DE843443C

DE843443C - transformer

Info

Publication number: DE843443C
Application number: DES4224A
Authority: DE
Inventors: Erich Bergner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-05-24
Filing date: 1950-05-24
Publication date: 1952-07-07

Description

Transformator Die Steilheit der abfallenden Spannungsstromkennlinie eines Transformators bei Ohmscher und induktiver Last hängt im wesentlichen von der Streuung des Transformators ab. -Man kann infolgedessen die Steilheit der Kennlinie vergrößern, indem man die magnetische Leitfähigkeit für die Wege der Streukraftlinien erhöht. Transformatoren mit steil abfallender Kennlinie werden für viele Zwecke, z.13. als Schweißtransformator oder für die Speisung von Ladegleichrichtern, benötigt. Dabei ist es meist erforderlich, die Steilheit der Kennlinie beeinflussen zu können, was nach dem Vorhergesagten auf die Aufgabe hinausläuft, die magnetische Leitfähigkeit der Streuwege regelbar zu machen. Transformatoren, bei denen dies möglich ist, werden beispielsweise für Schweißzwecke ausgeführt. Diese Schweißtransformatoren besitzen ein sogenanntes Streujoch, welches mechanisch dem Hauptkern mehr oder weniger genähert werden kann oder an einer anderen Stelle einen einstellbaren Luftspalt besitzt. Die mechanische Verstellbarkeit des Streujoches bedingt aber eine wesentliche Verteuerung des Transformators und ist insbesondere dann ungeeignet, wenn es darauf ankommt, die Regelung der Streuung in Abhängigkeit von irgendwelchen Betriebsgrößen selbständig durchzuführen. Dies wäre nur mit Hilfe eines besonderen Verstellmotors möglich, der eine recht erhebliche Leistung haben m.üßte und zu dessen Steuerung ein großer Aufwand an Relais und Schützen erforderlich wäre. Außerdem verläuft eine solche Regelung naturgemäß sehr träge. In Fällen, wo es auf eine automatische und rasche Regelung der Kemiliniensteilheit ankommt, z. B. bei der selbsttätigen Batterieladung, zieht man es aus diesem Grund vor, einen gewöhnlichen Transformator zu verwenden und statt dessen in den Speisestromkreis des Ladegleichrichters besondere Drosselspuletz zu schalten, deren Induktiv ität durch Vorlnagnetisierung veränderbar ist. Auch diese Drosseln bedingen einen beachtlichen zusätzlichen Aufwand.Transformer The steepness of the falling voltage current characteristic of a transformer with ohmic and inductive load depends essentially on the spread of the transformer. - As a result, you can check the steepness of the characteristic increase by the magnetic conductivity for the paths of the stray lines of force elevated. Transformers with a steeply sloping characteristic are used for many purposes, z.13. as a welding transformer or for supplying charging rectifiers. It is usually necessary to be able to influence the steepness of the characteristic curve, what after the foregoing amounts to the task, the magnetic conductivity to make the spreading paths controllable. Transformers where this is possible will be for example carried out for welding purposes. These welding transformers own a so-called scattering yoke, which mechanically more or less approximates the main nucleus or has an adjustable air gap at another point. The mechanical adjustability of the Streujoches causes a substantial increase in the price of the transformer and is particularly unsuitable when it comes down to the regulation of the spread depending on any operational parameters independently perform. This would only be possible with the help of a special adjusting motor, which would have to have quite a considerable output and a large one to control it Expenditure on relays and contactors would be required. In addition, there is such a thing Regulation naturally very sluggish. In cases where it is automatic and rapid Regulation of the Kemiliniensteiniensteinheit arrives, z. B. with automatic battery charging, for this reason it is preferred to use an ordinary transformer and instead, special inductor network in the feed circuit of the charging rectifier to switch whose inductivity can be changed by pre-magnetization. These too Chokes require a considerable additional effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung besonderer Regeldrosseln in dem geregelten Stromkreis den Transformator so auszubilden, daß seine Streuung auf rein elektrischem Weg, d. h. ohne mechanisch verstellbare Glieder, beeinflußt werden kann. Gemäß der Erfindung wird die genannte Aufgabe in der Weise gelöst, daß in den Streuwegen des Transformators Eisenteile liegen, deren Permeabilität durch eine zusätzliche Erregung verändert wird. Die Erfindung nutzt also die Tatsache aus, daß die Permeabilität von Eisen tnit wachsender Erregung abnimmt.The invention is based on the object, avoiding particular ones To train control chokes in the regulated circuit, the transformer so that its dispersion in a purely electrical way, d. H. without mechanically adjustable links, can be influenced. According to the invention, said object is achieved in the manner solved that there are iron parts in the scattering paths of the transformer, their permeability is changed by an additional excitation. So the invention takes advantage of the fact suggest that the permeability of iron decreases with increasing excitation.

