DEP0002858DA - Spartransformator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen sogenannten Spartransformator, d.h. auf einen Spannungswandler mit einer einzigen Wicklung, an die sowohl die Stromquelle als auch der Verbraucherstromkreis angeschlossen ist. Es ist bekannt bei einem Spannungswandler dieser Art, der eine oberhalb der Netzspannung liegende Verbraucherspannung erzeugen soll, die für die Stromzufuhr erforderliche Anzapfung so anzuordnen, dass das Verhältnis der der Stromquelle zur Verfügung stehenden zur gesamten Windungszahl etwas kleiner wird als das Nenn-Umspannungsverhältnis. Ein solcher Transformator erzeugt aber, wenn er ohne Schaltungsänderung, die eine weitere Anzapfung voraussetzt, für den umgekehrten Betrieb, d.h. für das umgekehrte Umspannungsverhältnis verwendet wird, bereits bei Leerlauf und erst Recht bei Belastungen im Verbraucherstromkreis zu niedrige Spannungen.

Die Erfidnung beruht auf der Erkenntnis, dass, ohne Zuhilfenahme weiterer Anzapfungen, der bei Belastung entstehende Spannungsabfall auch bei Umkehrung des Umspannungsverhältnisses kompensiert werden kann, sofern dieses Verhältnis etwa 1:2 bzw. bei umgekehrtem Betrieb 2:1 beträgt. Dies wird erreicht, wenn erfindungsgemäß bei Anschluss einer Stromquelle, deren Spannung etwa doppelt so hoch ist wie die Verbraucherspannung, der Verbraucherstromkreis an denjenigen Wicklungsteil angeschlossen wird, der mehr als die Hälfte der Gesamtwindungen, d.h. der den ursprünglich zur Berücksichtigung des Spannungsabfalles versendeten Korrekturanteil als zusätzliche Windungen enthällt.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die sich auf die in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele bezieht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 ist die mit den Endklemmen a und b versehene Wicklung w eines sogenannten Spartransformators, der zur Umspannung von 110 V auf 220 V dienen soll, mit einer Anzapfung c versehen, die so außermittig angeordnet ist, dass die Windungszahl w1 zwischen den Klemmen a und c um einen bestimmten Korrekturbetrag z kleiner als die Hälfte der Gesamtwindungen w, die theoretisch für das Umspannungsverhältnis 110/220 erforderlich wären. Die Windungszahl z ist so bemessen, dass zwischen den Klemmen a und b trotz des bei Belastung auftretenden Spannungsabfalls bei Nennlast eine Spannung von 220 V herrscht. Bei Leerlauf ist also die Spannung entsprechend höher.

Dieser Transformator würde nun aber, wenn er für den umgekehrten Betrieb bzw. für das reziproke Umspannungsverhältnis, d.h. für 220/110 V ohne Schaltungsänderung benützt wird, schon im Leerlauf und erst recht bei der Nennbelastung zu niedrige Spannungen erzeugen. Zur Erzeugung dieses Nachteils wird bei diesem Umspannungsverhältnis der Verbrauicherstromkreis über die Klemmen c und b angeschlossen. Zwischen diesen Klemmen befindet sich der Wicklungsteil w2, der mehr als die Hälfte der Gesamtwindungen umfasst, bzw. der den ursprünglichen Betrieb verwendeten Windungsfehlbetrag z gegenüber der halben Windungszahl als einen zusätzlichen, d.h. die halbe Windungszahl übersteigenden, Korrekturanteil enthält. Eine zweite Anzapfung ist somit für diese Betriebsweise nicht erforderlich. Lediglich die bisher übliche Beschriftung der Klemmen mit den Nennspannungen ergibt kein eindeutiges Bild darüber, wie die einzelnen Stromkreise bei den verschiedenen Betriebsarten anzuschließen sind. Ein solches Bild kann jedoch vermittelt werden durch die in Abb. 1 zusammen mit den Spannungsangaben eingezeichneten Pfeilen, von denen jeweils die für eine Betriebsart bzw. für ein Umspannungsverhältnis zu berücksichtigenden Pfeilpaare durch die besondere Strichart kenntlich gemacht sind. Nach abwärts gerichtete Pfeile kennzeichnen die Netzstromzuführung, während nach aufwärts weisende Pfeile die Anschlüsse für die Stromverbraucher angeben. Als weiteres Kennzeichnungsmittel kann eine Tabelle, etwa nachstehender Art, dienen:

Während auf dem beschriebenen Wege mit einer einzigen Anzapfung der Spannungsabfall bei beiden Umspannungsverhältnissen von etwa 1:2 bzw. 2:1 kompensiert werden kann, ist dies bei solchen Umspannungsverhältnissen, die erheblich von diesen Werten abweichen, nicht ohne weiteres möglich. Der im Zusammenhang mit Abb. 1 beschriebene Spannungswandler kann jedoch so ausgeführt werden, dass er mit nur einer weiteren Anzapfung noch für zwei weitere Umspannungsverhältnisse geeignet ist, sofern die niedrigere, also an einer Teilwicklung anzuschließende Spannung die Hälfte der höheren Spannung nur um höchstens 20% übersteigt.

