DE756373C - Transformator - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
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- G05F3/06—Regulating voltage or current wherein the variable is AC using combinations of saturated and unsaturated inductive devices, e.g. combined with resonant circuit
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Description
- Transformator Es. ist bereits ein Transformator bekannt, dessen Eisenkern, vier Schenkel aufweist, von denen die beiden mittleren verschiedene magnetische Eigenschaften haben und je von einem Wicklungsteil der aus zwei Wicklungsteilen bestehenden Sekundärwicklung umgeben sind, während die Primärwicklung beide mittlere Schenkel oder die sie durchsetzenden Flüsse umfaßt. Bei diesem bekannten Transformator liegt der Arbeitspunkt des, einen mittleren Schenkeds@ unterhalb des! in der Magnetisierungskurve auftretenden Knickes, und zwar in dessen Nähe, und der Arbeitspunkt des anderen mittleren Schenkels ebenfalls unterhalb des Knickes, aber noch in dem linearen Teil der Magnetisierungskurve. Der Regelbereich eines solchen Transformators ist also verhältnismäßig eng. Aufgabe der Erfindung ist es nun, dem Transformator einen größeren Regelbereich zu geben. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, däß die beiden Sekundärwicklungsteile gegensinnig in Reihe geschaltet und die zugehörigen Schenkel so gesättigt sind, daß die Magne -tinduktion B""" des einen im geraden Teil der Magnetisierungskurve unterhalb und die des anderen oberhalb des Knickes liegt.
- Auf diese Weise ergibt sich, daß schon die in dem sekundären Wicklungsteil des einen mittleren Schenkels auftretende Spannung bei Spannungsschwankungen auf der Primärseite fast konstant ist, so daß der im anderen mittleren Schenkel auf dem geradlinigen Teil der Magnetisierungskurve unterhalb des Knickes gemessene Regelbereich für praktisch das gesamte Sättigungsgebiet, also für ein sehr viel weiteres Gebiet als bei der bekannten Anordnung, zur Verfügung steht.
- Das Wesen der Erfindung wird am besten an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels klar.
- In Abb. i der Zeichnung ist ein Transformator gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Generator und einem Anzeigegerät zur Anzeige der F'requcnz. bzw. der Geschwindigkeit des Generators dargestellt.
- Abb.2 zeigt einen Kern für den Transformator gemäß der Erfindung; Abb.3 erläutert an Kennlinien die Wirkungsweise des Transformators gemäß der Erfindung, und Abb. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstands.
- Der Transformator io gemäß Abb. i besteht aus einem magnetischen Kern: i i mit zwei inneren bewickelten Schenkeln 12 und 13, die gemeinsam von der Primärwicklung 14 umgeben sind, während die Sekundärwicklungen i5 und 16 auf je einem der Schenkel 1-2 und 13 angeordnet sind. Der Transformator ist mi,t äußeren Schenkeln 17 und i8 versehen, die einen Rückschluß für den magnetischen Fluß in den Schenkeln 12 und 13 und der sie umgebenden Primärwicklung 14 und den Sekundärwicklungen 15 und 16 bilden. Die Sekundärwicklungen 15 und 16 sind in bezug auf die in ihnen erzeugten EMKK gegensinnig in Reihe geschaltet. Die Primärwicklung 14 ist mit den Wicklungen ig des Generators 2o verbunden. Durch Drehung-des-Polrades 21 wird in den Wicklungen i9 eine Wechsel-EMK erzeugt.
- Die Sekundärwicklungen 15 und 16 des Transformators sind über einen hohen: Widerstand 22 und einen Voll-,veggleichrichter 23 mit einem Anzeigegerät 24 verbunden. Der Vollweggleichrichter 23 ermöglicht die Verwendung eines Gleichstromgerätes, welches wegen der gleichmäßigeren Skalenteilung ein der Gleichrichterkennlinie angepaßtes Gleichstrom-Wechselstrom-Meßgerät sein kann. Die Widerstände der Sekundärwicklungen 15 und 16 des Transformators io und des Anzeigegerätes 24 verändern sich gleichmäßig mit auftretenden Temperaturänderungen, während sich der Widerstand des Vollweggleichrichters 23 umgekehrt mit der Temperatur verändert. Die Widerstandsänderung des Vollweggleichrichters 23 ist gewöhnlich größer als die Gesamtwiderstandsänderungen der Wicklungen 15 und 16 und des Meßgerätes 2.4. Der Widerstand 22 kann daher einen geringfügig negativen Temperaturkoeffizienten erhalten, um die Unterschiede zi-ischen den Widerstandsänderungen der Wicklungen, des Vollweggleichrichters und des Meßgerätes auszugleichen. Außerdem soll sein Widerstand möglichst groß sein, damit der Widerstand des gesamten Stromkreises gegenüber dem Blindwiderstand groß ist. Parallel zum Meßgerät 2.4 kann außerdem ein Widerstand 25 angeordnet sein, der Temperaturfehler des Meßgerätes ausgleicht.
