DE313300C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
AM 5. JULI 1919

R E IC H S PATE NTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d GRUPPE

ALLGEMEINE ELEKTRICITÄTS-GESELLS

Transformatoranordnung zur Entnahme von Wechselstro

aus einem Netz veränderlicher Spann-pg in BERLIN,
onstanter Spannung

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. DezemWr 1916 ab.

Die Erfindung betrifft eine Transformatoranordnung, welche ermöglicht, von der Sekundärseite eineSpannung zu entnehmen, die im wesentlichen konstant ist, auch wenn die Spannung auf der primären Seite in weiten Grenzen schwankt.

Diese Transformatoranordnung setzt sich aus einem Haupt- und einem Hilfstransformator zusammen. Der Haupttransformator ist so gebaut, daß sein Eisen beim Normalwert der Primärspannung stark gesättigt ist, und besitzt vorzugsweise zwischen Primär- und Sekundärwicklung große Streuung. Der Hjlfstransformator ist im Gegenteil so gebaut, daß er wenig gesättigt ist.' Die Primärwicklungen beider Transformatoren sind hintereinander geschaltet, die Sekundärwicklungen sind gegeneinander geschaltet und es sind beide Transformatoren so miteinander abgeglichen, daß die Änderungen der Sekundärspannungen der beiden Transformatoren für eine bestimmte Änderung der Primärspannung einander gleich sind. Infolgedessen kann die den Primärklemmen der Transformatoren zugeführte Spannung beträchtlich über den Normalwert steigen oder unter diesen sinken, ohne daß irgendeine oder eine größere Änderung der Sekundärspannung auftritt.

In der Zeichnung stellt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar; Fig. 2 erläutert die Wirkungsweise durch Schaulinien, und Fig. 3 zeigt eine Anwendung zur Speisung der Glühkathode einer Coolidgeröhre. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besitzt der Haupttransformator 4 und der Hilfstransformator 5 je einen getrennten Eisenkern 6 bzw. 10. Der Magnetkern 6 des Haupttransformators ist rechteckig ausgebildet, und es sitzen die Primärwicklung 8 und die Sekundärwicklung 7 auf verschiedenen Sehenkein. Das Eisen dieses Transformators ist ferner so bemessen, daß es normal stark gesättigt ist. Die Streuung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung ist -infolgedessen groß. Der Hilfstransformator 5 besitzt beispielsweise einen stabförmigen Magnetkern 10, auf welchem die Primärwicklung 12 und die Sekundärwicklungen 11 sitzen; sein Kraftlinienweg ist also zu einem großen Teil durch Luft' geschlossen und der Magnetkern ist so bemessen, daß dieser Transformator weit unterhalb der Sättigung arbeitet. Die beiden Primärwicklungen 8 und 12 sind in Reihe geschaltet, die Sekundärwicklungen 7 und 11 sind gegeneinander geschaltet. Erstere nehmen aus dem Netz 13 Strom auf, letztere speisen' die gemeinsamen, sekundären Pole 14. Die Summe der magnetischen Kraftflüsse des gesättigten Magnetkernes 6 und des ungesättigten Magnetkernes 10 ändert sich selbstver-

ständlich nach Maßgabe der Spannungsschwankungen der Speiseleitungen 13. Die die Sekundärwicklungen durchsetzenden Kraftflüsse ändern sich aber in verschiedenem Verhältnisse, und durch geeignete Bemessung der ent- ! gegengeschalteten Wicklungen .kann erreicht werden, daß die Summe ihrer Spannungen j bzw. die Spannung an den Sekundär klemmen 14 trotz beträchtlicher Spannungsschwankungen der Primärseite im wesentlichen konstant ist. In dem Diagramm der Fig. 2 sind als Abszissen die Primärströme und als Ordinaten j sekundäre Spannungen aufgetreten, und zwar zeigt die Schaulinie 1 die Sekundärspannung des Haupttransformators 4, die Schaulinie 2, die Sekundärspannung des Hilfstransformators5, die wegen der Gegenschaltung von der Abszissenachse aus nach unten aufgetragen ist, und die Schaulinie 3 die resultierende Spannung der Sekundärklemmen 14. Da der Magnetkern 6 des Haupttransformators bei normaler Spannung stark gesättigt ist, so hat die Schaulinie 1 für seine sekundäre Spannung ungefähr den dargestellten Verlauf, d. h. es lassen sich an ihr drei Teile 15, 16 und 17 unterscheiden. Wenn der primäre Strom von Null an wächst, so steigt die sekundäre Spannnung des Haupttransformators zunächst entsprechend dem Teil 15 stark an. Später, bei beginnender Sättigung des Magnetkernes 6, beginnt die Sekundärspannung im geringeren Mäße zuzunehmen, wie der Teil 16 zeigt, und schließlich, wenn die primäre Stromstärke noch weiter wächst, wächst die Sekundärspannung wieder in konstantem, aber nunmehr geringerem Maße, was durch den Teil 17 der Schau-

