DE707221C

DE707221C - Three-phase transformer

Info

Publication number: DE707221C
Application number: DES129840D
Authority: DE
Inventors: Otto Werner
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1937-12-04
Filing date: 1937-12-04
Publication date: 1941-06-16

Description

Drehstromtransformator Es ist bereits ein Drehstromstreutransformator bekannt, der aus drei Einphasenkerntransformatoren besteht, die stern- oder strahlenförmig zur Transformatorlängsachse aufgestellt sind und bei dem in dem Raum zwischen den nächstliegenden Schenkeln; der Eisenkerne zwei Brückenstücke angeordnet sind, von denen wenigstens da"s eine in Richtung der Transformatorlängsachse verschiebbar ist. Diese Ausführung mit verschiebbaren Brückenstücken (Streujochen) hat den Nachteil, daß diese Brückenstücke erheblichen magnetischen Zugkräften ausgesetzt sind und zu ihrem Festhalten in der jeweiligen Regelstellung und zu ihrer Bewegung starke mechanische Kräfte aufgewendet werden müssen. Hierdurch wird nicht nur der mechanische Teil des Transformators verhältnismäßig teuer, sondern es wird auch die Genauigkeit der Einstellung erschwert. ' Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehstromstreutransformator zu schaffen, der keine beweglichen Streujoche aufweist und trotzdem eine genaue Einstellung der Streuung gestattet. Sie betrifft einen Drehstromtransformator, der aus drei Einphasenkerntransformatoren zusammengesetzt ist, von denen jeder auf dem einen Schenkel eine Primärwicklung und auf dem anderen Schenkel eine Sekundärwicklung trägt. Sowohl die oberen als auch die unteren joche der Einphasenkerne sind durch ein oder mehrere Streujoche fest miteinander verbunden.Three-phase transformer A three-phase leakage transformer is already known which consists of three single-phase core transformers which are set up in a star or radial manner to the longitudinal axis of the transformer and in which in the space between the closest legs; The iron core has two bridge pieces, of which at least one is displaceable in the direction of the longitudinal axis of the transformer. This version with displaceable bridge pieces (stray bones) has the disadvantage that these bridge pieces are exposed to considerable magnetic tensile forces and to hold them in the respective control position and strong mechanical forces must be applied to their movement. This not only the mechanical part of the transformer are relatively expensive, but it is also hampered the accuracy of adjustment. 'object of the invention is to provide a three-phase scattering transformer which has no moving Streujoche and It concerns a three-phase transformer composed of three single-phase core transformers, each of which carries a primary winding on one leg and a secondary winding on the other leg Eres as well as the lower yokes of the single-phase cores are firmly connected to one another by one or more streujoche.

Erfindungsgemäß ist eine einstellbare Gleichstromvormagnetisierung der Streujoche vorgesehen. Ein solcher Transformator eignet sich insbesondere zur Speisung von Lichtbögen z. B. in Schweißanlagen oder bei Kinogleichrichtern. Auch ist er in Anlagen zur Erzeugung von Strömen für galvanische Bäder und in Anlagen zur Aufladung von Batterien u. dgl. brauchbar.According to the invention there is an adjustable direct current bias the Streujoche provided. Such a transformer is particularly suitable for Supply of arcs z. B. in welding systems or cinema rectifiers. Even it is in systems for generating currents for galvanic baths and in systems usable for charging batteries and the like.

