DE1167440B

DE1167440B - Adjustable single-phase high-current transformer

Info

Publication number: DE1167440B
Application number: DER21571A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Friedrich Raupach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-07-27
Filing date: 1957-07-27
Publication date: 1964-04-09

Description

Einstellbarer Einphasen-Hochstromtransformator Zur Erzeugung einstellbarer hoher Wechselströme, wie sie z. B. bei Hochstromprüfeinrichtungen, Ofenanlagen usw. benötigt werden, ist es bekannt, zwei Hochstromtransformatoren sekundär in Reihe zu schalten, von denen, wie in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt ist, der mit 1 bezeichnete primärseitig fest am Netz liegt und sekundärseitig eine feste Teilspannung liefert, der mit 2 bezeichnete dagegen primärseitig über einen Stelltransformator 3 gespeist wird, der eine gleich- oder gegenphasige Zusatzspannung liefert. Je nachdem, ob beide Transformatoren Bleich-oder gegenphasig erregt sind, ist die resultierende EMK an den Klemmen 4 der sekundären Reihenschaltung größer bzw. kleiner als die sekundäre EMK allein des mit fester Spannung betriebenen Transformators. Hierdurch läßt sich ein sehr weiter Einstellbereich überstreichen, und zwar von Null bis zur vollen Summenspannung, mit dem Vorteil, daß der Steiltransformator nur für die halbe Gesamtleistung bemessen zu werden braucht. Sehr nachteilig ist hierbei aber, daß mindestens zwei Apparate erforderlich sind, was neben dem hohen Materialaufwand, beträchtlichen Herstellungskosten und großem Platzbedarf auch erhebliche technische Nachteile mit sich bringt, z. B. unerwünschte Spannungsabfälle und Verluste in den Verbindungsleitungen.Adjustable single-phase high-current transformer For generating adjustable high alternating currents, as z. B. for high-current test equipment, furnace systems, etc. are required, it is known to have two secondary high-current transformers in series to switch, of which, as shown in FIG. 1 of the drawing is shown, with 1 is firmly connected to the network on the primary side and a fixed partial voltage on the secondary side supplies, the one labeled 2, on the other hand, on the primary side via a variable transformer 3 is fed, which supplies an in-phase or antiphase additional voltage. Depending on, Whether both transformers are energized in bleach or out of phase is the resultant EMF at terminals 4 of the secondary series connection is greater or less than the secondary emf of the fixed voltage transformer alone. Through this a very wide setting range can be covered, from zero to full total voltage, with the advantage that the step-up transformer only works for half Overall performance needs to be measured. It is very disadvantageous here, however, that at least two devices are required, which in addition to the high cost of materials, considerable manufacturing costs and large space requirements also considerable technical Brings disadvantages, z. B. unwanted voltage drops and losses in the Connecting lines.

