DE2937711A1 - TRANSFORMER - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOEl 2WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOEl 2

FKOtBSSIONAL BBrBBSBNTATIVBS BBPOBB THB BUBOPBAN PATBNT OFPICB MANDATAIBBS ACBBBS PBBS l'OFFICB BUBOPiBN DBS BBBVBTSFKOtBSSIONAL BBrBBSBNTATIVBS BBPOBB THB BUBOPBAN PATBNT OFPICB MANDATAIBBS ACBBBS PBBS l'OFFICB BUBOPiBN DBS BBBVBTS

DB.-INC PIiANZ VUESTHOPP DB. PHIL. FBBDA VUESTHOFP (lJ17-I9J<) DIPU-INCCBBHABD PULS (l9fl-I97l) DIPL.-CHBM. DB. B. PBBIHBBB VON PBCHMANN DB.-I NC. DIBTBBBBHBBNSDB.-INC PIiANZ VUESTHOPP DB. PHIL. FBBDA VUESTHOFP (lJ17-I9J <) DIPU-INCCBBHABD PULSE (l9fl-I97l) DIPL.-CHBM. DB. B. PBBIHBBB BY PBCHMANN DB.-I NC. DIBTBBBBHBBNS

.; DIPU-VIBTSCk-INCBUPBBT COBTZ.; DIPU-VIBTSCk-INCBUPBBT COBTZ

U-51 715 D-8000 MÖNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2U-51 715 D-8000 MÖNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2

TB LB PON: (0S9) 66 20 51TB LB PON: (0S9) 66 20 51

TBLBCKAMM: PBOTBCTPATBNTTBLBCKAMM: PBOTBCTPATBNT

tblbz: 114070tblbz: 114070

PatentanmeldungPatent application

Anmelder:Applicant:

SOCIEDAD ESPANOLA DE CARBTJROS METALICOS S.A. Consejo de Ciento 365t
Barcelona, SpanienSOCIEDAD ESPANOLA DE CARBTJROS METALICOS SA Consejo de Ciento 365t
Barcelona, Spain

Titel:Title:

Transformatortransformer

030013/0910030013/0910

PATENTANVALTKPATENTANVALTK WUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHRENS-GOETZWUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHRENS-GOETZ

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1A-52 7151A-52715

DR.-INC. FRANZ VUESTHOFF DR. FHIL. FREDA VUESTHOFF (lflj-lff€) D1FL.-ING. CBBHARD FULt (lJJl-IJ7l) DIFL.-CHBII. DR. B. FBBIHBRB TON FBCHIfANN DR.-!NC. DIBTBB BBHBBNSDR.-INC. FRANZ VUESTHOFF DR. FHIL. FREDA VUESTHOFF (lflj-lff €) D1FL.-ING. CBBHARD FULt (lJJl-IJ7l) DIFL.-CHBII. DR. B. FBBIHBRB TON FBCHIfANN DR .-! NC. DIBTBB BBHBBNS

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TELEGRAMM: FBOTBCTFATBNTTELEGRAM: FBOTBCTFATBNT

TBLBz: j 14070TBLBz: j 14070

Beschreibungdescription Transformatortransformer

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit durch große Steilheit bestimmten, gegen Kurzschlüsse unempfindlichen ■tatischen Eigenschaften.The invention relates to a transformer with by large The slope is determined by static properties that are ■ insensitive to short circuits.

Der größte Teil der heute but Umwandlung von elektrischer Energie eingesetzten Transformatoren hat die Aufgabe, eine in Voltempire ausgedrückte Eingangeenergie in eine Ausgangsenergie umzuwandeln, bei der unter Beibehaltung des Betrages des Produktes- aus Volt und Ampdre jeder der beiden Faktoren im umgekehrten Verhältnis modifiziert worden ist. Fast immer ist die Grundbedingung wirtschaftlicher Natur und wird angestrebt, daß der Wirkungsgrad der Umwandlung 100JC nahekommt.Most of today's but conversion of electrical Transformers used in energy have the task of converting an input energy expressed in voltempire into an output energy convert, while maintaining the amount of the product of volts and amps of each of the two factors has been modified in inverse proportion. The basic condition is almost always of an economic nature and the aim is to that the conversion efficiency approaches 100JC.

