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Selbstregelnder Transformator.
Es sind Transformatoren bekannt, bei denen das von der Primärwicklung erzeugte Feld sich ausser durch den die Sekundärwicklung tragenden Schenkel, der als Nutzpfad bezeichnet wird, noch über einen andern, meist mit mehr oder weniger grossem Luftspalt versehenen
Streupfad schliesst und bei denen die Sättigung des Streupfades niedrig gewählt oder durch einen Luftspalt erzielt wird, dass der magnetische Widerstand dieses Streupfades bei Änderung seines Feldes praktisch konstant bleibt, während die Sättigung des Nutzpfades derart ist, dass bei Änderung des durchtretenden Feldes sein magnetischer Widerstand beträchtlich steigt. Die Folge davon ist. dass bei Erhöhung der angelegten Primärspannung und dementsprechender Vergrösserung des primären Feldes, das Verhältnis, nach dem sich dieses Feld auf Nutz-und Streupfad verteilt, ein anderes wird.
Der magnetische Widerstand des Streupfades bleibt konstant, der des Nutzpfades steigt ; da sich das Feld umgekehrt wie diese magnetischen Widerstände verteilt, wird daher das Feld im Nutzpfad und damit die Sekundärspannung nicht im selben Masse wachsen wie die Primärspannung. Immerhin ist aber, damit der magnetische Widerstand des Nutzpfades sich überhaupt vergrössern kann, eine Feldvermehrung in ihm nötig, denn der magnetische Widerstand hängt von der Induktion ab ; eine primäre Spannungerhöhung von z.
B. lolo kann sich daher bestenfalls bei einem solchen Transformator nur teilweise, praktisch mit etwa 3 - 40/0 sekundär auswirken, jedoch nie ganz ausgeglichen oder ins Gegenteil verkehrt werden ; es wird nur erreicht, dass primäre Spannungsschwankungen sekundär in sehr verringertem Masse wirksam werden.
Die Erfindung betrifft einen Transformator, der bei geeigneter Wahl des Kraftlinienweges im Falle der Änderung der Primärspannung nicht nur das oben beschriebene Verhalten zeigt, sondern darüber hinaus in einem gewissen Bereich eine konstante Spannung abgibt, ja sogar eine entgegengesetzte Spannungsänderung auf der Sekundärseite zu erreichen gestattet.
Während die früher erwähnten Transformatoren einen Eisenkreis besitzen, der nur eine Verzweigungsstelle und eine Vereinigungsstelle des Kraftlinienflnsses aufweist, u. zw. dort, wo das künstliche Streufeld sich vom Nutzfeld trennt und dort, wo es sich mit dem Nutzfeld wieder vereinigt, ist der Eisenkreis des selbstregelnden Transformators nach der Erfindung mit mehr als einem solchen Verzweigungs-und Vereinigungspunkt des Feldes ausgestattet.
Die zwischen den Knotenpunkten des Feldes liegenden Teile des Eisenkreises sind verschieden stark gesättigt, so dass gleiche relative Änderungen der diese Teile durchsetzenden magnetischen Felder verschieden grosse relative Änderungen des magnetischen Widerstandes dieser Teile zur Folge haben. Dadurch ist es möglich, in einem zwischen zwei solchen Verzweigungspunkten gelegenen Teil des Eisenkreises bei Zunahme des Feldes in der Primärwicklung und in andern Teilen des Eisenkreises eine Feldabnahme zu erzielen oder aber das Feld konstant zu halten. In der diesen Teil des Eisenkreises umgebenden Sekundärwicklung sinkt dann die Spannung bzw. bleibt konstant, während die Primärspannung steigt.
Am einfachsten kann dies mit der im folgenden an Hand der Zeichnung beschriebenen Bauart des Eisenkreises geschehen, bei der das Feld des von der Primärwicklung umgebenen Eisenkernes sich über zwei Kraftlinienwege schliesst, zwischen denen als Verbindung ein weiterer Kraftlinienweg besteht, der mit der Sekundärwicklung versehen ist. In diesem Falle kommen zu den beiden Verzweignngspunkten des primären Hauptfeldes noch die beiden Verzweigungspunkte.
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wo dieser weitere Kraftlinienweg beginnt und endet, hinzu, so dass dieser Transformator vier KraftJiniel1verzweigungspunkte in seinem Eisenkreis besitzt, wenn man von der Feldrichtung absieht und die Vereinigungspunkte ebenfalls unter dem Namen Verzweigungspunkte mit einschliesst.
