Regeltransformator. Es sind bereits Regeltransformatoren be kannt, bei denen eine schraubenförmige Flachkupferwicklung auf dem Umfang eines drehbaren Isolierzylinders befestigt ist, die bei ihrer Drehung eine aus Isoliermaterial bestehende und mit wenigstens einer Kon taktbürste versehene Mutter mitnimmt.
Der Nachteil dieser Bauart besteht darin, dass bei gegebener Kernlänge die Flachkup- ferwicklung nur eine geringe Zahl von Win dungen aufweisen kann, da die Steigung ihrer Schraubengänge verhältnismässig gross sein muss, um eine sichere Führung der Kon taktbürste durch die Mutter zu gewähr leisten. Wenn man nämlich die Kontakt bürste durch Leitorgane, die von der Flach kupferwicklung selbst gefasst werden, führen will, so muss man entweder der Bürste selbst oder den damit zusammenhängenden, aus Metall oder Isoliermaterial bestehenden Tei len Lappen oder Auskragungen geben, die die Flachkupferwicklung umfassen.
Diese Auskragungen müssen jedenfalls in den Raum zwischen den einzelnen Windungen hineinragen, und selbst, wenn man diese aus Isoliermaterial herstellt. \werden diese Lap pen oder Auskragungen durch den unver- meidlicherweise anfallenden Metall- oder Kohlenstaub leitend, so dass die Führungs einrichtungen immer noch einen gewissen, nicht zu geringen Abstand von der benach barten Windung haben müssen, damit ITlier- schläge und Störungen vermieden werden.
Daher ist es unmöglich, bei der bekannten Ausführung der Flachkupferwicl-ilun"-" rnii Leitorganen, die von der Windung selbst gre- fasst werden, die Teilung der Flachkupfer wicklung so klein zu machen, wie dies zur Erzielung der hohen Spannung eigentlieli nötig wäre.
Erfindungsgemäss wird diese @ch\rierig- keit dadurch beseitigt und der Bau eines Transformators mit drehbarer Flachkupfer- wicklung mit vielen Windungen gerins,-(,r Steigung dadurch ermöglicht. dass der Trä ger der Kontaktbürste zwangläufig derart gesteuert wird, dass er sich parallel zur Achse der Flachkupferwicklung hin und her bewegt.
In der beiliegenden Zeichnung sind meh rere Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes schematisch dargestellt.
Fig. 1 ist eine Ansicht der ersten Ausfüh rungsform; Fig. 2 ist eine Ansicht der zweiten Aus führungsform, teilweise im Längsschnitt; Fig. 3 ist eine Ansicht der dritten Aus führungsform, teilweise im Längsschnitt; Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt der vieren Ausführungsform; Fig. 5 zeigt einen Grundriss dieser Aus führungsform; Fig. 6 und 7 zeigen Detailvarianten.
In Fig. 1 ist ein Spartransformator dar gestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Kern K zwischen den Jochen 1 und X auf der Welle W mit dieser drehbar gelagert. Der Kern K trägt die isolierte Flachkupfer wicklung F, zwischen deren-Windungen die Bürste B schleift. Die Enden A' und Az der Wicklung F sind durch Ausnehmungen N im Kern und. in der Welle nach aussen ge führt.
Führt man durch einfache Schleifkon takte an die Anschlüsse A1 und<I>A'</I> die kon stante Spannung, so kann man mittelst der Bürste B eine stetig variable Teilspannung abnehmen, wenn man die Bürste bei Drehung des Kernes K in der Längsrichtung des Ker nes wandern lässt. Die Anschlüsse A' und _42 sind nach aussen geleitet, so dass der Re- geltransformator funkenfrei arbeitet, bezw. in dein massiven Schleifring keine Wirbel ströme induziert werden.