Dennoch gibt es spezielle Anwendungsfälle, für welche der Wirkungsgrad nicht mehr die grüßte Bedeutung hat und wo dagegen vom Transformator eine statische Eigenschaft verlangt wird, die als anomal bezeichnet werden könnte, beispielsweise jene, daß sein Kurzsohlußstrom nur das Zweifache der Nennstromstärke betragen soll. Dieser Fall trifft aufNevertheless, there are special applications for which the degree of efficiency is no longer of the greatest importance and where on the other hand, a static property is required of the transformer which could be described as abnormal, for example those that its short-flux current only doubles should be the rated current. This case applies

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Schweißtransformatoren oder auf Speisetransformatoren für Fahr- bzw. Zugmotoren su, wo eine große Unempfindlichkeit gegen Kurssohlüsse unter Vermeidung der Notwendigkeit außerhalb angeordneter Schutsgeräte angestrebt wird.Welding transformers or on supply transformers for Traction or traction motors, see below, where a great insensitivity to course subsets while avoiding the need is sought outside of the protective devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator mit den vorstehend genannten Eigenschaften su schaffen.The invention is based on the object of creating a transformer with the properties mentioned above.

Diese Aufgabe ist bei einem Transformator der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede der Spulen Bowohl der Primär- als auch der Sekundärwicklung von einem spiralig gewickelten Leiterband gebildet ist und im wesentlichen dieselbe Breite wie das sie bildende Leiterband hat, und daß jede Spule einer der Wicklungen an ein und demselben Schenkel des magnetischen Kerns wie eine oder mehrere Spulen der anderen Wicklung angeordnet ist, so daß die Spulen der verschiedenen Wicklungen gleichachsig einander gegenüber angeordnet sind zu dem Zweck, die durch die Abstoßung zwischen den beiden elektrischen Feldern be·»· dingten Ströme zu verdrängen, und zwischen den genannten Spulen eine Lücke gebildet ist, um die Streuung des magnetischen Flusses zu begünstigen, wodurch sich je nach Zunahme der Stromstärke eine scheinbare Widerstandevergrößerung der Wicklungen und eine Vergrößerung des Streufeldes ergeben.In the case of a transformer, this task is the one described at the beginning Genus solved according to the invention in that each of the Bowohl coils of the primary as well as the secondary winding is formed by a spirally wound conductor strip and is essentially the same width as that forming it Conductor tape has, and that each coil has one of the windings on one and the same leg of the magnetic core as one or several coils of the other winding is arranged so that the coils of the different windings are coaxial are arranged opposite each other for the purpose of being · »· forced currents to be displaced, and a gap is formed between the said coils in order to prevent the magnetic leakage To favor the flow, which, depending on the increase in the current strength, creates an apparent increase in resistance of the windings and an increase in the stray field.

Es ist bekannt, daß einer der größten negativen Einflüsse auf den Wirkungsgrad jeden Transformators der sogenannte Streufluß ist, also der magnetische Fluß, der den Frimär- und Sekundärspulen nicht gemeinsam ist. Deswegen läßt sich durch Anordnen der Spulen in der Weise, daß die Streuung des Flusses bei hohen Lasten begünstigt wird, und gleichseitiges Verdrängen der Ströme der Primär- und Sekundärwicklungen eine Vergrößerung des scheinbaren Ohmschen Widerstandes der Wicklungen erzielen.It is known that one of the greatest negative influences on the efficiency of any transformer is the so-called Stray flux is the magnetic flux that the primary and secondary coils do not have in common. That's why you can by arranging the coils in such a way that the dispersion of the flux is favored at high loads, and equilateral Displacement of the currents of the primary and secondary windings increases the apparent ohmic Achieve resistance of the windings.

