AT152758B - Regeltransformator zur stufenlosen Spannungsregelung. - Google Patents

Description

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  Regeltransformator zur stufenlosen Spannungsregelung. 



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Regeltransformator zur praktisch stufenlosen   Spannung-   regelung mit einem um den Transformatorkern   drehbaren Bürstensatz   bzw. mit einer drehbaren Wicklung. 



   Bei den bekannten Transformatoren dieser Art wird die Spannung bei jeder vollen Drehung der Bürste um den Kern jeweils um eine ganze Windungsspannung im wesentlichen sprungweise geändert. Um diesen Spannungssprung zu vermeiden und eine wenigstens annähernd kontinuierliche Spannungsregelung zu erhalten, hat man deshalb in Verbindung mit der drehbaren Bürste auch schon einen Spannungsteiler vorgesehen, an welchem dann die geregelte Spannung abgenommen wird. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Regeltransformator, mittels welchem sich eine annähernd kontinuierliche bzw. beliebig feinstufige Zunahme der geregelten Spannung erzielen lässt, ohne dass besondere Spannungsteiler vorgesehen zu werden brauchen. Gemäss der Erfindung wird der Eisenkern des Transformators unterteilt und die Regelwicklung wird derart auf den Kern aufgebracht und gegebenenfalls mit Anzapfungen versehen, welche zwischen den jeweils von einem Teil des Erregerflusses durchsetzten Schenkeln   hindurchgeführt   sind, dass bei Verschieben der Regelbürste längs der Wicklung die Spannung sich um einen Betrag ändert, der nur einen beliebig klein wählbaren Bruchteil des gesamten Erregerflusses und damit auch nur einem Bruchteil der vollen Windungsspannung entspricht. 



   Besondere Vorteile bietet die Ausbildung des Transformators als Manteltransformator, dessen Mantel in mehrere   Einzelrückschlüsse   unterteilt ist. Zwischen diesen   Rückschlüssen   werden dann 
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 und hier als spiralige, parallel zur Regelwicklung verlaufende Kontaktbahn ausgebildet, längs welcher dann die vorzugsweise um den Transformator drehbare Bürste schleift. Der Transformator erhält auf diese Weise eine äusserst gedrungene, geschlossene Form, was auch schon   bezüglich   der Streuverluste besonders günstig ist. 



   Bei einem besonders bevorzugten   Ausführungsbeispiel   der Erfindung sind die einzelnen Regelwindungen nebst Anzapfungen in Form eines ringförmigen, geschlitzten Bleches ausgebildet. An dem Schlitz ist jedes Blech mit dem folgenden Blech verbunden, derart, dass sich eine schraubenlinienförmige, um den Hauptkern angeordnete Wicklung ergibt. 



   In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. 



   In Fig. 1 bedeutet 1 den Kern des Regeltransformators, welcher hier von zwölf   Rüekschlüssen   3 umgeben ist. Der geblätterte Kern   1   besitzt die Form eines Hohlzylinders und ist aus einzelnen (zwölf) Segmenten zusammengesetzt (Fig. 1   b).   Die Verbindung mit den ebenfalls in Richtung des Radius geblätterten   Rückschlüssen   wird   durch Joehplatten 2   vermittelt, die gegebenenfalls auch lamelliert sein können. Die Jochplatten dienen gleichzeitig zum Zusammenhalten des gesamten Eisenkernes und werden durch eine Spindel 8 zusammengepresst. 



   Die Erregerwicklung J umgibt den Kern 1 und wird ihrerseits von der   Sekundärwicklung   (Regelwicklung) umfasst. Letztere besteht aus   Blechscheiben 4,   die bei 4" geschlitzt und hier jeweils mit dem folgenden Blech durch Schweissen (vorzugsweise durch   Stumpfschweissen)   oder Verlöten oder auch auf andere Weise elektrisch gut leitend verbunden sind. Die Bleche selbst sind mit Anzapfungen 4' versehen, welche sieh nach aussen verbreitern und von denen je zwei einen der   Rückschlüsse   3 umfassen. Die ringförmigen Blechscheiben 4 nebst den   Anzapfungen werden zweckmässig   in einem Arbeitsgang aus ein und demselben Blech, vorzugsweise   Kupfer-oder Messingblech,   gestanzt. 

