NL8901961A

NL8901961A - Generator voor het opwekken van een elektrische spanning.

Info

Publication number: NL8901961A
Application number: NL8901961A
Authority: NL
Inventors: Johannes Adrianus Corne Misdom
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-02-18
Also published as: BR9003608A; KR910003701A; JPH0374172A; MY106734A; EP0410526A1; US5107411A; ES2050936T3; JP2835340B2; DE69006655T2; EP0410526B1; DE69006655D1

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Generator voor het opwekken van een elektrische spanning.

FIELD OF INVENTION

De uitvinding heeft betrekking op een generator voor hetopwekken van een elektrische spanning, bevattende een transformatormet een kern van ferromagnetisch materiaal, een primaire wikkeling eneen secundaire wikkeling, waarbij de primaire wikkeling een in de vormvan een solenoide gewikkelde eerste primaire spoel bevat en verbonden ismet een primaire schakeling die een bron van tijdsafhankelijkespanningen bevat, terwijl de secundaire wikkeling een in de vorm van eensolenoide gewikkelde eerste secundaire spoel bevat en verbonden is meteen secundaire schakeling, welke eerste primaire en secundaire spoelenconcentrisch op de kern zijn aangebracht met tussenvoeging vanelektrische isolatiemiddelen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op eentransformator die geschikt is voor een dergelijke generator.

BACKGROUND OF THE INVENTION

Een generator van deze soort is bekend uitDE-B 2 626 285. Uit dit document is tevens bekend, dat storingen vanuitde secundaire schakeling via de tussen de primaire en secundairewikkelingen bestaande capaciteit de ingangsklemmen van de primaireschakeling kunnen bereiken. Zulke storingen kunnen andere schakelingennadelig beïnvloeden. Omgekeerd kunnen storingen vanuit de primaireschakeling ook de secundaire schakeling en een daarmee verbondenbelasting bereiken. Bij de bekende generator wordt de overdracht vandeze storingen tegengegaan door het aanbrengen van elektrostatischeafschermingen tussen de primaire en secundaire wikkelingen. Deze methodeleidt weliswaar tot het gewenste resultaat, maar brengt ook een aantalnadelen roet zich mee. Door het aanbrengen van de afschermingen stijgende kosten van de transformator en worden zijn afmetingen en zijn gewichtgroter, De koppelfactor tussen de wikkelingen wordt kleiner en despreidingszelfinductie neemt derhalve toe. Een deel van de energie wordtdaardoor niet van de primaire naar de secundaire zijde van de transformator getransformeerd. Deze energie moet, om de primaireschakeling te beschermen, bijvoorbeeld in weerstandsnetwerkengedissipeerd worden. Hierdoor kunnen enkele procenten van het over tedragen vermogen verloren gaan.

Uit NL-A-87 02 133 (PHN 12.250) is een transformatorbekend, waarbij zonder elektrostatische afschermingen een onderdrukkingvan een storende spanning tussen een primair en een secundairreferentiepunt tot stand gebracht wordt. Daartoe bevat de primairewikkeling een eerste en een tweede primaire spoel, waarover despanningsval in de bedrijfstoestand respectievelijk U1p en Ü2pbedraagt en die capaciatief gekoppeld zijn met respectievelijk eeneerste en een tweede secundaire spoel, waarover de spanningsval in debedrijfstoestand U^s, respectievelijk ^g bedraagt. Dekoppelcapaciteiten bedragen respectievelijk C^p en C2p. Het beoogdedoel wordt bereikt doordat voldaan is aan de voorwaarde c1<n1S-D1p> = c2(tT2p-°2S>

Om aan deze voorwaarde te voldoen, moeten de eigenschappen van deisolatiemiddelen en de aantallen windingen van de primaire en secundariespoelen met zorg gekozen worden. Hierdoor is de constructie van detransformator betrekkelijk gecompliceerd en duur.

SUMMARY OF THE INVENTION

De uitvinding heeft tot doel, een generator van de in deaanhef genoemde soort aan te geven, waarin de overdracht van storendespanningen van de secundaire naar de primaire schakeling en omgekeerd opeen eenvoudige en goedkope wijze wordt tegengegaan.

De generator volgens de uitvinding heeft daartoe hetkenmerk, dat de eerste primaire spoel en de eerste secundaire spoeldezelfde lengte hebben, in gelijke aantallen windingen gewikkeld zijnvan draad met dezelfde diameter, en dezelfde axiale positie innemen opde kern en dat de wikkelzin van deze spoelen en de wijze, waarop zij metde primaire, respectievelijk de secundaire schakeling verbonden zijn,zodanig gekozen zijn, dat tegenover elkaar liggende uiteinden van debeide spoelen in de bedrijfstoestand wisselspanningen van gelijkepolariteit voeren.

De uitvinding berust op het inzicht, dat de tégenoverelkaar liggende windingen van de zo geconstrueerde eerste primaire en secundaire spoelen dezelfde wisselspanning voeren. Daardoor vindt geenoverdracht van storende energie plaats via de tussen deze windingenbestaande parasitaire capaciteit.

Indien de transfarmator een transformatieverhouding van1:1 heeft, kan de eerste primaire spoel de gehele primaire wikkelingvormen en de eerste secundaire spoel de gehele secundaire wikkeling.Indien de transformatieverhouding anders is of .indien de primaire of desecundaire wikkeling uitgebreid wordt met hulpwikkelingen, bijvoorbeeldvoor het opwekken van hulpspanningen, zijn behalve de met gelijkeaantallen windingen gewikkelde eerste primaire en secundaire spoelen nogverdere primaire en/of secundaire spoelen nodig. Een uitvoeringsvorm vande generator volgens de uitvinding, die zulke verdere spoelen bevat,heeft het kenmerk, dat verdere tot de primaire wikkeling,respectievelijk de secundaire wikkeling behorende spoelen een lengtehebben die ten hoogste gelijk is aan de lengte van de eerste primaire ensecundaire spoelen en zodanig op de kern geplaatst zijn, dat een rechtelijn tussen enig punt van een verdere primaire, respectievelijksecundaire spoel en enig punt van de eerste secundaire, respectievelijkprimaire spoel altijd de eerste primaire, respectievelijk secundairespoel snijdt. Bij een op deze wijze geconstrueerde transformator dienende eerste primaire en secundaire spoelen tevens als afscherming, zodatgeen capacitieve koppeling bestaat tussen de verdere primaire,respectievelijk secundaire spoelen enerzijds en de secundaire,respectievelijk primaire wikkeling anderzijds.

Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen naderworden toegelicht. aan de hand van de tekening.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Figuur 1 toont een vereenvoudigd schakelschema van eenuitvoeringsvoorbeeld van een generator volgens de uitvinding,

Figuur 2 toont schematisch een gedeelte van een in degenerator volgens figuur 1 toegepaste transformator, en

Figuur 3a en 3b tonen schematisch de opbouw vantransformatoren die geschikt zijn voor verdere uitvoeringsvoorbeeldenvan de generator volgens de uitvinding.

DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENT

Het in figuur 1 weergegeven schakelschema toont ondermeer de voor een goed begrip van de uitvinding belangrijke delen van eenuitvoeringsvoorbeeld van een generator volgens de uitvinding. Degenerator, die in dit uitvoeringsvoorbeeld is ingericht voor hetopwekken van een gelijkspanning, bevat een transformator 1 met een kern3 van ferromagnetisch materiaal (bijvoorbeeld ferriet), een primairewikkeling 5 en een secundaire wikkeling 7. De primaire wikkeling 5 isverbonden met een primaire schakeling 9 die een met het net 11 verbondengelijkrichtschakeling 13 en een afvlakcondensator 15 bevat. Over decondensator 15 ontstaat een afgevlakte gelijkspanning van bijvoorbeeld300 V. Voorts bevat de primaire schakeling 9 een schakeltransistor 17die de gelijkspanning periodiek onderbreekt, zodat deze in de vorm vanspanningsimpulsen 18 aan de primaire wikkeling 5 wordt toegevoerd. Zulkeschakelingen zijn op zichzelf bekend (zie bijvoorbeeld het reedsgenoemde DE-B-2 626 285) en een nadere toelichting is derhalveoverbodig.

De secundaire wikkeling 7 is verbonden met een secundaireschakeling 19 die een gelijkrichter 21 en een afvlakcondensator 23bevat. De uitgang van de secundaire schakeling 19 is verbonden met eenbelasting 25, bijvoorbeeld een apparaat dat met gelijkspanning gevoedmoet worden. De secundaire schakeling 19 is verbonden met een secundairreferentiepunt 27.

De constructie van de transformator 1 is schematischgetoond in fig. 2. Om de (slechts gedeeltelijk getekende)ferromagnetische kern 3 is een uit elektrisch isolerend materiaal(bijvoorbeeld een geschikte kunststof) vervaardigde spoelkoker 29geplaatst, waarop de primaire en secundaire wikkelingen 5, 7 zijnaangebracht. In dit uitvoeringsvoorbeeld bestaat de primaire wikkelinguitsluitend uit een enkele, in de vorm van een solenoide gewikkeldeeerste primaire spoel 31. De secundaire wikkeling bestaat uitsluitenduit een enkele, in de vorm van een solenoide gewikkelde eerstesecundaire spoel 33. De spoelen 31 en 33 zijn concentrisch op de kernaangebracht met tussenvoeging van elektrische isolatiemiddelen in devorm van een elektrische isolerende folie 35. De lengte x van de eersteprimaire spoel 31 is gelijk aan die van de eerste secundaire spoel 33 endeze beide spoelen zijn in gelijke aantallen windingen gewikkeld van draad met dezelfde diameter. Bovendien nemen zij dezelfde axialeposities in op de kern 3. Zoals in figuur 1 op conventionele wijze meteen stip bij de primaire en secundaire wikkelingen 5, 7 is aangegeven,is de wikkelzin van de spoelen 31, 33 zodanig gekozen en zijn zijzodanig met de primaire schakeling 9, respectievelijk de secundaireschakeling 19 verbonden, dat de overeenkomstige (tegenover elkaarliggende) uiteinden van de beide spoelen wisselspanningen van gelijkepolariteit voeren. Over de secundaire wikkeling 7 ontstaat dan ook eenspanningsimpuls 36 die nagenoeg indentiek is aan de primairespanningsimpuls 18. Dankzij deze maatregelen voeren tegenover elkaarliggende windingen van de beide spoelen steeds dezelfde wisselspanningzodat via de tussen deze windingen bestaande capaciteiten geen stroomloopt. De capaciteit tussen zulke overeenkomstige windingen van despoelen is in fig. 1 symbolisch aangeduid door condensatoren 37. Hijkomt tot stand doordat de overeenkomstige windingen via het door deisolerende folie 35 gevormde dielectricum capacitief met elkaargekoppeld zijn.

Er kunnen derhalve geen hoogfrequente stromen via decapaciteiten 37 van de eerste secundaire spoel 33 naar de eersteprimaire spoel 31 lopen. Daardoor kunnen storende signalen, die in desecundaire schakeling 19 ontstaan, de primaire schakeling 9 nietbereiken. Zij kunnen dus ook niet in het net 11 terecht komen of via deals antennes werkende verbindingsleidingen 39 tussen de primaireschakeling 9 en het net 11 worden uitgestraald. Omgekeerd kunnenstorende signalen vanuit de primaire schakeling 9 niet via deparasitaire capaciteiten 37 en de secundaire schakeling 19 in debelasting 25 terecht komen.

In het aan de hand van de figuren 1 en 2 besproken eersteuitvoeringsvoorbeeld bestaan de primaire en secundaire wikkelingen elkuit een enkele solenoide spoel. Deze spoelen hebben dezelfde aantallenwindingen, zodat de transformator 1 een transformatieverhouding 1:1bezit. De funktie van deze transformator is, de secundaire schakeling 19galvanisch te scheiden van het net 11. Een dergelijke galvanischescheiding is in veel gevallen om veiligheidsredenen gewenst. Het kanechter ook voorkomen, dat de transformator 1 een anderetransformatieverhouding moet hebben. In dit geval heeft de primairewikkeling 5 meer of minder windingen dan de secundarie wikkeling 7. Bij de bekende transformatoren is het in zulke gevallen gebruikelijk, dewikkeling met het grootste aantal windingen te wikkelen van een dunneredraad dan de wikkeling met het kleinste aantal windingen. Daardoor zouhet niet meer mogelijk zijn, dat alle tegenover elkaar liggende primaireen secundaire windingen dezelfde wisselspanning voeren.