/3 030013/001*/ 3 030013/001 *

- >- 52 715-> - 52 715

Es ist ebenfalls bekannt, daß die elektrischen Felder der Spillen der Primär- und Sekundärwicklung eine gegenseitige Abstoßung erzeugen, die das Bestreben hat, die Spulen auseinanderzudrängen. Es ist ferner bekannt, daß es zur Erzielung von Transformatoren mit flaoher Charakteristik, also eines praktisch gleichbleibenden Betrages der Sekundärspannung bei zunehmender Last, notwendig ist, die Wicklungen übereinander und sich überlappend anzuordnen, damit sich die entgegengesetzten magnetomotorischen Kräfte vereinigen, bevor sie sich im Kern zum Fluß verwandeln.It is also known that the electric fields of the capstans of the primary and secondary windings are mutual Generate repulsion tending to force the coils apart. It is also known that to achieve transformers with fluff characteristics, So a practically constant amount of secondary voltage with increasing load is necessary for the windings to be arranged one above the other and overlapping so that the opposing magnetomotive forces unite, before they turn into a river at their core.

Ausführungebeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. It shows:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Baugruppe des Transformators nach der Erfindung,Fig. 1 is a section through an assembly of the transformer according to the invention,

Fig. 2 eine angenäherte Sarstellung der statischen Eigenschaft des Transformators, 2 shows an approximate setting of the static property of the transformer,

Fig. 3 eine grafische Barstellung der Leistung in der Sekundärwicklung des Transformators,Fig. 3 is a graphical representation of the performance in the Secondary winding of the transformer,

Fig. 4 und 5 je eine andere Ausführungsform des Transformators nach der Erfindung.4 and 5 each show a different embodiment of the transformer according to the invention.

In Fig. 1 ist ein magnetischer Kern 1 dargestellt, der beim gezeigten Beispiel als Mantelkern ausgebildet ist. Am Mitteleohenkel des Kerns 1 sind eine Primärspule 2 und eine Sekundärspule 3 angeordnet, die je von einem spiralig gewickelten Leiterband bzw. Leiterstreifen gebildet sind.In Fig. 1, a magnetic core 1 is shown, which is designed as a jacket core in the example shown. On the middle handle of the core 1 are a primary coil 2 and a secondary coil 3 arranged, which are each formed by a spirally wound conductor strip or conductor strip.

Die Strömung des gemeinsamen Flusses durch den Kern 1, der die Primärspule 2 und die Sekundärspule 3 miteinander verkettet, sind durch Linien 4 und 5 dargestellt. Mit einer Linie 6 ist ein Streuflußkreis dargestellt, welcher nur die Primärspule 2 beeinflußt und durch den Luftspalt hindurch vom Mittelschenkel des Kerns 1 auf die äußeren Schenkel überspringt·The flow of the common river through the core 1, the the primary coil 2 and the secondary coil 3 linked to one another are represented by lines 4 and 5. With a Line 6 is a leakage flux circle, which only the Primary coil 2 influenced and through the air gap through from the middle limb of the core 1 to the outer limb skips

