, bildet Kern 4 den magnetischen Nebenschluß, der den Anstieg des Primärstromes begrenzt.If a toroidal transformer according to the invention in one magnetic stabilizer is used, the iron core 1 is constantly from the saturation flux interspersed what in a known manner by means of one or more resonance windings is achieved. When core 1 is saturated, core 4 forms the magnetic shunt, which limits the increase in the primary current.

Wenn ein der Erfindung entsprechender Ringkerntransformator als von sich aus kurzschlußfester Transformator betrieben wird, erreicht Kern 1 bei Kurzschluß der Sekundärwicklung 3 die Sättigungsflußdichte. Dann geschieht die Begrenzung des Primärstromes mit Hilfe des Kerns 4, der nicht gesättigt wird, sondern Primär- und Sekundärstrom auf einen vertretbaren Wert begrenzt, bei dem im Kern 4 nicht die Sättigungsflußdichte erreicht wird.If a toroidal transformer corresponding to the invention than of is operated from a short-circuit-proof transformer, core 1 reaches in the event of a short circuit of the secondary winding 3 is the saturation flux density. Then the limitation of the occurs Primary current with the help of the core 4, which is not saturated, but primary and Secondary current limited to an acceptable value, at which in the core 4 not the Saturation flux density is reached.

Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf das obige Beispiel beschränkt, sondern es können die Konstruktionseinzelheiten auf mannigfaltige Weise variieren. So kann der Zusatzkern 4 sich zwischen Primär- und Sekundärwicklung nicht nur auf der Außenseite, sondern auch auf der Innenseite und an der Stirnseite befinden. Er kann aus einem anderen magnetischen Material als Kern 1 bestehen. Der Zusatzkern kann auch aus mehreren ringförmigen Teilen aufgebaut sein, die sich auf verschiedenen Seiten des Kerns 1 befinden. Das Wesentliche ist die Existenz eines Zusatzringkerns, der einen getrennten, unabhängigen und geschlossenen magnetischen Kreis bildet. Der Kern kann außer rund auch oval oder eckig geformt sein.The invention is of course not limited to the above example, rather, the construction details can vary in manifold ways. So the additional core 4 can not only be located between the primary and secondary windings the outside, but also on the inside and on the front side. It can consist of a different magnetic material than core 1. The additional core can also be made up of several ring-shaped parts, which are located on different Sides of the core 1 are located. The essential thing is the existence of an additional ring core, which forms a separate, independent and closed magnetic circuit. In addition to being round, the core can also have an oval or angular shape.

Claims

CLAIM Toroidal transformer, consisting of a ring-shaped actual iron core (1), both the primary winding (5) and the secondary winding (3) enclose on its entire circumference, as well as the second ring-shaped known as such Iron core (4) between the windings (3, 5), characterized in that the on the supplying voltage source connected primary winding both iron cores (1, 4) encloses the secondary winding connected to the load over its entire circumference (3) but only the actual iron core (1), which has its saturation flux density - caused by any winding surrounding it - before the saturation of the second, reached between the windings iron core (4).