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Österreichische PATENTSCHRIFT ? 19557.
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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Verteilungsanlagen für Wechselstrom und bezweckt eine einfache und wirksame Einrichtung anzugeben, um die Spannung
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Funken- und Lichtbogenbildung zwischen den in Betracht kommenden Stromschlussstücken der Vorrichtung verhütet wird.
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worden, oder durch Änderung der Winkellage einer der Transformatorspulen gegenüber der anderen, auf welche sie durch Induktion wirkt oder endlich durch eine Kombination beider Vorgänge.
Das orsterc Verfahren ist nachteilig, weil-es die Gefahr der Funken-und Licht- bogenbildun zwischen den Stromschlussstücken der Vorrichtung mit sich bringt, wenn starke Ströme oder hohe Spannungen benützt werden und das letztere Verfahren verursacht hohe Kosten und erfordert eine verwickelte, viel Kraft verbrauchende Vorrichtung zu seiner Ausführung.
Durch vorliegende Erfindung werden die Mängel der beiden Verfahren beseitigt und die denselben innewohnenden Vorteile gleichwohl erreicht.
In den beiliegenden Zeichnungen ist Fig. 1 ein Schaltungsschema einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung bei Benützung einer Selbstinduktionsspule (Autotransformator).
Fig. 2 ist ein Schaltungsschema einer ähnlichen Einrichtung bei Verwendung eines Trans-
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platte desselben entfernt sind. Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Schaltvorrichtung zur Unterbrechung der Motorschliessung, Fig. 6 ist eine Ansicht zum Teil Querschnitt und
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trischen Leitungen der Drosselspulen.
Fig. 7 ist eine ähnliche Ansicht einer Abänderung und Fig. 8 zeigt perspektivisch eine andere Abänderung der Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung.
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welche von den Speisoleitern. 8 und 3 Strom erhält, mit einer Anzahl von, von verschiedenen Punkten derselben ausgehenden Leitungsdrähten 4, 5, 6, 7, 8 und überdies mit einem von einem Ende derselben ausgehenden Leitungsdraht 9 ausgestattet, welch letzterer zugleich einen der Verbrauchsleiter bildet. Nach der Zeichnung ist bloss ein kleiner Teil der Bewicklung 1 mit den Zuleitungsdrähten 4-8 ausgestattet, doch können die Punkte, von welchen diese Zuleitungsdrähte ausgehen, über die gesamte Bewicklung J'oder einen mehr oder minder grossen Teil derselben verteilt sein.
Ein aus Eisenblech aufgebauter Kern 11, von irgendeiner zweckdienlichen Bauart trägt eine Bewicklung 12 in Form eines nach einer Schraubenlinie verlaufenden Metall-
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isoliert sind, wobei diese Bewicklung derart gebaut und angeordnet ist, dass sie um ihre Achse gedreht werden kann, während der Kern 11 und die damit verbundenen Teile sich
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verschieben können.
Die schraubenförmige Bewicklung 12 ist gegenüber den von der Selbstinduktionsspule ausgehenden Drähten 4-8 derart angeordnet, dass bei ihrer Drehung und gleichzeitigen Längsverschiebung die mit diesen Drähten verbundenen Bürsten 39 nacheinander mit ihr in Berührung treten und die Berührungspunkte allmählich von einem Ende der Bewicklung 12 zum anderen vorrücken, und zwar in der durch die Drehungrichtung der Bewicklung 12 bestimmten Richtung. Die Länge der Bewicklung 12 ist angenähert zweimal so gross wie der Abstand je zweier benachbarter Bürsten 39 oder so bemessen, dass nicht mehr als drei und nicht weniger als zwei Bürsten 39 gleichzeitig an der Bewicklung 12 anliegen.
Ein Ende der Bewicklung 12 ist mit einem sich mit ihr drehenden Ring 13 verbunden, der bei 14 unterbrochen ist. An einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Ringes 13 liegen Bürsten 15 und 16 auf, von denen erstere durch einen Pol einer Drosselspule "17 und letztere mit einem Pol einer Drosselspule 18 verbunden ist, wobei die Spule 18 eine der Spule 17 entgegengesetzte magnetische Wirkung äussert. Die anderen Pole der genannten Drosselspulen sind miteinander und mit dem die andere Seite der Verbrauchsleitung bildenden Draht 19 verbunden.