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   Die Bolzen 6 und die Distanzstüeke 7 dienen zur Abstützung und zur Halterung der einzelnen,   insgesamt schraubenlinienformig um den Kern lautenden RingMeche. Zwischen den einzelnen Windungen   ist ein verhältnismässig grosser Zwischenraum, durch den Luft hindurchstreichen kann, so dass eine gute Kühlung des Transformators gewährleistet ist. 



   Die ausserhalb des Kernsystems liegenden Verbreiterungen der einzelnen Anzapfungen 4'ergeben eine um den Manteltransformator spiralig herumlaufende, praktisch ununterbrochene Kontaktbahn, an welcher die Bürste 9, die vorzugsweise als Rolle ausgebildet ist, entlanggleitet. 



   Die   Primärwicklung 6   ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, um eine zu grosse Streuung bei nur teilweise eingeschalteter Wicklung zu vermeiden, in einzelne parallel geschaltete Spulen aufgeteilt (Fig. 1 a). Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung bei Transformatoren mit verhältnismässig langen Kernen. Die Spulen sind   zweckmässig   derart angeordnet, dass sich immer in unmittelbarer Nähe einer Schaltwindung der   Sekundärwicklung   eine Primärspule befindet. Der Transformator verhält sich dann so, als ob er aus einer Anzahl Teiltransformatoren bestünde, deren   Primärwicklungen   alle parallel geschaltet und dadurch von dem Belastungszustand der   Sekundärwicklung   gegenseitig unabhängig sind. 



   Die Unterteilung der primären Zylinderwicklung in einzelne Scheibenspulen ist nicht nur vorteilhaft zur Herabsetzung der Streuung auf ein Minimum, sondern auch dann, wenn es sich darum handelt, je nach den gegebenen Verhältnissen beliebige Werte der Streuung einzustellen. Wesentlich ist das insbesondere für Schweisstransformatoren oder auch für veränderliche Drosselspule. Es bietet in diesem Fall besondere Vorteile, sämtliche Spulenenden der   Primärwicklung   an ein Klemmbrett oder an einen geeigneten Schalter zu führen, um die Spulen der   Primärwicklung   je nach Bedarf abwechselnd gruppenweise in Reihe oder parallel zu schalten. 



   Der erfindungsgemäss aufgebaute Transformator ist überaus kurzschlusssicher und während 
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 betreffende Schenkel 3 für den Erregerfluss gesperrt wird, kann der Kurzschlussstrom eine unzulässige Grösse nicht annehmen. Es kann unter Umständen dabei auch zweckmässig sein, die Rolle 9 aus Widerstandsmaterial auszubilden, um auf diese Weise den   Kurzschlussstrom   zu begrenzen. Besonders vorteilhaft ist das dann, wenn einer Abdrängung des Flusses aus dem einen der   Rückschlüsse   in die andern ein Widerstand entgegengesetzt werden soll und der   Kurzschlussstrom   infolgedessen auf andere Weise herabgesetzt werden muss. 



   Auch bei der Anordnung nach Fig. 2 tritt ein belastungsabhängiger Spannungsabfall an den Enden der Regelwicklung störend nicht in Erscheinung, da die Belastung der Teilschenkel und damit auch die Verteilung des Erregerflusses nach einer vollen Umdrehung der Bürste stets wieder gleichmässig ist. 



   Grossen Vorteil bietet der erfindungsgemäss ausgebildete Transformator bei ermöglichter Flussabdrängung insofern, als besondere Lastschalter hier nicht vorgesehen zu werden brauchen, vielmehr die Stromabnehmerbürste unmittelbar den Verbraucherstromkreis regeln kann. 



