DE607127C - Transformator fuer kontinuierliche Spannungsregelung - Google Patents

Description

• Transformator für kontinuierliche Spannungsregelung Es ist bekannt, daß sich zwischen der Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators bei Belastung magnetische Streuflüsse ausbilden, die den Nutzkraftfluß herabsetzen. Die induzierte Spannung entspricht dann nicht mehr in ihrer Größe dem übersetzungsverhältnis, sondern ist um den Streukoeffizienten kleiner. Man ist daher in der Lage, durch Veränderung der Streuung die sekundäre Nutzleistung zu regeln. Dies geschieht in der üblichen Weise dadurch, daß man den magnetischen Widerstand des Streuweges ändert. Die Mittel hierfür. sind bekannt, z. B. räumliche Verlagerung der Primär- und Sekundärwicklung gegeneinander oder Einfügung eines Eisenpaketes in den magnetischen Kreis des Streuflusses. Diese Änderung des Streueffektes erfolgt unter Benutzung mechanischer Hilfsmittel nicht trägheitslos und ist daher für eine schnelle Zustandsänderung unbrauchbar. Die Erfindung gibt eine Einrichtung bekannt, die diese Mängel beseitigt.
• In der Fig. i besteht der Transformator aus zwei voneinander getrennten Eisenwegen, nämlich einem Hauptkreis i und einem Erregerkreis 2. Die Eisenwege i und 2 sind durch eine Primärwicklung 3, die an einem Wechselstromnetz ¢ liegt, miteinander verkettet. Auf dem Hauptkreis i ist die Sekundärwicklung 5 aufgebracht, welche den Strom für den Verbraucher 6 liefert. Der Erregerkreis 2 trägt noch eine besondere Erreger-Wicklung 7, die mit einem Gleichrichter 8, einer Gleichstromquelle 9 konstanter Spannung und einem regelbaren Widerstand i o in Reihe liegt.
• Wird die Primärwicklung 3 von einem Wechselstrom durchflossen, so magnetisiert sie die beiden Eisenkörper i und z. Bei abgeschalteter Erregerwicklung 7 und nicht belasteter Sekundärwicklung 5 verteilt sich der von der Primärwicklung 3 erzeugte Kraftfluß auf beide Eisenkreise i und 2. Die Leerlaufspannung an der Sekundärwicklung 5 ist daher kleiner, als dem tatsächlichen übersetzungsverhältnis entspricht. Vergrößert man nun den magnetischen Widerstand des Kreises 2, was erfindungsgemäß durch eine Gleichstromvormagnetisierung über die Erregerspule 7 geschieht, so wird der Kraftfluß in den Kreis i gedrückt, was einen Spannungsanstieg an der Sekundärwicklung 5 hervorruft. Somit kann also die Sekundärspannung im Leerlauf durch den Grad der Vormagnetisierung geändert werden, Nun ist die Anordnung des magnetischen Kreises 2 zur Primar-und Sekundärwicklung derart, daß der Streufluß seinen Weg durch den magnetischen Kreis 2 nimmt. Es wird daher mit der Größe der Vormagnetisierung im Kreis 2 auch gleichzeitig der magnetische Widerstand des Streuweges beeinflußt. Ist die Erregerspule 7 abgeschaltet und nimmt man -die E. J: Kurve an der Sekundärwicklung 5 auf, so ergibt sich die Kurve i der Fig. 2. In diesem Fall stellt der magnetische Kreis 2 sowohl für den Hauptfluß als auch für den Streufluß der Sekundärspule 5 einen idealen magnetischen Nebenschluß dar. Wird dagegen der Kreis 2 durch die Spule 7 vormagnetisiert, so ändert sich die E. J.-Kurve i in eine solche 2 der Fig. 2. In diesem Falle hat der Kreis 2 durch die Vormagnetisierungerheblich an magnetischem Widerstand zugenommen; die Leerlaufspannung an der Sekundärwicklung 5 ist gestiegen, und eine Verringerung des Streuflusses ist eingetreten.
• Zwischen den Werten der Kurve i und den Werten der Kurve 2 läßt sich somit mit Hilfe der Vormagnetisierung des Kreises 2 (Fig. i) jeder beliebige Leistungswert einregulieren.
