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Regelbarer Transformator.
Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses von Transformatoren mit Anzapfungen oder Zusatztransformatoren erfordert, wenn es sich um Änderungen unter Spannung oder unter Last handelt, kostspielige und verwickelte Schaltapp : trate. Man hat zwar schon vorgeschlagen, den Kern von kleinen Transformatoren aufzuteilen und den magnetischen Fluss durch Verschiebung einer magnetischen Brücke in bezug auf die Teilkerne zu steuern. Auch hat man schon bei Stromwandlern für die Regulierung des Phasenwinkels od. dgl. die Hintereinanderschaltung zweier oder mehrerer Einzeltransformatoren mit regelnder Hilfswicklung im Zusammenhang mit Messinstrumenten in Vorschlag gebracht.
Gemäss der Erfindung soll nun bei Transformatoren mit aufgeteiltem magnetischem Weg die Änderung des Übersetzungsverhältnisses auf eine andere, für den Betrieb und die Regelung von Transformatoren im allgemeinen geeignetere Art und Weise erfolgen, u. zw. derart, da ss eine Verteilung des Nutzflusses auf die magnetischen Teilquerschnitte oder Teilkerne in beliebigem wechselseitigem Verhältnis mit Hilfe von besonderen Steuerwicklungen erzielt wird, um in den Sekundärwicklungen beliebig ver- änderliche Spannungen zu erzeugen. Die Eingriffe für die Regelung werden so aus den Primär-oder Sekundärwicklungen oder aus dem magnetischen Wege in die eigens hiefür vorgesehenen Steuerwicklungen
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Ströme zu steuern sind.
Die schematische Zeichnung stellt Teilstücke verschiedener Beispiele des Erfindungsgegenstandes dar. Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Der Schenkel oder Kern eines Ein-oder Mehrphasentransformators wird in die beiden Teilkerne ci, und a2 aufgeteilt. Die Primärwicklung, welche beide Teilkerne gemeinsam umfasst, ist durch e, die Sekundärwicklung durch und d2 angedeutet. fi und 2 sind die Steuerwicklungen.
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Steuerwicklungen f1 und f2 können sowohl parallel, wie in Flg. 1 gezeichnet, als auch hintereinander geschaltet werden.
In der Parallelschaltung sind die Windungszahlen 831 auf dem Teilkern a1 und 832 auf dem Teilkern au mit positiven Vorzeichen einzuführen. In der Hintereinanderschaltung ist eine der beiden Windungszahlen mit negativem Vorzeichen einzuführen.
Bei konstanter, an der Primärwicklung c herrschender Sp@nnung ist der gesamte, die Teilkerne
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die vom Gesamtfluss Nin der Windungszahl hl 822 der Sekundärwicklung d2 des Kernes a2 induzierte Spannung, weiterhin mit
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die vom Teilfluss NI in der Sekundärwicklung d1 mit der Windungszahl s21 und mit
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unter Berücksichtigung von Gleichungen (2) und (3) :
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An der Gegenschaltung von und dz erscheint als Sekundärspannung
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Werden die Windungszahlen der beiden Sekundärteilwicklungen einander gleich gemacht
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so nimmt Gleichung (7) die vereinfachte Form
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an.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. In dieser Figur ist die Sekundärteilwicklung d1 weggelassen worden ; im übrigen zeigt sie mit den Teilkernen Si und a2, der primärwicklung c, den Steuerwicklungen f1 und f2 die gleichen Bestandteile wie Fig. 1. b, b sind Joche des Ein-oder Mehrphasentransformators.
Das Verfahren der Regelung ist das gleiche wie vorher. Mit Hilfe der Steuerwieklungen wird der gesamte Fluss N, der konstant bleibt, in willkürlichem Verhältnis auf die beiden Teilkerne a1 und a2 aufgeteilt.
In den weiteren Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und 4 ist der Kern wie vorher in mindestens
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c ist die Primärwicklung, b das Joch.
In diesem Ausführungsbeispiel kann der Fluss, welcher die Sekundärspulen induziert, in jeder Teilspule völlig unabhängig von den andern Teilspulen verändert werden. Ist z. B. f2(g2, l2, ...) kurz-
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Fluss, wie bei Fig. 1 und Fig. 2, in den Kernteil a2 des obersten Abschnittes verschoben. Wird schliesslich'1 kurzgeschlossen und 12 geöffnet, so passiert der gesamte Nutzfluss die Spule d1 (Fig. 3) und nimmt über die Brücke h1 den in Fig. 3 eingezeichneten Weg. In sinngemässer Weise kann der Fluss, der die Spulen d2, d3,.,. durchsetzt, in beliebigen Sprüngen von a, auf a2 verschoben werden.
In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind b, b die Joche eines Ein-oder Mehrphasen-
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Teilkernen, c die Primärwicklung des Schenkels, d die auf der Verbindungsbrücke h sitzende Sekundärwicklung, e, f, i und k die Steuerwicklungen.
Im spannungslosen Zustande der Sekundärwicklung d sind die Steuerwicklungen e und t sowie
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die Brücke h ist flussfrei. Soll d in voller Höhe durch den Nutzfluss induziert werden, so muss e und k kurzgeschlossen, t und i dagegen parallel geschaltet werden. Der Fluss nimmt seinen Weg durch f über h und durch i. Wird dagegen f und i kurzgeschlossen und e und k parallel geschaltet, so verläuft der Fluss in entgegengesetzter Richtung wie vorher durch h.
Die annähernd stetige oder stufenweise Anordnung der Spannung an d erfolgt sinngemäss wie bei den Ausführungsbeispielen Fig. 1 oder 2. Die Steuerwicklungen e und k einerseits und 1 und i anderseits haben hiebei korrespondierende Eigenschaften, sie können deshalb unter sich, nämlich e und k einerseits und f und i anderseits zu je einer Wicklung entsprechend i und s in Fig. 1 und 2 zusammengeschlossen werden.
Bei der Anwendung des Erfindungsgedankens auf die Drosselspule, die ja ein leerlaufender Transformator (ohne Sekundärwicklung) ist, fällt z. B. in der Ausführung nach Fig. 1 und 2 die Sekundärwicklung d1, d2 fort.
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Die Teilkerne al, a2,.., werden mit verschiedenen magnetischen Widerständen ausgeführt.
Hat beispielsweise a1 einen geringen magnetischen Widerstand, während a2 einen hohen magnetischen Widerstand aufweist, so wird die Primärwicklung, wenn die Steuerwicklung den Fluss auf al geschoben hat, eine kleine Reaktanz besitzen. Wird umgekehrt durch die Steuerwicklung der Fluss auf as verschoben, so steigt die Reaktanz der Primärwicklung.
Wie jeder Transformator ist auch der vorliegende reversibel. Primär- und Sekundärwicklung ist vertauschbar. So kann er beispielsweise auch zur Transformation von konstantem Strom (in der Wicklung d1, d2) auf konstante Spannung an der Wicklung c dienen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Transformator mit regelbarem Übersetzungsverhältnis, bei dem jeder, einer Primärhpase zugeordnete Kern in Teilkerne zerlegt ist, auf welche die Sekundärwicklung verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Fluss mit Hilfe von entsprechend auf die Teilkerne aufgeteilten und entsprechend geschalteten Seuerwicklungen (z. B. f1, f2) in beliebigem Verhältnis auf die Teilkerne (al, a2,...) verteilt wird.