Die Anordnung nach der Erfindung wird zweckmäßig so getroffen, daß das Feld der zusätzlichen Lrregung in den Eisenteilen, die in den Streuwegen liegen, auf der Richtung der Streukraftlinien senkrecht steht. Da bei einer Vormagnetisierung der genannten Eisenteile die Molekularmagnete in ihnen bereits sämtlich oder zum Teil ausgerichtet sind, nimmt die magnetische Leitfähigkeit des Eisens quer zu der Richtung der llolekularmagnete ab. Durch die Querstellung des zusätzlichen Erregerfeldes zu dem Streufeld wird neben einem äußerst einfachen Aufbau erreicht, daß die zur Erzeugung des zusätzlichen Erregerfeldes dienenden Wicklungen mit den Arbeitswicklungen des Transformators nicht verkettet sind und somit in diesen keine Wechselspannung induziert werden kann;- das erlaubt eine Steuerung der Transformatorstreuutig mit einer sehr geringen Steuerleistung.The arrangement according to the invention is expediently made so that the field of additional excitation in the iron parts that lie in the scattering paths, is perpendicular to the direction of the scattering force lines. As with a premagnetization of the mentioned iron parts the molecular magnets in them already all or for Aligned part, the magnetic conductivity of the iron decreases transversely to the Direction of the llololecular magnets. By positioning the additional excitation field sideways to the stray field is achieved in addition to an extremely simple structure that the for Generation of the additional excitation field serving windings with the working windings of the transformer are not concatenated and therefore no alternating voltage in them can be induced; - this allows a control of the transformer scattered with a very low control output.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. i a und i b der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i a einen Transformator gemäß der Erfindung in Vorderansicht und Fig. i b im Grundriß. Es handelt sich dabei um einen dreiphasigen Transformator der sogenannten Kerntype. Sein Lisenkern i, in der Folge als Hauptkern bezeichnet, besteht in der üblichen Weise aus drei parallel angeordneten; nicht näher bezeichneten Schenkeln, die auf den Stirnseiten durch Schlußjoche untereinander verbunden sind. Jeder dieser Schenkel trägt eine primäre Wicklutrg 2 und eine sekundäre Wicklulig 3. Diese beiden Wicklungen sind jedoch licht, wie sonst bei streuungsarmen Transformatoren üblich, konzentrisch angeordnet; sie bestehen vielmehr aus je einer besonderen Spule, und diese beiden Spulen sind in der Längsrichtung des betreffenden Schenkels übereinander so angeordnet, (laß zwischen ihnen ein unbewickelter Schenkelteil übrigbleibt. Zur Verdeutlichung der Schaltung der Spulen, die hier beiderseitig als Sternschaltung ausgeführt ist, ist in die Zeichnung auch noch das schematische Schaltbild eingetragen, worin UVW (las speisende Drehstromnetz und 4 den in Dreieck geschalteten Verbraucher bedeutet.An embodiment of the invention is shown in Figs. I a and i b of the drawing, namely Fig. 1a shows a transformer according to the Invention in front view and Fig. I b in plan. It's about one three-phase transformer of the so-called core type. Its plumbing core i, in the following referred to as the main core, consists in the usual way of three arranged in parallel; unspecified legs, which are on the front sides by final yokes one below the other are connected. Each of these legs has a primary winding door 2 and a secondary one Winding 3. However, these two windings are light, as is usually the case with low-scatter Transformers common, arranged concentrically; rather, they each consist of one special coil, and these two coils are in the longitudinal direction of the concerned Thighs arranged one above the other, (leave an unwound thigh part between them remains. To clarify the circuit of the coils, which are shown here on both sides is designed as a star connection, the drawing is also the schematic Circuit diagram entered, in which UVW (the feeding three-phase network and 4 the in triangle switched consumer means.

