DE2161599B2

DE2161599B2 - Transformer with continuous adjustability of an alternating output voltage

Info

Publication number: DE2161599B2
Application number: DE19712161599
Authority: DE
Inventors: Pavle Prof. Dr.- Ing. Sarajevo Jovanovic (Jugoslawien)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-08-26
Filing date: 1971-12-11
Publication date: 1975-07-24
Also published as: DE2161599A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator mit stetiger Einstellbarkeit einer einphasigen Ausgangswechselspannung unter Verwendung eines dreischenkligen Magnetkernes mit zwei Außenschenkeln, einem Mittelschenkel und zwei Jochen, wobei sich in jeder Hälfte des einen Joches eine öffnung befindet, in der jeweils paarweise zwei Steuerwicklungen angeordnet sind, die bezogen auf den sich um die öffnung bildenden magnetischen Hilfskreis gleichsinnig geschaltet und so durch Gleichstrom erregbar sind, daß die zugeordnete Hälfte des Joches stetig sättigbar ist.The invention relates to a transformer with continuous adjustability of a single-phase AC output voltage using a three-legged magnetic core with two outer legs, one middle leg and two yokes, with each half of the one yoke has an opening in which two control windings are arranged in pairs which are connected in the same direction with respect to the auxiliary magnetic circuit forming around the opening and can be excited by direct current in such a way that the associated half of the yoke is continuously saturable.

In der französischen Patentschrift 9 98 502 und der deutschen Offenlegungsschrift 15 38271 sind dreischenkiige Magnetkerne gezeigt, in deren Jochen sich öffnungen befinden, wobei in diesen öffnungen Wicklungspaare angeordnet sind, an die jeweils ein Steuerstrom herangeführt wird. Während auf dem mittleren Schenkel des Kerns die Primärwicklung des Kernes angeordnet ist, «ind die Sekundärwicklungen auf den Außenschenkeln angebracht.In the French patent specification 9 98 502 and the German patent application 15 38 271 are three-legged Magnetic cores are shown, in the yokes of which there are openings, with pairs of windings in these openings are arranged, to each of which a control current is supplied. While on the middle Leg of the core, the primary winding of the core is arranged, «ind the secondary windings on the External legs attached.

Die in der deutschen Offenlegungsschrift 15 38271 beschriebene Anordnung ist eine Steueranordnung, die z. B. als langsamer Schalter, als automatische Verstärkungssteuerung, als Phasendetektor usw. verwendet werden kann. Insbesondere soll diese Anordnung eine definierte Dämpfung zwischen dem primärseitig zugeführten Eingangssignal und dem ausgangsseitig abnehmbaren Ausgangssignal ermöglichen. Dies wird bei dieser bekannten Anordnung dadurch erreicht, daß die in den öffnungen angebrachten Steuerwicklungen von einer einstellbaren Gleichstromquelle oder von mehreren solchen Quellen angesteuert werden, so daß durch den mehr oder weniger eintretenden Sättigungseffekt die Kopplung zwischen Eingang und Ausgang verändert werden kann. Dabei wird jedoch jeweils, wie vorstehend schon ausgeführt, eine Gleichspannung fesi eingestellt.In the German Offenlegungsschrift 15 38271 described arrangement is a control arrangement which z. B. as a slow switch, as an automatic gain control, can be used as a phase detector, etc. In particular, this arrangement should be a Defined attenuation between the input signal supplied on the primary side and the removable signal on the output side Enable output signal. This is achieved in this known arrangement in that the Control windings installed in the openings from an adjustable direct current source or from several such sources are controlled, so that by the more or less occurring saturation effect the coupling between input and output can be changed. In each case, however, as above already carried out, a DC voltage fixed.

In der französischen Patentschrift 9 98 502 ist dar über hinaus noch eine Anordnung gezeigt, bei der dit oben erwähnte Steuerwicklung in Abhängigkeit vor den Schwankungen der Ausgangsspannung gesteuert wird. Dadurch wird eine Regelung der Ausgangspan nung erreicht. Eine solche Regelung ist jedoch vor al lern dann, wenn große Leistungen ausgeregelt werder sollen, nicht mehr akzeptabel, weil durch das unter schiedliche Aufbringen von Primär- und Sekundärwick lung auf getrennten Schenkein eines Kerns eine erhebIn French patent specification 9 98 502 is also shown an arrangement in which dit The control winding mentioned above is controlled as a function of the fluctuations in the output voltage will. As a result, regulation of the output voltage is achieved. However, such a regulation is above al then learn, when large performances are to be corrected, no longer acceptable, because through the under different application of primary and secondary winding on separate legs of a core a significant