Nach der Zeichnung sind die Spulen 17 und 18 auf denselben Eisenkern gewickelt oder in dieselbe magnetische Leitung eingeschaltet, wie die schraubenförmige Bewicklung 12 und wenngleich sie auf einen gesonderte Eisenkern gewickelt werden können, wenn dies gewünscht wird, so werden sie doch nur durch die Streuung der Transformatorwicklung 12 beeinflusst, wenn sie in der angegebenen Weise angeordnet sind.
Die Aufgabe der Drosselspulen ist die, zu verhindern, dass der Ring 13, eine kurzgeschlossene Windung um den Eisenkern bildet und gleichzeitig die, dem Strom einen Weg in die Verbrauchsleitung offen zu halten, damit keine Unterbrechung der letzteren stattfindet, wenn die Bürsten 15 und 16 über die Unterbrechung im Ring 13 weglaufen.
Bei der in Fig. l gezeigten Stellung der schraubenförmigen Bewicklung 12 liegen die Bürsten 39 der Drähte 4,5 und 6 an dieser Bewicklung und der Strom wird der Belastung 10 durch den Draht 4, einen kleinen Teil der Spule 12, den Ring 13, Spulen 17 und 18 und den Leiter 19 zugeführt. Die im Verbrauchsnetz herrschende Spannung ist im wesentlichen gleich der Spannung zwischen dem Netzleiter 9 und dem Draht 4. Wird
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ihr nicht mehr in Berührung steht, so wird der zwischen den Drähten 5 und 6 liegende Teil der Spule 12 zur Primärwicklung eines Transformators, dessen Sekundärwicklung der zwischen dem Draht 5 und dem Ring 13 liegende Teil der Spule 12 ist. In dem Augenblick, wo die Berührung zwischen dem Draht 4 und der Spule 12 unterbrochen wird, ist da.
Verhältnis der Primärwindungen zu den Sekundärwindungen angenähert 1 zu 1, so dass die Spannung zwischen Draht 5 und Ring 13 gleich ist der Spannung zwischen den Drähten 4 und 5 oder der zwischen den Drähten 5 und 6. Es gelangt dann Strom zu der
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diesen Ring, die Drosselspulen 17 und 18 und Leiter 19. Da die Spannung in der Sekundärleitung, welche von dem Teil der Bewicklung 12 zwischen Draht 5 und Ring 13 gebildet wird, der Hauptspannung entgegengesetzt ist, so bleibt die zur Belastung gehende Spannung praktisch genommen unverändert ; wird aber die Bewicklung 12 gedreht und der Länge nach verschoben, so wird die Spannung der Sekundärwindungen allmählich kleiner und damit die Spannung in der Belastung allmählich grösser.
Fig. 2 veranschaulicht die Erfindung bei Anwendung eines Transformators 20 mit zwei Bewicklnngen0 Ein gewisser Teil der Sekundärwicklung des Transformators ist durch
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wicklung 26 ist in der Achsenrichtung so lang gehalten, dass die Bürsten 39 zweier benachbarter Zuleitungsdrähte gleichzeitig darauf aufliegen können. Mit den Drähten 24 und 25 ist eine Spule 27 verbunden, welche auf demselben Eisenkern 28 sitzt, wie die schraubenförmige Bewicklung 26 und die Primärwicklung eines Transformators bildet, dessen Sekundärwicklung die schraubenförmige Spule darstellt.
Die Bewicklung 271 zwischen den Drähten 24 und 25, welche eine Hilfstransformatorwicklung zur Zuleitung von Strom zur Leitung 27 darstellt, kann von der Hauptsekundärwicklung des Transformators 20 unabhängig sein, wenn es gewünscht wird. Wird die schraubenförmige Bewicklung gedreht, so bewegt sie sich auch der Länge nach, wodurch die Windungszahl der Sekundärleitnng geändert wird und sie mit den anderen Bürsten 39 in Berührung tritt, und zwar im wesentlichen in derselben Weise, wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden ist.
Bei dieser Ausfübrungsform der Vorrichtung ist der Spannungsabfall in dem Teil der schraubenförmigen Bewicklung zwischen einer der Bürsten 39 und den Ring 13, infolge des Widerstandes und der Induktion in der Weise einfach zu kompensieren, dass man die Primärwicklung 27 so bemisst, dass die Anzahl Volt per Windung der schraubenförmigen Sekundär-
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wicklung 26 etwas grösser ausfällt, als der Betrag, der der Hauptspannung entgegengesetzt werden soll.
Wird die Spule 26 behufs Spannungsregelung nach rechts verschoben, bis sie mit Draht 22 in Berührung tritt und weiterhin ausser Berührung mit Draht 21 gelangt, so erhält die Belastung die zwischen 9 und 22 herrschende Spannung, wobei Strom durch den Teil der Spule, der zwischen den Bürsten 15, 16 und dem Draht 22 liegt, hindurchgehen muss und dies hat wegen des Widerstandes der Spule einen Spannungsabfall zur Folge. Dieser wird durch Bemessung der Windungszahl der Spule 27 kompensiert, derart, dass die Spannung zwischen den Bürstenauflagstellen der Spule 26 bei Nullbelastung hin- reichend grösser ist, als die Nullbelastungsspannung zwischen den Drähten 21, 22,23 etc.
Genau dieselbe Ausführungsform der Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, kann auch, wenn gewünscht, bei dem Transformator mit zwei Bewicklungen verwendet werden.
In Fig. 3,4 und 5 ist der aus Blechen aufgebaute Eisenkern 11 von der bei Transformatoren üblichen Doppelrechtecksform. Die Bleche des Kernes sind zwischen Endplatten 29 aneinander gepresst. In irgendeiner geeigneten Weise sind an den Endplatten Platten 30 befestigt, welche den Eisenkern und die Spulen stützen und mit den Führungsstangen 31 in Eingriff stehen. Die schraubenförmige Bewicklung 12 ist in geeigneter Weise an der Aussenfläche eines Zylinder 32 aus Holz oder anderem nichtleitenden Material befestigt, welcher um den Mittelteil 33 des Eisenkernes drehbar ist. Der Zylinder wird durch Zahnrad vorgelege, 114 von einem Motor 35 aus getrieben, obgleich auch andere geeignete Betätigungsmittel benutzt werden können.
Die herausragende Welle 36 eines der Zahnräder 37 ist mit Gewinde versehen und greift in die feststehende Mutter 38. Die Ganghöhe des Gewindes auf der Welle 36 ist so bemessen, dass die Strecke, welche der Eisenkern während einer Umdrehung der schraubenförmigen Bewicklung durchläuft, gleich ist der Ganghöhe der letzteren. Die von der Bewicklung 1 ausgehenden Zuleitungsdrähte sind mit feststehenden Bürsten 39 verbunden, mit welchen die schraubenförmige Bewicklung bei ihrer Drehung der Reihe nach in Berührung tritt, wie vorstehend beschrieben wurde.
Der Ring 13 hat einen etwas kleineren Durchmesser als die schraubenförmige Bewicklung 12 und an seiner Unterbrechungsstelle 14 ist ein geeignetes isolierendes Material eingeschaltet, um den. Ring eine glatte Oberfläche zu geben. Auf dem Ring schleifen die
Bürsten 1. 5 und 16, welche mit dem Eisenkern beweglich sind und dabei ist die Bürste 15 mit einer Klemme der Drosselspule 17 und die Bürste 16 mit einer Klemme der Drossel- spule 1'3 verbunden, die anderen Klemmen der Drosselspulen sind untereinander und mit einem der Verbrauchsleiter verbunden, wie bereits beschrieben wurde.
In der Schliessung des Motors 35 sind geeignete Unterbrecher 40, u. zw. je einer an jedem Ende der Bahn des Reglers angebracht, welche selbsttätig geöffnet werden, wenn die beweglichen Teile in eine Endlage gelangt sind Hiedurth wird der Motor und damit auch die Bewegung der von ihm getriebenen Teile zum Stillstand gebracht. Jeder Ausschalter kann aus zwei Federn 41, 42 bestehen, die in der Ruhelage einander berühren, aber durch den Druck eines der beweglichen Teile auf die Feder 41 voneinander getrennt werden, wenn die bewegten Teile in eine Endstellung gelangen. Wird ein Transformator mit doppelter Bewicklung benützt, wie in Fig. 2 gezeigt, so kann die Bewicklung 27 derart angeordnet werden. dass sie mechanisch von der schraubenförmigen Bewicklung 12 unabhängig ist und somit nur in der Längsrichtung des Kernes beweglich ist.