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- ,Τ- 52-, Τ- 52

Bei einer Anordnung wie der vorstehend beschriebenen hat die gegenseitige Abstoßung zwischen den elektrischen Feldern der Primär spule 2 und der Sekundär spule 3 das Bestreben, letztere auseinanderzudrängen; da diese jedoch wegen ihrer festen Verankerung nicht fortbewegt werden können, ergibt sich in Wirklichkeit eine Verdrängung der duroh beide Wicklungen hindurchflutenden Ströme zu den äußeren Rändern der Wicklungen hin, wobei diese Stromverdrängungen nur dank des lamellierten Aufbaues der Leiter möglich sind. Das Ergebnis dieser Erscheinung ist, daß die Stromdichte nicht mehr konstant ist; sie nimmt in den Innenrändern des Leiterbandes ab und steigt in den äußeren Rändern an, wobei der scheinbare Ohmsche Widerstand der Wicklung zunimmt. Tatsächlich tritt unter diesen Bedingungen eine Situation ein, wie wenn die Breite des Leiters abgenommen hätte und die Primärspule 2 und die Sekundärspule 3 eich voneinander entfernt hätten. Dieser scheinbare größere Abstand zwischen der Primärspule 2 und der Sekundärspule 3 vergrößert die Zone der Flußstreuung, die in Fig. 1 durch Streuflußlinien 7 dargestellt ist.In an arrangement such as that described above, the mutual repulsion between the electrical fields of the primary coil 2 and the secondary coil 3 the endeavor push the latter apart; however, because of their fixed anchorage can not be moved, in reality there is a displacement of duroh both windings currents flowing through it to the outer edges of the windings, these current displacements only thanks to the laminated structure of the ladder are possible. The result this phenomenon is that the current density is no longer constant; it takes in the inner edges of the ladder tape decreases and increases in the outer edges, increasing the apparent ohmic resistance of the winding. Indeed a situation occurs under these conditions as if the width of the conductor and the primary coil had decreased 2 and the secondary coil 3 were calibrated apart. This apparent greater distance between the primary coil 2 and the secondary coil 3 enlarges the zone of flux leakage, which is shown in FIG. 1 by leakage flux lines 7 is.

Die statische Charakteristik des Transformators nimmt etwa die in Fig. 2 dargestellte Form an, bei der eine Sekundärspannung gegenüber dem Ausgangsstrom stark abnimmt. Wenn als Nennarbeitspunkt N angenommen wird, dann beträgt die Arbeitsspannung die Hälfte der Leerlaufspannung und der Kurzschlußstrom ist doppelt so groß wie die Arbeitsstromstärke.The static characteristic of the transformer assumes approximately the form shown in FIG. 2, in which a secondary voltage strongly decreases compared to the output current. If N is assumed as the nominal working point, then the working voltage is half the open-circuit voltage and the short-circuit current is twice as large as the working amperage.

Aus Fig. 3, in welcher die Leistung in der Sekundärwicklung des Transformators dargestellt ist, wird deutlich, daß diese Leistung im Nennarbeitspunkt N ihren größten Wert hat und sowohl im Leerlauf als auch im Kurzschluß null wird.From Fig. 3, in which the power in the secondary winding of the transformer is shown, it is clear that this Power at the nominal operating point N has its greatest value and is zero both in the open circuit and in the short circuit.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der an ein und demselben Schenkel des Kerns 1 eine Primärspule 2 und zwei Sekundär spul en 3 angeordnet sind. Die Kombination von zwei Primärspulen 2 und einer Sekundärspule 3 ist ebenfalls möglich.Fig. 4 shows an embodiment in which on one and the same leg of the core 1, a primary coil 2 and two Secondary coils 3 are arranged. The combination of two primary coils 2 and one secondary coil 3 is also possible.

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-ν.-ν.

Pig. 5 zeigt zwei Paare von Primärspulen 2, von denen jede einer entsprechenden Sekundärspule 3 gegenüberliegt, wobei jedes Priaär-/Sekundärspulen-Paar an zwei verschiedenen Schenkeln des Kerns 1 angeordnet ist. Die Stromverdrängungen sind durch Pfeile 8 angedeutet.Pig. 5 shows two pairs of primary coils 2, each of which a corresponding secondary coil 3 is opposite, each primary / secondary coil pair on two different Legs of the core 1 is arranged. The current displacements are indicated by arrows 8.

Die Erfindung sohafft somit einen elektrischen Transformator mit durch grofle Steilheit bestimmter, gegen Kurs Schlüsse unempfindlicher statischer Charakteristik, dessen Primärspulmund Sekundärspulen je von einem Leiterband von im wesentlichen derselben Breite wie die Spule gebildet sind und bei dem jede Primärspule an ein und demselben Schenkel des magnetischen Kerns wie eine oder mehrere Sekundärspulen angeordnet ist, so daß sich die Primär- und Sekundärspulen gleichachsig gegenüberliegen und zwischen eich eine Lücke lassen, welche die Anordnung des magnetischen Flusses begünstigt. The invention thus provides an electrical transformer with conclusions determined by steepness and less sensitive to course static characteristic, the primary coil and the secondary coils each from a conductor strip of im substantially the same width as the coil are formed and in which each primary coil on one and the same leg of the magnetic core is arranged as one or more secondary coils, so that the primary and secondary coils coaxially opposite each other and leave a gap between calibration, which favors the arrangement of the magnetic flux.

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Claims (1)

Dr.-ING. PRANZ VUESTHOPPDr.-ING. PRANZ VUESTHOPP PATENTANWÄLTE _1)R phil. preda vuesthopp (1927-1910PATENT LAWYERS _{1) R} phil. preda vuesthopp (1927-1910 WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ dipi--.no. orhard puls (.95*197·)WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ dipi--.no. orhard puls (.95 * 197) DIPL.-CHEM. DR. E. PREIHBRR VON PBCHMANM PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BBPORB THB BUROPBAN PATENT OPPICB DR.-ING. DIBTER BEHRBNSDIPL.-CHEM. DR. E. PREIHBRR VON PBCHMANM PROFESSIONAL REPRESENTATIVE BBPORB THB BUROPBAN PATENT OPPICB DR.-ING. DIBTER BEHRBNS MANDATAIRBS AGRiES PRES l'OPPICB BUROPBRN DBt BRBVBTS DIPU-INC; DIPU-VIRTSCJIfINA. BJDURT GOBTZMANDATAIRBS AGRiES PRES l'OPPICB BUROPBRN DBt BRBVBTS DIPU-INC; DIPU-VIRTSCJIfINA. BJDURT GOBTZ D-8000 MÜNCHEND-8000 MUNICH 1A-52 715 SCHWEIGERSTRASSE 21A-52 715 SCHWEIGERSTRASSE 2 ■ TB LB PON: (0I9) 6610 51■ TB LB PON: (0I9) 66 10 51 TELEGRAMM: PROTBCTPATBNTTELEGRAM: PROTBCTPATBNT TBLBz: 524070TBLBz: 524070 PatentanspruchClaim Transformator mit durch große Steilheit bestimmten, gegen Kurzschlüsse unempfindlichen statischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spulen (2,3) sowohl der Primär- als auch der Sekundärwicklung von einem spiralig gewickelten Leiterband gebildet ist und im wesentlichen dieselbe Breite wie das sie bildende Leiterband hat, und daß jede Spule (2) einer der Wicklungen an ein und demselben Schenkel des magnetischen Kerns (1) wie eine oder mehrere Spulen (3) der anderen Wicklung angeordnet ist, so daß die Spulen (2,3) der verschiedenen Wicklungen gleichachsig einander gegenüber angeordnet sind zu dem Zweck, die durch die Abstoßung zwischen den beiden elektrischen Feldern bedingten Ströme zu verdrängen, und zwischen den genannten Spulen (2,3) eine Lücke gebildet ist, um die Streuung des magnetischen Flueees zu begünstigen, wodurch sich je nach Zunahme der Stromstärke eine scheinbare Widerstandevergrößerung der Wicklungen und eine Vergrößerung des Streufeldes ergeben.Transformer with static properties that are insensitive to short circuits and are determined by a steep gradient, characterized in that each of the coils (2,3) of both the primary and the secondary winding of a spirally wound conductor strip is formed and is essentially the same width as the conductor strip forming it and that each coil (2) has one of the windings on one and the same leg of the magnetic core (1) as one or more coils (3) of the other winding is arranged so that the coils (2,3) of the different windings are coaxially arranged opposite each other for the purpose of the repulsion between the two electrical To displace fields-related currents, and a gap is formed between the said coils (2,3) is to favor the scattering of the magnetic flux, whereby, depending on the increase in the current strength, an apparent increase in resistance of the windings and an increase of the stray field. 030013/0010030013/0010 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED