DE360333C

DE360333C - Ruhender Frequenzumformer mit Hilfsmagnetisierung durch Gleichstromwicklungen

Info

Publication number: DE360333C
Application number: DEG47766D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken Gesellschaft fuer Drahtlose Telegraphie mbH
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1919-02-15
Filing date: 1919-02-15
Publication date: 1922-10-02

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 2. OKTOBER 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2t d GRUPPE 48

(G 47766 VIIIj₂I d²)

Gesellschaft für drahtlose Telegraphie m.b.H. in Berlin.

Ruhender Frequenzumformer mit Hilfsmagnetisierung durch Gleichstromwicklungen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Februar 1919 ab.

In der Gleichstromwicklung ruhender Frequenzumformer entstehen im allgemeinen Spannungen primärer und sekundärer Frequenzen. Die Spannungen erster Art lassen sich durch besondere Ausführungsformen der Transformatoren, z. B. nach Patent 303094, vermeiden. Die Spannungen zweiter Art dagegen schienen bis jetzt unvermeidlich zu sein. Denn die Gleichstromwicklung liegt magnetisch genau so wie die sekundäre Wicklungdes Umformers; bei Vorhandensein einer Nutzspannung in der letzteren muß demnach auch eine solche in der Gleiehstromwicklung auftreten. Und da die sekundäre Spannung

pro Windung bei den Frequenzumformern ziemlich groß ist, so war bis jetzt die Windungszahl der Gleichstromwicklung, um hohe Spannungen in ihr zu vermeiden, sehr beschränkt, d. h., man mußte für die Gleichstromerregung wenig Windungen und große Ströme nehmen. Die zur Erzeugung dieser Ströme nötige Gleichstromquelle mußte demnach von ganz kleiner EMK und großem ίο Strom sein. Und da solche Quellen im allgemeinen nicht vorhanden sind, so mußte man für diesen Zweck besondere Gleichstromumformer haben. Dadurch wird natürlich die Anlage verteuert und kompliziert. Nach der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß induktive Spannungsabfälle unmittelbar in oder zwischen die einzelnen Elemente oder Gruppen der Gleichstromwicklung möglichst gleichmäßig eingeschaltet werden.

Es wird dies dadurch erreicht, daß zwischen die einzelnen Elemente der Gleichstromwicklung selbst induktive Widerstände bzw. Eisenkerne eingeschaltet werden, so daß diese Wicklung wie die bekannte sonst außerhalb in den Gleichstromkreis eingeschaltete Drosselspule wirkt.

Der Erfindungsgedanke ergibt sich am besten, wenn man von der bekannten Anordnung der Abb. 1 ausgeht. In derselben bedeuten: D₁, D₂ zwei gleiche Transformatoren, P ihre primäre, 5" ihre sekundäre, G ihre Gleichstromwicklung, D eine Yorschaltdrosselspule und B eine Gleichstromquelle. Bei dieser An-Ordnung ist in der Gleichstroimvicklung die Spannung primärer Frequenz gleich Null, die der sekundären Frequenz aber ziemlich groß, und zwar ist die Spannung pro Windung gleich der doppelten der entsprechenden Spannung pro Windung in der Sekundärwicklung 5. Infolgedessen konnte, wie bereits erwähnt, die Windungszahl der Gleichstromwicklung, um große Gesamtspannungen und Isolationsschäden zu vermeiden, verhältnismäßig nur gering sein.

Der Zweck der Drosselspule D ist, einen sekundären Kurzschlußstrom in der Gleichstromwicklung zu verhindern und ist gewöhnlich von der Größe, daß der in ihr stattfinelende induktive Spannungsabfall ungefähr gleich der Sekundärspannung der Gleichstromwicklung ist. Auf diese Weise bekommt zwar die Gleichstromquelle B keine nennenswerte oder jedenfalls keine große Wechselspannung, dafür aber die Drosselspule fast die gesamte Sekundärspannung, so daß auch sie gut isoliert sein muß.

Diese beiden Nachteile werden nun nach

der Erfindung dadurch beseitigt, daß der induktive Spannungsabfall, der sonst in der Drosselspule stattfindet, in die Gleichstromwicklung selbst verlegt wird, beispielsweise dadurch (Abb. 2), daß der Eisenkern der Drosselspule D in den Raum der Gleichstromwicklung G hineingebracht wird. j In diesem Falle kann die Sekundärspannung jeder Windung durch den in ihr selbst j stattfindenden induktiven Spannungsabfall ganz oder nahezu ganz aufgehoben werden. Die Windungszahl der Gleichstromwicklung kann also sehr groß sein, ohne daß eine nennenswerte Sekundärspannung an ihren Enden auftritt. Außerdem wird eine besondere Drosselspule vermieden.

Damit die Nutzspannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 6" möglichst groß bleibt, ist es zweckmäßig, die Induktanz der Gleichstromwicklung, bzw', ihre Streuspannung gegenüber der Sekundärwicklung, möglichst groß zu halten. Dieses kann erreicht werden vor allem durch eine geschlossene Form des Eisenkerns, d. h. indem man den Kraftlinien von D einen guten magnetischen Schluß bietet, außerdem aber auch durch besondere Wicklungen auf dem Kern D, die zwischen den gemeinsamen Wicklungen der Kerne D₁, D₂ und D möglichst gleichmäßig eingeschaltet sind. Dieses ist beispielsweise in Abb. 3 dargestellt, wobei der Einfachheit halber die Wicklungen P und S weggelassen sind. Es bedeuten hier G₁ die gemeinschaftlichen, G„ die besonderen Gruppen der Gleichstromwicklung. Natürlich wird man auch hier dem Eisenkern D zweckmäßig eine geschlossene Form geben.