iche Streuung auftritt, die im Endeffekt zu einem kleinen Leistungsfaktor führt Außerdem tritt bei Belastung eine Distorsion der Sekundärspannung auf. Durch diese Nachteile wird die bekannte Anordnung gchon bei einer Leistung von enigen hundert VA unbrauchbar. Ie scatter occurs, which in the end results in a small one Power factor leads In addition, a distortion of the secondary voltage occurs under load. As a result of these disadvantages, the known arrangement becomes unusable even at an output of several hundred VA.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Regeltransformatoranordnung zu finden, die geringe Streuung und niedrigen Oberwellengehal' aufweist The object of the present invention is therefore to find a regulating transformer arrangement that is small Dispersion and low harmonic content

Gemäß 4ττ Erfindung wird der Transformator der eingangs genannten Art derart ausgebildet, daß die beiden Außenschenkel je eine Primärwicklung tragen, die in Reihe geschaltet sind und gleiche Windungszahl besitzen, daß die beiden Außenschenkel außerdem je eine Sekundärwicklung tragen, die in Reihe geschaltet sind und unterschiedliche Windungszahl besitzen und daß der Wickelsinn der Primärwicklungen so festgelegt ist, daß sich die Flüsse der beiden Außensctenkel im Mittelschenkel addieren.According to 4ττ invention, the transformer is the type mentioned designed such that the two outer legs each carry a primary winding, the are connected in series and have the same number of turns that the two outer legs also each have one Wear secondary windings that are connected in series and have different numbers of turns and that the winding direction of the primary windings is determined so that the fluxes of the two outer legs are in the middle leg add.

Durch diese Maßnahmen erhält man einen Transformator mit stetiger Einstelibarkeit einer einphasigen Ausgangswechselspannung, bei dem die Streuung auf ein Minimum reduziert ist Darüber hinaus sind derartige Transformatoren sowohl für kleine als auch für gro-Be Leistungen einfach in der Herstellung, insbesondere erhält man eine kontinuierliche Regelung von Wechselspannungen mit gleichzeitig niedrigem Oberwellengehalt These measures result in a transformer with continuous adjustment of a single-phase AC output voltage at which the scattering is reduced to a minimum Transformers for both small and large powers are easy to manufacture, especially one obtains a continuous regulation of alternating voltages with a low harmonic content at the same time

Bildet man den Transformator so aus, daß der Mittelschenkel eine dritte Primärwicklung trägt, die zu der Reihenschaltung der beiden anderen Primärwicklungen parallel liegt, und daß der Mittelschenkei eine dritte Sekundärwicklung trägt, die zu den beiden anderen Sekundärwicklungen in Reihe liegt, so kann ohne Joch verbreiterung durch den Mittelkern der für die Reglur.g erforderliche Fluß erzielt werden.If you train the transformer so that the middle leg carries a third primary winding that leads to the Series connection of the other two primary windings is parallel, and that the middle leg is a third Secondary winding carries that to the other two secondary windings is in series, without a yoke widening through the central core of the for the Reglur.g required flow can be achieved.

Eine weitere Vereinfachung im Aufbau erzielt man, wenn man die Primärwicklung eines Schcr.J eis nach Art eines Autotransformators verknüpft.A further simplification of the structure can be achieved by following the primary winding of a Schcr.J ice Kind of an autotransformer linked.

Eine weitere Erkenntnis im Rahmen der Erfindung zeigt daß durch die magnetische Charakteristik die Transformalorbleche des Magnetkerns nicht linear sind, so daß diese Asymmetrie des magnetischen Widerstandes für die beiden Wege des Hauptflusses über die Jeweilsgen Stege der Öffnungen in denen die Wicklungspaare mit ihren Teilwicklungen angeordnet sind, zu verschiedenen Werten der Induktion B führen, wodurch in den Regelwicklungen eine unterschiedliche EMK auf den Enden der Wicklungen induziert werden kann. Es wäre also die Wechselstromkorrponente der EMK in den Regelwicklungen nicht vollkommen kompensiert, was wiederum große Schwierigkeiten bei dem elektronischen Regelteil, das diesen Wicklungen vorgeschaltet ist herbeiführen würde, weil für diese Regelung dann wieder eine zusätzliche Energie aufgewendet werden müßte Um daher eine solche unterschiedliche Restwechselstromkomponente zu vermeiden wird als weitere Maßnahme zur Verbesserung der Regeleigenschaften vorgeschlagen, die beiden Teilwicklungen d«r Wicklungspaare unterschiedlich auszuführen, so daß eine Teilwicklung etwa um 0,6% kleiner sein soll als die andere.A further finding within the scope of the invention shows that due to the magnetic characteristics the transformer sheets of the magnetic core are not linear, so that this asymmetry of the magnetic resistance for the two paths of the main flow over the respective webs of the openings in which the winding pairs are arranged with their partial windings, lead to different values of the induction B , as a result of which a different EMF can be induced on the ends of the windings in the control windings. So the alternating current component of the EMF in the control windings would not be completely compensated, which in turn would cause great difficulties in the electronic control part, which is connected upstream of these windings, because for this control an additional energy would have to be used again in order to have such a different residual alternating current component As a further measure to improve the control properties, it is proposed that the two partial windings of the winding pairs be designed differently, so that one partial winding should be approximately 0.6% smaller than the other.

Um eine vollkommene Kompensation unerwünschter Komponenten induktiver elektromotorischer Kräfte in den Steuerwicklungen zu vermeiden, wird der Transformator ferner so ausgebildet, daß in jeder Öffnung mindestens eine Kompensationswicklung angeordnet ist, die aus einem Wicklungspaar gleicher Windungszahl besteht und kurzgeschlossen ist.To completely compensate for undesired components of inductive electromotive forces To avoid in the control windings, the transformer is further designed so that in each opening at least one compensation winding is arranged, which consists of a winding pair of the same Number of turns and is short-circuited.

Ferner kann parallel zur Primärwicklung des einen Außenschenkels ein Siebglied, bestehend aus der Reihenschaltung einer Induktivität und eines Kondensators, liegen, das auf die zu kompensierende Harmonische abgestimmt ist.Furthermore, a filter element consisting of the series circuit can be parallel to the primary winding of the one outer leg an inductance and a capacitor, which lie on the harmonic to be compensated is matched.

Dadurch kann eine wesentlich bessere Beseitigung der jeweils unerwünschten Harmonischen als bei bekannten Anordnungen, bei denen die Filtrierung auf der Sekundärseite erfolgt erzielt werden.As a result, the respective undesired harmonics can be eliminated much better than with known ones Arrangements in which the filtration takes place on the secondary side can be achieved.

Weiterhin läßt sich der Sekundärwicklung ein Gleichrichter mit einem Filter im Gleichstromkreis nachschalten, wodurch der Regeltransformator auch für Gleichspannungsregelung und als Stabilisator verwendet werden kann.Furthermore, the secondary winding can be a rectifier with a filter in the direct current circuit downstream, which means that the regulating transformer is also used for DC voltage regulation and as a stabilizer can be.

Bildet man den Transformator so aus, daß die Änderungen der Gleichströme in den Steuerwicklungen kontinuierlich und kontaktlos durch steuerbare Halbleiterelemente derart von Null bis zu einem jeweiligen Maximalwert erfolgen, daß ihre Summe für den jeweiligen Regelbereich konstant ist, so erhält man ein Optimum an Regelgenauigkeit.
Außerdem wird dadurch sowohl die Hand- als auch die automatische Regelung in Halbleiterelementen unter Anwendung integrierter Schaltungen eröffnet, was einen hohen Grad an Genauigkeit und Verläßtlichkeit in der Arbeit, Verkleinerung der Abmessungen und Verringerung des Preises gegenüber den bisher bekannten Anordnungen mit Transduktoren oder elektrischen Röhren als Hauptelemente der Regelung oder bei nur teilweisem Gebrauch einiger elektrischer Halbleiter ermöglicht.If the transformer is designed in such a way that the changes in the direct currents in the control windings occur continuously and without contact through controllable semiconductor elements from zero to a respective maximum value in such a way that their sum is constant for the respective control range, an optimum of control accuracy is obtained.
In addition, this opens up both manual and automatic control in semiconductor elements using integrated circuits, which results in a high degree of accuracy and reliability in work, reduction in size and price compared to the previously known arrangements with transducers or electrical tubes as Main elements of the regulation or with only partial use of some electrical semiconductors.

Das Schlichten der Bleche für das Joch mit den öff-The finishing of the sheets for the yoke with the

■!5 nungen für die Steuer- und Kompensationswicklungen kann mit Blechen mit H-förmigem Querschnitt erfolgen, wobei die beiden radialsymmetrisch gegenüberliegenden Schenkel gegenüber den anderen beiden Schenkeln verlängert sind oder mit Blechen mit U-förmigem Querschnitt, wobei der eine Schenkel gegenüber dem anderen verlängert ist. so daß die H- bzw. U-förmigen Bleche mit den weiteren Blechen mit rechteckigem Querschnitt eine Einheit mit dem restlichen Magnetkern bilden.■! 5 voltages for the control and compensation windings can be done with sheets with an H-shaped cross-section, the two radially symmetrically opposite one another Legs are extended compared to the other two legs or with sheets with U-shaped Cross-section, one leg being longer than the other. so that the H or U-shaped sheets with the other sheets with a rectangular cross-section one unit with the rest Form magnetic core.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Transformator als Drehstromtransformator in der Weise ausgebildet ist, daß der Magnetkern sechs Schenkel, von denen jeweils zwei in einer Linie liegen, und drei Joche aufweist, von denen die beiden äußerenAnother embodiment of the invention provides that the transformer as a three-phase transformer in is designed in such a way that the magnetic core has six legs, two of which are in a line, and has three yokes, the two outer yokes

so Joche je zwei Öffnungen besitzen.so yokes each have two openings.

Dadurch erhält man in einfacher Weise Drehtransformatoren, die bezüglich der Regelbarkeit die gleichen Vorteile aufweisen wie dies vorstehend an Hand der Einphasentransformatoren bereits ausgeführt wurde.In this way, rotary transformers are obtained in a simple manner, which have the same controllability Have advantages, as has already been explained above with reference to the single-phase transformers.

Die Erfindung kann überall dort angewendet werden, wo es notwendig ist, Wechsel- oder Gleichspannung zu erzeugen, mit oder ohne automatischer Regelung, für normale oder Tiefenregelung, für Nieder- oder Hochspannung, besonders auch als genauer StabihUitor mitThe invention can be used wherever it is necessary to supply AC or DC voltage generate, with or without automatic control, for normal or depth control, for low or high voltage, especially as a precise stabilizer with

(<o Transformator- odtr AutotransfoffltttorMitfthrunf, ftti Wechsel- oder Gleichstrom, in Radio- oder Fernsehstu dios und entsprechenden Einrichtungen bei der Pos und in Verteilernetzen zur Regelung von Transform« toren für elektrische öfen, wobei Transformatoren mi (<o Transformator- or AutotransfoffltttorMitfthrunf, ftti alternating or direct current, in radio or television studios and corresponding facilities at the Pos and in distribution networks for regulating transformers for electric ovens, with transformers mi

('5 Trocken-Flüssigkeits- fester oder Gas-Isolation ohni Begrenzung des Spannungsbereichs in ein oder drei phasiger Ausfertigung erstellt werden können. An Hand der Ausführungsbeispiele nach den F i g.('5 Dry-Liquid-Solid or Gas-Isolation ohni Limitation of the voltage range can be created in one or three phase versions. On the basis of the exemplary embodiments according to FIGS.

bis 10 wird die Erfindung näher erläutert.to 10 the invention is explained in more detail.

F i g. 1 zeigt einen Regeltransformator bzw. Stabilisator, der aus einer magnetischen Spule mit Regelwicklungen dund eund Kompensationswicklungen f, einem Filter, einem elektronischen Regler für Hand oder automatische Regelung und Gleichrichter sowie Filter für den Fall der Gleichstromregelung enthält. Der magnetische Kreis des einphasigen Regel-Transformators oder Stabilisators besieht aus den Kernen 5, 6 und 7 sowie zwei Jochen. Auf einem joch befinden sich zwei öffnungen 1 und 2. Der Spulenkern der Magnetspule ist aus Transformatorenblech hergestellt. Die Arbeitswicklungen bilden die drei primären Teilwicklungen a und g sowie die drei sekundären Teilwicklungen b. c. h. Die Regelwicklung besteht aus einem Paar Wicklungen 1 s (/und eund ferner enthält jede Regelungswicklung eine oder mehrere Kompensationswicklungen f. Die Teilwicklungen der Primärwicklung haben die gleiche Windungszahl, die Teilwicklungen der Sekundärwicklung verschiedene Windungszahlen. Die Wicklung b hat 10 bis 85% der Wicklung von c, je nach gewünschtem Regelbereich. F i g. 1 shows a regulating transformer or stabilizer, which comprises a magnetic coil with regulating windings d and e and compensation windings f, a filter, an electronic regulator for manual or automatic regulation and rectifiers and filters for the case of direct current regulation. The magnetic circuit of the single-phase regulating transformer or stabilizer consists of cores 5, 6 and 7 and two yokes. There are two openings 1 and 2 on a yoke. The core of the magnet coil is made of transformer sheet metal. The working windings form the three primary partial windings a and g as well as the three secondary partial windings bch.The control winding consists of a pair of windings 1 s (/ and e and furthermore each control winding contains one or more compensation windings f. The partial windings of the primary winding have the same number of turns, the partial windings The secondary winding has different numbers of turns: The winding b has 10 to 85% of the winding of c, depending on the desired control range.