Zur sicheren, zwangläufigen Steuerung des Trägers B1 der Bürste B dient eine zur Achse der Flachkupferwicklung parallele Schraubenspindel Y, die mit der Welle W durch Zahnräder Z gekuppelt ist. An Stelle des Spindelantriebes kann auch ein zwang- läufiger Antrieb des Bürstenträgers B' durch Seile, Zahnstangen oder dergleichen treten.
Man kann auch, um eine grössere Strom abnahme von der Flachkupferwicklung zu ermöglichen, mehrere Bürsten B nebeneinan der anbringen, sofern man diese durch Ver bindungsleitungen nebeneinander schliesst, die schraubenlinienförmig mit der gleichen Steigung wie die Flachkupferwicklung aus geführt sind. Um zum Beispiel eine in axialer Richtung unmittelbar neben B liegende Bürste anzuschliessen, wird mit der An schlussleitung einmal um deren Kern herum gegangen.
Anstatt dessen kann man auch die Stromzuleitung zu den Bürsten durch getrennte und voneinander isolierte Schleif schienen oder biegsame Kabel oder derglei chen nach aussen führen und sie wieder so verbinden, dass zum Beispiel der in den Schenkeln des Transformators pulsierende Magnetfluss die Spannung einer Windung; der Regulierwicklung ausgleicht. Hierzu muss beispielsweise die eine Stromzuleitung zweimal im Sinne einer Leitungsschraube um einen Schenkel herumgewickelt werden.
Mit Hilfe einer genau geschnittenen und schmierfähigen Schraubenspindel kann man einen sicheren Kontakt bei geringer Breite der Flachkupferwicklung und geringer Stei gung ihrer Schraubengänge herstellen, so dass der Transformator für verhältnismässig grosse Spannungen hergestellt werden kann. Die Ausführungsform nach Fig. 22 unter scheidet sich von der nach Fig. 7 unter an derem dadurch, dass der Kern geändert ist.
Dieser besitzt ein längeres festes Stück L, welches nicht drehbar mit dem Joch 1 ver bunden ist, während der kurze, mit der Wella <I>W</I> verbundene Teil<I>D</I> beiderseitig durch Luftspalten von dem Joch X und dem festen Teil L des Kernes abgegrenzt ist. Das kurze drehbare Kernstück D ist mit dem Isolier- zylinder h', der die Flachkupferwicklung h' trät, fest verbunden.
Bei dieser Ausfüh rung ist es besonders leicht möglich, eine zweite elektrisch getrennte Erregerwicklung R zwischen dem Isolierzylinder F1 und dem Kern L feststehend anzuordnen. Die bisher finit Bezug auf Fig. \? beschriebene Anord nung hat jedoch den Nachteil, dass die Strom zuleitung M in dem starken Magnetfeld liegt, wie es der Hauptmagnetfluss in dem Kernstück D erzeugt. Sobald grössere Strom stärken in Frage kommen, bedingen die hier für erforderlichen Kupferleiter grössere Ab messungen und erhebliche zusätzliche Wir belstromverluste in diesem Magnetfeld.
Diese Schwierigkeit kann dadurch beseitigt wer den, dass die Stromzuleitung M als verdrillter Stab hergestellt wird, ähnlich den verdrillten Stäben, wie sie beirii- Bau von Generatoren üblich sind. Wird ein solcher verdrillter Stab in einen Luftspalt verlegt, wie in Fig. 3 dargestellt, so kann am Kernteil L ein Pol schuh P angeordnet werden, so dass sich die Stärke des Magnetisierungsstromes trotz des erforderlichen breiten Luftspaltes auf das gewünschte Mass herabsetzen lässt.
