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Induktiver Regler mit Grob-und Feinregelung.
Wenn aus einem Wechselstromnetz eine beliebig feinstufig veränderbare Wechselspannung entnommen werden soll, so benutzt man dazu in der Regel Einrichtungen, die einen Grob-und einen Feinregler enthalten. Diese werden zweckmässig als Tranformatoren mit veränderbarer sekundärer Windungszahl ausgebildet, wobei die Veränderung des sekundären Windungszahl durch Verschieben eines Kontaktes erfolgt, durch den die Windungszahl der Abnahmewicklung verändert wird. Eine besonders viel benutzte Einrichtung dieser Art ist schematisch in Fig. 1 dargestellt.
An die Klemmen 1 und 2 des Netzes ist ein induktiver Grobregler 3 angeschlossen, der bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung aus einer einzigen Wicklung besteht, die auf einem nicht besonders gezeichneten Eisenkern angeordnet ist. An einen Teil der Wicklung 3 ist ein Feinregler 4 angeschlossen, der ebenfalls aus einer einzigen, auf einem Eisenkern angeordneten Wicklung bestehen kann. Auf den Wicklungen 3 und 4 verschiebbare Kontakte 5 und 6 sind an die Abnahmeklemmen 7 bzw. 8 für einen Verbraucher 9 angeschlossen. Dadurch sind die entsprechenden veränderbaren Teile des Grobund Feinreglers in Reihe geschaltet, so dass auch die Wicklung des Feinreglers 4 für den Höchstwert der Verbraucherstromstärke bemessen werden muss.
Bei diesen bekannten Einrichtungen ist die Feinstufigkeit der Regelung durch die Windungszahl der Wicklung des Feinreglers gegeben. Da nun der Drahtquersschnitt für den Höchstwert des Verbraucherstromes bemessen werden muss, werden die Abmessungen des Feinreglers um so grösser, je feinstufiger die Regelung sein soll. Ferner ist es nachteilig, dass der Teil des Grobreglers, an den der Feinregler angeschlossen ist, durch den Energieverbrauch des Feinreglers belastet wird. Zur Abnahme sind zwei verschiebbare, unmittelbar von dem Verbraucherstrom durchflossene Kontakte vorgesehen, die dementsprechend stark bemessen werden müssen und zusätzliche veränderliche Übergangswiderstände darstellen.
Alle diese Übelstände kann man gemäss der Erfindung dadurch vermeiden, dass man die von dem Feinregler abgenommene veränderbare Spannung mit einem solchen Ubersetzungsverhältnis induktiv in den an den Grobregler angeschlossenen Verbraucherstromkreis überträgt, dass die Stromstärke in der Feinreglerwicklung klein gehalten werden kann. Dabei kann der Feinregler, wie bekannt, primär oder sekundär an den Grobregler oder an einen Teil des Grobreglers angeschlossen werden. Eine besonders einfache Anordnung erhält man, wenn man den Grobregler gleichzeitig als Feinregler benutzt und dementsprechend mit einem zusätzlichen, zur Abnahme einer zur Feinreglung zu verwendenden Spannung dienenden verschiebbaren Kontakt versieht.
Man hat zwar bei Regelsehaltungen für Wechselstrom-Lokomotivmotoren mit Stufentransformator und Kollektorregler bereits vorgeschlagen, die veränderbare Spannung des Feinreglers induktiv in den Arbeitsstromkreis zu übertragen, nämlich über einen Zusatztransformator. Dieser aber wird um die Leistung des Kollektorreglers herabzusetzen an den Grobstufen des Stufentransformators weitergeschaltet.
Aufgabenstellung und-lösung sind beim Erfindungsgegenstand ganz andere.
In den Fig. 2-5 sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in Schaltbildern dargestellt.
In den Fig. 2-4 ist der Grobregler als induktiver Regler mit einer an die Anschlussklemmen 1 und 2 angeschlossenen Primärwicklung 10 und einer davon getrennten Sekundärwicklung 11 ausgebildet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein induktiver Feinregler 12 vorgesehen,
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der aus einer einzigen Wicklung besteht und an einen Teil der Sekundärwicklung 11 des Grobreglers fest angeschlossen ist. Statt dessen könnte der Anschluss aber auch auf der Primärseite des Grobreglers erfolgen. Auf der Sekundärwicklung 11 ist ein Kontakt 13 verschiebbar, der zu einer Anschlussklemme 8 für den Verbraucher 9 führt.
Die andere Anschlussklemme 7 ist über die Unterspannungswieklung 14 eines Transformators an den mit dem Feinregler verbundenen Endpunkt der Sekundärwicklung 11 des Grobreglers angeschlossen. Die zugehörige Oberspannungswicklung 15 ist einerseits an einen festen Punkt 16 der Wicklung des Feinreglers 12 und anderseits an einen auf dieser verschiebbaren Kontakt 17 angeschlossen. Vorzugsweise wird der Anschlusspunkt-M in die Mitte der Wicklung 12 des Feinreglers gelegt.
Wenn die Klemmen 1 und 2 an einem Wechselstromnetz liegen, so entsteht an der Sekundärwicklung 11 eine entsprechende Wechselspannung. Die Abnahmespannung an den Klemmen 7, 8 kann dann zunächst durch Verschieben des Kontaktes 13 in einer der Windungs-bzw. Kontaktzahl der Wicklung 11 entsprechenden Anzahl von Stufen geregelt werden. Wenn nun der Kontakt 17 zunächst in der Mitte der Feinreglerwicklung 12, also im Punkt 16 steht, so ist die der Transformatorwicklung 15 zugeführte Spannung gleich Null. Durch Verschieben des Kontaktes 17 nach links oder rechts kann diese Spannung dann in einer der Windungszahl der Feinreglerwieklung 12 entsprechenden Anzahl von Stufen in dem einen oder andern Sinne induktiv auf die Unterspannungswicklung 14 übertragen werden.
Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Transformators 14, 15 ist dabei die in den Verbraucherstromkreis übertragene Spannung verkleinert. Sie wirkt je nach der Stellung des Kontaktes 17 in additivem oder subtraktivem Sinne, so dass man durch Verschieben des Feinreglerkontaktes 17 die Abnahmespannung an den Klemmen 7, 8 feinstufig vergrössern oder verkleinern kann.
Dabei hat die Anordnung des Abzweigpunktes 16 in der Mitte der Feinreglerwicklung den besonderen Vorteil, dass der Transformator 14, 15 nur für die Hälfte der am Feinregler liegenden Spannung zu bemessen ist.
Die Feinstufigkeit der Regelung lässt sich durch die Anordnung gemäss der Erfindung nahezu beliebig steigern, indem man das Übersetzungsverhältnis des Transformators 14, 15 entsprechend hoch wählt. Dadurch wird die Stromstärke in der Oberspannungswicklung 15 entsprechend verringert, so dass man den Eisenkern des Feinreglers mit dünnem Draht, also entsprechend erhöhter Windungszahl bewickeln kann.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist ein Feinregler mit zwei getrennten Wicklungen 18, 19 vorgesehen. Die Primärwicklung 18 ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, an einen Teil der Sekundärwicklung 11 des Grobreglers und der Mittelpunkt 20 der Sekundärwicklung 19 an das mit der Primärwicklung 18 des Feinreglers verbundene Ende der Sekundärwicklung 11 des Grobreglers angeschlossen. Zwischen den Punkt 20 und einen auf der Sekundärwicklung des Feinreglers verschiebbaren Kontakt 21 kann nun ein Transformator 22 in Sparsehaltung angeordnet werden.
Zum Anschluss des Verbrauchers 9 dient einerseits eine Klemme 7, die an einen passend gewählten Punkt 23 des Transformators 22 angeschlossen ist, und anderseits eine mit dem auf der Sekundärwicklung 11 des Grobreglers verschiebbaren Kontakt 13 verbundene Klemme 8. In diesem Falle wird der Abzweigpunkt 23 zweckmässig so gelegt, dass der von der Sekundärspannung des Grobreglers in dem Verbraucher 9 erzeugte Strom den kleineren Teil der Transformatorwicklung 22 durchfliesst. Dadurch wird ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 2 in dem kleineren Teil der Wicklung 22 eine Spannung induziert, die der durch den verschiebbaren Kontakt 21 abgegriffenen Feinreglerspannung entspricht.
Dabei kann die Feinstufigkeit der Regelung ebenfalls durch entsprechende Bemessung des Übersetzungsverhältnisses der Wicklungsteile des Transformators 22 beliebig gewählt werden.
Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird ein besonderer Feinregler dadurch erspart, dass der Grobregler gleichzeitig als Feinregler benutzt wird. Zu diesem Zweck sind bei der Ausführung nach Fig. 4 auf der Sekundärwicklung 11 des Grobreglers zwei getrennt verschiebbare Kontakte 13 und 24 vorgesehen. Dabei dient der mit der Abnahmeklemme 8 verbundene Kontakt 13, wie bei den vorher beschriebenen Beispielen, zum Grobregeln und der Kontakt 24 zum Feinregeln.
In diesem Falle wird eine zum Feinregeln dienende Spannung einerseits an dem verschiebbaren Kontakt 24 abgenommen und der Oberspannungswicklung 15 eines Transformators zugeführt, dessen Unterspannungswicklung 14 einerseits mit dem Endpunkt der Sekundärwicklung 11 und anderseits mit der Anschlussklemme 7 verbunden ist.
Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von der beschriebenen lediglich durch die Verwendung eines aus einer einzigen Wicklung 26 bestehenden induktiven Reglers. In beiden Fällen wird ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 2 durch den Transformator 14, 15 eine an den Punkten 24, 25 der Reglerwicklung 11 bzw. 26 abgenommene Feinregelspannung je nach der Lage des verschiebbaren Kontaktes 24 additiv oder subtraktiv auf den Verbraucherstromkreis übertragen.
Dabei ist die Feinstufigkeit der Regelung natürlich von der Stufenzahl des Grobreglers abhängig.
Ist n die Anzahl der Windungen der Reglerwicklung 11 bzw. 26, so wird man zweckmässig das Übersetzungsverhältnis m des Transformators 14, 15 kleiner als n wählen. In diesem Falle kann man durch Verschieben des Feinregelkontaktes 24 längs der Reglerwicklung jede der n-Grobstufen nochmals in m-einstufen unterteilen, so dass im ganzen m. n Feinstufen entstehen.
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Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Gestaltung eines induktiven Reglers gemäss der Erfindung, bei der eine Anordnung und Schaltung nach Fig. 4 angenommen ist, wobei im wesentlichen nur die Anordnung der Stromabnehmer auf der Reglerwicklung dargestellt ist. Auf einer Grundplatte 27, die durch Säulen 28 mit einer Lagerplatte 29 verbunden ist, ist ein Ringkern 30 befestigt, der im Schnitt gezeichnet ist und über einer Primärwicklung 10 eine Sekundärwicklung 11 trägt. In den Platten 27 und 29 ist eine durchgehende Welle 31 gelagert und gleichzeitig zu dieser eine Hohlwelle 32. Auf der Hohlwelle 32 ist, durch eine Scheibe 33 isoliert, ein Arm 34 befestigt, der einen Bolzen 35 trägt, mit dem Rollen 13 derart federnd verbunden sind, dass sie als Stromabnehmer auf der Wicklung 11 rollen.
Zur Verbindung des Kontaktarmes 34 mit der nicht gezeichneten Anschlussklemme 8 dient eine Kontaktbürste 36, die isoliert an der Platte 29 befestigt ist.
Auf der Welle 31 ist isoliert ein zweiter Kontaktarm 37 befestigt, an dessen Ende ein Rolle 24 federnd gegen die gleiche Wicklung 11 gedrückt wird. Zur Stromabnahme von dem Kontaktarm 37 dient eine Schleifbürste 38, die isoliert an der Grundplatte 27 befestigt ist.
Mit der Hohlwelle 32 ist ein Schneckenrad 39 verbunden, in das eine Schnecke 40 eingreift, so dass der Grobregelkontakt 13 durch Drehen an der Schneckenwelle verstellt werden kann. Zum Verstellen des Feinregelkontaktes 24 kann die Welle 31 gedreht werden, die in Fig. 6 abgebrochen gezeichnet ist. Im übrigen sind die betreffenden Teile gemäss der Schaltung nach Fig. 4 miteinander und mit den nichtgezeichneten Anschlussklemmen zu verbinden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Abnahme einer in weiten Grenzen feinstufig veränderbaren Wechselspannung mittels eines induktiven Grob-und Feinreglers, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Feinregler abgenommene veränderbare Spannung mit einem solchen Übersetzungsverhältnis induktiv in den an den Grobregler angeschlossenen Verbraucherstromkreis (9) übertragen wird, dass die Stromstärke in der Feinreglerwicklung klein gehalten werden kann.