DE3221744C2 - Steuerbarer Transformator - Google Patents
Steuerbarer TransformatorInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein ein- oder mehrphasiger Transformator mit steuerbarer Ausgangsspannung, bei dem die Primär- und die Sekundärwicklung oder ein Teil der Primär- oder der Sekundärwicklung so nebeneinander angeordnet sind, daß dazwischen, am Kern des Transformators, beidseitig symmetrisch je ein geschlossener magnetischer Kreis angeordnet ist. Jeder dieser magnetischen Kreise trägt eine Wicklung, deren Polung so getroffen wird, daß ihre induzierten Spannungen sich gegenseitig aufheben.
Description
Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Transformator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Bei einem bekannten Transformator dieser Art (US-PS 36 22 868) ist der Transformatorkern aus E-Kernen
oder C-Kernen zusammengesetzt. Zwischen die beiden Kerne ist der Steuerkern in Form eines geraden
Stegs so eingesetzt, daß er mit den Seiten des Transformatorkerns im wesentlichen bündig abschließt. Bei dieser
Anordnung bildet der Steuerkern nur einen Teil des geschlossenen, magnetischen Steuerkreises, welcher
zum anderen Teil vom Transformatorkern selbst gebildet wird. Das Dedeutet, daß der von den Steuerwicklungen
herrührende volle Steuerfluß durch den Transformatorkern geht und diese entsprechend vormagnetisiert.
Da diese Vormagnetisierung des Transformatorkerns umso größer ist, je mehr Leistung der Transformator
übertragen soll, wirkt sie sich besonders ungünstig aus.
Die DE-OS 28 11 205 offenbart einen steuerbaren
Transformater mit einem geschlossenen magnetischen Hauptkreis und einem geschlossenen magnetischen
Steuerkreis, der zwei symmetrische magnetische Nebenflüsse zum magnetischen Hauptkreis bildet. Auf den
beiden äußeren Schenkeln eines Ε-Kerns sind zwei Steuerwicklungen angeordnet und derart in Reihe geschaltet,
daß sich die in ihnen induzierten Spannungen gegenseitig aufheben. An den mittleren Schenke! des
Ε-Kerns stößt der eine Schenkel eines £/-Kerns an, wobei
der L/-Kern senkrecht auf dem Ε-Kern steht. Ein erster /-Kern liegt auf den drei Schenkeln des E-Kerns,
und ein zweiter /-Kern liegt auf den beiden Schenkeln des L/-Kerns. Die Primärwicklung des Transformators
ist um den mittleren Schenkel des E-Kerns und den angrenzenden Schenkel des U- Kerns gewickelt, während
die Sekundärwicklung auf dem anderen Schenkel
ίο des £/-Kerns angeordnet ist Bei dieser Anordnung bilden
die beiden äußeren Schenkel des E-Kerns das sie verbindende Joch und der zugehörige /-Kern den geschlossenen
magnetischen Steuerkreis. Der mittlere Schenkel des E-Kerns ist nicht Teil des magnetischen
Steuerkreises. Der magnetische Hauptkreis umfaßt den mittleren Schenkel des E-Kerns, den U- Kern und den
zugehörigen /-Kern. Die beiden magnetischen Nebenschlüsse zum magnetischen Hauptkreis werden von
dem Ε-Kern insgesamt in Verbindung mit dem zugehörigen /-Kern gebildet
Durch den Steuerfluß im Steuerkreis kann bei dem letztgenannten Transformator der magnetische Widerstand
der magnetischen Nebenschlüsse und damit der Kopplungsgrad zwischen Primärwicklung und Sekundärwicklung
bestimmt werden. Nachteilig an dem bekannten Transformator ist daß sämtliche Wicklungen
auf außenliegenden Schenkeln der Kernteile angeordnet sind, das heißt erhandelt sich um einen Transformator
in einer sogenannten Kernbauweise. Ein Charakteristikum dieser Kernbauweise sind starke Streuflüsse, die
Ursache einer sehr stark abfallenden Lastkennlinie solcher Transformatoren sind. Diese stark fallende Lastkennlinie
schränkt den möglichen Regelbereich ganz erheblich ein. Bei Transformatoren in Mantelbauweise
wie bei dem eingangs erwähnten der US-OS 36 22 868 ist jede Wicklung von einem geschlossenen Eisenkreis
umgeben. Die bei dieser Mantelbauweise auftretenden Streuflüsse sind sehr viel geringer als die der Kernbauweise,
was eine entsprechend flache Lastkennlinie zur Folge hat, die für Regelungszwecke sehr viel besser
geeignet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen steuerbaren Transformator, das heißt einen Transformator mit steuerbarer
Ausgangsspannung, in Mantelbauweise zu schaffen, bei dem der Steuerkreis einen verhältnismäßig
geringen Einfluß auf den Hauptkreis hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Transformator mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Bei dieser Lösui.g bildet der Steuerkreis selbst den
geschlossenen, magnetischen Steuerkreis, zu dem der Transformatorkern allenfalls einen Nebenschluß darstellt.