   Der Regelvorgang selbst erfolgt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in der Weise, dass der gesamte Transformator etwa durch eine an der Achse 13 angreifende Kraft auf der Grundplatte 14 gedreht wird. Über die   Zahnkränze 11   und Zahnräder 12 wird die Drehbewegung auf die Rollen- 

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 bürste 9 übertragen, die daraufhin, sich in axialer Richtung verschiebend, auf den Anzapfungen der   Sekundärwicklung   4 abrollt. Besonders vorteilhaft ist es, den Transformator im ganzen fest angeordnet zu lassen und nur die Bürste 9 zu bewegen, indem diese etwa an einem galgenartigen Träger befestigt um den Transformatorkern herum bewegt wird und sich dabei axial verschiebt. Als Führung für die Bürste können unmittelbar die entsprechend ausgebildete Regelwicklung bzw. deren Anzapfungen dienen. 



   Eine ähnliche Ausführung, ebenfalls in Sparsehaltung, zeigt Fig. 3. Die Windungsspannung   ist hier in acht Stufen aufgeteilt, der Kern 1 besitzt acht RÜckschlüsse 3. Der Kern selbst ist aus gegen-   einander abgesetzten Blechpaketen zusammengesetzt und hat im wesentlichen die Form eines Kreuzes. 
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 besitzen rechtwinkelige, die Joche 2 bildende Ansätze. Bei Ausbildung des Transformators als ZweiWicklungstransformatoren kann ähnlich wie in Fig. 1, um den Kern eine besondere Primärwicklung angeordnet werden. 



   Die zu einer Spirale zusammengesetzten Ringbleche 4 sind hier, wie in Fig. 3 a gezeichnet, im wesentlichen hochkantig gestellt. Die Anzapfungen   4'und   gegebenenfalls auch noch ein grösserer oder kleinerer ringförmiger Rand der Bleche verlaufen im wesentlichen waagrecht und rechtwinkelig zu den hochkant stehenden Blechteilen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Verteilung der Wicklung innerhalb des Transformators erleichtert wird und dass ferner die Wirkung des   Skineffektes   in günstiger Weise unterdrückt werden kann. 



   Um bei dieser Anordnung bei ungleichmässiger Belastung der einzelnen Flussleiter eine unzulässige Erhöhung des von der Belastung abhängigen Spannungsabfalles an der Regelwieklung zu vermeiden, kann es zweckmässig sein, Ausgleichswicklungen auf den   Rückschlüssen   anzuordnen, welche einer Abdrängung des Erregerflusses aus den belasteten Teilschenkeln nach den unbelasteten einen Widerstand entgegensetzen. Besonders vorteilhaft, insbesondere bei Transformatoren für grössere Leistung, kann es sein, die Ausgleichswieklungen so aufzubringen, dass wohl eine Flussverschiebung innerhalb einzelner Gruppen von mindestens zwei Teilschenkeln möglich ist, eine Flussabdrängung aus diesen Gruppen nach den übrigen aber unterbunden ist. 



   In Fig. 3 b ist die Anordnung von Ausgleichswicklungen mehr schematisch dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber sind die einzelnen Spulen 15 nur auf vier   Rüekschlüssen   gezeichnet (in Fig. 3 a sind sie überhaupt fortgelassen). Je zwei der   Ausgleirhsspulen   15 sind in Reihe geschaltet, diese Gruppen von Spulen jedoch sämtlich parallel. Die Ausgleichswicklungen haben die Wirkung, dass sieh der Erregerfluss auf sämtliche Gruppen (von je zwei Teilschenkeln) stets   gleichmässig   verteilen muss. Innerhalb der Gruppen kann der Fluss jedoch beliebig verschoben werden. Z. B. wird bei der gezeichneten Stellung der Rollenbürste 9 der Fluss aus dem Rückschluss 3'auf den   Rückschluss   3" abgedrängt. Der diesen Schenkel 3'umfliessende Kurzschlussstrom wird somit begrenzt.

   Umgekehrt wird bei Kurzschluss der Anzapfungen an dem Rückschluss   3" durch   die Rollenbürste 9 der Fluss aus 
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 bürste die Anzapfungen an den andern   Rückschlüssen     kurzschliesst.   Im Falle eines Kurzschlusses ist also stets eine Flussabdrängung möglich. Andernteils wird aber auch bei   ungleichmässiger   Belastung des Regeltransformators der Laststrom den Erregerfluss jeweils   höchstens   aus einem der   Rückschlüsse.   3 verdrängen können, so dass ein störendes Ansteigen des belastungsabhängigen Spannungsabfalles an den Enden der Regelwicklung nicht in Erscheinung tritt. 



   Die Ausgleichswicklungen brauchen nicht unbedingt auf den Jochen 2 angeordnet zu sein. Sie können vielmehr auch unmittelbar auf den Rückschlüssen selbst liegen. Sowohl die Lage als auch die Anzahl der Windungen der   Ausgleichswieklungen   ist ein geeignetes Mittel, um die Grösse der Flussverdrängung einstellen zu können. Beispielsweise werden die Ausgleichswicklungen auf den Jochen 2 die Flussverschiebung weniger behindern, als wenn die Wicklungen auf den   Rückschlüssen   3 angeordnet sind. 



   Wird die Windungsspannung so fein unterteilt, dass bei Kurzschluss einzelner Anzapfungen schädliche Ströme nicht mehr auftreten können, so kann von der Ermöglichung einer   Flussverdräugung   unter Umständen überhaupt abgesehen werden. Vielfach bieten die Transformatoren dieser Art besondere Vorteile, da sich hier eine unbedingt linear ansteigende, nahezu vollkommen kontinuierlich verlaufende   Regelspannungskurve   ergibt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Fig. 4 dargestellt. 



    Der Hauptkern j !   besitzt hier 24   Rückschlüsse   3, die Windungsspannung ist also in 24 Stufen unterteilt. 



  Jeder   Rückschluss J   besitzt ein eigenes Joch 2. Joche und Rückschlüsse sind   zweckmässig   aus ein und demselben Blech gestanzt. An Stelle der einzelnen Joche 2 können unter Umständen auch zusammenhängende   kreisscheibenförmige   Jochplatten verwendet werden. 



   Der geblätterte Kern 1 ist als Hohlzylinder ausgebildet, u. zw. sind die Bleche vorzugsweise in Evolventenform zusammengesetzt (Fig.   4 b).   Um den Kern ist die   Regelwicklung   4 angeordnet. 



  Die   Primärwicklung- ?   ist wieder in parallel geschaltete Scheibenspulen aufgeteilt, von denen je eine zwischen den Blechen   4   liegt (Fig. 4   a.).   Es ergibt sieh dadurch ein besonders gedrängter Aufbau des Transformators. Gegebenenfalls können auch hier auf den Rückschlüssen bzw. auf deren Jochen 

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Transformatoren, bei denen die   Primärwicklung   als Zylinderwicklung (aus nicht parallel geschalteten
Spulen) ausgebildet ist oder auch bei Spartransformatoren ergibt sich dabei der Vorteil, dass die
Streuung des Transformators wesentlich verringert wird. 



   Der   erfindungsgemäss   ausgebildete Regeltransformator besitzt ferner besondere Vorteile als
Drehstromtransformator, wie er mehr schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Dort entspricht jeder Teil 20 einem Transformatorkern gemäss Fig. 1-4 für je eine Phase des Drehstromes. Der Sternpunkt dieses
Drehstromtransformators wird durch die Kontaktrolle 19 gebildet. Die Spannungsregelung erfolgt durch Drehen der   Transformatorkprne 20   in Richtung der Pfeile (bzw. in entgegengesetzter Richtung). 