An Stelle eines ebenen Luftspaltes kann sinngemäss durch Anwendung entsprechender Polschuh formen und Aushöhlungen an dem Joch X auch ein zylindrisch oder sonst beliebig ge stalteter Luftspalt Verwendung finden.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungs form des Transformators, bei welcher der Kern L und dementsprechend auch der Iso lierzylinder<B>S</B>, sowie die Spindel y' zur Steuerung des nicht gezeichneten Bürstenträ gers vertikal angeordnet sind. Der Antrieb der Spindel y' erfolgt von der Welle W aus über ein Getriebe W 1, W2. Der Kraftlinien durchfluss erfolgt durch den bezw. die Luft spalte nicht auf einer zur Achse des Kern teils L senkrechten Ebene, sondern in einer zylinderförmigen Fläche, durch welche der Kern L von dem Joch getrennt ist.
Der gern L trägt unten die Primärwicklung G, wäh rend die Sekundärwicklung F als Flachkup- ferwicklung auf der Oberfläche des Isolier- zylinders S angeordnet ist. Dieser Zylinder durchsetzt das Joch X des Transformators, wobei dieses Joch aus horizontal geschichte ten Blechen besteht, die in geeigneter Weise auf den zum Rückschluss dienenden äussern Magnetscbenkeln gehalten werden. Bei Dreh stromtransformatoren sind solche Rück schlussschenkel allerdings nicht nötig.
Hier kann die Befestigung des Joches an irgend welchen andern Abstützungen, zum Beispiel auch an der Welle LIT erfolgen. Der Kopf des Kernes I, ist mit einem aufgesetzten Blechpaket V versehen, bei welchem die Bl,-- che aussen kreisrund, innen entsprechend dein Querschnitt des Kernes L ausgestanzt sind. Bei dieser Ausführung kann durch entspre chende Grössenwahl der Bauhöhe des Auf satzblechpaketes der Magnetisierungsstrom sehr klein gehalten werden.
Ausserdem wird bei dieser Ausführungsform der durch gehende isolierzylinder <B>S</B> in einfachster Weise zur Durchführung von einer oder mehreren Stromzuführungen zu den<I>bei</I> L' angeordneten Schleifringen benützt.
ITM Wirbelströme zu vermeiden, können die Aufsatzblechpakete, und zwar sowohl die. auf dem mittleren Schenkel befestigten, als auch die ausserhalb des Isolierzylinders ange ordneten, geschlitzt werden. Um dadurch aber den mechanischen Zusammenhalt der aufgesetzten Bleche nicht zu verschlechtern. werden die Schlitze zum Beispiel in an sich bekannter Weise in den einzelnen Blechlagen gegeneinander versetzt und die Bleche Von einander durch hinreichend kräftige isolie rende Einlagen getrennt.
Bei dieser Ausführungsform besteht noch der Mangel, dass zur Erzielung eines kleinen Luftspaltes und damit genügend kleiner Magnetisierungsströme die radiale Länge des aufgesetzten Blechpaketes V gross gewählt werden muss, so dass, zumal bei dessen bedeu tender axialer Breite, die durch den Durch messer des drehbaren Isolierzylinders gegeben ist, grosse Materialmengen benötigt --erden. Dieser Mangel lässt sich dadurch beheben, class bei der Schichtung des aufgesetzten Blechpaketes zwischen jedes Blech und das folgende eine mehr oder weniger starke Press- spaneinlage gebracht wird.
Die Nachrech nung zeigt nämlich, dass selbst bei Anwen dung sehr starker Isolierstoffbeilagen, wie etwa ? mm starke Pressspanstücke neben Blech von beispielsweise (),5 mm Stärke, der Magnetisierungsstrom nur um einige Prozent ansteigt gegenüber einer Ausführung. welch unter ausschliesslicher Verwendung von Blech die gleiche axiale Bauhöhe aufweist.
Die Er klärung hierfür ergibt sich aus der an sich bekannten Tatsache, dass dann im Luftspalt eine weitgehende Zerstreuung der Kraft linien eintritt, wie dies in Firn. G und 7 er kennbar ist, welche gleichzeitig Schichtungen der schraffierten Bleche mit den nicht schraf fierter-, verhältnismässig starken Pressspan-, FIolz- oder Isolierstoffeinlagen erkennen las sen.
