Anordnung zur Regelung der Induktivität von Prüftransformatoren Bei
Prüftransformatoren überwiegt insbesondere bei höheren Frequenzen und hohen Spannungen
der kapazitive Verbrauch, der durch die innere Kapazität der Wicklung und die Kapazität
der Prüflinge und der Schaltung bedingt ist, die induktive Leistungsaufnahme des
Kernes; d. h. aber, daß der Transformator eine große Blindleistung aufnimmt und
daher die zur Speisung des Transformators dienenden Regler oder Generatoren verhältnismäßig
groß bemessen werden müssen. Um nun mit kleineren Reglern bzw. Generatoren auszukommen,
kompensiert man den überschießenden kapazitiven Energieverbrauch, indem man zunächst
die Induktivität des Transformators erhöht, beispielsweise durch Einfügung eines
Luftspaltes in den Kern. Diese Maßnahme allein reicht jedoch nicht aus; es ist vielmehr
infolge der fabrikationsmäßigen Verschiedenheit der Luftspalte, der Verschiedenheit
der Prüflinge und der für die kapazitive Leistungsaufnahme maßgebenden Verschiedenheit
und Abweichungen der Frequenzen auch nötig, die Induktivität des Transformators
regelbar zu machen: Eine bekannte Anordnung zur regulierbaren Kompensation des kapazitiven
Energieverbrauches besteht darin, daß man parallel zur Primärwicklung des Transformators
eine regelbare Hilfsdrossel legt, welche aber den Nachteil hat, daß die Primärwicklung
des Transformators den vollen kapazitiven Blindstrom führt und daher groß dimensioniert
werden muß. Es ist weiterhin schon bekannt, die Induktivität von Drosseln oder Transformatoren
dadurch regelbar zu machen, daß
man den zur Vergrößerung der Induktivität
vorgesehenen Luftspalt des Kernes veränderlich macht. Solche Anordnungen sind aber
deshalb ungünstig, weil die zwecks Verringerung der Streuung in der Regel im Innern
der den Kern umgebenden Wicklungen liegenden Luftspalte nur schwer zugänglich sind.
Außerdem sind bei solchen Anordnungen infolge der großen magnetischen Kräfte im
Luftspalt große mechanische Kräfte und dementsprechend kräftige Konstruktionen für
die Regeleinrichtungen erforderlich. An sich wäre aber eine Regelung der Induktivität
im Kern sehr erwünscht, da die Kompensation sich dann schon auf die Primärwicklung
auswirkt und diese daher klein gehalten werden kann. Eine in dieser Richtung gehende
bekannte Lösung verwendet Hilfskerne, welche beweglich oder fest parallel zum Luftspalt
des Hauptkernes angeordnet und mit kurzschließbaren Hilfswicklungen versehen sind.
Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß, abgesehen von dem Aufwand an mechanischer
Arbeit, für die Bewegung der Hilfskerne eine stetige Regelung nur mit einem sehr
komplizierten Aufbau der Kerne und einem großen Aufwand an Schaltmitteln möglich
ist. Für diesen Zweck müßte der Hauptkern mit vielen Luftspalten und die Hilfskerne
mit vielen Hilfswicklungen versehen sein, außerdem wäre eine große Anzahl von Leitungen
und Schaltern zum Kurzschließen der Hilfswicklungen nötig. Ein weiterer Nachteil
dieser bekannten Anordnung ist, da.ß infolge der Parallelschaltung von Eisenkern
mit Luftspalt und einem solchen ohne Luftspalt eine genaue Kompensation der kapazitiven
Leistungsaufnahme nicht bei allen Spannungen möglich ist.Arrangement for regulating the inductance of test transformers At
Test transformers predominate, especially at higher frequencies and high voltages
the capacitive consumption, which is determined by the internal capacity of the winding and the capacity
of the test items and the circuit, the inductive power consumption of the
Kernes; d. H. but that the transformer consumes a large amount of reactive power and
therefore the regulators or generators used to supply the transformer are proportionate
must be sized large. In order to get by with smaller controllers or generators,
one compensates for the excessive capacitive energy consumption by first
the inductance of the transformer is increased, for example by adding a
Air gap in the core. However, this measure alone is not sufficient; it is much more
as a result of the manufacturing differences in the air gaps, the differences
of the test items and the differences that are decisive for the capacitive power consumption
and deviations in frequencies also necessary the inductance of the transformer
to make controllable: A well-known arrangement for the adjustable compensation of the capacitive
Energy consumption consists in the fact that one is parallel to the primary winding of the transformer
an adjustable auxiliary choke sets, but this has the disadvantage that the primary winding
of the transformer carries the full capacitive reactive current and is therefore large
must become. The inductance of chokes or transformers is also already known
to make it controllable that
to increase the inductance
provided air gap of the core makes variable. Such arrangements are however
therefore unfavorable, because in order to reduce the dispersion, they are usually inside
the air gaps surrounding the core are difficult to access.
In addition, in such arrangements due to the large magnetic forces im
Air gap large mechanical forces and accordingly strong constructions for
the control equipment required. In itself, however, a regulation of the inductance would be
Very desirable in the core, since the compensation is then already on the primary winding
affects and this can therefore be kept small. One going in that direction
known solution uses auxiliary cores which are movable or fixed parallel to the air gap
of the main core are arranged and provided with short-circuitable auxiliary windings.
This arrangement has the disadvantage that, apart from the expense of mechanical
Work, for the movement of the auxiliary cores a steady regulation only with a very
complicated structure of the cores and a large amount of switching means possible
is. For this purpose the main core would have to have many air gaps and the auxiliary cores
be provided with many auxiliary windings, in addition, a large number of lines
and switches to short-circuit the auxiliary windings. Another disadvantage
This known arrangement is that as a result of the parallel connection of the iron core
with an air gap and one without an air gap an exact compensation of the capacitive
Power consumption is not possible with all voltages.
Die Erfindung zeigt nun einen Weg, um diese Nachteile zu vermeiden.
Dieser besteht darin, daß der Eisenkern parallel zum Kraftlinienweg in zwei oder
mehrere Teilkerne aufgeteilt ist und die Teilkerne jeweils mit Kopplungswicklungen
versehen sind, die untereinander hinsichtlich ihrer Windungszahl regelbar parallel
geschaltet sind.The invention now shows a way of avoiding these disadvantages.
This consists in the fact that the iron core is parallel to the path of the force lines in two or
several partial cores is divided and the partial cores each with coupling windings
are provided, which are adjustable in parallel with one another with regard to their number of turns
are switched.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. r
zeigt eine perspektivische Darstellung, nach welcher der Eisenkern in zwei Teilkerne
I und II von verschiedenem Querschnitt aufgeteilt ist. Zweckmäßig wird man die beiden
Teilkerne von gleichem Querschnitt wählen. Es können auch, ohne vom Erfindungsgedanken
abzuweichen, mehrere Teilkerne vorgesehen werden. Jeder Teilkern ist mit einem festen
Luftspalt r und 2 versehen. Auf jedem der beiden Teilkerne befindet sich eine Kopplungswicklung
a und b, die unter sich parallel geschaltet sind, und zwar, wie Fig. z zeigt, derart,
daß die auf dem Teilkern II befindliche Wicklung mittels eines Abgriffes c über
die auf dem Kern I befindliche Kopplungswicklung allmählich kurzgeschlossen werden
kann. Dabei werden die Windungen der auf dem Teilkern I angeordneten Kopplungswicklungen
allmählich vom Anfang bis zum Ende abnehmend ausgeschaltet. Bei einem Prüftransformator
sind über den beiden Kopplungswicklungen a und b noch die primäre und sekundäre
Wicklung des Transformators aufgewickelt, welche in Fig. 2 der Einfachheit halber
nur durch eine einzige Wicklung P, S dargestellt sind. Durch die Parallelschaltung
der beiden Kopplungswicklungen wird diesen die gleiche EMK aufgezwungen. Dies hat
zur Folge, daß der in den beiden Teilkernen normalerweise vorhandene Gesamtfiuß
sich in einem bestimmten Verhältnis auf die beiden Teilkerne verteilt. Dieses Verhältnis
ist abhängig von dem Verhältnis der Querschnitte der beiden Teilkerne und dem Verhältnis
der Windungszahlen der beiden Kopplungswicklungen.The drawing shows an embodiment of the invention. Fig. R
shows a perspective view, according to which the iron core is divided into two partial cores
I and II is divided by different cross-sections. Appropriate one becomes the two
Select partial cores with the same cross-section. It can also be done without ditching the inventive concept
deviate, several partial cores are provided. Each partial core is with a fixed
Air gap r and 2 provided. There is a coupling winding on each of the two partial cores
a and b, which are connected in parallel with each other, as shown in FIG.
that the winding located on the partial core II by means of a tap c over
the coupling winding located on the core I is gradually short-circuited
can. The turns of the coupling windings arranged on the partial core I.
gradually decreasing from the beginning to the end. With a test transformer
are still the primary and secondary over the two coupling windings a and b
Winding of the transformer wound, which in Fig. 2 for the sake of simplicity
are only represented by a single winding P, S. Through the parallel connection
The same EMF is imposed on the two coupling windings. this has
As a result, the total flow normally present in the two partial cores
is distributed over the two partial cores in a certain ratio. This relationship
depends on the ratio of the cross-sections of the two partial cores and the ratio
the number of turns of the two coupling windings.
Aus der Bedingung, daß die EMKe der beiden parallel geschalteten Kopplungswicklungen
gleich sind, ergibt sich folgende allgemeine Beziehung: B1. Q1. zell ` B2,
Q2, zPJ2 1 (I) wobei Bi bzw. B2 die Induktionen im Teilkern I bzw. Teilkern
II, Q1 bzw. Q2 der Querschnitt der Teilkerne I bzw. II und w1 bzw. w2 die Windungszahlen
der Kopplungswicklungen a und b sind. Unter der Annahme, daß die Querschnitte
der beiden Teilkerne gleich sind, ergibt sich sodann die Beziehung: B1 ' w1 - B2
' w2 (2) und daraus
Für den allgemeinen Fall, daß die Querschnitte der beiden Teilkerne verschieden
sind, d. h. Q2 = k - Q1 ist, wobei k ein beliebiger Proportionalitätsfaktor
ist, ergibt sich folgende Beziehung:
Die obigen Beziehungen zeigen, daß durch eine Änderung des Verhältnisses der Windungszahl
der Kopplungswicklungen mittels des Abgriffes c die Induktion in den beiden Kernen
stetig verändert werden kann, d. h., es gelingt auf diese Weise, den magnetischen
Fluß mehr oder weniger in den Teilkern I zu verdrängen. Dabei gibt es zwei Grenzfälle.
Unter der Voraussetzung, daß die Querschnitte der beiden Teilkerne gleich sind,
ergeben sich für den Fall, daß die Windungszahlen der beiden Kopplungswicklungen
gleich sind, auch gleiche Flüsse und gleiche Induktion in den beiden Teilkernen.
Wird die Windungszahl der Kopplungswicklung r mittels des Abgriffes c verringert,
so wird der Fluß immer mehr in den Teilkern I gedrängt. Dadurch steigt dessen Induktion,
was bekanntlich einer Verringerung der Induktivität gleichkommt. Im extremen Fall
wird die Kopplungswicklung über den Abgriff c vollkommen ausgeschaltet und die Kopplungswicklung
2 vollkommen kurzgeschlossen. In diesem Falle ist der Fluß vollständig in den Kern
I verdrängt. Es ist also durch die Veränderung der Windungszahlen der beiden Kopplungswicklungen
auf einfache Weise möglich, die Induktivität des Prüftransformators in weiten Grenzen
zu regeln.The following general relationship results from the condition that the EMFs of the two coupling windings connected in parallel are equal: B1. Q1. zell ` B2, Q2, zPJ2 1 (I) where Bi and B2 are the inductions in partial core I and partial core II, Q1 and Q2 the cross section of partial cores I and II and w1 or w2 the number of turns of the coupling windings a and b are. Assuming that the cross-sections of the two partial cores are the same, the relationship then results: B1 'w1 - B2' w2 (2) and from this For the general case that the cross-sections of the two partial cores are different, i.e. Q2 = k - Q1, where k is any proportionality factor, the following relationship results: The above relationships show that by changing the ratio of the number of turns of the coupling windings by means of the tap c, the induction in the two cores can be continuously changed, that is, it is possible in this way to displace the magnetic flux more or less into the partial core I. . There are two borderline cases. Assuming that the cross-sections of the two partial cores are the same, there are also the same fluxes and the same induction in the two partial cores in the event that the number of turns of the two coupling windings is the same. If the number of turns of the coupling winding r is reduced by means of the tap c, the flux is pushed more and more into the partial core I. As a result, its induction increases, which is known to mean a reduction in inductance. In the extreme case, the coupling winding is completely switched off via the tap c and the coupling winding 2 is completely short-circuited. In this case the flow is completely displaced into the core I. By changing the number of turns of the two coupling windings, it is therefore possible in a simple manner to regulate the inductance of the test transformer within wide limits.
Bei einer Verschiedenheit der Querschnitte der beiden Teilkerne wird,
wie sich ohne weiteres aus der Formel (q.) ergibt, die Verteilung der Flüsse auf
die beiden Teilkerne und damit die Änderung der
Induktivität außerdem
noch durch das Verhältnis der Querschnitte der beiden Teilkerne bestimmt.If the cross-sections of the two partial cores differ,
as is readily apparent from the formula (q.), the distribution of the rivers
the two partial cores and thus the change in the
Inductance as well
still determined by the ratio of the cross-sections of the two partial cores.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist die Regelung des Verhältnisses
der Windungszahlen der beiden Kopplungswicklungen schwierig durchzuführen, da die
Wicklungen im Innern der eigentlichen Transformatorwicklungen liegen und daher die
verschiedenen Anzapfungen der zweiten Wicklung herausgeführt werden müssen. Aus
diesem Grunde läßt sich mit Vorteil die in Fig. 3 dargestellte Lösung verwenden,
welche aber auf dem gleichen Erfindungsgedanken beruht. Hier sind die beiden Kopplungswicklungen
a und b über einen zweckmäßig regelbaren Transformator, beispielsweise Ringkernregler,
parallel geschaltet. Die eine Wicklung b liegt dabei fest an den Enden der Ringkernspule,
während die zweite Wicklung a über einem beweglichen Abgriff parallel zu der ersten
Spule geschaltet ist. Bei dieser Anordnung wird nicht das Verhältnis der Windungszahlen
geändert, sondern das Verhältnis der an den beiden Wicklungen auftretenden EMKe.
Wird die Wicklung a auf dem Teilkern I über den beweglichen Abgriff vollkommen kurzgeschlossen,
so wird der magnetische Fluß vollständig in den Kern II verdrängt, während sich,
wenn sich die beiden Anschlüsse der beiden Wicklungen decken, die magnetischen Flüsse
gleichmäßig auf die beiden Kernteile verteilen, vorausgesetzt, daß diese gleichen
Querschnitt haben. Auch diese Anordnung bewirkt somit je nach dem Verhältnis der
Spannungen der beiden Kopplungswicklungen zueinander eine Verdrängung des magnetischen
Flusses mehr oder weniger in den einen oder anderen Kernteil. Dies hat wiederum
eine Änderung der Induktion und damit des induktiven Widerstandes im Primärkreis
des Prüftransformators zur Folge. Zur besseren Anpassung können die Teilkerne mit
verschieden großen Luftspalten versehen sein. Es ist selbstverständlich auch möglich,
bei der Anordnung nach Fig. 2 den Fluß dadurch zu verdrängen, daß einzelne Wicklungen
über Wirk- oder Scheinwiderstände geschlossen werden.In the arrangement shown in Fig. 2, the regulation of the ratio
the number of turns of the two coupling windings difficult to carry out because the
Windings lie inside the actual transformer windings and therefore the
different taps of the second winding must be brought out. the end
For this reason, the solution shown in Fig. 3 can be used with advantage,
but which is based on the same inventive concept. Here are the two coupling windings
a and b via an expediently controllable transformer, for example a toroidal core regulator,
connected in parallel. One winding b is firmly attached to the ends of the toroidal core coil,
while the second winding a via a movable tap parallel to the first
Coil is switched. In this arrangement, the ratio of the number of turns is not
changed, but the ratio of the EMFs occurring on the two windings.
If the winding a on the partial core I is completely short-circuited via the movable tap,
so the magnetic flux is completely displaced into the core II, while
when the two connections of the two windings coincide, the magnetic fluxes
Distribute evenly between the two core parts, provided that they are the same
Have cross-section. This arrangement also effects depending on the ratio of the
Tensions of the two coupling windings to each other a displacement of the magnetic
Flow more or less in one or the other core part. This in turn has
a change in the induction and thus the inductive resistance in the primary circuit
of the test transformer. For better adaptation, the partial cores can be used with
different sized air gaps. It is of course also possible
in the arrangement of FIG. 2 to displace the flux in that individual windings
be closed via real or apparent resistances.
Die Erfindung läßt sich natürlich nicht nur für die Regelung der Induktivität
von Transformatoren, sondern auch von Drosselspulen verwenden.The invention can of course not only be used for regulating the inductance
from transformers, but also from reactors.