DE4341721A1 - Transformer with a frame-shaped laminated core - Google Patents
Transformer with a frame-shaped laminated coreInfo
- Publication number
- DE4341721A1 DE4341721A1 DE4341721A DE4341721A DE4341721A1 DE 4341721 A1 DE4341721 A1 DE 4341721A1 DE 4341721 A DE4341721 A DE 4341721A DE 4341721 A DE4341721 A DE 4341721A DE 4341721 A1 DE4341721 A1 DE 4341721A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transformer
- windings
- voltage
- laminated core
- free space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/08—High-leakage transformers or inductances
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator mit rahmenförmigem Blechpaket, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention relates to a transformer with a frame Laminated core as defined in the preamble of claim 1.
Solche Transformatoren werden z. B. zur Bereitstellung von 16 2/3 Hz-Energie bei der Bahnstromversorgung über statische Umrichter mit Leistungshalbleitern eingesetzt. Die benötigte hohe Leistung wird dabei durch Parallelschaltung von mehreren einspeisenden Vierquadrantenstellern über nur einen solchen Transformator erreicht.Such transformers are used for. B. to provide 16 2/3 Hz energy traction power supply via static converters with power semiconductors used. The high power required is achieved by connecting in parallel several four-quadrant feeders using just one Transformer reached.
In Fig. 5 ist das schematische Schaltbild für einen solchen Transformator mit vier auf separate Unterspannungswicklungen 1 einspeisende Vierquadrantensteller 2 dargestellt. Die vier Oberspannungswicklungen 3 sind allgemein parallel geschaltet.In FIG. 5, the schematic diagram is shown of such a transformer with four-feeding to separate low-voltage windings 1 four-quadrant controller 2. The four high-voltage windings 3 are generally connected in parallel.
Der konstruktive Aufbau eines solchen bekannten Transformators ist Fig. 6 entnehmbar. Um die Schenkel 4 und 5 eines rahmenförmigen Blechpakets 6 sind dabei die Unterspannungswicklungen 1 und Oberspannungswicklungen 3 je zu Paaren gruppiert und ragen einseitig in den vom Blechpaket 6 umschlossenen zentralen Freiraum 7.The construction of such a known transformer is shown in FIG. 6. To the legs 4 and 5 of a frame-shaped lamination stack 6 while the low-voltage windings 1 and high-voltage windings 3 are each grouped into pairs and project on one side in the space enclosed by the lamination stack 6 central space. 7
Die 16 2/3 Hz-Wechselspannung wird durch Pulsen von Leistungshalbleitern (GTOs) in Vierquadrantenstellern 2 aus Gleichspannungen erzeugt. Durch das Pulsen sind die Ausgangsspannungen e₁, e₂, e₃ und e₄ der Vierquadrantensteller (vgl. Fig. 5) entsprechend Fig. 7c mit hohen Oberschwingungen überlagert. Diese Spannungsoberschwingungen verursachen weiter Stromoberschwingungen in den Unterspannungswicklungen 1, wie in Fig. 7b dargestellt. Zur Kompensation der Stromoberschwingungen werden die einzelnen Vierquadrantensteller versetzt getaktet. Dadurch wird der Ausgangsstrom des Transformators iGes in der Oberspannungswicklung 3 sinusförmig (vgl. Fig. 7a).The 16 2/3 Hz AC voltage is generated by pulsing power semiconductors (GTOs) in four-quadrant actuators 2 from DC voltages. By pulsing the output voltages e₁, e₂, e₃ and e₄ of the four-quadrant actuator (see. Fig. 5) corresponding to Fig. 7c with high harmonics. These voltage harmonics further cause current harmonics in the undervoltage windings 1 , as shown in FIG. 7b. To compensate for current harmonics, the individual four-quadrant actuators are clocked with an offset. As a result, the output current of the transformer iGes in the high-voltage winding 3 becomes sinusoidal (cf. FIG. 7a).