Auf diese Weise geht ein sehr viel geringerer Teil des Steuerflusses durch den Transformatorkern, was zu
einer überraschenden Verbesserung der Eigenschaften des in Frage stehenden Transformators geführt hat. An
Hand von
A b b. 1 soll im Prinzip der Erfindungsgegenstand an
Hand von Ferrit-E-Kernen gezeigt werden. Die beiden E-Kerne 1 und 2 bilden den Transformatorkern, wobei
dazwischen die beiden Steuerstege 3 und 4 eingeschoben sind. An Hand von
A b b. 2 soll die Wirkungsweise des steuerbaren Transformators erläutert, bzw. gezeigt werden.
Auf dem Kern 2 befindet sich die Primärwicklung 5 und die zweite Kernhälfte 1, die Sekundärwicklung 6.
Zwischen diesen beiden E-Kernen 1 und 2 wurde ein weiterer schmaler E-Kern 3 von der einen Seite und ein
zweiter Ε-Kern 4 von der anderen Seite eingeschoben, so daß dieselben sich in der Trafomitte treffen, bzw.
schließen.
Jeder dieser beiden eingeschobenen E- Kerne besitzt im mittleren Steg eine Wicklung 7 und 8, welche z. B. in
Reihe geschaltet werden und derart gepolt sind, daß sich ihre induzierten Spannungen gegenseitig aufheben. Bei
eingeschalteter, bzw. gespeister Primärwicklung 5 und stromlosen Steuerwicklungen 7 und 8 ergibt sich in der
Sekundärwicklung 6 des Transformators praktisch auch keine Spannung, weil der primäre magnetische Fluß sich
ungehindert über die beiden seitlich eingeschobenen E-Kerne 3 und 4 ausbreiten, bzw. sehließen kann. In den
Steuerwicklungen 7 und 8 bleibt dabei die resultierende Gesamtspannung, infolge der bestimmten Polung praktisch
Null.
Schickt man nun einen bestimmten Steuerstrom, z. B. Gleichstrom durch diese in Reihe geschalteten Steuerwicklungen
7 und 8, so verändert sich der magnetische Flußverlauf zu Gunsten der Sekundärwicklung des
Transformators. Durch eine entsprechende Einstellung des Steuergieichstromes kann somit jede gewünschte
Spannung oder Leistung eingestellt werden.
A b b. 2 zeigt die Abhängigkeit der Sekundär- bzw. Ausgangsleistung zum Steuergleichstrom, wobei der
Ferrittransformator z. B. Bestandteil eines Transistorwechselrichters
ist, welcher aus einer Batterie gespeist wird. Die Betriebsfrequenz beträgt dabei etwa 25 kHz
wobei die übertragene Leistung verlustarm eingestellt werden kann. Der vorliegende Transistorwechseirichter
war für eine maximale Leistung von 100 Watt ausgelegt, die notwendige Steuerleistung beträgt dabei etwa 1 bis
2% der übertragenen Gesamtleistung. Mit Hilfe bekannter elektronischer Schaltmittel kann nun die Ausgangsspannung
oder Leistung beliebig beeinflußt, bzw. gesteuert werden. Durch Eingabe entsprechender niederfrequenter,
sinusförmiger Steuerimpulse in den Steuerkreis des Transformators konnte z. B. bei einem
Wechselrichter schwingend mit 25 kHz eine Ausgangsfrequenz von 50 Hz bei Mitverwendung entsprechender
Schaltmitte! erzeugt werden, wobei die Kurvenform nahezu sinusförmig ist
Die beiden magnetischen Steuerkreise sind im vorliegenden
Beispiel im Bereich zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung angeordnet, so daß der Trafokern
zweckmäßigerweise in diesem Fall in der Mitte getrennt ist. ist jedoch nur eine sehr begrenzter Steuerbereich
erforderlich, so wird man vorteilhafterweise einen Teii der Primär- oder Sekundärwicklung, z. B.
80—90% festkoppeln, während die restlichen 10—20%
der Primär- oder Sekundärwicklung durch den magnetischen, steuerbaren Kreis getrennt sind. Beim 3-Phasentransformator
ist sinngemäß diese magnetische Steueranrodnung 3fach am Transformatorkern angeordnet.
Entsprechend läßt sich diese gefundene Konstruktion und Schaltweise auch bei Spartransformatoren
mit großem Vorteil anwenden.
