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.