Diesen Nachteil kann man, wie es bereits bekanntgeworden ist, durch Verwendung eines Stelltransformators mit drei Wicklungen vermeiden, von denen die erste, unveränderlich vom Netz erregt, mit Anzapfungen versehen ist und eine einstellbare Erregerspannung für die zweite Wicklung liefert, während an die dritte Wicklung der mit einer einstellbaren Spannung zu speisende Verbraucher angeschlossen wird. Bei einer bekannten Ausführungsform eines solchen Stelltransformators besteht ein einfenstriger Eisenkern aus zwei Teilkernen.- Die eine mit Anzapfungen versehene und unveränderlich vom Netz erregte Wicklung ist auf die beiden Schenkel des einen Teilkernes verteilt; die zweite, von der ersten Wicklung mit einer einstellbaren Erregerspannung gespeiste Wicklung ist auf die beiden Schenkel des anderen Teilkernes verteilt angeordnet. Die dritte Wicklung, an welche der Verbraucher angeschlossen wird, ist ebenfalls in zwei Teilwicklungen unterteilt, welche die Schenkel der beiden Teilkerne gemeinsam umfassen. Bei diesem Stelltransformator wird man üblicherweise die Anzapfungen der ersten Wicklung, die ja ebenso wie die zweite Wicklung von -der dritten Wicklung umfaßt sein muß, auf irgendeine Weise herausführen und an einen Umsteller anschließen, was schwierig ist und einen erheblichen Aufwand sowie verhältnismäßig viel Raum beansprucht.As has already become known, this disadvantage can be overcome Avoid using a variable transformer with three windings, the first, invariably energized by the network, tapped and adjustable Provides excitation voltage for the second winding, while to the third winding the consumer to be fed with an adjustable voltage is connected. In a known embodiment of such a variable transformer, there is a Single-window iron core made up of two partial cores - one provided with taps and the winding invariably excited by the mains is on the two legs of the one Partial core distributed; the second, from the first winding with an adjustable Excitation voltage fed winding is on the two legs of the other partial core arranged distributed. The third winding to which the consumer is connected is also divided into two partial windings, which are the legs of the two Include partial cores together. With this variable transformer you will usually the taps of the first winding, which, like the second winding of -der third winding must be included, lead out in some way and to one Connect diverter, which is difficult and a considerable effort and proportionate takes up a lot of space.

Diese Schwierigkeiten hat man bei einem anderen bekannten einstellbaren Hochstromtransformator dadurch vermieden, daß man : einen dreischenkligen Mantelkern verwendet hat, der auf seinem einen Außenschenkel die erste mit A-hzapfungen versehene Wicklung und auf seinem anderen Außenschenkel die zweite, von der ersten mit einer einstellbaren Spannung erregte Wicklung trägt, während die dritte, als Hoch= Stromwicklung ausgebildete Wicklung, an welche der Verbraucher angeschlossen `wird, auf dem Mittel-Schenkel des Mantelkernes liegt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß sich die in den Wicklungen der beiden Außenschenkel erzeugten Flüsse in dem die Hochstromwicklung tragenden Mittelschenkel addieren bzw. voneinander subtrahieren. Es ist ohne weiteres möglich, diesen dreisohenkligen Mantelkern aus zwei einfenstrigen Kernen=- in an sich bekannter Weise aufzubauen, wobei dann die dritte Wicklung jeweils einen Schenkel der beiden Eisenkerne gemein-Sam umfaßt, während auf dem anderen Schenkel des einen Kernes die erste mit Anzapfungen versehene Wicklung und auf dem anderen Schenkel des zweiten Eisenkernes die zweite Wicklung liegt. Bei diesem einstellbaren Hochstromtransformator bereitet es keine Schwierigkeiten, an der ersten mit Anzapfungen versehenen Wicklung die einstellbare Spannung für die Erregung der zweiten Wicklung mittels geeigneter Stromabnehmer abzunehmen. Jedoch hat dieser Hochstromtransformator infolge der Anordnung der drei Wicklungen auf den drei verschiedenen Schenkeln des Mantelkernes hohe Streuung, so daß die Spannung an den Klemmen der Hochstromwicklung bei größerer Belastung sehr stark absinken würde.These difficulties are encountered with another known adjustable High-current transformer avoided by: a three-legged sheath core who used the first one with A-tap on one of his outer legs Winding and on his other outer thigh the second, from the first with one adjustable voltage energized winding carries, while the third, as high = current winding formed winding, to which the consumer is connected, on the middle leg of the sheath core lies. The arrangement is made so that the in the Windings of the two outer legs generated fluxes in which the high-current winding add or subtract the supporting middle leg. It is straightforward possible to use this three-legged coat core made of two single-window cores = - in build up in a known manner, the third winding then having one leg each of the two iron cores in common — Sam embraces, while on the other leg of the one Kernes the first tapped winding and on the other leg of the second iron core is the second winding. With this adjustable high-current transformer there is no problem with the first tapped winding the adjustable voltage for the excitation of the second winding by means of suitable Remove pantograph. However, this high-current transformer has due to the arrangement the three windings on the three different legs of the sheath core high scatter, so that the voltage at the terminals of the high-current winding when the load is greater would drop very sharply.

