SE448131B - Obegrensat kortslutningsseker elektrisk transformator - Google Patents

Description

448 131 12. bär att särskilda extra säkringsskydd skulle behövas för- att skydda transformatorns last.l 7 7 Uppfinningen har till ändamål att åstadkomma en för- bättrad transformator av inledningsvis angiven typ, vilken undanröjer de ovan beskrivna, med nämnda kända transformator förbundna olägenheterna. Närmare angivet kan uppfinningen sägas ha till syfte att åstadkomma en transformator av nämnda typ, vilken utan någon som helst överdimensionering av densænmakan utnyttjas för matning av alla olika typer av tänkbara belast- ningsobjekt och vid vilken PTCëresistorn kan erbjuda ett *fullgott skydd för såväl transformatorn som dennas last,a oavsett den aktuella typen av last.

'Enligt.uppfinningen eftersträvas sålunda bl.a. att transformatorn skall kunna användas för matning av en elektrisk motor utan att den fördenskull behöver överdimensioneras l kraftigt. Härvid får PTC-resistorn icke utlösa vid start av motorn. Däremot skall den skydda såväl transformatorn som motorn mot otillàtet hög elektrisk belastning, t.ex. vid uppträdandet av en onormalt hög mekanisk belastning på motorns utgående axel. Vidare eftersträvas att transformatorn - skall kunna användas för matning av höga induktíva laster och att PTC-motståndet icke skall utlösa vid uppträdandet av en temporär överlast} som i och för sig kan ha en avsevärd storlek men vilken uppträder under en mycket måttlig tid.

Såsom exempel på anordningar, som kan ge upphov till en mycket hög men kortvarig överlast kan nämnas halogenlampor. Slutligen eftersträvas också att PTC-resistorn icke skall utlösa vid- mycket kortvariga temporära kortslutningar, t.ex. av det slag som kan orsakas av överslag i en i transformatorns last ingående självläkande elektrolytkondensator.

Den enligt uppfinningen för ovan nämnda ändamål före- dslagna transformatorn kännetecknas av att nämnda lindning s och PTC-resistorn i dess helhet tillsammans är inbäddade i en gjutmassa med förutbestämd termisk ledningsförmåga, genom vilken värme kan överföras genom ledning från lindningen till PTC-resistorn, vars karaktär såsom strömbegränsande (Q p. 448 131 i 3 element för lindningen bestäms av den termiska ledningsför- mâgan hos nämnda gjutmassa. _ .

Den enligt uppfinningen föreslagna inbäddningen av PTC-resistorn i dess helhet och denzfserie med denna kopplade transformatorlindningen tillsammans med varandra i en gjutmassa med förutbestämd termisk ledningsförmàga resulterar i att p PTC-resistorn kommer att fylla dubbla skyddsfunktioner. Förutom att den på i och för sig känt sätt kommer att tjäna såsom ett i första hand genom egenuppvärmning utlösbart säkrings- sskydd för transformatorn, som kan skydda denna mot skada vid eventuell kortslutning, kommer den nämligen också att verka såsom ett termiskt styrt överhettningsskydd för trans- formatorn, vilket kan skydda denna mot överhettning vid lång- varig överlast och vilket härvid styrs i första hand av värme- utvecklingen i transformatorn. ' p Det förtjänar i detta sammanhang att påpekas att den termiskt ledande gjutmassan icke enbart verkar såsom en för- stärkt termisk koppling mellan PTC-resistorn och den med denna seriekopplade transformatorlindníngen utan dessutom Också ger upphov till en avsevärt förhöjd termisk tröghet hos PTC-resistorn och lindningen var för sig. Den förhöjda termiska trögheten hos PTC-resistorn är av största betydelse såväl för att man på ett invändningsfritt sätt skall kunna utnyttja transformatorn för matning av en elektrisk motor eller en hög induktiv last som för att man skall kunna medge en temporär överbelastning av transformatorn under en kortare atid. I det sistnämnda fallet är även den förhöjda termiska trögheten hos den aktuella transformatorlindningen av mycket stor betydelse. j p Uppfinningen beskrives nedan ytterligare under hänvis- ning till bifogade ritning, på vilken _ I fig. 1 visar ett principschema över en transformator enligt en såsom exempel vald utföringsform av uppfinningen, och \ fig. 2 visar ett ström-/tidsdiagram, som åskådliggör hur strömmen i en lindning hos transformatorn förändras 443-151 .4k vid en uppträdande kortslutning.

Den i fig, 1 visade transformatorn uppvisar en primär- lindning 1 och en sekundärlindning 2. Primärlindningen l ingår i en primärkrets, som vid dess ingäng matas med en spänning UÉ, medan sekundärlindningen 2 ingår i en sekundär- krets, vid vars utgång en spänning US uttages. I sekundär- kretsen ingår förutom sekundärlindningen 2 en i serie med denna kopplad PTC-resistor 3. De båda lindningarna 1 och 2 och PTC-resistorn 3 är belägna inom ett gemensamt hölje 4 och är samtliga helt inbäddade i en gjutmassa 5 med förutbe- stämd värmeledningsförmága; Gjutmassan 5 har i fig. 1 antytts genom shaffrering av det inom höljet 4 liggande området.

Vid en eventuell kortslutning av sekundärkretsens utgång kommer PTC-resistorn 3Wpâ i och för sig känt sätt att verka såsom ett strömstyrt säkringsskydd för transforma- torn. Den kommer nämligen härvid i huvudsak till följd av dess egenuppvärmning av den genom densamma passerande kort- slutningsströmmen att inom en förhållandevis kort tidsrymd erhålla en mycket kraftigt ökad resistans, vilket resulterar i att såväl den genom sekundärlindningen 2 passerande strömmen som den mot denna proportionella strömmen i primärlindningen 1 nedbringas till och stabiliseras vid ett värde som är avsevärt lägre än märkströmmen för respektive lindning.