Tatsächlich wird bei dieser Anordnun7 der Bleche fast dasselbe günstige magne tische Verhalten des Regeltransformators er zielt, obwohl nur ein Bruchteil des Bleches erforderlich ist. oder aber eine ganz geringe Vergrösserung der Bauhöhe des Aufsatz paketes in Richtung der Kernachse genügt bereits, um den Magnetisierungsstrom auf denselben günstigen Wert herabzudrücken. wie er von einem massiven, bezw. nur durch die üblichen dünnen Papierauflagen gebilde ten Blechpaket erzielt wird.
Hierdurch lässt sich eine vorteilhafte Aus nützung des wirksamen Eisenmaterials nahe dem Luftspalt erreichen. Selbstverständlich ist es möglich, an Stelle der Anbringung von Isolierstoffbeilagen zwischen je zwei Blechen zwei oder drei derartige Bleche zusammen zufassen und dann eine stärkere Isolierstoff einlage beizugeben, weil auch bei dieser An ordnung bereits eine sehr weitgehende Zer- streiiung des Kraftflusses eintritt, die zwecks Vermeidung unnötiger Wirbelströme, insbe sondere durch treppenförmige Zurücksetzung der äussern Blechränder unterstützt werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist es besonders leicht, eine grössere Zahl von stromführenden Leitern, und zwar mehrere für eire Anschlussstelle, der drehbaren Flach kupferwicklung nach oben zu führen, um nicht zii dem Aushilfsmittel der verdrillten Stäbe greifen zu müssen. Diese Stromzufü',i- rungsleiter können über geeignete Wider stände, Drosselspulen, Anzapfungen von Transformatoren usw. zusammengeschlossen werden.
Die Anordnung solcher Ausgleich einrichtungen ist selbstverständlich auch auf dem Oberteil des Isolierzylinders S möglich. Anstatt dessen kann man auch jedem Strom leiter oder doch jeder Gruppe nahe zusam- menlie-ender Stromleiter einen Schleifrind: zuweisen und die @\.iisgleicheinrichtuii@@- fest stehend anordnen. Die Hinaufführung der einzelnen Zuleitungen bis zu den Schleifrin gen hat auch selbst dann einen die Strom verdrängung mindernden Erfolg, wenn ihr Anschlag an die Schleifringe ohne Ausgleich widerstände erfolgt.
In diesem Falle wird nämlich in die Ringbahn der schädlichen Wirbelströme der immerhin erhebliche Wi derstand der Verbindungsleitung zu den Schleifringen eingefügt, wodurch eine erheb liche 1linderung der Wirbelströme eintritt, oder mit andern Worten, als ausgleichende Widerstände können die getrennt gehaltenen Stromzuführungen bis zu den Schleifringen benutzt --erden.
Es ist auch möglich, mehrere Flaclikup- ferwicklungen nebeneinander anzuordnen, wenn dies zur Minderung von schädlichen Wirbelströmen bei Ausführung von Regel transformatoren der beschriebenen Art für grosse Stromstärken wünschenswert ist. In diesem Falle kann man etwa in eine schrau- benlinienförmig in den Isolierzylinder ein geschnittene Nut zwei oder mehr Flachkup- ferbänder hochkant nebeneinander einpressen und sie durch geeignete Isoliermittel, wie Glimmer, Papier, Lack, die natürliche Oxyd schiebt oder nur die von selbst den Wirbel strom dämpfende Trennungsschicht vonein ander isolieren.
Hierbei ist es naheliegend, gegebenenfalls auch mehrere Bürsten für die Stromzufuhr zu den einzelnen, parallel ge schalteten Leitern zu verwenden, oder aber auch den einzelnen Schichten der resultieren den Flachkupferwicklung je eine getrennte Stromzu- und -abführung zu den Schleifrin gen zu geben.