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Einphasen-Hochstromtransformator mit mindestens drei Wicklungen, von denen die eine unveränderlich vom Netz erregt ist und über Stromabnehmer zur Lieferung einer einstellbaren Erregerspannung für die zweite Wicklung dient, derart, daß an den Klemmen der dritten, als Hochstromwicklung ausgebildeten Wicklung eine veränderbare Spannung abnehmbar ist. Erfindungsgemäß werden die geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile dadurch vermieden, daß die unveränderlich vom Netz erregte Wicklung auf dem einen Schenkel eines Eisenkernes, die über Stromabnehmer mit einer einstellbaren Erregerspannung gespeiste Wicklung auf dem einen Schenkel eines weiteren Eisenkernes angeordnet ist, die Hochstromwicklung die bewickelten Schenkel beider Eisenkerne gemeinsam umfaßt und die Stromabnehmer in dem von der Hochstromwicklung umfaßten Zwischenraum zwischen den beiden bewickelten Schenkeln der beiden Eisenkerne angeordnet sind. Durch die Erfindung wird einmal der Nachteil der eingangs geschilderten bekannten Anordnung vermieden, da die Anlage baulich sowie hinsichtlich der Schaltung aus nur einem einzigen Gerät besteht. Gegenüber den weiter erwähnten bekannten Hochstromstelltransformatoren mit drei Wicklungen wird ein wesentlicher Fortschritt insofern erzielt, als die Entnahme auch von sehr hohen Verbraucherleistungen wegen der sehr geringen Streuung des Hochstromstelltransformators gemäß der Erfindung möglich ist und dabei gleichzeitig die Schwierigkeiten, die beim Herausführen von Anzapfungen der von der Hochstromwicklung umfaßten Wicklung und deren Anschließen an einen Umsteller auftreten, vermieden sind, da die Stromabnehmer in dem zwischen den bewickelten Kernschenkeln ohnehin erforlichen Zwischenraum untergebracht sind, der so auch gleich in vorteilhafter Weise ausgenutzt wird. Dadurch werden Materialaufwand, Herstellungskosten, Gesamtgewicht und Platzbedarf des einstellbaren Hochstomtransformators außerordentlich gering.The invention relates to an adjustable single-phase high-current transformer with at least three windings, one of which is invariable from the network is excited and via pantograph to supply an adjustable excitation voltage serves for the second winding, in such a way that at the terminals of the third, as a high-current winding formed winding a variable voltage can be removed. According to the invention the difficulties and disadvantages described are avoided in that the a winding that is invariably excited by the network on one leg of an iron core, the winding fed with an adjustable excitation voltage via pantographs The high-current winding is arranged on one leg of a further iron core includes the wound legs of both iron cores together and the pantograph in the space enclosed by the high-current winding between the two wound ones Legs of the two iron cores are arranged. The invention becomes once the disadvantage of the known arrangement described above avoided because the system structurally and with regard to the circuit consists of only a single device. Opposite to the known high-current variable transformers with three windings mentioned above a significant advance is achieved in that the removal of very high consumer power due to the very low spread of the high-current variable transformer according to the invention is possible and at the same time the difficulties that when leading out taps of the winding encompassed by the high-current winding and their connection to a diverter are avoided because the pantographs housed in the space that is required anyway between the wound core legs are, which is also used in an advantageous manner. This will be Material costs, manufacturing costs, total weight and space requirements of the adjustable High-current transformer extremely low.