Die gefundene Transformatorkonstruktion und seine Schaltweise ist für beliebige Leistungsgrößen und Betriebsfrequenzen
anwendbar. Bei entsprechend hoher Betriebsfrequenz läßt sich die Erfindung auch als Verstärker
verwenden. Für Transformatoren mit Schnittbandkernen, bzw. kornorientierten Blechen, ist darauf
zu achten, daß die beiden seitlich eingeschobenen Eisenpakete aus Materialien bestehen, welche keine bevorzugte
Magnetisierungsrichtung aufweisen.
Nachdem das gefundene Schaltprinzip vollkommen galvanisch getrennt vom ia steuernden Leistungskreis
arbeitet und dabei mit verhältnismäßig kleiner Gleichstromleistung eine beliebig exakte Regelung der Ausgangsspannung,
bzw. Ausgangsleistung gegeben ist, so ist die Anwendung dieses Regelprinzips von besonders
großer Bedeutung im Hochspannungs- und Bahnbetrieb.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Steuerbarer Transformator mit einem geschlossenen magnetischen Hauptkreis, der von einem
Transformatorkern (1, 2) gebildet wird, welcher auf dem mittleren Steg eines ersten E-Kerns (2) einen
ersten Teil (5) einer Wicklungsanordnung (5, 6) und auf dem mittleren Steg eines zweiten E-Kerns (1)
den zweiten Teil (6) der Wicklungsanordnung trägt, und
einem geschlossenen magnetischen Steuerkreis, umfassend einen Steuerkern (3, 4), der zwischen den
beiden Ε-Kernen des Transformatorkerns (1) angeordnet ist
geringeren Querschnitt als diese besitzt und zwei symmetrische magnetische Nebenschlösse zum magnetischen
Hauptkreis bildet, welche je mittels einer auf dem Steuerkern (3,4) angeordneten Steuerwicklung
(7, 8) steuerbar sind, wobei die beiden Steuerwicklunger (7,8) derart in Reihe geschaltet sind, daß
sich die in äinen induzierten Spannungen gegenseitig
aufheben, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkern (3, 4) zwei E-Steuerkerne umfaßt, die je auf ihrem mittleren Steg eine der Steuerwicklungen (7, 8) tragen und von denen zur Bildung des geschlossenen magnetischen Steuerkreises der eine von der einen Seite unvi der andere von der anderen Seite des Transformatorkerns (1, 2) gegeneinander zwischen dessen Kernteile geschoben sind.
daß der Steuerkern (3, 4) zwei E-Steuerkerne umfaßt, die je auf ihrem mittleren Steg eine der Steuerwicklungen (7, 8) tragen und von denen zur Bildung des geschlossenen magnetischen Steuerkreises der eine von der einen Seite unvi der andere von der anderen Seite des Transformatorkerns (1, 2) gegeneinander zwischen dessen Kernteile geschoben sind.
2. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformatorkern
(1,2) uhd der S;euerkern (3,4) Ferritkerne
sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823221744 DE3221744C2 (de) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | Steuerbarer Transformator |
CH316683A CH658928A5 (de) | 1982-06-09 | 1983-06-09 | Transformator mit steuerbarer ausgangsspannung. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823221744 DE3221744C2 (de) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | Steuerbarer Transformator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3221744A1 DE3221744A1 (de) | 1983-12-15 |
DE3221744C2 true DE3221744C2 (de) | 1986-01-09 |
Family
ID=6165701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823221744 Expired DE3221744C2 (de) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | Steuerbarer Transformator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH658928A5 (de) |
DE (1) | DE3221744C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10330053A1 (de) * | 2003-07-03 | 2005-02-10 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt und Ronde für einen Druckkontakt eines Halbleiterbauelements |
DE102021005080A1 (de) | 2021-10-12 | 2023-04-13 | Walter Fürthaller | Stromgenerator |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3622868A (en) * | 1970-02-06 | 1971-11-23 | Joachim H Todt | Regulating power transformer with magnetic shunt |
US4213084A (en) * | 1977-05-20 | 1980-07-15 | Tdk Electronics Company Limited | Variable leakage transformer |
-
1982
- 1982-06-09 DE DE19823221744 patent/DE3221744C2/de not_active Expired
-
1983
- 1983-06-09 CH CH316683A patent/CH658928A5/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10330053A1 (de) * | 2003-07-03 | 2005-02-10 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt und Ronde für einen Druckkontakt eines Halbleiterbauelements |
DE102021005080A1 (de) | 2021-10-12 | 2023-04-13 | Walter Fürthaller | Stromgenerator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3221744A1 (de) | 1983-12-15 |
CH658928A5 (de) | 1986-12-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ELEKTRA BAHN-ELEKTRONIK GMBH, 7750 KONSTANZ, DE |
|
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KREUTZER, OTTO GEIST, PETER, 7750 KONSTANZ, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |