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Drehfeldtransformator für besondere Zwecke, insbesondere zur Speisung von unter
Wasser arbeitenden Elektromotoren.
Die Erfindung betrifft einen Drehfeldtransformator für besondere Zwecke, beispielsweise zur Speisung eines unter Wasser arbeitenden Elektromotors. Bei derartigen Anlagen muss bekanntlich dafür Sorge getragen werden, dass keine mit dem Netz in unmittelbarer leitender Verbindung stehende Teile der Anlage mit dem Wasser in Berührung kommen. Zu diesem Zwecke hat man bereits vorgeschlagen, zwischen das Netz und einen unter Wasser laufenden Elektromotor einen Transformator einzuschalten, dessen Primärwicklung an das Netz angeschlossen ist, während die Sekundärwicklung zugleich als Primärwicklung für den anzutreibenden Motor ausgebildet ist, wobei zwischen der Primärwicklung des Trans- formators und seiner Sekundärwicklung eine wasser-und gasdichte Kappe angeordnet wurde.
Diese Kappe vergrössert jedoch den Abstand zwischen Primär-und Sekundärwicklung des Transformators derart, dass dessen Wirkungsgrad in hohem Masse herabgesetzt wird. Besteht diese Kappe aus Metall, so wirkt sie geradezu als elektrischer Induktionsofen. Die Anfertigung einer solchen Kappe aus einem nicht metallischen Material hingegen kommt praktisch kaum in Frage.
Die Erfindung zielt darauf hin, den wasserdichten und gasdichten Abschluss des Transformators gegen den von ihm gespeisten Elektromotor ohne Verwendung einer Manteldichtung zwischen Primärund Sekundärwicklung des Transformators zu erzielen, so dass der Wirkungsgrad des Transformators nicht beeinträchtigt wird.
Gemäss der Erfindung wird das dadurch erreicht, dass die Sekundärwicklung des Transformators in an sich bekannter Weise als Käfig ausgebildet ist, wie ihn die Anker von Kurzschlussmotoren besitzen, und dass die einzelnen Stäbe dieses Käfigs isoliert voneinander und gasdicht durch die Wand des den Transformator vollkommen einschliessenden Gehäuses hindurchgeführt oder an Kontakte angeschlossen sind, die in die Wand des Gehäuses gasdicht und isoliert voneinander eingelassen und von aussen zugänglich sind. Auf diese Weise kann der Käfig ausserhalb des Gehäuses verlängert und an seinem Ende mit einem Kurzschlussring versehen werden.
Ordnet man beispielsweise innerhalb dieses aus dem Transformatorgehäuse verlängerten Käfigs den Kurzsehlussanker eines Induktionsmotors an, so wird das bei Erregung des Transformators in dem äusseren Käfig induzierte Drehfeld wie der Ständer eines Induktionsmotors wirken und den in ihm gelagerten Rotor mitnehmen. Da sowohl der äussere in bezug auf den Motor als Primärwicklung wirkende Käfig als auch der Rotor des Motors in sich kurz geschlossen sind, treten zwischen den einzelnen Stäben nur sehr geringe Maximalspannungen auf, so dass ein solcher Motor bekanntlich unmittelbar im Wasser arbeiten kann.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. l einen Längsschnitt durch eine elektromotorisch angetriebene Tauchpumpe, die mit einem gekapselten Transformator gemäss der Erfindung versehen ist. Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Transformator nach Linie lI-lI der Fig. 1 und Fig. 3 ein Querschnitt durch den Motor nach Linie 111-111 der Fig. 1.
Fig. 4 lässt ein Ausführungsbeispiel eines Transformators gemäss der Erfindung erkennen, bei welchem die unterbrochenen Enden des als Sekundärwicklung dienenden Käfigs mit Kontakten in leitender Verbindung stehen, welche in die Wand des Transformators gas-und wasserdicht eingelassen sind, und von aussen angezapft werden können. Fig. 5 ist eine Ansicht von unten auf die die Kontakte enthaltende und zugleich als Wand des Transformatorgehäuses dienende Platte.
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Der in der üblichen Weise aus lamellierten Blechen bestehende Kern des Transformators ist in den Fig. 1 und 2 mit 2 bezeichnet. Diese Bleche sind auf einen doppel-T-förmigen Schenkel 3 aufgereiht. Die Bleche besitzen Nuten 4, in denen die Primärwicklung a des Transformators untergebracht ist, welche mittels der durch eine Stopfbüchse 6 geführten Leitungen 7 an das Netz angeschlossen werden kann. Dicht und möglichst ohne Luftspalt an den Umfang des Blechpaketes 2 liegt ein mantelförmiger und zweckmässigerweise gleichfalls aus lamellierten Bleehringen aufgeschichteter Mantel 8, welcher mit beispielsweise kreisförmigen Nuten 9 versehen ist.
In diese Nuten 9 sind Stäbe 10, vorzugsweise aus Kupfer, eingelassen, deren obere Enden mit einem Ring 11 verbunden, beispielsweise verschraubt sind, der die Stäbe an ihren Enden leitend miteinander verbindet. Das Ganze wird von einem zweekmässigerweise zylindrischen Mantel 12 umgeben, dessen oberes Ende von einer Kappe 14 abgeschlossen wird, durch welche die bereits erwähnte Stopfbüchse 6 zur Durchführung der Kabel 7 eingelassen ist.
Wie aus Fig. l ersichtlich ist, sind die als Sekundärwicklung des Transformators dienenden Stäbe 10 nach unten zu derart verlängert, dass sie beträchtlich über den Kern 2 des Transformators hinausgehen.
Sie treten hiebei gas-und wasserdicht durch eine Platte 15 hindurch, die sich an der unteren Stirnseite der Primärwicklung J befindet. Diese Trennplatte 15, gegen welche jeder einzelne Stab isoliert ist, sofern sie nicht aus isolierendem Material besteht, schliesst gas-und wasserdicht gegen den äusseren Mantel 12 ab. Da auch die einzelnen Stäbe gas-und wasserdicht durch die Platte geführt sind, so ergibt sich, dass der gesamte Transformator und insbesondere alle mit dem Netz in unmittelbar leitender Verbindung stehenden Teile vollkommen eingekapselt sind.
Bei dem in den Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem der Transformator als induktiver Kupplungsteil zwischen dem Elektromotor einer unter Wasser arbeitenden Pumpe und dem Stromnetz dient, sind die einzelnen Stäbe-M, welche als Sekundärwicklung des Transformators wirken, soweit nach unten verlängert, dass sie den Kurzschlussanker eines Elektromotors vollkommen einschliessen.
Dieser Anker besteht aus einem lamellierten Blechpaket 16, welches mittels eines Keiles 17 auf der Welle 18 festsitzt, die beispielsweise in Kugellagern 19 und 20 drehbar gelagert ist. Das untere Ende dieser Welle ist mit einem Pumpenkörper- verbunden, der nicht Gegenstand der Erfindung ist und daher nicht näher beschrieben zu werden braucht. Das Blechpaket 16 ist in der üblichen Weise mit Nuten 32 ver-
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Wirkungsweise keiner weiteren Erläuterung bedarf. Die nach unten verlängerten Stäbe 10 des Transformators sind im Bereiche des Rotors 16 in einem ringförmigen Körper 22 eingebettet, der gleichfalls aus lamellierten Blechringen aufgeschichtet sein kann. Die unteren Enden der Stäbe 10 sind durch einen Metallring 23 miteinander verbunden.
Der ganze bisher beschriebene Apparat wird in einen äusseren Mantel 25 eingebracht, welcher einen solchen Innendurchmesser besitzt, dass zwischen ihm und dem Mantel 12 ein ringförmiger Luftspalt 24 verbleibt, der einerseits mit dem Pumpenkörper 13 und anderseits mit dem Auslass 26in Verbindung steht.
Der Apparat arbeitet folgendermassen :
Wenn die Primärwicklung 5 des Transformators an ein 1Iehrphasennetz, beispielsweise an ein Dreiphasennetz angeschlossen wird, so erzeugt sie ein Drehfeld, welches seinerseits in dem die Primärwicklung umgebenden Käfig 10 Ströme induziert, die sich über den oberen Ring 11 und den unteren Ring 23 ausgleichen. Da das von der Primärwicklung erzeugte Drehfeld dauernd rotiert, wird sich die im Käfig 10 induzierte Stromverteilung im gleichen Rhytmus mitdrehen. Die in den Stäben 10 fliessenden Ströme erzeugen ihrerseits ein Drehfeld, unter dessen Wirkung Ströme in den Käfig 21 des Rotors 16 induziert werden. Auf diese Weise wirkt die Sekundärwicklung 10 des Transformators als Primärwicklung für den Motor.
Zum Unterschied von den bekannten Konstruktionen dieser Art ist bei dem Transformator gemäss
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die beiden Wicklungen liegen im Gegenteil so eng als möglich beieinander. Man kann sogar die Stäbe 10 md die Wicklung 5 in ein und demselben Eisenkörper einbetten, in welchem Falle für die Primär-und Sekundärwicklung sogar gemeinsame Nuten vorgesehen sein können. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei getrennte Eisenkörper 2 und 8 vorgesehen, welche jedoch, wie bereits erwähnt, ohne Luftspalt eng aneinanderliegen.
Die in die Nuten 9 des Körpers 8 eingebrachten Kupfer- stäbe dienen hier gleichzeitig als Nutenkeile für die in den Nuten 4 befindliche Primärwicklung 5 ; überdies bewirken und sichern sie die mechanische Verbindung zwischen den Eisenkörpern 2 und 8, was mit Rücksicht darauf wichtig ist, dass zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Trans- 'ormators erhebliche mechanische Kräfte auftreten. Man kann die mechanische Verbindung der beiden Esenkörper 2 und 8 aber auch auf andere Weise ausführen und die Nuten des einen Körpers mit den Nuten des anderen Körpers durch schmale Luftschlitze verbinden.
Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Transformators gemäss der Erfindung sei angenommen, dass er für beliebige Zwecke verwendet werden kann. Infolgedessen sind die Stäbe 10 an ihrer Unterseite nicht durch die Trennplatte 15 hindurchgeführt, sondern sie sind mit metallischen Buchsen 27 verschraubt, welche in die aus isolierendem Stoff bestehende Trennplatte 15 n der dargestellten Weise gas-und wasserdicht eingelassen sind. Die unteren Enden dieser Metall-
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buchsen 27 können gleichfalls mit Gewinden versehen sein, in welche Stäbe 100 eingeschraubt werden können. Statt dieser Stäbe kann man aber auch biegsame Kabel an die Buchsen anschliessen, z.
B. mittels
Schrauben anklemmen und an einen beliebigen Ort führen, wo deren andere Enden mit einem Stabkäfig verbunden werden, der in der bereits beschriebenen Weise entweder als Primärwicklung eines Motors arbeitet. Die Platte 15 mit den Buchsen 21 kann dann als Schaltplatte bezeichnet werden.
Die Trennplatte 15 ist bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel unter Zwischenschaltung eines Packungsringes 28 aus Gummi od. dgl. und eines Druckringes 29 mittels eines Gewinderinges 30 festgehalten, der in den äusseren Mantel 12 eingeschraubt werden kann, zu welchem Zwecke der Ring mit Bohrungen 31 zum Einführen eines Steckschlüssels od. dgl. versehen sein kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Drehfeldtransformator, insbesondere zur Speisung von unter Wasser arbeitenden Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung (10) des Transformators als Käfigwicklung ausgebildet ist, dessen einzelne Stäbe isoliert voneinander und gasdicht durch das Transformatorgehäuse hindurchgeführt (Fig. 1) oder an Kontakte (27, Fig. 4) angeschlossen sind, die in das Gehäuse gasdicht und isoliert voneinander eingelassen und von aussen zugänglich sind.