Wohl ist es schon bei in einem Ölkessel untergebrachten Drehstrom-Stelltransformatoren bekanntgewesen, den Umsteller entweder horizontal über dem oberen Joch des Transformators oder vertikal in einem der zwischen zwei Schenkelwicklungen und der Kesselwand entstehenden Zwickel anzuordnen, um eine Vergrößerung des COlkessels zu vermeiden. Bei diesen Stelltransformatoren liegt jedoch die nicht mit Anzapfungen versehene Wicklung innen und die mit Anzapfungen versehene Stellwicklung außen auf dem jeweiligen Transformatorschenkel. Diese bekannten Anordnungen vermitteln jedoch keinerlei Anregung in Richtung der Erfindung, weil bei ihnen das Problem des Herausführens von Anzapfungen an einer von einer anderen Wicklung umfaßten Wicklung gar nicht auftreten kann.It is probably the case with three-phase variable transformers housed in an oil boiler known, the diverter either horizontally above the upper yoke of the transformer or vertically in one of the resulting between two leg windings and the boiler wall To arrange gussets to avoid enlarging the boiler. With these Variable transformers, however, have the winding, which is not provided with taps, on the inside and the actuating winding provided with taps on the outside of the respective transformer leg. However, these known arrangements give no suggestion in the direction of Invention, because with them the problem of leading out taps on a winding encompassed by another winding cannot occur at all.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die unveränderlich vom Netz erregte Wicklung in bekannter Weise selbst als Stellwicklung ausgebildet und mit den auf ihr verstellbaren Stromabnehmern ausgestattet, an welche die auf dem anderen Eisenkern angeordnete zweite Wicklung angeschlossen ist. Zweckmäßig werden in an sich bekannter Weise zwei unabhängig voneinander so verstellbare Stromabnehmer vorgesehen, daß die von der ersten Wicklung an die zweite Wicklung gelieferte Spannung nach Größe und Vorzeichen beliebig einstellbar ist. Die beiden Eisenkerne haben vorzugsweise gleichen Eisenquerschnitt. Sie können aber auch verschiedene Eisenquerschnitte erhalten, wenn der gesamte Einstellbereich kleiner sein soll als von Null bis zur Summenspannung, beispielsweise zwischen 3/4 der Spannung und der vollen Spannung liegen soll. In diesem Fall könnte derjenige Eisenkern, der die mit der einstellbaren Spannung erregte Wicklung trägt, schwächer als der andere Eisenkern ausgeführt werden, da sich die abzugebenden Leistungen in beiden Kernen wesentlich unterscheiden.According to a preferred embodiment of the invention, the becomes immutable The winding excited by the network is itself designed as an actuating winding in a known manner and equipped with the pantographs adjustable on it, to which the the other iron core arranged second winding is connected. Appropriate two pantographs that can be adjusted independently of one another in a manner known per se provided that the voltage supplied by the first winding to the second winding can be adjusted according to size and sign. The two iron cores have preferably the same iron cross-section. But you can also use different iron cross-sections obtained if the entire setting range is to be smaller than from zero to Total voltage, for example between 3/4 of the voltage and the full voltage should lie. In this case, the iron core with the adjustable Voltage-excited winding is weaker than the other iron core, because the services to be delivered differ significantly in both cores.