In de figuren 3A en 3B zijn twee verdereuitvoeringsvoorbeelden van transformatoren volgens de uitvindingweergegeven, waarbij dit probleem is opgelost. Bij deze transformatorenbevat de secundaire wikkeling 7 meer windingen dan de primaire wikkeling5 zodat de secundaire spanningsimpuls 36' groter is dan de primairespanningsimpuls 18. De secundaire wikkeling 7 is nu verdeeld in eeneerste secundaire spoel 33 en een tweede secundaire spoel 41. Deprimaire wikkeling 5 bestaat evenals in het eerste uitvoeringsvoorbeelduit een enkele eerste primaire spoel 31. De tweede secundaire spoel 41is via een verbindingsleiding 43 in serie geschakeld met de eerstesecundaire spoel 33. Bij voorkeur zijn de verbindingsleiding 43 en detweede secundaire spoel 41 uit dezelfde draad gevormd als de eerstesecundaire spoel 33. De gehele secundaire wikkeling 7 kan dan op eengeschikte wikkelmachine zonder onderbreking gewikkeld worden. Dewikkelzin van de tweede secundaire spoel 41 kan dezelfde zijn als dievan de eerste secundaire spoel 33 zoals in fig. 3A is getoond. Dewikkelzin in de tweede secundaire spoel 41 kan echter ook tegengesteldzijn aan die van de eerste secundaire spoel 33 zoals in fig. 3B isweergegeven. De wikkelzin van de eerste primaire en secundaire spoelen31, 33 en de wijze waarop zij met de primaire, respectievelijk desecundaire schakeling 9, 19 verbonden zijn, is evenals in het eersteuitvoeringsvoorbeeld zo gekozen, dat tegenover elkaar liggende uiteindenvan deze beide spoelen in de bedrijfstoestand wisselspanningen vangelijke polariteit voeren, zoals met een stip aangegeven is in defiguren 3A en 3B. Over de eerste secundaire spoel 33 ontstaat dus weereen spanningsimpuls 36" die nagenoeg identiek is aan de primairespanningsimpuls 18. Ook in deze uitvoeringsvoorbeelden lopen er dus geenhoogfrequente stromen van de eerste secundaire spoel 33 naar de eersteprimaire spoel 31. Doordat de eerste secundaire spoel 33 op de hierbovenbeschreven wijze fungeert als elektrostatische afscherming tussen detweede secundaire spoel 41 en de eerste primaire spoel 31, lopen erevenmin hoogfrequente stromen tussen de tweede laatstgenoemde spoelen.

Storende signalen kunnen dus niet vanuit de secundaire schakeling 19 inde primaire schakeling 9 terecht komen.

Indien de transformator 1 voorzien is van verderesecundaire spoelen, worden deze op dezelfde wijze door de eerstesecundaire spoel 33 afgeschermd van de eerste primaire spoel 31. Zulkeverdere secundaire spoelen kunnen evenals de tweede secundaire spoel 41in serie geschakeld zijn met de eerste secundaire spoel 33. Zij kunnenechter ook galvanisch gescheiden zijn van de eerste secundaire spoel.

Ook de primaire wikkeling 5 kan meer spoelen bevatten dan de eersteprimaire spoel 31. Deze moeten dan op overeenkomstige wijze ten hoogsteeven lang zijn als de eerste primaire spoel 31 en zo geplaatst zijn, dateen rechte lijn tussen enig punt van een dergelijke spoel en enig puntvan de eerste secundaire spoel 33 altijd de eerste primaire spoel 31snijdt. Een transformator die aan deze voorwaarden voldoet is geschiktom met succes te worden toegepast in een schakeling zoals in fig. 1 isweergegeven of in een andere generator voor het opwekken van elektrischespanningen, bijvoorbeeld een wisselspanningsgenerator, waarbij degelijkrichter 21 en de afvlakcondensator 23 ontbreken.

Claims

1. Generator voor het opwekken van een elektrische spanning,bevattende een transformator (1) met een kern (3) van ferromagnetischmateriaal, een primaire wikkeling (5) en een secundaire wikkeling (7),waarbij de primaire wikkeling een in de vorm van een solenoidegewikkelde eerste primaire spoel (31) bevat en verbonden is met eenprimaire schakeling (9) die een bron van tijdsafhankelijke spanningenbevat, terwijl de secundaire wikkeling een in de vorm van een solenoidegewikkelde eerste secundaire spoel (33) bevat en verbonden is met eensecundaire schakeling (19), welke eerste primaire en secundaire spoelenconcentrisch op de kern zijn aangebracht met tussenvoeging vanelektrische isolatiemiddelen, met het kenmerk, dat de eerste primairespoel (31) en de eerste secundaire spoel (33) dezelfde lengte hebben, ingelijke aantallen windingen gewikkeld zijn van draad met dezelfdediameter, en dezelfde axiale positie innemen op de kern (3) en dat dewikkelzin van deze spoelen en de wijze, waarop zij met. de primaire (9),respectievelijk de secundaire schakeling (19) verbonden zijn, zodaniggekozen zijn, dat tegenover elkaar liggende uiteinden van de beidespoelen in de bedrijfstoestand wisselspanningen van gelijke polariteitvoeren.

2. Generator volgens conclusies 1 met het kenmerk, datverdere tot de primaire wikkeling (5), respectievelijk de secundairewikkeling (7) behorende spoelen (41) een lengte hebben die ten hoogstegelijk is aan de lengte van de eerste primaire en secundaire spoelen(31, 33) en zodanig op de kern (3) geplaatst zijn, dat een rechte lijntussen enig punt van een verdere primaire, respectievelijk secundairespoel en enig punt van de eerste secundaire, respectievelijk primairespoel altijd de eerste primaire, respectievelijk secundaire spoelsnijdt.

3. Transformator geschikt voor een generator volgensconclusie 1 of 2,