Es ist nun zwar bei Einphasentransformatoren bekannt, zusätzliche, in der verschiedensten Art angeordnete Eisenwege zu verwenden und hierauf eine einstellbare Gleichstromvormagnetisierung vorzusehen. Diese Transformatoren für Einphasenstrom erfordernaber viel zusätzliches Eisen; auch werden hier keine Streujoche vormagnetisiert und damit die Streuung geregelt, sondern es wird durch die Vormagnetisierung die Größe der induktiven Übertragung von der primären zur sekundären Wicklung geändert. Aus diesen bekannten. Konstruktionen für Einphasenstrom läßt sich also nicht ohne weiteres der Drehstromtransfortnatorem@i1:@ der Erfindung herleiten.It is now known with single-phase transformers that additional, to use iron paths arranged in the most varied of ways and then an adjustable one Provide direct current bias. These transformers for single-phase electricity but require a lot of extra iron; no stray jokes are premagnetized here either and thus the scattering is regulated, but it is controlled by the bias Size of inductive Transfer from primary to secondary Winding changed. From these known. Lets constructions for single-phase electricity So the three-phase transformers @ i1: @ of the invention cannot be derived without further ado.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.In the drawing are several embodiments of the subject of the invention shown.

Nach Fig. i sind drei Einphasentransformatoren mit rechteckigen Kernen k" !r_, k3 parallel nebeneinander angeordnet. Jeder Transformator trägt auf dem einen Schenkel die Primärwicklung p und auf dem anderen Schenkel die Sekund,-ii-«-ickluitg s. Sowahl an den oberen Jochen v als auch an den unteren jochen liegt je ein Streiijocli jt bzw. j2 an. Jedes Streujoch trägt zwei Erregerwicklungene, und e - von denen jede zwischen zwei Transformatoren liegt. Diese Wicklungen sind in Reihe geschaltet und «-erden aus einer Gleichstromquelle (x über einen Regelwiderstand a, gespeist. Bei starker Sättigung der Jochei, und j2 ist der Streuflut des in der vorgenannten Weise aufgebauten Drelistrointransformators praktisch aufgehoben und dessen Leistung am gröf:4teti. Sie vermindert sich entsprechend der Abnahme der Vormagnetisierttng.According to Fig. 1, three single-phase transformers with rectangular cores k "! R_, k3 are arranged in parallel next to one another. Each transformer carries the primary winding p on one leg and the secondary winding p on the other leg, see also on the upper legs Yokes v and the lower yokes each have a Streiijocli jt or j2. Each scattering yoke carries two excitation windings, and e - each of which is between two transformers. These windings are connected in series and are grounded from a direct current source (x fed via a control resistor A. When the yoke and j2 are strongly saturated, the stray flood of the drelistroin transformer constructed in the aforementioned manner is practically eliminated and its power is at its largest: 4teti.

Bei der Anordnung nach Fig. i ist die Streuung zwischen den äußeren Kernen k, und k3 eine andere als die zwischen einem äußeren Kern und dem Mittelkern k." so daß auch die Stromlieferung der I),rehstromphasen verschieden ist. Gemäß Fig.2 wird dieser Nachteil dadurch vermieden, da.ß außer den Streujochen j, und j.2 noch weitere Streujoche j3 und jt vorgesehen sind, die die äußeren Transforniatorkerne k, und 1,:; unmittelbar miteinander verbinden. Es steht dann zwischen dein mittleren Transformatorkern und den Außenkernen für den gleichstromerregten Eisenkreis der einfache Querschnitt, zwischen den Außenkernen dagegen der zweifache Querschnitt bei doppelter Weglänge zur Verfügung, so daß der magnetische Widerstand der Streukreise für die drei Phasen gleich ist. Jedes Joch j3 bzw. j., trägt eine Wicklung e3. Diese Wicklungen sind mit den Wicklungen ei, c°? in Reilie geschaltet und an die Gleichstromquelle g angeschlossen. Die Anordnung hat nicht nur den Vorteil, daß die Streuflüsse zwischen sämtlichen Transformat or 'k ernen praktisch gleich b sind, sondern auch den, daß der magnetische Gleichfloß nicht die Schenkel der Transformatorkerne durchsetzt, so daß `-erzerrungen der sekundären Wechselspannunäen und -ströme vermieden werden.In the arrangement according to FIG. I, the scatter is between the outer Cores k, and k3 other than those between an outer core and the central core k. "so that the current delivery of the I), correct current phases is also different 2, this disadvantage is avoided by the fact that apart from the scattering bites j, and j.2 still further Streujoche j3 and jt are provided, which the outer transformer cores k, and 1,:; connect directly to each other. It is then between your middle one Transformer core and the outer cores for the DC excited iron circuit of the single cross-section, between the outer cores, on the other hand, the double cross-section with double the path length available, so that the magnetic resistance of the stray circles is the same for the three phases. Each yoke j3 or j., Carries a winding e3. These Windings are with the windings ei, c °? connected in Reilie and to the direct current source g connected. The arrangement not only has the advantage that the leakage flux between all Transformat or 'k ernen are practically equal to b, but also that that the magnetic constant flux does not penetrate the legs of the transformer cores, so that distortions of the secondary alternating voltages and currents are avoided.

Nach den Fig. 3 und .l sind die drei Transformatorkerne kt, k;;. k.3 dreieckförmig liziv. sternförmig angeordnet. Die Streujoche i, j2, 13 greifen etwa in der Mitte der Transformatorenjoche v an. Ein derartiger Transformator hat den Vorzug, daß er aus symmetrisch zueinander liegenden Teilen besteht. Da auch die Streujoche völlig symmetrisch zueinander und zu den Transformatorkernen liegen, kommen hier selbst die kleinen Längenunterschiede in Fortfall, die beispielsweise die Joche j, und j3 in Fig. 2 noch aufweisen.According to FIGS. 3 and 1, the three transformer cores are kt, k ;;. k.3 triangular license. arranged in a star shape. The Streujoche i, j2, 13 attack approximately in the middle of the transformer yokes v. Such a transformer has the advantage that it consists of parts lying symmetrically to one another. Since the scattering yokes are also completely symmetrical to one another and to the transformer cores, even the small differences in length that, for example, yokes j and j3 in FIG. 2 still have, are omitted here.

Die Fig.5 und 6 zeigen Anordnungen, bei denen die drei Tratisformatorkertte- k" ky, kg in einer Ebene nebencinanderliegen. In Fig. 5 werden diese Kerne von rechteckigen Streujochen j5, j6 überbrückt, auf denen die Gleichstromerregerwicklungen ei, c'=, e3 etwa entsprechend der Anordnung stach Fig.2 verteilt sind. Die Anordnung nach Fig.6 gleicht grundsätzlich derjenigen nach Fig.5. Hier sind nur unterschiedlich die Transformatorkerne einschließlich der Streujoche aus einander überlappenden Blechpaketen zusammengesetzt. Die zwei Schenkel eines Transformatorkernes verbindenden Jochteile erhalten zweckmäßig einen gröl;eren Querschnitt als die äußeren Streujoche j,,. Die Gleichstromerregerwicklungen können über die Streujoche j5, jf verteilt oder, wie dargestellt, nur auf den beiden äußeren Streujochen j5 angeordnet sein. Der Querschnitt der zwischen den Schenkeln benachbarter Transformatorkerne liegenden Streujochteile j6 kann gegenüber dem der angrenzenden Jochteile verkleinert werden, damit die Sättigung für die Streuflüsse im wesentlichen hier und in den Außenjochen j5 auftritt.5 and 6 show arrangements in which the three Tratisformatorkertte- k "ky, kg lie next to each other in one plane. In FIG. 5 these cores are rectangular Stray bones j5, j6 bridged, on which the DC excitation windings ei, c '=, e3 are distributed approximately according to the arrangement pierced Fig.2. The arrangement according to Fig. 6 is basically the same as that of Fig. 5. Here are just different the transformer cores including the Streujoche from overlapping one another Assembled sheet metal stacks. Connecting the two legs of a transformer core Yoke parts are expediently given a larger cross-section than the outer streujoche j ,,. The DC exciter windings can be distributed over the Streujoche j5, jf or, as shown, only be arranged on the two outer scattering bones j5. The cross-section of the transformer cores lying between the legs of the adjacent transformer Scattering yoke parts j6 can be made smaller than that of the adjacent yoke parts, thus the saturation for the stray fluxes essentially here and in the outer yokes j5 occurs.

Die Fig.7 zeigt eine Anordnung, bei der die die Wicklungen tragenden Transformatorschenkel im Kreis angeordnet und oben und unten durch ringförmige Joche j7 verbunden sind. Die Vormagnetisierungswicklungen ei, e_, e3 sind unmittelbar .auf diesen Jochen angeordnet. Die Joche j7 können, wie in Fig. 8 gezeigt, absatzweise mit verschiedenem Querschnitt ausgeführt werden. Die Sättigung tritt dann nur in den Jochteilen in auf, die den kleineren Querschnitt besitzen und die Vormagnetisierungswicklungen tragen.FIG. 7 shows an arrangement in which the windings carrying the windings Transformer legs arranged in a circle and above and below by ring-shaped yokes j7 are connected. The bias windings ei, e_, e3 are direct . Arranged on these yokes. The yokes j7 can, as shown in Fig. 8, intermittently be carried out with different cross-sections. The saturation then only occurs in the yoke parts in, which have the smaller cross section and the bias windings wear.

Die Gleichstromerregung der Str ujoche der beschriebenen Ausführungsformen kann unmittelbar aus einer Gleichstromquelle oder in ebenfalls bekannter Weise aus einem Wechselstromnetz über einen Gleichrichter erfolgen. Ein Ausführungsbeispiel für die Speisung über Gleichrichter ist in Fig.9 rein schematisch daigestellt. Zwischen den drei an ein Drehstromnetz angeschlossenen Einphasentransformatoren kI, k2, k3 sind Streujoche il, j2, j3 mit den Gleichstromerregerwicklungen e1, e2, e3 angeordnet. Die Transformatoren speisen über drei Gruppen von Trockengleichrichtern gt, "r2, g3 einen Lichtbogen b. Der Vormagnetisierungsstromkreis ist über einen Regler r in ebenfalls bekannter Weise an die Lichtbogenspannung angeschlossen, so daß bei deren Erhöhung auch die Erregung der Streujoche zunimmt und damit die Streuwirkung geschwächt und der Sekundärstrom erhöht wird.The direct current excitation of the yokes of the described embodiments can take place directly from a direct current source or in a likewise known manner from an alternating current network via a rectifier. An exemplary embodiment for the supply via rectifier is shown purely schematically in FIG. Between the three single-phase transformers kI, k2, k3 connected to a three-phase network, scatterers il, j2, j3 with the direct current exciter windings e1, e2, e3 are arranged. The transformers feed an arc b via three groups of dry rectifiers gt, "r2, g3. The premagnetization circuit is connected to the arc voltage via a regulator r in a likewise known manner, so that when it is increased, the excitation of the scattering effect increases and the scattering effect is weakened and the secondary current is increased.

Fig. i o zeigt die Kennlinien eines derartigen Drehstromstreutransformators. Da die Gleichstromerregung bei sekundärem Kurzschluß Null ist, ergibt sich für alle Kennlinien derselbe kleine Kurzschlußstrom fh, der ohne jede Vormagnetisierung vorhanden ist. Der steile Spannungsaustrag bei etwa gleichbleibender Stromstärke im Bereich mittlerer Gleichspannung ist für Lichtbo.genspeisung, insbesondere für Schweißzwecke, besonders günstig. Die Regelungsart ist aber auch da gut brauchbar, wo es darauf ankommt, bei veränderlicher Belastung konstante Spannung zu haben, beispielsweise bei Gleichstromnetzbetrieb.Fig. I o shows the characteristics of such a three-phase leakage transformer. Since the DC excitation is zero in the event of a secondary short circuit, this results for all Characteristic curves have the same small short-circuit current fh that exist without any premagnetization is. The steep voltage output with an approximately constant current strength in the area medium DC voltage is used for arc supply, especially for welding purposes, very cheap. The type of regulation is also useful where it is necessary arrives to have constant voltage with a variable load, for example with direct current network operation.

Neben der geschilderten Spannungsregelwug kann gleichzeitig noch eine Regelung angewandt werden, die von 'der Stromstärke im Lichtbogenkreis abhängig ist. Zu diesem Zweck muß dann in' den Lichtbogenkreis ein Widerstand weingeschaltet werden, an dessen Endklemmen ein zweiter Satz von Streuspulen angeschlossen ist. Je nach der beabsichtigten Gesamtwirkung können die verschiedenen Gleichstromspulen magnetisch hinter- oder gegeneinandergeschalbet werden. Durch die zusätzliche, vom 'Lichtbogenstrom abhängige Vormagnetisierung lassen sich die Kennlinien des Transformators weitgehend beeinflussen, wie. beispielsweise wie Fg. i I zeigt.In addition to the voltage regulating device described, a Regulation are applied, which depends on 'the amperage in the arc circuit is. For this purpose, a resistor must then be switched on in the arc circuit at the end terminals of which a second set of stray coils is connected. Depending on the overall effect envisaged, the various DC coils magnetically behind or against each other. The additional, from 'Arc current-dependent premagnetization can be the characteristics of the transformer largely affect how. for example, as shown in FIG.

Um von Schwankungen der den D.rehstromtransformator speisenden Netzspannung unabhängig zu werden, müssen die Gleichstromerregerwicklungen von einem über eine gesättigte oder vormagnetisierte DToss:elspute.an das Drehstromnetz angeschlossenen Gleichrichter gespeist werden. 'To avoid fluctuations in the mains voltage feeding the three-phase transformer To become independent, the DC excitation windings must be fed from one through one saturated or premagnetized DToss: elspute. connected to the three-phase network Rectifiers are fed. '

Claims

PATENT CLAIMS: ® i. Three-phase transformer consisting of three single-phase single transformers consists, each of which has a primary winding on one leg and on the one other leg carries a secondary winding and in which both the upper and the lower yokes of the single-phase cores are fixed to one another by one or more streujoche are connected, characterized by an adjustable DC bias the Streujoche.

2. Three-phase transformer according to claim i, characterized in that that the Streujoche so: formed and their Vormagnetisierungswickeln @ en so are arranged so that the flux of these windings pass the cores of the single-phase transformers not enforced.

3. Three-phase transformer according to claim 2, in which the individual transformers are arranged next to one another in parallel planes, characterized in that both the upper yokes and the lower yokes of the individual transformers connecting Streujoch has the shape of a single phase core and that also the Legs of this single-phase core facing away from yokes have a premagnetization winding carries (Fig. 2). q ..

Rotary current transformer according to claim 2 with symmetrical to each other arranged individual transformers, characterized in that the cores of always two individual transformers are connected by two Streujoche, which optionally Have ring shape, and that the stray jokes and the yokes of the single transformers have the same dimensions (Fig. 3, 4 and 7).

5. Three-phase transformer according to claim i, which feeds an arc via rectifier, characterized in that the DC bias changes with the voltage of the arc and that the series-connected bias windings in parallel. switched to Arc.

6. D@rehstromtransform.ator according to claim 5, characterized in that that he still has some bias windings caused by the arc current to be influenced.

7. Three-phase transformer according to claim i, characterized in that that the Vormagnetisierungsivzcklungen from a connected to the three-phase network Rectifiers are fed, which may be preceded by a saturated choke is. B. three-phase transformer according to claim i, characterized in that some DC bias windings from one directly to the three-phase network connected rectifier and the other from one through a saturated or pre-magnetized D. rattle are fed to the mains connected rectifier.