Senkrecht zu der Ebene des Hauptkerns ist nun hoch ein Hilfskern 5, ebenfalls aus geblättertem Lisen, angeordnet, der hier die Form eines gewöhnliehen Zweischenkelkerns besitzt. Die beiden Schenkel sind durch die Fenster des Hauptkerns i hindurchgeführt, und zwar an den Stellen, die in der Schenkelmitte des Hauptkerns von den Transformatorwicklungen 2 und 3 frei sind. Die Schenkel des Hilfskerns füllen dabei die volle Fensterbreite des 'Hauptkerns aus, was aber nicht unbedingt erforderlich ist. Auf den Jochen des Hilfskerns 5 sind die beiden Teilspulen 8 und 8' der zusätzlichen Erregerwicklung angeordnet. Die beiden Spulen 8 und 8' liegen in Hintereinanderschaltung an einer regelbaren Gleichspannungsquelle.An auxiliary core 5 is now perpendicular to the level of the main core, also made of peeled pilaster strips, arranged here in the shape of a habitual one Has two-leg core. The two legs are through the windows of the main core i passed through, namely at the points in the middle of the leg of the main nucleus from the transformer windings 2 and 3 are free. Fill the legs of the auxiliary core the full window width of the main core, but this is not absolutely necessary is. On the yokes of the auxiliary core 5 are the two sub-coils 8 and 8 'of the additional Excitation winding arranged. The two coils 8 and 8 'are connected in series to a controllable DC voltage source.

Um das Verständnis der @'N irkungsweise zu erläutern, sind die Hauptrichtungen der verschiedenen Magnetflüsse- durch besondere Pfeile in den Figuren angedeutet. Die Pfeile 6 liegen in der Richtung des Hauptflusses, der die primäre und die sekundäre Wicklung des Transformators miteinander verkettet. Die Pfeile 9 geben die Richturig des Erregerfelds in dem Hilfskern 5 und die Pfeile 7 die Richtung des fiktiven Streuflusses des Transformators an. Man erkennt, daß sich der Streufluß quer zu der Richtung des zusätzlichen Erregerfelds des Hilfskerns 5 hindurch schließt, so daß dessen magnetische Leitfähigkeit die Größe des Streuflusses und damit bei gegebener Belastung die Größe des induktiven Spannungsabfalls bestimmt.To explain the understanding of the mode of operation, the main directions are the various magnetic fluxes indicated by special arrows in the figures. The arrows 6 are in the direction of the main flow, the primary and the secondary Winding of the transformer chained together. The arrows 9 indicate the correctness of the excitation field in the auxiliary core 5 and the arrows 7 the direction of the fictitious leakage flux of the transformer. It can be seen that the leakage flux is transverse to the direction the additional excitation field of the auxiliary core 5 closes through, so that its Magnetic conductivity the size of the leakage flux and thus with a given load determines the size of the inductive voltage drop.

Fig. 2 zeigt eine Schar von Kennlinien, wie sie mittels eines Transformators gemäß der Erfindung erreicht werden können. Als Abszisse ist der Belastungsstrom i und als Ordinate die sekundäre Klemmenspannung j aufgetragen. Die primäre Klemmenspannung ist als konstant vorausgesetzt. Die Kurven beginnen sämtlich bei der Leerlaufspamiung Uo, um dann etwa längs eines Bogens mit wachsendem Belastungsstrom abzufallen. Die verschiedenen Kurven a bis f entsprechen verschiedenen, jeweils konstan @ gehaltenen Erregerströmen für den Hilfskern, und zwar gehört die Kurve a zu dein höchsten, die Kurve f zu dem niedrigsten Erregerstrom. Der schraffierte Bereich zwischen den beiden Grenzkurven a und f ist der ausnutzbare Regelbereich.Fig. 2 shows a family of characteristics as they can be achieved by means of a transformer according to the invention. The load current i is plotted as the abscissa and the secondary terminal voltage j is plotted as the ordinate. The primary terminal voltage is assumed to be constant. The curves all start at the idle spamming Uo, and then drop roughly along an arc with an increasing load current. The different curves a to f correspond to different, in each case kept constant excitation currents for the auxiliary core, namely curve a belongs to your highest, curve f to the lowest excitation current. The hatched area between the two limit curves a and f is the usable control area.