Von den Stromoberschwingungen in den Unterspannungswicklungen 1 werden zusätzliche Stromwärmeverluste im Transformator und in den Stromrichtern hervorgerufen. Außerdem wird die Ausnutzung der Leistungshalbleiter (GTOs) durch die Stromspitzen deutlich verschlechtert. Diese Nachteile können durch den Einsatz von vier getrennten Transformatoren, die oberspannungsseitig in Reihe geschaltet sind, beseitigt werden. Dadurch werden aber die Kosten, das Volumen und das Gewicht des Transformators stark erhöht.Additional current heat losses in the transformer and in the converters are caused by the current harmonics in the undervoltage windings 1 . In addition, the utilization of the power semiconductors (GTOs) is significantly deteriorated by the current peaks. These disadvantages can be eliminated by using four separate transformers, which are connected in series on the high-voltage side. However, this greatly increases the cost, volume and weight of the transformer.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformator so auszubilden, daß auf einfache Weise, ohne wesentliche Erhöhung der Transformatorkosten, des Transformatorvolumens und des Gewichtes die unerwünschten Stromoberschwingungen stark reduziert werden können.The object of the invention is to design a transformer so that simple way, without significantly increasing the transformer costs, the Transformer volume and weight the unwanted Current harmonics can be greatly reduced.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous configurations are the subclaims removable.
Anhand von schematischen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.Based on schematic embodiments, the invention in explained in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 den neuartigen Transformatoraufbau für vier Wicklungspaare, Fig. 1 shows the novel transformer assembly of four pairs of windings,
Fig. 2 die zugehörigen Strom- und Spannungsverläufe, Fig. 2, the corresponding current and voltage waveforms,
Fig. 3 den neuartigen Transformatoraufbau für sechs Wicklungspaare, Fig. 3 shows the novel transformer assembly for six pairs of windings,
Fig. 4 den Transformatoraufbau für acht Wicklungspaare, Fig. 4 shows the transformer construction for eight pairs of windings,
Fig. 5 bis 7 den schon erläuterten Stand der Technik. Fig. 5 to 7 the state already explained art.
Wie Fig. 1 zeigt, ist dem neuen Transformator statt des bloßen bisher üblichen rahmenförmigen Blechpakets 6 ein kreuzförmiges Zwischenjoch 8 integriert. In den damit gebildeten vier Fenstern 9 (im bisherigen Freiraum 7) liegen die vier Wicklungspaare 1/3 ein. Das der neuen Konstruktion zugrundeliegende Prinzip ist folgendes:As shown in FIG. 1, a cross-shaped intermediate yoke 8 is integrated into the new transformer instead of the mere frame-shaped laminated core 6 which has hitherto been the case. The four winding pairs 1/3 lie in the four windows 9 thus formed (in the previous free space 7 ). The principle underlying the new design is as follows:
Die Größe der Stromoberschwingungen in den Unterspannungswicklungen 1 ist von der Streuinduktivität abhängig und nimmt mit zunehmender Streuinduktivität ab. Bei Transformatoren mit mehreren Unterspannungswicklungen 1 gibt es zwei unterschiedliche Streuinduktivitäten: Die zwischen den einzelnen Unterspannungswicklungen 1 und die zwischen den Unterspannungswicklungen 1 und den Oberspannungswicklungen 3. Während die erste Streuinduktivität für die Begrenzung der Stromoberschwingungen maßgebend ist, bestimmt die zweite den Spannungsabfall des Transformators. Bei der bisherigen Transformatorkonstruktion (vgl. Fig. 6) sind die Größen der beiden Streuinduktivitäten voneinander abhängig. Die Streuinduktivität zwischen den Unterspannungswicklungen 1 darf deswegen zur Verringerung der Stromoberschwingungen nicht beliebig erhöht werden, da sonst der Spannungsabfall des Transformators ebenfalls vergrößert wird, was eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Transformators bedeutet.The magnitude of the current harmonics in the undervoltage windings 1 depends on the leakage inductance and decreases with increasing leakage inductance. In the case of transformers with a plurality of undervoltage windings 1, there are two different leakage inductances: that between the individual undervoltage windings 1 and that between the undervoltage windings 1 and the high-voltage windings 3 . While the first leakage inductance is decisive for limiting the current harmonics, the second determines the voltage drop of the transformer. In the previous transformer design (see FIG. 6), the sizes of the two leakage inductances are dependent on one another. The leakage inductance between the undervoltage windings 1 must therefore not be increased arbitrarily to reduce the current harmonics, since otherwise the voltage drop of the transformer is also increased, which means a deterioration in the electrical properties of the transformer.
Bei der neuen Transformatorkonstruktion werden die vier Unter- und Oberspannungswicklungen durch das zusätzliche Zwischenjoch 8 magnetisch entkoppelt. Damit kann die Streuinduktivität zwischen den einzelnen Unterspannungswicklungen 1, die die Größe der Stromoberschwingungen bestimmt, ohne Einfluß auf die andere Streuinduktivität beliebig erhöht werden. D.h., die Stromoberschwingungen können durch Erhöhung der Streuinduktivität stark reduziert werden, ohne den Spannungsabfall des Transformators zu vergrößern. In den Fig. 2a und 2b sieht man, daß die Ströme durch den Einsatz der neuen Transformatorkonstruktion sowohl in den Oberspannungs- als auch in den Unterspannungswicklungen sinusförmig sind. Da im Zwischenjoch 8 nur Oberschwingungen des Flusses vorhanden sind, die eine sehr kleine Amplitude haben, kann das Zwischenjoch 8 sehr schmal dimensioniert werden. Um die Stromoberschwingungen z. B. um ca. 20-fach zu reduzieren, wird ein Querschnitt des Zwischenjoches 8 von etwa nur 1/10 des Schenkelquerschnitts 4 bzw. 5 benötigt. Aus diesem Grund wird der Transformator durch das zusätzliche Zwischenjoch 8 nicht viel größer und schwerer.In the new transformer design, the four low and high voltage windings are magnetically decoupled by the additional intermediate yoke 8 . The leakage inductance between the individual undervoltage windings 1 , which determines the magnitude of the current harmonics, can thus be increased as desired without influencing the other leakage inductance. This means that the current harmonics can be greatly reduced by increasing the leakage inductance without increasing the voltage drop of the transformer. In FIGS. 2a and 2b it is seen that the currents are sinusoidal by the use of the new transformer design both in the Oberspannungs- and in the low-voltage windings. Since only harmonics of the river are present in the intermediate yoke 8 , which have a very small amplitude, the intermediate yoke 8 can be dimensioned very narrow. To the current harmonics z. B. to reduce by about 20 times, a cross section of the intermediate yoke 8 of about only 1/10 of the leg cross section 4 or 5 is required. For this reason, the additional intermediate yoke 8 does not make the transformer much larger and heavier.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Transformatorkonstruktionen für sechs- oder achtfache Einspeisung und entsprechend angeordnet zweimal drei bzw. zweimal vier Wicklungspaare 1/3. Das Transformator-Blechpaket 6 ist hier durch zwei bzw. drei aneinandergrenzende kreuzförmige Zwischenjoche 8, die ineinander übergehen, ergänzt. Das Wirkungsprinzip ist wie bereits geschildert. FIGS. 3 and 4 show transformer designs for six or eight times the feed and arranged corresponding to two three or four pairs of windings twice 1/3. The transformer laminated core 6 is supplemented here by two or three adjacent cross-shaped intermediate yokes 8 which merge into one another. The principle of action is as already described.
Die neue Transformatorkonstruktion kann überall dort, wo mehrere Vierquadrantensteller parallel betrieben werden, z. B. auch auf Lokomotiven, eingesetzt werden.The new transformer design can be used wherever several Four quadrant actuators are operated in parallel, e.g. B. also on locomotives, be used.
Claims (4)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4341721A DE4341721C2 (en) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | Transformer with a frame-shaped laminated core |
AT94250233T ATE149269T1 (en) | 1993-12-03 | 1994-09-23 | TRANSFORMER WITH FRAME SHEET PACKAGE |
EP94250233A EP0656637B1 (en) | 1993-12-03 | 1994-09-23 | Transformer with frame-shaped stack of laminations |
DE59401857T DE59401857D1 (en) | 1993-12-03 | 1994-09-23 | Transformer with a frame-shaped laminated core |
NO944661A NO306084B1 (en) | 1993-12-03 | 1994-12-02 | Transformer with frame-shaped plate stack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4341721A DE4341721C2 (en) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | Transformer with a frame-shaped laminated core |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4341721A1 true DE4341721A1 (en) | 1995-06-08 |
DE4341721C2 DE4341721C2 (en) | 1996-02-08 |
Family
ID=6504400
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4341721A Expired - Fee Related DE4341721C2 (en) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | Transformer with a frame-shaped laminated core |
DE59401857T Expired - Lifetime DE59401857D1 (en) | 1993-12-03 | 1994-09-23 | Transformer with a frame-shaped laminated core |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59401857T Expired - Lifetime DE59401857D1 (en) | 1993-12-03 | 1994-09-23 | Transformer with a frame-shaped laminated core |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0656637B1 (en) |
AT (1) | ATE149269T1 (en) |
DE (2) | DE4341721C2 (en) |
NO (1) | NO306084B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106128720A (en) * | 2016-08-30 | 2016-11-16 | 吴江变压器有限公司 | A kind of matrix loop structure |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19745812A1 (en) * | 1997-10-16 | 1999-04-22 | Asea Brown Boveri | Transformer with frame-shaped plate packet for power supply system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE631785C (en) * | 1931-04-08 | 1936-06-26 | Emil Wirz Dr Ing | Single-phase core or shell transformer |
DE1110299B (en) * | 1959-12-23 | 1961-07-06 | Siemens Reiniger Werke Ag | Three-phase high voltage transformer for X-ray apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR704640A (en) * | 1929-10-19 | 1931-05-22 | Thomson Houston Comp Francaise | Improvements made to electrical transformers |
DE695233C (en) * | 1936-10-02 | 1940-08-20 | Licht Und Kraft Akt Ges | Three-phase transformer, especially for supplying electricity to electrical welding equipment |
CH247752A (en) * | 1944-07-24 | 1947-03-31 | Haefely & Cie Ag Emil | Single-phase core type current transformer for high line voltages. |
US3287682A (en) * | 1960-05-18 | 1966-11-22 | Gen Electric | Core insulation for protection against impulse voltage |
-
1993
- 1993-12-03 DE DE4341721A patent/DE4341721C2/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-23 EP EP94250233A patent/EP0656637B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-23 AT AT94250233T patent/ATE149269T1/en not_active IP Right Cessation
- 1994-09-23 DE DE59401857T patent/DE59401857D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-02 NO NO944661A patent/NO306084B1/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE631785C (en) * | 1931-04-08 | 1936-06-26 | Emil Wirz Dr Ing | Single-phase core or shell transformer |
DE1110299B (en) * | 1959-12-23 | 1961-07-06 | Siemens Reiniger Werke Ag | Three-phase high voltage transformer for X-ray apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KÜCHLER, Rudolf: Die Transformatoren. 2.Aufl., Berlin usw.: Springer-Verlag, 1966, S.50 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106128720A (en) * | 2016-08-30 | 2016-11-16 | 吴江变压器有限公司 | A kind of matrix loop structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE149269T1 (en) | 1997-03-15 |
NO306084B1 (en) | 1999-09-13 |
DE4341721C2 (en) | 1996-02-08 |
DE59401857D1 (en) | 1997-04-03 |
EP0656637A1 (en) | 1995-06-07 |
EP0656637B1 (en) | 1997-02-26 |
NO944661D0 (en) | 1994-12-02 |
NO944661L (en) | 1995-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10143279B4 (en) | frequency converter | |
DE2306917C3 (en) | Choke coil or transformer | |
DE60212463T2 (en) | SWITCHING POWER SUPPLY WITH SNUBBER NETWORK | |
DE102007028077A1 (en) | Device for feeding electrical energy into a power supply network and DC-DC converter for such a device | |
DE112010005642T5 (en) | Magnetic interphase device for the removal of harmonics | |
DE10128152B4 (en) | Ship propulsion system with reduced on-board distortion | |
EP0597409B1 (en) | Multisystem vehicle | |
DE102016201258A1 (en) | Electric voltage converter with several storage chokes | |
EP0396126A2 (en) | Power supply device | |
EP1670129B1 (en) | Voltage converter | |
DE1099062B (en) | Controllable device for converting DC voltages or currents in a bridge circuit | |
DE2214950A1 (en) | Circuit arrangement for connecting at least two windings to one another | |
DE3125240C2 (en) | DC high voltage generator | |
DE19817752A1 (en) | Electrical circuit arrangement for supplying an electrical drive system | |
DE3035305C2 (en) | Inverter circuit for a three-phase synchronous motor | |
DE4341721A1 (en) | Transformer with a frame-shaped laminated core | |
DE2739387A1 (en) | Vehicle electric current supply controller - has single magnetic circuit regulating two separate inductor systems | |
DE102017213141A1 (en) | Method for operating a DC-DC converter | |
DE3545770C2 (en) | ||
EP0387841A2 (en) | Noise-damping bobbin arrangement for damping symmetric and asymmetric noise currents | |
DE3942427A1 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONSTRUCTION OF UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY UNITS | |
DE926866C (en) | Throttle arrangement adjustable by pre-magnetization | |
DE3509853C2 (en) | ||
EP0491690B1 (en) | Process for control of a multi-stage pulse converter | |
AT286458B (en) | Three-phase inductor arrangement to compensate for the capacitive charging power of large supply networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |