LU93204B1 - Drehfeld-Ringtransformator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist eine Synthese aus Drehfeldtechnologie und den Eigenschaften eines Ringtransformators. Der Ringtransformator nimmt den Platz des Ständers in einer Drehfeldmaschine ein und wird mit Primär- und Sekundärwicklungen in einer bestimmten Anordnung bewickelt. Die Primärwicklungen treiben das Drehfeld, welches seinerseits Strom in der Sekundärwicklung induziert. Dieser Ansatz ergibt eine Transformatorkonstruktion in der die Primär- und Sekundärwicklungen unterschiedliche magnetische Polzahlen haben können. Daraus folgt, dass nicht nur Spannungen transformiert werden können, sondern auch Frequenzen und Phasen. Der Drehfeld-Ringtransformator ist damit gleichzeitig ein Umformer.

Description

Beschreibung

Der Drehfeld-Ringtransformator besteht aus 2 ineinanderpassenden konzentrischen Teilen. Jedes der 2 Teile kann die Primär- oder die Sekundärfunktion des Transformators übernehmen.

Im Zentrum der Erfindung steht der innere mit Nuten versehene Zylinder aus einem Paket von gestanzten Elektroblech. Um diesen Zylinder schließt sich ein äußeres Blechpaket in der Form eines Hohlzylinders mit Nuten an der inneren Peripherie. Dieser äußere Zylinder ist wie der Stator von Drehstrommaschinen aufgebaut.

Figur 1 stellt die 2 ineinanderpassenden konzentrischen Teile dar.

Figur 2 zeigt die Ansicht von oben auf den inneren Zylinder mit 3 um 120 Grad versetzten Wicklungen als Primärteil. Werden die 3 Wicklungen mit 3-Phasen Wechselstrom gespeist, so entsteht ein 1-poliges Drehfeld. Der Verlauf der Phasensumme ist in folgender Figur 3 dargesteift. Zu bemerken ist, dass der Anschluss von L3 umgepoit geschieht.

Figur 3 zeigt das zu Grunde liegende Phasendiagramm.

Figur 4 zeigt den Primärteil umschlossen vom Sekundärteil. Der Sekundärteil hat in diesem Beispiel 12 Nuten und 6 diamétrale Wicklungen. Die 6 Wicklungen sind in Serie geschalten und bilden wie der Primärteil ein Polpaarfür 1-phasigen Wechselstrom. Beim Einschalten von 3-Phasen Drehstrom an den inneren Primärteil gibt der Sekundärteil 1-Phasen Wechselstrom ab. Die gewünschten Spannungen der beiden Teile kônnen durch entsprechende Dimensionierung der Wicklungen bestimmt werden.

Ein großer Vorteil der Erfindung ist, dass der Drehfeld-Ringtransformator die Last der Sekundärseite gleichmäßig auf die 3 Phasen der Primärseite verteilt.

Ein Nachteil der 1-poligen Ausführung des Sekundärteils in Figur 4 ist, dass die diametralen Wicklungen mehr Kupferdraht beanspruchen. Dem kann man Abhilfe schaffen indem man das Drehfeld mehrpolig ausführt.

Figur 5 zeigt einen 2-poligen Primärteil und

Figur 6 einen 4-poligen solchen, der 24 Nuten benôtigt.

Figur 7 zeigt die Zusammenführung eines 2-poligen Primärteils mit 3 Phasen mit einem ebenso 2-polig gewickelten Sekundärteil mit 1 Phase. Die Wicklungen des Sekundärteils sind in Serie geschaltet. Das Drehfeld macht 25 Umdrehungen pro Minute.

Figur 8 zeigt den äußeren Teil als Primärteil und den inneren als Sekundärteil. Der Äußere wird an 3-Phasen Drehstrom angeschlossen und hat 2 Polpaare. Die Wicklungen des Sekundärteils sind in Serie geschaltet. Das Drehfeld macht dabei 25 Umdrehungen pro Minute.

Der Innere Teil ist für 1-Phasen Wechselstrom mit 2 Polpaaren ausgelegt. Da die Eingangsfrequenz 50 Hertz ist, ist bei gleicher Polzahl auch die Ausgangsfrequenz 50 Hertz. TITEL: Drehfeld-Ringtransformator

Figur 9 zeigt die Schaltung der Wicklungen für den inneren Teil. Die Wicklungen kônnen entweder in Serie oder parallel verbunden werden.

Figur 10 zeigt eine alternative Ausführung für inneren Sekundärteil in Figur 8. Dieser hier hat 4 Nuten und 4 einphasige Wicklungen.

Figur 11 zeigt eine weitere alternative Ausführung für inneren Sekundärteil in Figur 8. Dieser hier hat 4 Nuten und 2 einphasige Wicklungen mit 90 Grad Verschiebung zwischen den Phasen.

Figur 12 zeigt eine weitere Anwendung für den inneren Primärteil, hier als 1-poligen Außenläufer. Der äußere Sekundärteil ist ein Rotor dessen Innenfläche mit Permanentmagneten bestückt ist.

Zusammenfassung

Die Erfindung ist ein neuer Ansatz für die Konstruktion von Transformatoren deren Primârseite mit 3-Phasen Wechselstrom gespeist wird. Die Sekundärseite kann 1- und mehrphasige Spannungen abgeben.

Der große Vorteil der Erfindung ist, dass der Drehfeld-Ringtransformator die Last der Sekundärseite gleichmäßig auf die 3 Phasen der Primârseite verteilt.

Bedeutung

Die Erfindung vereinfacht Lôsungen für viele Anwendungen im Stark- und Schwachstromsektor und ermôglicht Kostenreduktion und Flexibilitât.

Claims (5)

1. TITEL; Drehfeld-Ringtransformator

   1. Die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringtransformator mit Primar- und Sekundârwicklungen wie in der beschriebenen Anordnung bewickelt wird.
2. 2. Die Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Primârwicklungen ein Drehfeld entwickein, welches seinerseits Strom und Spannung in der Sekundârwickiung induziert.
3. 3. Die Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Primar- und Sekundârwicklungen unterschiedliche magnetische Polzahlen haben kônnen und dadurch Frequenzen umgesetzt werden kônnen.
4. 4. Die Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass durch die räumliche Anordnung der Wicklungen nicht nur Spannungen transformiert werden kônnen, sondern auch Phasen.
5. 5. Die Erfindung wird weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Drehfeld-Ringtransformator gleichzeitig ein Umformer ist.