Fig. 6 zeigt schematisch und im Schnitt die Anordnung und Schaltung der Drosselspulen 17 und 18 und des Ringes 13 ; an einem Ende des letzteren ist die schraubenförmige Bewicklung 12 befestigt.
In Fig. 7 sind die Drosselspulen 17 und 18, der Kern 11 und der Ring 13 im wesentlichen dieselben wie in Fig. 6, aber in diesem Falle liegen die Bürsten 15 und 16 in einer Linie an einer Seite des Ringes.
Statt des unterbrochenen Stromsammlerringes 13 kann auch ein geschlossener Ring von hohem Widerstand verwendet werden, wobei der Widerstand des Ringes selbst die
Stromstärke in demselben begrenzt. Bei dieser Einrichtung ist nur eine Bürste erforderlich und die Drosselspulen können entfallen.
In Fig. 8 ist eine abgeänderte Form des Eisenkernes 43 dargestellt, welche an Stelle der vorstehend beschriebenen benützt werden kann. Der Mittelteil 44, um welchen die schraubenförmige Bewicklung 45 gewickelt ist, ist vom Rest der magnetischen Leitung getrennt und mit dieser schraubenförmigen Bewicklung drehbar, wie dies die Zeichnung andeutet. Bei dieser Abänderung ist es nicht notwendig, den unterbrochenen Stromsammler- ring und die Drosselspulen zu benützen, da der Zuleitungsdraht von der Bewicklung aus unmittelbar durch eine hohle Welle 46 zu einem Stromsammlerring 47 geführt werden kann.
Wird ein Hanpttransformator mit doppelter Bewicklung benützt, wie Fig. 2 zeigt, so sind auch Stromsammlerringe notwendig, um den Strom von den Zuleitungsdrähten 24 und 25 zur Primärwicklung 27 zu führen, welche an einer beliebigen Stelle des Kernes
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angebracht sein kann, wo sie induktiv auf die Bewicklung 26 wirkt. Man erkennt, dass die Längsbewegung des kernes der Vorrichtung lediglich der Bequemlichkeit wegen benützt wird und dass sämtliche Änderungen der Gestalt, der Abmessungen und der baulichen Einzelheiten, welche die Längsbewegung und gleichzeitige Drehung der schraubenförmigen Bewicklung mit oder ohne Bewegung des Kernes oder eines Teiles desselben ermöglichen, innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegen.
Man erkennt auch, dass die Bürste oder Bürsten der Lange nach'bewegt werden können, um mit der Oberfläche der schraubenförmigen Bewicklung in Berührung zu treten, wenn letztere bloss gedreht wird, oder dass die schraubenförmige Bewicklung still stehen kann, während der andere mit ihr zusammenwirkende Teil bezw. die Teile sich bewegen, dabei aber in ununterbrochener Berührung mit der Oberfläche dieser Bewicklung stehen.
Man könnte auch im Sinn der vorliegenden Erfindung die schraubenförmige Bewicklung im induktiven Wirkungsbereich der Haupttransformatorbewicklung aufstellen, statt letztere mit gesonderten Zuleitungsdrähten auszurüsten und die schraubenförmige Bewicklung und das mit ihr zusammenwirkende Stromschlussstück derart gegeneinander bewegen, dass die gewünschte gleichmässige Spannungsregelung erzielt wird.
Wie bekannt, kann man, wenn ein doppelter Regelungsbereich für eine Vorrichtung von gegebener Grösse und Leistungsfähigkeit gewünscht wird, diesen dadurch erzielen, dass man Umsteuerungsumschalter verwendet, deren Benützung für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch in Aussicht genommen ist, wenn sie sich als vorteilhaft erweisen sollten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Reguliereinrichtung für Wechselstrom anlagen zur allmählichen Änderung der Spannung in einer Verbrauchsloitung unter Verwendung eines Haupttransformators (1) mit unterteilter Bewicklung und zu verschiedenen Punkten derselben führenden Zuleitungsdrähten (4-8) und eines Hilfstransformators (12), der zwischen den Haupttransformator und eine Arbeitsleitung (19) eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Windungszahl der Sekundärwicklung des Hilfstransformators (12) durch Bewegung der Spule in fortlaufender und ununterbrochener Berührung mit den Stromschlussstücken (39), welche die Enden der Zuleitungsdrähte der Haupttransformatorwicklung bilden, ge-
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