DE902407C - Anordnung zur Regelung der Induktivitaet von Prueftransformatoren - Google Patents

Anordnung zur Regelung der Induktivitaet von Prueftransformatoren

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DE902407C
DE902407C DES10647D DES0010647D DE902407C DE 902407 C DE902407 C DE 902407C DE S10647 D DES10647 D DE S10647D DE S0010647 D DES0010647 D DE S0010647D DE 902407 C DE902407 C DE 902407C
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DE
Germany
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partial cores
parallel
arrangement
core
partial
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Expired
Application number
DES10647D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Rudolf Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE902407C publication Critical patent/DE902407C/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung läßt sich natürlich nicht nur für die Regelung der Induktivität von Transformatoren, sondern auch von Drosselspulen verwenden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Regelung der Induktivität von Prüftransformatoren, dadurch gekennzeichnet, 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.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Teilkerne vorgesehen sind, deren Kopplungswicklungen unter sich so parallel geschaltet sind, daß nur die eine hinsichtlich ihrer Windungszahl variiert werden kann.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungswicklungen derart parallel an einen induktiven Regler angeschlossen sind, daß eine Wicklung fest an den Enden der Reglerspule liegt, während die anderen über bewegliche Abgriffe auf der Reglerspule gleitend vom Kurzschluß bis zur vollen Spannung stetig eingeschaltet werden. q..
  4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilkerne gleichen Querschnitt haben.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkerne mit verschieden großen Luftspalten versehen sind.
DES10647D 1942-04-16 1942-04-16 Anordnung zur Regelung der Induktivitaet von Prueftransformatoren Expired DE902407C (de)

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DE (1) DE902407C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1131320B (de) * 1956-09-11 1962-06-14 Raupach Friedrich Schaltungsanordnung zur Kompensation der Blindlast eines Pruefobjektes, z. B. eines kapazitiv belasteten Prueftransformators

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1131320B (de) * 1956-09-11 1962-06-14 Raupach Friedrich Schaltungsanordnung zur Kompensation der Blindlast eines Pruefobjektes, z. B. eines kapazitiv belasteten Prueftransformators

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