   Als Stromzuführung ist nur je eine   Zuführung   zu jedem der Transformatorkerne 20 erforderlich. Die
Zuführungen werden über Schleifringe angeschlossen.   Zuführungen zu   den sich längs der Wicklungs- achse verschiebenden Kontaktrollen 19 können gespart werden. Dadurch ergibt sich ein besonders vorteilhafter einfacher Aufbau der Anordnung. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Regeltransformator zur stufenlosen Spannungsregelung mit einer um den Transformatorkern drehbaren Stromabnehmerbürste oder einem sich drehenden Transformatorkern mit in axialer Richtung der   Wicklung   verschiebbarem Stromabnehmer, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator als Manteltransformator ausgebildet ist, dessen Mantel in mehrere, vorzugsweise mehr als zwei EinzelrückschlÜsse aufgeteilt ist und dass die den Hauptschenkel umgebende Regelwicklung mit Anzapfungen versehen ist, welche zwischen den   Teilrückschlüssen   an der Umfang des Transformators geführt und dort zu einer den Transformator schrauber-linienförmig umgebenden Kontaktbahn angeordnet sind.

Claims (1)

1. 2. Regeltransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Regelwicklung aus ringförmigen geschlitzten Blechscheiben, bestehen, die jeweils am Schlitz mit der folgenden Blechplatte elektrisch verbunden sind und insgesamt eine flache, spiralige Wicklung um den Hauptschenkel bilden.

   3. Regeltransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechplatten am Schlitz vorzugsweise stumpf aneinander geschweisst sind.

   4. Regeltransformator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzapfungen der Regelwindungen und die Kontakte der Kontaktbahn aus ein und demselben Blech wie die betreffende EMI4.2 5. Regeltransformator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzapfungen sich am Transformatorumfang zu Segmenten verbreitern, von denen je zwei einen der Teilrückschlüsse umfassen, derart, dass der bei Kurzschlüssen dieser zwei Anzapfungen durch die Stromabnehmerbürste entstehende Kurzschlussstrom jeweils nur diesen einen Teilruckschluss umfliesst.

   6. Regeltransformator nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die ringscheibenförmigen Bleche der Regelwindungen an ihrem inneren Rand im wesentlichen rechtwinkelig umgebogen sind, derart, dass das Blech parallel oder schräg zur Transformatorflussrichtung verläuft.

   7. Regeltransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelwieklung aus zylindrischen oder kegeligen, den zentralen Kern umgebenden Blechen besteht, die aneinandergeschweisst und federartig ineinandergeschoben sind, und dass die Anzapfungen im wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung an den Umfang des Transformators herausgeführt sind.

   8. Regeltransformator nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerwicklung zwischen den einzelnen Windungen der Regelwieklung angebracht ist.

   9. Regeltransformator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerwicklung aus parallel geschalteten Spulen besteht.

   10. Regeltransformator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgleichswicklung zur Vermeidung eines belastungsabhängigen Spannungsabfalles bei ungleichmässiger Verteilung des Betriebsstromes über die einzelnen Rückschlüsse vorgesehen ist.

   11. Regeltransformator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedem Rückschluss oder auf den Rückschlüsse und Hauptschenkel verbindenden Jochen Ausgleichsspulen aufgebracht sind, welche alle untereinander parallel geschaltet sind.

   12. Regeltransformator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilrückschlüsse in Gruppen von mindestens zwei Schenkeln unterteilt und die Ausgleichsspulen innerhalb einer Gruppe in Reihe, die Gruppen von Ausgleichsspulen dagegen parallel geschaltet sind. <Desc/Clms Page number 5>

   13. Regeltransformator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschenkel als Kreuzkern ausgebildet ist, um welchen die Teilrücksehlüsse im wesentlichen kreisförmig angeordnet sind.

   14. Regeltransformator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschenkel als zylindrisches Rohr ausgebildet ist, dessen Einzelbleche in Evolventenform aneinander gesetzt sind.

   15. Regeltransformator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise als Rolle ausgebildete Stromabnehmerbürste an einem rechtwinkelig gebogenen Arm befestigt ist, welcher um die zentrale Achse des Transformators drehbar angeordnet ist. EMI5.1