Bei dem in Abb. 2 dargestellten Schema eines solchen Transformators ist der Stromkreis, der eine Spannung von 127 V aufweist, bei beiden Betriebsarten an den Wicklungsteil w2 angeschlossen, der auch bei dem Umspannungsverhältnis 220/110 V dem 110 V-Stromkreis zugewiesen ist. Die Wicklungsteile zwischen den Klemmen a und c einerseits sowie zwischen c und b andererseits können so abgestimmt werden, dass sich bei den Umspannungsverhältnissen

110/220 sowie 127/220 brauchbare Lastspannungen in den Verbraucherstromkreisen ergeben. Um nun auch bei einem Umspannungsverhältnis 220 V/127 V den Spannungsabfall auszugleichen, ist mittels einer weiteren Anzapfung d ein Wicklungsteil abgetrennt und dem an die Klemmen d und b anzuschließenden Netzstromkreis ist die Restwicklung w-n zugewiesen. Die Gesamtwindungszahl ist dabei so zu wählen, dass die in den Wicklungsteil w-n zwischen den Klemmen d und b angelegten Netzspannung von 220 V keine unzulässig hohe Induktion hervorruft.

Ist der Wicklungsteil n zwischen a und d gleich 0,097 w,

ist der Wicklungsteil w1 zwischen a und c gleich 0,463 w,

ist der Wicklungsteil w2 zwischen c und b gleich 0,537 w und

ist der Wicklungsteil e-n zwischen d und b gleich 0,903 w,

so ergibt sich die folgende Tabelle, die außer der Anschlussvorschrift gleichzeitig die erreichten Leerlauf- und Betriebsspannungen, letztere bei 3% und 6%, Lastspannungsabfall zeigt:

Auch in Abb. 2 sind die Anschlüsse für die Stromzuführung bzw. -entnahme durch Pfeile veranschaulicht; die Anschlüsse für die Umspannung mit bzw. auf 127 V sind durch Klemmen kenntlich gemacht.

In entsprechender Weise können auch - vornehmlich unter Verwendung des Wicklungsteiles w1 - mit nur einer zusätzlichen Anzapfung solche Umspannungsverhältnisse berücksichtigt werden, bei denen die niedrigere Spannung um höchstens 20% geringer ist als der Halbwert der der Gesamtentwicklung zugewiesenen Spannung.

Claims (3)

1.) Spartransformator, bei dem die Stromquelle, deren Spannung etwa halb so hoch ist als die Verbraucherspannung, mittels einer Anzapfung an einen Wicklungsteil angeschlossen ist, dessen Windungszahl zur Berücksichtigung der Gesamtwindungen, d.h. dessen Windungszahl den aus dem Umspannungsverhältnis sich ergebenden Anteil der Gesamtwindungen um einen bestimmten Korrekturanteil unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass bei umgekehrtem Umspannungsverhältnis - also bei Anschluss einer Stromquelle, deren Spannung etwa doppelt so hoch ist wie die Verbraucherspannung - der Verbraucherstromkreis an denjenigen Wicklungsteil angeschlossen wird, der mehr als die Hälfte der Gesamtwindungen, d.h. der den ursprünglich zur Berücksichtigung des Spannungsabfalles verwendeten Korrekturanteil als zusätzliche Windungen enthält.

2.) Spartransformator nach Anspruch 1 mit einer weiteren Anzapfung für die Zuführung bzw. für die Entnahme einer Spannung, die um höchstens 20% abweicht von der Hälfte der der Gesamtentwicklung zugeordneten Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass dieser um 20% abweichenden Spannung ein auch für die Umspannung in der Größenordnung 1:2 bzw. 2:1 benutzbarer Wicklungsteil zugeordnet ist, wobei beim Betrieb mit einer Stromquelle von höherer Spannung dieser Stromquelle ein um einen bestimmten Korrekturbetrag (n) verminderter Anteil an den Gesamtwindungen (w) zugewiesen sein kann, die so gewählt sind, dass der der Stromquelle höherer Spannung zugewiesene Wicklungsteil keine unzulässig hohe Induktion ergibt.

3.) Spartransformator nach Anspruch 1 mit einer weiteren Anzapfung für die Zuführung und Entnahme einer Spannung, die um höchstens 20% höher ist als die Hälfte der der Gesamtwicklung zugewiesenen Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass dieser um 20% höheren Spannung der Wicklungsteil (w2) zugeordnet ist, der mehr als die Hälfte der Gesamtwindungen (w) umfasst.