Ein Transformator dieser Art für Einphasenstrom ist in der Fig. 1 beispielsweise schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt eine angenommene Feldverteilung im Eisenkreis in Verhältniszahlen bei irgendeiner angenommenen Primärspannung, der der Verhältniszahl 1000 des primären Feldes entspricht ; Fig. 3 zeigt ebenso in Verhältniszahlen die Feldverteilung, die sich bei entsprechender Wahl des Sättigungsverhältnisses und magnetischer Widerstände der einzelnen Teile des Eisenkreises dann ergibt, wenn die Primärspannung um 100/0 entsprechend einer Verhältniszahl 1100 des primären Feldes erhöht wird.
Der Transformator der Fig. l besitzt einen primären Schenkel mit Wicklung P ; das magnetische Feld schliesst sich einerseits über einen Kraftlinienpfad A-jB, andererseits über einen solchen S-/t, wobei aus Symmetriegrflnden die gleich bezeichneten Teile mit gleichem magnetischen Widerstand und gleicher Sättigung gebaut sind, die verschieden bezeichneten Teile sich dagegen sowohl dadurch unterscheiden, dass ihr magnetischer Widerstand verschieden als auch insbesondere dadurch, dass sich ihr magnetischer Widerstand bei einer bestimmten prozentuellen Änderung des durchsetzenden magnetischen Feldes in verschiedenem Verhältnis zum ursprünglichen ändert, dass also ihre Sättigung verschieden ist oder dass sie auf Punkten arbeiten,
wo die Magnetisierungskurve verschieden stark gekrümmt ist. Der sekundäre Schenkel mit der Sekundärwicklung S verbindet die zwischen den-Teilen H'und h bzw. 7t und S' gelegenen Punkte und führt ein Feld, das der magnetischen Spannung zwischen diesen beiden Punkten und der jeweiligen Sättigung des Schenkels S entspricht.
Die magnetische Spannung zwischen diesen beiden Punkten wiederum richtet sich nach dem Verhältnis der magnetischen Widerstände von E und h zueinander. Wenn die Sättigung in diesen Teilen so gewählt ist, dass dieses Verhältnis sich ei Änderung des Gesamtfeldes in P ändert, so ist auch der prozentuelle Anstieg der Sekundärspannung gegenüber dem der Primärspannung verschieden.
Wählt man z. B. die magnetischen Widerstände der Teile H, A und S bei einem gewissen Ausgangswerte des Primärfeldes P, der mit 1000 bezeichnet sei, so, dass die Feldverteilung der Fig. 2 auftritt und der Sekundärschenkel ein Feld von 600 führt, so sind dazu gewisse magnetische Widerstände bzw. Verhältnisse der magnetischen Widerstände zueinander erforderlich.
Wählt man gleichzeitig den Sättigungswiderstand so, dass in 8 und 16 praktisch keine Sättigung besteht, bei Änderung des Feldes also der magnetische Widerstand dort ungeändert bleibt, in H dagegen so, dass eine Zunahme des Feldes dort eine erhebliche Widerstandsänderung zur Folge hat, so steigt bei Erhöhung der Primärspannung das Feld in H weniger als der Erhöhung entspricht, in A dagegen mehr als dieser Erhöhung entspricht und die magnetische Spannung zwischen den Endpunkten des Sekundärschenkels steigt dadurch jedenfalls nicht in demselben Mass wie die Primärspannung ;
sie kann bei geeigneter Wahl der Verhältnisse in gewissen Grenzen ungeändert bleiben, ja sie kann sogar, wenn diese Verhältnisse im Sinne einer besonders starken Steigerung des-magnetischen Widerstandes von-S
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konstant auf 600 bleiben.
Die Anordnung ist nicht auf einphasige Transformatoren und auch nicht auf die dargestellte einfache Form des Kraftlinienweges nach Fig. 1 bei Einphasentransformatoren beschränkt, sie kann sinngemäss auch auf Zwei-und Mehrphasentransformatoren angewendet werden und es sind bei Einphasentransformatoren Eisenkreise mit einer Mehrzahl von Feldverzweigungen möglich, die im wesentlichen zu demselben Erfolg führen. Selbstverständlich kann auch bewirkt werden, dass die Sekundärspannung im selben Sinne und in höherem Masse steigt als die Primärspannung.
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