Eftersom PTC-resistorns 3 egen fysiska massa är för- hâllandevis liten, skulle PTC-resistorns övergång från dess làgohmsområde till dess högohmsområde vid ett kortslutnings- fall av ovannämnt slag ske mycket snabbt om höljet 4 på känt sätt vore luftfyllt, dvs. om gjutmassan 5 vore utelämnad.

Genom inbäddningen av PTC-resistorn 3 i den termiskt ledande gjutmassan 5 erhålles dock en påtaglig fördröjning av PTC- resistorns övergång från làgohmsomràdet till högohmsomrâdet.

Detta sammanhänger med,att gjutmassan 5 åstadkommer en kraftigt förhöja termisk trögnet hos PTcl-resistörn 3. min följa av att gjutmassan 5 också åstadkommer en kraftigt förhöjd termisk tröghet hos var och en av de båda líndningarna 1 'och 2 eliminerar den även risken för att PTC-resistorns 3 448 131 5 :, fördröjda reaktion på kortslutningsströmmen skall kunna medföra att någon av de båda lindningarna skall hinna upphettas till en för densamma skadlig temperatur under den tid den höga kortslutningsströmmen atillåtes existera.

Den i fig. 2 visade kurvan åskådliggör hur strömmen Ipi transformatorns primärlindning 1 kommer att variera med tiden vid ett uppträdande kortslutningsfall av ovan nämnt slag; Den före kortslutningstillfället genom primär- lindningen l passerande strömmen har härvid antagits motsvara transformatorns märkström och har betecknats med Imärk. vid tidpunkten tl antages en kortslutning inträffa vid trans- formatorns utgång. Härvid stiger strömmen Ip mycket snabbt till ett värde som är avsevärt högre_än normalvärdet Imärk.

Detta innebär att en kraftigt förhöjd ström kommer att flyta genom såväl transformatorns primärkrets som dess sekundärkrets.

Den förhöjda strömmen i de båda kretsarna medför en successiv upphettning såväl av var och en av de båda lindningarna 1 och 2 som PTC-resistorn 3. PTC-resistorn 3 kommer härvid i första hand till följd av dess egenupphettning av den genom densamma passerande höga kortslutningsströmmen att efter en tidsfördröjning, som bestäms av värmeledningsförmågan hos den omgivande gjutmassan 5, övergå från dess lågohmsområde till dess högohmsområde. Strömmen I i primärlindningen nedbringas härvid till ett värde seg är avsevärt lägre än dess utgångsvärde Imärk och företrädesvis mindre än hälften ' av utgångsvärdet.

Strömmen i sekundârkretsen, dvs. den genom sekundär- lindningen 2 och PTC-resistorn 3 passerande strömmen, kommer att uppvisa ett förlopp motsvarande det i fig. 2 visade förloppet för strömmen Ip i primärlindningen. I Den_ovan beskrivna, av gjutmassan 5 orsakade fördröj- ningen av PTC-resistorns 3 övergång från lâgohmsområdet »till högohmsområdet utgör en viktig egenskap hos transformatorn enligt uppfinningen. Denna fördröjning gör det nämligen möjligt att undvika att en dylik övergång hos PTC-resistorn 3 kan orsakas även av mycket kortvariga strömtoppar, t.ex. av det slag som kan förekomma vid inkoppling av en 448 151] i s elektrisk motor eller en indnktiv last; Samtidigt kan nämnda fördröjning dock göras tillräckligt kort för att uteslutai risken för att en bestående kortslutning av transformatorn skall kunna medföra skada på transformatorlindningarna, En ytterligare viktig egenskap hos gjutmassan 5 är att den kan överföra värme genom ledning från den ena eller andra av transformatorns lindningar 1 och 2 till PTC-resistorn 3. Härigenom erhålles möjlighet att styra PTC-resistorns 3 resistansvärde icke enbart i beroende av den genom PTC- resistorn passerande strömmen utan även i beroende av värme- utvecklingen i transformatorns lindningar 1 och 2; Detta innebär att PTC~resistorn_3 kan verka såsom ett termiskt styrt överhettningsskydd för transformatorn, vilket kan skydda denna mot överhettning vid långvarig överlast.

Vid den ovan beskrivna och på ritningen visade ut- föringsformen är PTC-resistorn seriekopplad med sekundärlind- ningen. Den kan dock lika gärna anordnas seriekopplad med primärlindningen. Vidare kan man vid transformatorer med flera sekundärlindningar anordna en PTC-resistor i serie med var och en av dessa. Det är dock även möjligt att förse enbart en eller en del av dessa sekundärlindningar med var sin seriekopplad PTC-resistor, varvid en dylik resistor bör inkopplas också i serie med primärlindningen.

Claims (1)

1. 448 131 Patentkrav i Obegränsat kortslutningssäker elektrisk transformator av den tyo, som innefattar åtminstone en lindning (2), som är seriekopplad med en såsom ett strömbegränsande element verkande PTC-resístor (3), vilken är inrättad att vid kort- slutning av transformatorn nedbringa strömmen i nämnda lind- ning (2) i första hand till följd av PTC-resistorns (3) egen- uppvärmning av den härvid genom densamma passerande strömmen, k ä nan e t_e c k n a d av att nämnda lindning (2) och PTC- resistorn (3) i dess helhet tillsammans är inbäddade i en gjutmassa (5) med förutbestämd termisk ledningsförmâga, genom vilken värme kan överföras genom ledning från lind- ningen (2) till PTC-resistorn (3), vars karaktär såsom ström- begränsande element för lindningen (2) bestäms av den termiska ledningsförmågan hos nämnda gjutmassa (5).