- Die Wechsel-EMK der Generatorwicklungen i9 erzeugt in der Primärwicklung 14 des Transformators io einen Wechselstrom, der seinerseits im Transformatorenkern i i einen Wechselfluß erzeugt. Dieser Fluß steigt oder fällt entsprechend der Generatorgeschwindigkeit. Die resultierende Spannung an der Reihenschaltung der Sekundärwicklungen 15 und 16 ist gleich der Differenz der Spannungen an den einzelnen Wicklungen, die gegeneinandergeschaltet sind.
- Abb@.3 zeigt die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft des Transformators und dein magnetischen Fluß im Kern. Der Transformatorschenkel 12 besteht vorzugsweise aus einem Magnetmaterial hoher Permeabilität, beispielsweise einer bekannten Nickel-Eisen-Legierung. Der Schenkel 13 besteht aus zwei schmalen Teilen mit kleinem Querschnitt, die durch die Sekundärwicklung i-6 am Kern i i festgehalten werden.
- Die durch den Strom in der Primärwicklung 14 erzeugte magnetomotorische Kraft erzeugt im Schenkel 12 einen magnetischen F.luß, der sich über die äußeren Schenkel 17 und 18 des Kernes ii schließt. Dieser magnetische Fluß wird durch die Linie A in Abb. 3 dargestellt. Die durch den Strom in der Primärwicklung 14 erzeugte magnetomotorische Kraft erzeugt im Schenkel 13 einen magnetischen Fluß, der in Abb. 3 durch die Linie B dargestellt wäre, wenn der magnetische Widerstand des Schenkels 13 der gleiche wie der von Luft wäre. Da jedoch wenigstens einer der Schenkelteile 13 aus magnetischem Material besteht, so daß sein magnetischer Widerstand etwas geringer ist als der von Luft und ein entsprechend größerer magnetischer Fluß in ihm erzeugt werden kann, so verläuft die entsprechende Kurve in Abb.3 gemäß der Linie C. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den einen der Teile des Schenkels 13 aus Weicheisen und den anderen aus einer Kupferlegierung zu machen; die im wesentlichen die gleiche Permeabilität wie Luft hat. Die Anordnung eines schmalen magnetischen Schenkelteils bewirkt, daß die Linien A und C im wesentlichen genau parallel verlaufen für alle Flußwerte innerhalb eines großen Bereiches der magnetomotorischen Kraft oberhalb der Sättigung des Schenkels 12. Es ist hierbei vorausgesetzt, daß bei einem Transformator dieser Art der magnetische Widerstand im wesentlichen dem der Luft entspricht für einen Wert der magnetomo-torischen Kraft, der eine starke Sättigung im Eisen hervorruft. Dies ist angenähert der Fall, jedoch hat sich gezeigt, daß im* Zusammenhang mit der. Erfindung bei Änderungen der magnetischen Flüsse in den beiden Schenkeln 12 und 13 für eine gegebene Änderung der magnetomotorischen Kraft diese Änderungen weit genauer einander gleich sind, wenn der magnetische Widerstand des Schenkels 13 etwas abfällt, was dadurch erreicht wird, daß ein Magnetstreifen vorgesehen wird, der nur einen sehr kleinen Querschnitt besitzt.
- Die resultierende Spannung an den beiden Sekundärwicklungen 15 und 16 ist gleich der Differenz der beiden Spannungen an den. Einzelwicklungen. Die in der Sekundärwicklung 15 induzierte EMK ist gleich 4 f n' 01 a., 10-8, worin f die Frequenz, 0imax den Scheitelwert des magnetischen Flusses im Schenkel 12 und n' die Zahl der Windungen der Wicklung 15 darstellt. Die in der Sekundärwicklung 16 induzierte EMK ist gleich 4 f zz " 02 max 1 o-$, wobei f die Frequenz, 02."x den Scheitelwert des magnetischen Flusses im Schenkel 13 und d" die Windungszahl der Sekundärwicklung 16 darstellt. Da die Frequenz für beide Wicklungen, die gleiche ist, ist bei gleicher Windungszahl ?i = ni'= ?z beider Wicklungen die resultierende Spannung an den Wicklungen 15 und 16 gleich 4 f Ia 1o-8 (01 Max- 02 max) Aus Abb.3 ist zu ersehen, daß für alle Werte des magnetischen Flusses oberhalb der Sättigung des Schenkels 12 die Differenz Ozatax-11)2max zwischen: den Werten der magnetischen Flüsse in den beiden Schenkeln konstant, und zwar etwa gleich h ist und durch die Linie L dargestellt wird. Die resultierende Spannung an den beiden Wicklungen 15 und 16. ist daher gleich ¢ f n h 1o-8 für alle Werte der magnetomotorischen Kraft oberhalb der Sättigung des Schenkels 12 und entspricht daher auch trotz erheblicher Änderungen der magnetomotorischen Kraft jeweils der Frequenz bzw. Geschwindigkeit des Generators 2o. Sofern die Werte von ia und k konstant sind, ergibt sich, daß die Spannung an den Sekundärwicklungen: 15 und 16 genau proportional der Frequenz der Spannring bzw. der Geschwindigkeit des Generators 2o ist. Die Sekundärspannung des Transformators 1o ist also unmittelbar proportional der Frequenz der Primärspannung und unabhängig v an Änderungen der Primärspannung über einen größeren Bereich. Das Anzeigegerät 24 kann daher unmittelbar in Frequenz-,verten des Primärkreises des Transformators 1o geeicht werden, oder es kann unmittelbar die Geschwindigkeit des Generators anzeigen.
- Die Ausführungsform des Transformators gemäß Abh.4 unterscheidet sich von der gemäß den Abb. 1 und 2 lediglich durch die ohne weiteres ersichtliche Anordnung der beiden Schenkel 12 und 13. Bei beiden Ausführungsformeen des Transformators 1o sind die Wicklungen von den äußeren Schenkeln 17 und 18 und den Jochen 26 umgeben, welche die Enden der äußeren Schenkel und der bewickelten Schenkel verbinden. Die äußeren Schenkel 17 und 18 und die Joche 26 schützen die Wicklungen vor äußeren Einflüssen, welche durch Störfelder eine Ungenauigkeit in der Anzeige des Meßgerätes 24 hervorrufen würden.
Claims (3)
- PATENTANSPRÜCHE: 1. Transformator, dessen. Eisenkern vier Schenkel aufweist, von denen die beiden mittleren verschiedene magnetische Eigenschaften haben und je von einem Wicklungsteil der aus: zwei Wicklungsteilen bestehenden Sekundärwicklung umgeben sind, während die Primärwicklung beide mittlere Schenkel oder die sie durchsetzenden Flüsse umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks. Entnahme einer van den Spannungsschwankungen der Primärseite unabhängigen und der primärseitigen: Frequenz proportionalen Sekundärspannung die beiden Sekundärz21 (15 und 16) gegensinnig in Reihe geschaltet sind und die zugehörigen Schenkel so gesättigt sind, daß die Magnetinduktion Bmax des einen im geraden Teil der Magnetisierungskurve unterhalb und die des anderen oberhalb des Knickes liegt.
- 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine (12) der mittleren Schenkel aus einer Nickel-Eisen-Legierung und der andere (13) aus Weicheisen von sehr geringem Querschnitt besteht.
- 3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine (12) der mittleren Schenkel aus einer Nickel-Eisen-Legierung und der andere (13) aus zwei an den Jochen anliegendem Teilen besteht, von denen wenigstens der eine Teil aus magnetischem Stoff mit sehr geringem Querschnitt hergestellt ist. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen «-orden: Deutsche Patentschriften Nr. 574 542, hol 296; schweizerische Patentschriften N r. 9 4 935). 180 783; USA.-Patentschriften Nr. j 599 570, j 910 172; britische Patentschrift Nr. 484 v. r. 19j5.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US756373XA | 1936-02-18 | 1936-02-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE756373C true DE756373C (de) | 1953-04-09 |
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DEA82061D Expired DE756373C (de) | 1936-02-18 | 1937-02-19 | Transformator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE756373C (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1937
- 1937-02-19 DE DEA82061D patent/DE756373C/de not_active Expired
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