DE607127C - Transformer for continuous voltage regulation - Google Patents

Transformer for continuous voltage regulation

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DE607127C DEN33436D DEN0033436D DE607127C DE 607127 C DE607127 C DE 607127C DE N33436 D DEN33436 D DE N33436D DE N0033436 D DEN0033436 D DE N0033436D DE 607127 C DE607127 C DE 607127C
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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.Continuous voltage regulation transformer It is known that between the primary and secondary winding of a transformer under load Form magnetic leakage fluxes that reduce the useful force flow. The induced Tension then no longer corresponds in size to the transmission ratio, but rather is smaller by the scattering coefficient. One is therefore able to change through change to regulate the secondary useful power of the dispersion. This is done in the usual way Way by changing the magnetic resistance of the scattering path. The means therefor. are known, e.g. B. spatial displacement of the primary and secondary winding against each other or insertion of an iron packet into the magnetic circuit of the leakage flux. This change in the scattering effect takes place using mechanical aids not inertia and is therefore useless for a quick change of state. The invention discloses a device which overcomes these deficiencies.

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.In FIG. I, the transformer consists of two separate ones Eisenwege, namely a main circuit i and an exciter circuit 2. The iron routes i and 2 are connected to one another by a primary winding 3 which is connected to an alternating current network [ chained. On the main circuit i, the secondary winding 5 is applied, which the Power for the consumer 6 supplies. The excitation circuit 2 also carries a special one Exciter winding 7, which with a rectifier 8, a direct current source 9 constant Voltage and an adjustable resistor i o is in series.

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.If an alternating current flows through the primary winding 3, then it magnetizes the two iron bodies i and z. With the excitation winding switched off 7 and the unloaded secondary winding 5 is distributed from the primary winding 3 generated power flow on both iron circles i and 2. The open circuit voltage at the Secondary winding 5 is therefore smaller than the actual transmission ratio is equivalent to. If one now increases the magnetic resistance of the circuit 2, which is according to the invention happens by a direct current bias via the excitation coil 7, so will the power flow is pressed into the circle i, causing an increase in voltage on the secondary winding 5 causes. Thus, the secondary voltage in no-load operation can be determined by the degree of Bias can be changed, now the arrangement of the magnetic circuit 2 to the primary and secondary winding in such a way that the leakage flux finds its way through the magnetic circuit 2 takes. It is therefore with the size of the bias im Circuit 2 also influences the magnetic resistance of the scattering path at the same time. If the excitation coil 7 is switched off and you take the E. J: curve on the secondary winding 5 on, it follows represents curve i of FIG. 2. In this case the magnetic circuit 2 for both the main flux and the leakage flux Secondary coil 5 represents an ideal magnetic shunt. In contrast, the circle 2 premagnetized by the coil 7, the E.J. curve i changes into one 2 of Fig. 2. In this case, the circuit 2 has significant due to the bias increased magnetic resistance; the open circuit voltage on the secondary winding 5 has increased and there has been a decrease in the leakage flux.

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.Between the values of curve i and the values of curve 2 can be thus with the help of the premagnetization of the circuit 2 (Fig. i) any desired power value adjust.

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.The control range is greater, the greater the proportion of the total power flow that is allocated to the circuit -> when idling. This proportion can be increased by making the magnetic resistance of this circuit smaller than that of circuit i. This can be achieved by giving the circuit i a greater magnetic resistance by means of a suitable constriction ii. It is then unnecessary to achieve the same success in district 2 by using more materials. It should be noted here, however, that the magnetic saturation in circuit i does not run above the critical saturation when circuit 2 is premagnetized. If so, it is impossible to produce a useful difference between curves i and 2 of FIG. The adjustment of a desired load point can be done by the resistor io in FIG. A direct current source 9, which supplies a constant current, serves as the Sfronn.quelle for the excitation current.

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.According to the invention, the excitation current of the premagnetization is not kept constant only within a given characteristic, but also from made dependent on the secondary terminal voltage of the transformer: For this purpose the excitation winding 7 - is connected in parallel to the secondary winding 5, as in of Fig. i indicated. First, the power source 9 with constant voltage disconnected from the excitation circuit, the excitation winding receives via the rectifier 8 a direct current, which is derived from the terminal voltage of the unloaded .Transformators originates. If there is now an increasing load from the consumer 6, then it decreases so that the secondary terminal voltage of the transformer according to curve 2 of Fig. 2. This in turn results in a reduction in the excitation current, so that at When the terminal voltage becomes zero, the excitation current has also become zero. The history this E.J. curve is represented by curve 3 of FIG. Will therefore after According to the invention, the excitation current depends on the voltage of the secondary terminal voltage made of the transformer, the E.J. curve no longer differs from that of a shunt machine for direct current. It is the other way around, of course possible, the excitation current from the secondary winding of the transformer dependent on the current to make in order to obtain an increase in the characteristic with increasing secondary current.

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.It is finally possible to use the excitation current from a power source 9 constant voltage in connection with one of the secondary terminal voltage of the transformer dependent to operate, as the circuit of Fig. i indicates. In this case, the characteristic runs according to curve 4 of 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.The excitation power can be less than 0.16 of the maximum transformer power be. The invention is applicable wherever there is constant current or constant tension is important with a variable load, furthermore where very large Currents need to be regulated continuously, e.g. B. with electrical heating, Resistance welding machines and electrical heating, finally where the shape is the characteristic has a decisive influence, e.g. in electric arc welding or electric arc furnace. In the case of arc welding, the characteristic allows a Reduction of the open circuit voltage from about 8o to 40 volts with stepless adjustment of the welding current. In electric furnace operation there is the possibility of increasing the electrode current, which can be several iooo Amp., by a shunt regulator in the excitation circuit to control, whereby the short-circuit current can be kept smaller than the normal Load current.

Claims (3)

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. PATENT CLAIMS: i. Transformer for continuous voltage regulation; one of two magnetic ones chained together by the primary winding Circles premagnetized by means of direct current and the secondary winding, on the non-premagnetized magnetic circuit is applied, characterized in that the magnetic Resistance for the leakage flux between the primary and secondary winding due to the premagnetization is changed. 2. Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom für die Vormagnetisierung von dem Sekundärstrom oder von der Sekundärspannung abhängig ist. 2. Transformer according to claim i, characterized in that that the excitation current for the premagnetization of the secondary current or of the Secondary voltage is dependent. 3. Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromquelle für die Vormagnetisierung eine Stromquelle konstanter Spannung und die sekundäre Klemmenspannung benutzt sind.3. Transformer according to claim i, characterized in that that a current source of constant voltage is used as the current source for the premagnetization and the secondary terminal voltage are used.
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