■- linie 1 dargestellt wird. Die beiden Schaulinienstücke 15 und 17 verlaufen ungefähr geradlinig. Da der Magnetkern 10 des Hilfstransformators, wie oben erwähnt wurde, bei allen im Betrieb vorkommenden Spannungen unterhalb des Sättigungspunktes arbeitet, so wird die Sekundärspannung des Hilfstransformators durch eine gerade Linie 2 dargestellt. Bei passender Wahl- der Abmessungen des Hilfstransformators, insbesondere seiner sekundären Windungszahl, kann erreicht werden, daß sich seine Sekundärspannung für die betriebsmäßig in Betracht kommenden Werte der primären Netzspannung im selben Maße ändert wie die Sekundärspannung des Haupttransformators, d. h., daß die Schaulinie 2 dieselbe Neigung gegen die Abszissenachse aufweist wie der geradlinige Teil 17 der Schaulinie 1. Die genannte Sekundärspannung weist dann den durch die Schaulinie 3 veranschaulichten Verlauf an; sie steigt zunächst im Teil 18 verhältnismäßig steil an, wird aber dann flacher und verläuft schließlich im Teil 19 parallel zur Abszissenachse. Innerhalb des Bereiches der Werte der primären Stromstärke, innerhalb dessen der Magnetkern 6 des Hauptransformators gesättigt ist, bleibt somit die resultierende Spannung an den Sekundärklemmen 14 praktisch konstant. Die ganze Einrichtung wird so bemessen, daß der normale oder mittlere Wert des primären Stromes innerhalb dieses Bereiches liegt, z. B. bei dem durch den Punkt 20 der Abszissenachse bezeichneten Wert. Diesem Wert des Primärstromes entspricht die Sekundärspannung 21 des Haupttransformators und die Sekundärspannung 22 des Hilfstransformators, die sich zur resultierenden Sekundärspannung 23 zusammensetzen. Es ist ersichtlich, daß der Primärstrom und daher die Spannung der Primärseite beträchtlich von diesem Normalwert abweichen kann, ohne daß sich die Sekundärspannung an den Klemmen 14 merklich ändert.

In der Fig. 3 ist, wie erwähnt Wurde, die Anwendung der Erfindung zur Speisung der Glühkathode einer Coolidgeröhre veranschaulicht. Der Betriebsstrom für die Röhre 24 wird den Primärleitungen 13 über einen Transformator 25 entnommen. Die fadenförmige Glühkathode 26 der Röhre wird aus denselben Netzleitungen 13 gespeist, aber über eine Transformatoranordnung 27, welche der in Fig. 1 , dargestellten Anordnung entspricht, und über einen weiteren Transformator 28: Letzterer ist hoch isoliert, um die Glühkathode 26 wirksam zu isolieren, und kann, wenn er nur diesem Zweck dient, das Übersetzungsverhältnis 1:1 besitzen. Ein Regelungswiderstand 29 oder irgendeine andere geeignete Regelungsvorrichtung ermöglicht, die dem Transformator 28 zugeführte Spannung und daher den Heizstrom für die Glühkathode 26 auf einen gewünschten Wert einzustellen. Damit die Coolidgeröhre möglichst gut arbeitet, muß ihr Heizstrom beliebig einstellbar sein und, wenn er einrrial eingestellt ist, so gut als irgendmöglich konstant bleiben, bis er absichtlich wieder geändert wird. Die beschriebene Transformatoranordnung ermöglicht dies unter Entnahme des Heizstromes aus derselben Stromquelle, die den Betriebsstrom der Röhre liefert, obwohl die Spannung dieser Stromquelle Schwankungen unterworfen ist, wie sie in Netzleitungen 'gewöhnlich auftreten.

Von dem dargestellen Ausführungsbeispiel . kann in mannigfaltiger Weise abgewichen werden; insbesondere ist nicht erforderlich, daß zwei getrennte Eisenwege für die beiden Transformatoren benutzt werden.

Zum Schluß sei bemerkt, daß bereits eine Einrichtung zur Spannungskompoundierung in Wechselstromtransformatoren bekannt ist, die in zwei je primär und sekundär in Reihe geschalteten, einander entgegenarbeitenden Zusatztransformatoren besteht, von denen der eine, die Netzspannung unterstützende Trans-

formator, einen ungesättigten und der ändere, der Netzspannung entgegenwirkende Transformator, einen gesättigten Eisenkern besitzt. Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung sind die Transformatoren nicht zusätzlich geschaltet, d.h. ihre Sekundärwicklungen sind nicht, mit der primären Stromquelle in Reihe geschaltet, sondern speisen für sich den Stromverbraucher, welcher der primären Stromquelle keine Energie unmittelbar entnimmt. Diese Einrichtung hält, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, die Spannung nicht beim Übergang von Leerlauf zu Belastung konstant, wohl aber erzielt sie eine vorzügliche Konstanz der Spannung in einem bestimmten Bereich, wie es gerade für das oben angegebene Anwendungsgebiet erforderlich ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Transformatoranordnung zur Entnahme von Wechselstrom konstanter Spannung aus einem Netz veränderlicher Spannung, insbesondere zur Speisung der Glühkathoden von Entladungsgefäßen, bestehend aus zwei Transformatoren, die primär hintereinander und sekundär gegeneinander geschaltet sind, und deren einer bei den in Betracht kommenden Werten der primären Spannung gesättigt ist und große Streuung' besitzt, während der andere ungesättigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren (4, 5) sekundär ohne Reihenschaltung mit der primären Stromquelle, also nicht als Zusatztransformatoren geschaltet sind und der ungesättigte Transformator (5) so im Verhältnis zum gesättigten Trans- ;.. formator (4) bemessen ist, daß seine Sekundärspannung sich in der Nähe des mittleren Wertes der primären Spannung um den gleichen Betrag ändert wie die . Sekundärspannung des ersten Transformators.

   Hierzu 1. Blatt Zeichnungen.