Es ist zweckmäßig, den Hilfskern außerhalb der Kreuzungsstelle mit dem Hauptkern im Querschnitt zu vergrößern, weil dann die Erregeraniperewindungen klein gehalten werden können.It is useful to have the auxiliary core outside the intersection with to enlarge the cross-section of the main nucleus, because then the pathogen ripples can be kept small.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Scheibenspulen zeigen die Fig. 3a, 31 und 3c. F ig. 3 a zeigt den Hauptkern in Ansicht und den Hilfskern im Schnitt. Fig. 3 b zeigt die Seitenansicht, Fig. 3c den Grundriß. Soweit die Teile mit denen der Fig. i a und i b übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. An Stelle von Zylinderspulen sind Scheibenspulen 2 (Primärwicklung) und 3 (Sekundärwicklung) vorgesehen. Mit j ist wieder der Hilfskern bezeichnet. Ein Vergleich mit Fig. i zeigt, daß die Zuordnung des Hilfskerns zu der Primär- und Sekundärwicklung entsprechend der 'Mehrzahl von einzelnen Spulen mehrfach angewendet ist. Außerdem zeigt Fig. 3b, (iaß außerhalb der Kreuzungsstelle der Querschnitt des Hilfskerns vergrößert ist. Die Erregerspule des Hilfskerns trägt wieder das Bezugszeichen B.Another embodiment of the invention with disk coils is shown in FIGS. 3a, 31 and 3c. Fig. 3 a shows the main core in view and the auxiliary core in section. Fig. 3b shows the side view, Fig. 3c the plan. Insofar as the parts correspond to those in FIGS. Ia and ib, the same reference numerals are used. Instead of cylinder coils, disc coils 2 (primary winding) and 3 (secondary winding) are provided. The auxiliary kernel is again denoted by j. A comparison with FIG. I shows that the assignment of the auxiliary core to the primary and secondary windings is used several times in accordance with the plurality of individual coils. In addition, Fig. 3b shows (generally outside the intersection the cross section of the auxiliary core is enlarged. The excitation coil of the auxiliary core again bears the reference symbol B.

Die Anwendbarkeit der Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Transformatorausführungen beschränkt. Die 1?rfindung kann auch bei Manteltransformatoren angewendet werden. Sie ist auch nicht nur bei Mehrphasentransformatoren anwendbar, sondern auch bei Einphasentransforntatoren. Da ein einphasiger Transformator der Kerntype, bei dem entweder beide Schenkel oder nur ein Schenkel bewickelt ist, nur ein Fenster besitzt, wird man in diesem Fall den Hilfskern zweckmäßig entsprechend der sogenannten Zlantelbattart, cl. lt. mit einem Hauptschenkel und zwei rechts und links von diesen liegenden Außenschenkeln ausführen. Der Mittelschenkel, auf dem zweckmäßig auch die Erregerwicklung angeordnet ist, durchdringt dann das Fenster des Hauptkerns, während die beiden Augenschenkel entweder um die Schenkel oder die Joche des Hauptkerns herumgeführt sind.The applicability of the invention is not to that shown in the figures Transformer versions limited. The invention can also be used for jacket transformers be applied. It is also not only applicable to multi-phase transformers, but also with single-phase transformers. As a single-phase transformer the Core type in which either both legs or only one leg is wound, only possesses a window, in this case the auxiliary kernel is expediently corresponding the so-called Zlantelbattart, cl. lt. with one main leg and two on the right and to the left of these lying outer thighs. The middle leg, on expediently also the field winding is arranged, then penetrates the window of the main nucleus, while the two ocular thighs are either around the thigh or the Yokes of the main core are led around.

Claims

PATENT CLAIM: t. Transformer with adjustable cler by influencing the magnetic conductivity of the stray paths voltage current characteristic, characterized in that lie in the scattered paths iron parts whose permeability by a to-s # 'itzl "che 1 excitation - is changed. z. Transformer according to claim i, characterized in that the field of the additional l # 'rregttttg in the Hisenteile which lie in the scattering paths, is directed transversely to the direction of the lines of scattering force. 3. Transformer according to claim i, characterized in that the iron parts of adjustable permeability lying in the scattering paths are formed by parts of a self-contained iron core on which the windings supplying the additional excitation are attached. 4. Transformer according to claim i to 3, characterized in that part of the length of each wound leg carries only primary, another part only secondary turns and in the area of an intermediate, unwound leg part one leg of the perpendicular to the main plane of the transformer, with excitation windings equipped auxiliary core is passed through the window of the main core. 5. Transformer according to claim 4, characterized in that the leg of the auxiliary core fills the window width. 6. Three-phase transformer according to claim 4, characterized in that the auxiliary core consists of two legs guided through the two windows of the main core and two final yokes preferably carrying the field winding. Single-phase transformer according to claim 4, characterized in that the auxiliary core has the core shape of a single-phase jacket transformer, the middle limb of which, preferably carrying the excitation winding, is guided through the window of the main core, while the outer limbs are guided outside of the limbs or the yokes of the main core.