Die Kompensationswicklungen sind einschichtig und gleich ausgebildet. Sie können mit jeder Regelwicklung d und e ein- oder mehrmals verbunden sein. Im letzteren Fall sind sie im Inneren galvanisch isoliert, wie in F i g. 2 gezeigt, geschaltet. Dabei sind die Wicklungen a der Primärwicklung in Reihe und die Wicklung g der Primärwicklung zu den Wicklungen a parallel geschaltet Die Teilwicklungen der Sekundärseite liegen in Reihe. Soll der Regeltransformator als regelbarer Gleichrichter oder Stabilitsator für Gleichspannung verwendet werden, so ist sekundärseitig der Gleichrichter 8 und das Filter 9 angeschlossen. Primärseitig ist auf der Wicklung a des Kerns 5 oder auf besonderen Wicklungen um den Kern 5 parallel die Filterwicklung 3 und 4 vorhanden. Sie hat die Aufgabe der Vernichtung der dritten Harmonischen der sekundärseitig abgegebenen Spannung.The compensation windings are single-layer and have the same design. They can be connected one or more times to each control winding d and e. In the latter case, they are galvanically isolated inside, as in FIG. 2 shown switched. The windings a of the primary winding are connected in series and the winding g of the primary winding is connected in parallel with the windings a. The partial windings of the secondary side are connected in series. If the regulating transformer is to be used as a controllable rectifier or stabilizer for direct voltage, the rectifier 8 and the filter 9 are connected on the secondary side. On the primary side, the filter windings 3 and 4 are present in parallel on the winding a of the core 5 or on special windings around the core 5. It has the task of destroying the third harmonic of the voltage emitted on the secondary side.

Wenn die Anordnung als Stabilisator verwendet werden soll, werden die in den Schlitzen des Joches befindlichen Wicklungen aus einer gesonderten Quelle gespeist Wird die Anordnung als Regeltransformator verwendet, so erfolgt die Speisung aus den Sekundärwicklungen über einen Gleichrichter, dessen Stromstärke über Transistoren oder Thyristoren als Stellglieder verändert wird.If the assembly is to be used as a stabilizer, those will be in the slots of the yoke The windings located there are fed from a separate source. The arrangement is used as a regulating transformer is used, the power is supplied from the secondary windings via a rectifier whose amperage is changed via transistors or thyristors as actuators.

Transistoren und Thyristoren sind Grundelemente für die kontinuierliche Regelung des Gleichstromes in den Wicklungen d und e Die Wicklungspaare der w Wicklungen d. e und f sind so miteinander verbunden, daß deren Flufi dem Fluß der Grundwelle entgegenwirkt. Transistors and thyristors are basic elements for the continuous regulation of the direct current in the windings d and e. The winding pairs of the w windings d. e and f are connected to one another in such a way that their flow counteracts the flow of the fundamental wave.

Die den Gleichstrom regelnden Wicklungen d und e sind auf einen Teil des magnetischen Kreises, wie in *s F i g. 2 gezeigt aufgebracht. Die Regelung der Spannung erfolgt durch verschiedene Aufteilung des Gleichstromes in den Regehvicklungen d und e in einem be stimmten optimalen Verhältnis, wobei die Summe der beiden Ströme konstant bleibt Die maximale Sekun- 6c därspannung erhält man. wenn die Primärspannung konstant ist und in der Wicklung eder maximale Regelstrom fließt und der minimale Regelstrom in der Wickhing d. Umgekehrt erhält man die minimale Sekundär spannung dann, wenn der Regelstrom den Maximal- '■-wert in der Wickhing d und den Minimalwert in der Wicklung e hat. Wenn sich das Verhältnis des Regelst romes in den Wicklungen d und c ändert, ändert sich auch die Sekundärspannung kontinuierlich. Wenn man die automatische Regelung so einstellt, daß sie die Sekundärspannung konstant hält, wenn sie in den bestehenden Grenzen der Primärspannung sich ändert, erhält man einen Stabilitsator. Im gesamten Bereich der Regelspannung von Leerlauf bis zur Nennlast erfolgt die Regelung für ohmsche, induktive und kapazitive Belastung kontinuierlich ohne höhere Harmonische der sekundären Ausgangsspannung (Klirrfaktor kleiner 1.5%). bei einem hohen Leistungsfaktor und geringen Regelzeitkonstanten. The windings d and e regulating the direct current are on part of the magnetic circuit, as in * s F i g. 2 shown applied. The voltage is regulated by dividing the direct current in various ways in the winding windings d and e in a certain optimal ratio, with the sum of the two currents remaining constant. The maximum secondary voltage is obtained. if the primary voltage is constant and the maximum control current flows in the winding and the minimum control current in the winding d. Conversely, the minimum secondary voltage is obtained when the control current has the maximum value in winding d and the minimum value in winding e. If the ratio of the control current in the windings d and c changes, the secondary voltage also changes continuously. If you set the automatic control so that it keeps the secondary voltage constant if it changes within the existing limits of the primary voltage, you get a stabilizer. In the entire range of the control voltage from idle to nominal load, the control for ohmic, inductive and capacitive load takes place continuously without higher harmonics of the secondary output voltage (distortion factor less than 1.5%). with a high power factor and low control time constants.

Bei einer Erprobung bei Transformatoren zwischen 5 105 kVA wurden bezüglich der kontinuierlichen Regelung von Wechsel- und Gleichstrom gute technische und ökonomische Ergebnisse erzielt.In a test with transformers between 5 105 kVA, the continuous control of alternating and direct current has achieved good technical and economic results.

Verwendet man an Stelle eines Einphasen-Transfor mators. wie vorstehend beschrieben, einen Dreiphasen-Transformator, so kann die Regelung in gleicher Weise erfolgen. Dabei ist es möglich, entweder je Phase eine Regelung vorzusehen oder aber für alle drei Phasen gemeinsam /u regeln.Used instead of a single-phase transformer. As described above, a three-phase transformer, the regulation can be carried out in the same way. It is possible either to provide a control for each phase or / u regulate common for all three phases.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in den F 1 g. 3 und 4 gezeigt, wobei an Stelle einer einphasigen eine dreiphasige Regelung erfolgt.An exemplary embodiment for this is shown in FIG. 1 g. 3 and 4, with a three-phase control taking place instead of a single-phase control.

Eine Anordnung, bei der an Stelle von Gleichstrom Wechselstrom geregelt wird, die aber ansonsten die gleiche Funktionsweise und den gleichen Aufbau aufweist wie die Anordnung nach F 1 g. 1, ist in den F i g. 5 und 6 gezeigt.An arrangement in which alternating current is regulated instead of direct current, but otherwise the has the same functionality and the same structure as the arrangement according to F 1 g. 1, is shown in FIGS. 5 and 6 shown.

Nach diesem Prinzip können auch einphasige und dreiphasige Autotransformatoren arbeiten. In den F i g. 3 und 4 ist das Schema eines dreiphasigen Autotransformators auf einem Magnetkreis geneigt. Er besteht aus zwei geschlossenen Dreiphasen-Magnetkrei sen 1 und 2 mit gemeinsamen Joch; am oberen und unteren Joch befinden sich je zwei öffnungen 3 und 4. In jede dieser öffnungen sind je ein Paar Regelwicklungen d und e. die wie in der Anordnung nach den F i g. 1 und 2 geschaltet sind, angeordnet, die die Regelung gemeinsam bewirken. Die Arbeitswicklungen bestehen aus je zwei Paar Primärwicklungen a. die in Reihe geschaltet sind und aus je zwei Sekundärwicklungen b und c. die ebenfalls in Reihe geschaltet sind. Die Maximalspannung auf der Sekundärseite tritt an den Klemmen 8,9 und tO auf. wenn der Wert des regelnden Stromes in den Wicklungen e maximal und in den Wicklungen (/minimal ist. Die minimale Sekundärspannung erhält man, wenn der Regelstrom in den Wicklungen e minimal und in d maximal ist. wobei das Primärspannungsnetz 5. 6 und 7 konstant bleibt. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie beim vorhergehend beschriebenen Einphasentransformator.Single-phase and three-phase autotransformers can also work according to this principle. In the F i g. 3 and 4 is the scheme of a three-phase autotransformer inclined on a magnetic circuit. It consists of two closed three-phase Magnetkrei sen 1 and 2 with a common yoke; there are two openings 3 and 4 each on the upper and lower yoke. In each of these openings there are a pair of control windings d and e. as in the arrangement according to FIGS. 1 and 2 are connected, which effect the regulation together. The working windings each consist of two pairs of primary windings a. which are connected in series and each consist of two secondary windings b and c. which are also connected in series. The maximum voltage on the secondary side occurs at terminals 8, 9 and tO. when the value of the regulating current in the windings e is maximum and in the windings (/ is minimal. The minimum secondary voltage is obtained when the regulating current in the windings e is minimal and in d maximal. The primary voltage network 5, 6 and 7 remains constant The mode of operation is the same as that of the single-phase transformer described above.

Die F i g. 5 und 6 zeigen das Schema der Schaltung eines Einphasen-Autotransformators, den Magnetkreis, die Regehvicklungen d und e. die Kompensationswicklungen f. Die Funktionsweise ist die gleiche wie beim Einphasentransformator wie er in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist Die Primärwicklung besteht aus drei Teil wicklungen, von denen jeweils zwei Wicklungen a in Reihe und eine Teihvicklung g parallel geschaltet sind. Die Sekundärwicklung besteht aus drei Teihwicklungen c. h und b. die in Reihe geschaltet sind wobei die Sekundärwicklung h und die Primärwicklung g als Auto Transformatoren ausgeführt sind. Das Filter, welches aus der Kapazität 3 und Induktivität 4 besteht, liegt parallel zur Primärwicklung a.The F i g. 5 and 6 show the schematic of the circuit of a single-phase autotransformer, the magnetic circuit, the winding windings d and e. the compensation windings f. The mode of operation is the same as with the single-phase transformer as shown in FIGS. 1 and 2 is shown The primary winding consists of three partial windings, of which two windings a are connected in series and a Teihvicklung g in parallel. The secondary winding consists of three partial windings c. h and b. which are connected in series with the secondary winding h and the primary winding g being designed as auto transformers. The filter, which consists of the capacitance 3 and inductance 4, is parallel to the primary winding a.

Der Magnetkern wird aus Transformatorenblech hergestellt. Wenn die öffnungen 1 und 2 ausgespartThe magnetic core is made from transformer sheet. When openings 1 and 2 are cut out

oder ausgestanzt sind, können die Wicklungen d, e und f nur im Durchfädel-Verfahren hergestellt werden. Das ist jedoch für eine Industriefertigung zu langsam und zu unwirtschaftlich.or punched out, the windings d, e and f can only be made using the threading process. However, this is too slow and uneconomical for industrial production.

Um es zu ermöglichen, daß die Wicklungen d, e und / so wie auch die Arbeitswicklungen des Transformators getrennt gefertigt werden können, damit sie fertig montiert auf den Magnetkern aufgebracht werden können, müssen die Bleche für den Magnetkern mit ihren Offnungen 1 und 2 auf eine besondere Art und Weise geschlichtet werden, -nd die Montage der Wicklungen muß nach einer bestimmten Reihenfolge vorgenommen . werden.In order to make it possible that the windings d, e and / as well as the working windings of the transformer can be manufactured separately so that they can be applied to the magnetic core fully assembled, the metal sheets for the magnetic core with their openings 1 and 2 must be on a be finished in a special way, -nd the assembly of the windings must be carried out in a certain order. will.

Die Schlichtung der einzelnen Bleche für den Magnetkern ist aus den F i g. 7 bis 10 ersichtlich.The finishing of the individual sheets for the magnetic core is shown in FIGS. 7 to 10 can be seen.

Im Prinzip können die Magnetbleche so geschlichtet werden, daß der Magnetkern aus einem, zwei oder mehreren Teilen in ein Ganzes zusammengefügt wird.In principle, the magnetic sheets can be finished in such a way that the magnetic core consists of one, two or several parts is put together into a whole.

In den F i g. 7 und 8 ist die vorgesehene Art und Weise für das Schlichten der Bleche dargestellt, und zwar für die geradzahligen und ungeradzahligen Schichten für die Konstruktion eines Magnetkernes aus zwei Teilen k und /. Das Teil 1 wird nach der herkömmlichenIn the F i g. 7 and 8 the intended way of finishing the metal sheets is shown, namely for the even-numbered and odd-numbered layers for the construction of a magnetic core from two parts k and /. The part 1 is according to the conventional Methode erstellt. Das Teil k wird aus den Blechen It und 12 zusammengefügt. Das Blech hat die Form des Buchstabens H in bezug auf die verlängerten Seitenteile, mit den eingebrachten Öffnungen t und 2. Die Bleche 12 haben rechteckige Form. Das Schlichten der Bleche wird zuerst für alle Schichten der Blechform 11 vorgenommen. Sodann werden die Bleche befestigt und danach die gesondert gefertigten Wicklungen d, t und /"darauf befestigt. Danach erst werden die Bleche mit der Form 12 geschlichtet und der ganze Magnet kern zusammengefügt.Method created. The part k is assembled from the sheets It and 12. The sheet metal has the shape of the letter H in relation to the extended side parts, with the introduced openings t and 2. The sheets 12 have a rectangular shape. The finishing of the metal sheets is carried out first for all layers of the sheet metal form 11. Then the metal sheets are attached and then the separately manufactured windings d, t and / ″ are attached to them. Only then are the metal sheets finished with the form 12 and the entire magnet core joined together.

Für die Ausführung des Magnetkernes aus einen Stück ist das Schlichten der Bleche in F i g. 9 für dii geradzahligen Schichten und in Fi g. 10 für die unge radzahligen Schichten, dargestellt. Die spezialgeform ten Bleche sind hierbei die Bleche 11 und 13. Das Blecl 13 ist in seiner Form ähnlich einem unsymmetrischer Buchstaben U, in das noch die Öffnungen 1 bzw. 2 ein geschnitten sind. Die Bleche U und 12 für die gerad zahligen und 12 und 13 für die ungeradzahligen Schich ten werden auf die Magnetkernbleche 14, 15 und 11 bzw. 16,17 und 18 aufgeschlichtet.For the execution of the magnetic core from one piece, the finishing of the metal sheets is shown in FIG. 9 for dii even-numbered layers and in Fi g. 10 for the odd-numbered layers shown. The special shape ten sheets are here the sheets 11 and 13. The sheet 13 is similar in shape to an asymmetrical letter U, in which the openings 1 and 2 are inserted are cut. The sheets U and 12 for the even-numbered and 12 and 13 for the odd-numbered layers th are stacked on the magnetic core sheets 14, 15 and 11 or 16, 17 and 18.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

909 530»909 530 »

Claims

Patent claims:

! .Transformer with continuous adjustability of a single-phase AC output voltage using a three-legged magnetic core with two outer legs, one middle leg and two yokes, with an opening in each half of the one yoke in which two control windings are arranged in pairs, which ι ο related to the auxiliary magnetic circuit that forms around the opening is connected in the same direction and can be excited by direct current so that the associated half of the yoke is continuously saturable, characterized in that the two outer legs (5, 7) each carry a primary winding (a) which is in Are connected in series and have the same number of turns that the two outer legs (5, 7) also each carry a secondary winding (c, b) , which are connected in series and have different numbers of turns and that the winding direction of the primary windings (a) is determined so that the flows of the two outer legs add up in the middle leg.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the middle limb carries a third primary winding (g) which is parallel to the series connection of the other two primary windings (a), and that the middle limb carries a third secondary winding (Λ) which leads to the two other secondary windings (c b) is in series.

3. Transformer according to claim 1 or 2, dd characterized in that the primary (a, g) and secondary windings (c, h, b) of a leg are linked in the manner of an autotransformer (economy circuit).

4. Transformer according to one of claims 1 to

3, characterized in that the ratio of the number of turns of the two control windings (d. E) of an opening (1, 2) can be selected between 1.006 and 0.994.

5. Transformer according to one of claims 1 to

4, characterized in that in each opening (1, 2) at least one compensation winding (f) is arranged, which consists of a pair of windings with the same number of turns and is short-circuited.

6. Transformer according to one of claims 1 to

5, characterized in that parallel to the primary winding (A) of the one outer leg (5) a filter element, consisting of the series connection of an inductance (4) and a capacitor (3) which is matched to the harmonic to be compensated is.

7. Transformer according to one of claims 1 to

6, characterized in that the secondary winding a rectifier (8) with a filter (9) is connected downstream in the direct current circuit.

8. Transformer according to one of claims 1 to

7, characterized in that the changes in the direct currents in the control windings (d, e) take place continuously and without contact by controllable semiconductor elements from zero to a respective maximum value so that their sum is constant for the respective control range.

9. Transformer according to one of claims I to ⁽⁾ 5

8, characterized in that the finishing of the sheets for the yoke (it) with the openings (1, 2) for the control and compensation windings (a, e) with metal sheets (11) with an H-shaped cross-section, in which the two radially symmetrically opposite legs relative to the other two legs are extended or with metal sheets with a U-shaped cross-section, with one leg opposite the other is extended, is carried out and that the H- or U-shaped sheets (11,13) with the further sheets (12 ... 18) with a rectangular cross-section form a unit with the rest of the magnetic core (1) form. .

10 Transformer according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the transformer a'ls three-phase transformer designed in the way is that the magnetic core has six legs, two of which are in a line, and has three yokes, of which the two outer yokes each have two openings (3, 4).