Ein Ausführungsbeispiel für einen einstellbaren Hochstromtransformator gemäß der Erfindung ist schematisch in der F i g. 2 dargestellt. Der in einem gestrichelt angedeuteten Gehäuse 5 untergebrachte Hochstromstelltransformator weist zwei Eisenkerne 6 und 7 auf. Die einen Schenkel dieser beiden Eisenkene sind gemeinsam von der sekundären Hochstromwicklung 8 umfaßt. Der betreffende Schenkel des Eisenkernes 6 trägt die an eine feste Spannung anzuschließende Primärwicklung 9, die als Stellwicklung ausgebildet und mit einem feinstufigen Abgriff mit zwei Stromabnehmern 10 und 11 versehen ist. Über diese Stromabnehmer wird die auf dem betreffenden Schenkel des anderen Eisenkernes 7 liegende Wicklung 12 mit einer an den Stromabnehmern 10, 11 einstellbaren Spannung gespeist. Statt der in F i g. 2 für die Primärwicklung 9 vorgesehenen Sparschaltung kann man aber auch in an sich bekannter Weise elektrisch getrennte Wicklungen oder eine zusätzliche Ausgleichswicklung vorsehen. Diese ist bei größeren Leistungen empfehlenswert, um einen Amperewindungsausgleich bei den verschiedenen Stellungen der Stromabnehmer auf der Regelwicklung zu erreichen.An exemplary embodiment for an adjustable high-current transformer according to the invention is shown schematically in FIG. 2 shown. The high-current variable transformer accommodated in a housing 5 indicated by dashed lines has two iron cores 6 and 7. One of the legs of these two iron cores are jointly encompassed by the secondary high-current winding 8. The relevant leg of the iron core 6 carries the primary winding 9 to be connected to a fixed voltage, which is designed as an actuating winding and is provided with a finely stepped tap with two current collectors 10 and 11 . The winding 12 located on the relevant leg of the other iron core 7 is fed with a voltage that can be set at the current collectors 10, 11 via these current collectors. Instead of the in FIG. 2 economy circuit provided for the primary winding 9 can also be provided in a manner known per se, electrically separated windings or an additional compensating winding. This is recommended for larger outputs in order to achieve amperage winding compensation in the various positions of the pantograph on the control winding.

Je nach der Stellung der Stromabnehmer 10, 11 zueinander wird der Wicklung 12 eine nach Größe und Vorzeichen entsprechend einstellbare Spannung zugeführt, so daß sich bei fester Primärspannung an den Klemmen 13 der Primärwicklung 9 eine dem Einstellbereich entsprechende, zwischen einem untersten und einem höchsten Wert einstellbare Sekundärspannung an den Klemmen 14 der Hochstromwicklung 8 abnehmen läßt.Depending on the position of the current collectors 10, 11 relative to one another, the winding 12 is supplied with a voltage that can be adjusted in terms of magnitude and sign, so that with a fixed primary voltage at the terminals 13 of the primary winding 9, a value corresponding to the setting range can be set between a lowest and a highest value Secondary voltage at the terminals 14 of the high-current winding 8 can be decreased.

Die Erfindung ist nur in der gemeinsamen Anwendung aller Merkmale des Anspruchs 1 zu erblicken.The invention is only in the common application of all features of claim 1 to behold.

Claims

Claims: 1. Adjustable single-phase high-current transformer with at least three windings, one of which is invariably energized by the network is and via pantograph to supply an adjustable excitation voltage for the second winding is used, in such a way that at the terminals of the third, as a high-current winding formed winding a variable voltage can be removed, characterized in that that the invariably excited by the network winding (9) on one leg of a Iron core (6) connected to the pantograph (10, 11) with an adjustable excitation voltage fed winding (12) arranged on one leg of a further iron core (7) is, the high-current winding (8) the wound legs of both iron cores (6 and 7) includes common and the current collector (10, 11) in that of the high-current winding comprised the space between the two wrapped legs of the two iron cores (6, 7) are arranged.

2. High-current transformer according to claim 1, characterized in that that the invariably excited by the network winding (9) itself is designed as a standing winding and with the adjustable ones Pantographs (10, 11) equipped to which the second winding (12) arranged on the other iron core (7) connected.

3. High-current transformer according to claim 1 or 2, characterized in that that in a known manner, two independently adjustable pantographs (10, 11) are provided that from the first winding to the second winding The voltage supplied can be adjusted as required according to its size and sign.

4. High current transformer according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the two iron cores (6, 7) have the same iron cross-section. Considered Publications: German Patent Nos. 538 663, 561919, 562 418; British Patent Nos. 347 538, 735 304; Swiss Patent No. 50 612; french Patent Specifications No. 584,409 and Supplementary Patent No. 30,079; Book »The Transformers« von Kü ch 1 er, 1956, pp. 197 to 198.