• Der Regelbereich ist um so größer, je größer der Anteil an dem totalen Kraftfluß ist, der auf den Kreis--> bei Leerlauf entfällt. Diesen Anteil kann man dadurch erhöhen, daß man den magnetischen Widerstand dieses Kreises kleiner macht als denjenigen des Kreises i. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man dem Kreis i durch eine geeignete Einschnürung i i einen größeren magnetischen Widerstand gibt. Es ist dann unnötig, durch größeren Materialaufwand im Kreis 2 denselben Erfolg zu erzielen. Hierbei ist aber zu beachten, daß die magnetische Sättigung im Kreis i bei vormagnetisiertem Kreis 2 nicht oberhalb der kritischen Sättigung verläuft. Ist dies der Fall, so ist es unmöglich, eine brauchbare Differenz zwischen den Kurven i und 2 der Fig. 2 zu erzeugen. .Die Einregulierung eines gewünschten Belastungspunktes kann durch den Widerstand i o in der Fig. i erfolgen. Als Sfronn.quelle für den Erregerstrom dient eine Gleichstromquelle 9, welche einen konstanten Strom liefert.
• Nach der Erfindung wird der Erregerstrom der Vormagnetisierung nicht nur innerhalb einer gegebenen Charakteristik konstant gehalten, sondern auch von der sekundären Klemmenspannung des Transformators abhängig gemacht: Zu diesem Zweck wird die Erregerwicklung 7 - zur Sekundärwicklung 5 parallel geschaltet, wie in der Fig. i angegeben. Wird zunächst die Stromquelle 9 mit konstanter Spannung aus dem Erregerkreis abgeschaltet, so erhält die Erregerwicklung über den Gleichrichter 8 einen Gleichstrom, der von der Klemmenspannung des unbelasteten .Transformators herrührt. Erfolgt nun eine zunehmende Belastung durch den Verbraucher 6, so sinkt damit die sekundäre Klemmenspannung des Transformators nach der Kurve 2 der Fig. 2. Dies hat wiederum eine Verringerung des Erregerstromes zur Folge, so daß bei Nullwerden der Klemmenspannung auch der Erregerstrom Null geworden ist. Der Verlauf dieser E. J.-Kurve wird durch die Kurve 3 der Fig. 2 dargestellt. Wird daher nach der Erfindung der Erregerstrom spannungsabhängig von der sekundären Klemmenspannung des Transformators gemacht, so unterscheidet sich die E. J.-Kurve nicht mehr von derjenigen einer Nebenschlußmaschine für Gleichstrom. Umgekehrt ist es natürlich möglich, den Erregerstrom von der Sekundärwicklung des Transformators stromabhängig zu machen, um mit steigendem Sekundärstrom ein Ansteigen der Charakteristik zu erhalten.
• Endlich ist es möglich, den Erregerstrom aus einer Stromquelle 9 mit konstanter Spannung in Verbindung, mit einer von der sekundären Klemmenspannung des Transformators abhängigen zu betreiben, wie die Schaltung der Fig. i angibt. In diesem Fall verläuft die Charakteristik nach der Kurve 4. der Flg. 2.
• Die Erregerleistung kann weniger als i 0,16 der maximalen Transformatorleistung betragen. Die Erfindung ist überall da anwendbar, wo es auf konstanten Strom oder konstante Spannung bei veränderlicher Belastung ankommt, ferner da, wo sehr große Ströme kontinuierlich geregelt werden müssen, z. B. bei elektrischen Erhitzungs-, Widerstandsschweißmaschinen und bei der Elektrobeheizung, endlich dort, wo die Form der Charakteristik von entscheidendem Einfluß ist, z: B. beim elektrischen Lichtbogenschweißen oder Lichtbogenofen. Bei der Lichtbogenschweißung gestattet die Charakteristik eine Verminderung der Leerlaufspannung von etwa 8o auf 40 Volt bei stufenloser Einstellung des Schweißstromes. Im Elektroofenbetrieb besteht die Möglichkeit, den Elektrodenstrom, der mehrere iooo Amp. betragen kann, durch einen Nebenschlußregler im Erregerkreis zu steuern, wobei der Kurzschlußstrom kleiner gehalten werden kann als der normale Belastungsstrom.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Transformator für kontinuierliche Spannungsregelung; bei dem einer von zwei durch die Primärwicklung miteinander verketteten magnetischen Kreise mittels Gleichstrom vormagnetisiert und die Sekundärwicklung ,auf dem nichtvormagnetisierten magnetischen Kreis aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand für den Streufluß zwischen Primär- und Sekundärwicklung durch die Vormagnetisierung verändert wird.
2. 2. Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom für die Vormagnetisierung von dem Sekundärstrom oder von der Sekundärspannung abhängig ist.
3. 3. Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromquelle für die Vormagnetisierung eine Stromquelle konstanter Spannung und die sekundäre Klemmenspannung benutzt sind.