Eine sehr einfache Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 4 dargestellt. Sämtliche Kerne (D, D₁, D₂) sind als Hohlzylinder aus Eisenblechen (hier im Querschnitt dargestellt) ausgeführt und koachsial über- oder nebeneinander gestellt. Die Primärwicklungen P sind als Ringwicklungen gedacht, umgeben die Kerne D₁ bzw. D₂, wogegen die Wicklung G durch sämtliche Ringkerne gemeinschaftlich durchgeführt ist.

Die Pfeile in Abb. 4 geben den Wickelsinn bzw. die Stromrichtung in den einzelnen Wicklungen an. Es heben sich die Wirkungen der Wicklungen P auf G gegenseitig auf, so daß keine Primärspannung in G stattfindet.

Die Sekundärwicklungen S, die hier der Einfachheit halber weggelassen sind, dürfen ebenfalls wie P nur die Kerne D₁ und D₂ (aber nicht D) umgeben und sollen in bekannter Weise so angebracht werden, daß zwischen ihnen und P möglichst wenig Streuung stattfindet. Am besten also, wenn P und S in bekannter Weise (Brückenschaltung) miteinander vereinigt werden.

Der Kern D hat einen größeren Quer- lzo schnitt als D₁ und D₂, damit der Kurzschlußstrom möglichst klein wird,

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Man kann jedodi auch mit einem kleinen Kern D auskommen, wenn, man parallel zu den Klemmen von 5 einen entsprechend bemessenen Kondensator einschaltet, der die Wirkung des Kurzschlußstromes in G kompensiert oder sogar überkompensiert.

Damit die Streuung zwischen den Wicklungen P und 6" möglichst klein wird, ist es zweckmäßig (wie in allen Abbildungen angedeutet), zwischen D, D₁ und D₂ Lufträume bzw. nichtmagnetische Körper in genügender Stärke einzuschalten.

Statt den Kern D zwischen D₁ und D₂ unterzubringen, kann man ihn auch in zwei Teile teilen und auf beiden Seiten außerhalb der nebeneinander liegenden Spulen D₁ und D₂ anbringen.

Ein und derselbe Eisenkern D sowie eine und dieselbe Gleichstrorowicklung G können

so für mehrere Verdoppler gleichzeitig verwendet werden. Map braucht sie nur zu den Verdopplern D₁, D₂ koachsial zu legen. Dieses ist besonders wertvoll bei mehrfacher Frequenzsteigerung. Denn mit steigender Frequenz werden die Kerne D₁, D₂ immer kleiner, so daß die Gesamthöhe bzw. Länge der Anordnung durch Hinzufügung von mehreren j Verdopplern nicht wesentlich größer wird. ; Statt mehrerer getrennter Frequenzver- !

3" doppler mit mehreren Drosselspulen in Kaskadenschaltung bekommt man auf diese Weise einen einzigen kleinen Apparat.

In Abb. 5 ist diese Anordnung für einen zweistufigen Frequenzverdoppler dargestellt.

Zu den Kernen D, D₁ und D₂ treten die beiden Kerne D_s und D₄ für die zweite Stufe hinzu; diese Kerne werden kleiner als die Kerne der ersten Stufe, weil die Induktion B in allen Stufen ungefähr den gleichen Wert haben muß, da man sonst keine Verdopplung bekommt. Bei bestimmter Spannung braucht man daher bei den höheren Frequenzen der höheren Stufen weniger Eisen. Abb. 6 zeigt das Schaltschema. In Abb·. 5 sind wiederum die Sekundärwicklungen weggelassen. Die I Primärwicklungen auf den Kernen D₃ und D₄ \ müssen ebenso gewickelt sein, wie auf D₁ ' und D₂. Die Gleichstromwicklung G umfaßt sämtliche Kerne gemeinschaftlich. '

Claims

Patent-An Sprüche:

ι. Ruhender Frequenzumformer mit Hilfsmagnetisierung durch- Gleichstromwicklungen, wobei im Gleichstromzweig induktive Widerstände mit Eisenkern eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Eisenkerne zwischen die einzelnen Windungen der Gleichstromiwicklung selbst eingeschaltet werden,-so daß diese Wicklung wie die bekannte sonst außerhalb derselben in den" Gleichstromkreis eingeschaltete Drosselspule wirkt.
2. Ausführungsform des Frequenztransformators nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch geschlossene Form der in die Gleichstromwicklung eingefügten besonderen Kerne.
3. Ausführungsform-des Frequenztransformators nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromwicklung die Kerne der Frequenztransformatoren und die besonderen Drosselkerne gemeinschaftlich umfaßt.
4. Ausführungsform des Frequenztransformators nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer der gemeinschaftlichen Gleichstromwicklung für alle Kerne besondere Wicklungsteile vorgesehen sind, die nur die Drosselkerne umfassen und zweckmäßig zwischen den gemeinschaftlichen Windungen gleichmäßig verteilt sind.
5. Ausführungsform des Frequenztransformators nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren- und die Drosselkerne als koachsiale Ringe ausgebildet sind.
6. Ausführungsform des Frequenztransformators nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichstromwicklung und die besonderen Drosselkerne in derselben für mehrere Frequenztransformatoren gleichzeitig benutzt werden, so daß insbesondere Kaskadenumformer durch koachsialen Zusammenbau mehrerer Paare von Transformatorenkernen mit einem Drosselkern gebildet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

DERLW, GEDRUCKT IN »BR