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Spannungsregler für Wechselstromleitungn.
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von Transformatorspulen, welche einen Teil des vorliegenden Spannungsreglers bilden. Die Spulen sind dabei auf den geraden Mittelteil des Transformatorkernes aufgereiht, dessen Enden durch aussen um die Spulen herumgehende, jedoch nicht bewickelte Schenkel ver- bunden sind. Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des vorliegenden Spannungsreglers ; Fig. 3 ist ein Schnitt des in Fig. 2 dargestellten Umschalters :
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reglers und Fig. 8 ein der Fig. 2 entsprechendes Schema mit abgeändertem Umschalter.
Nach Fig. 1, 2 und 3 ist zwecks Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Trans-
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die Seknndärwicklungen 3, 4 unterteilt sind und von verschiedenen Punkten derselben aus Drähte o zu einem Regptungsumscha) ! er 6 führen, wodurch die wirksame Länge dieser Sekundärwicklungen in der nachstehend beschriebenen Weise geändert werden kann.
Nach der Zeichnung ist die Primärwicklung 2 des Transformators 1 mit einem Wechselstromgenerator 7 in Reihenschaltung verbunden und der wirksame Teil der einen oder der anderen Sekundärwicklungen. bezw. 4 ist zur Primärwicklung im Nebenschluss angeordnet, um Stromverbrauchsvorrichtungen 8 durch Vermittlung des Umschalters 6 zu speisen. Der Umschalter besteht nach der Zeichnung aus einer Anzahl von im Kreise angeordneten Stromschlussstücken 9, zwei Schleifringen 10 und 11, einem beweglichen Arm 12,
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schleift, und aus einem Arm 13 mit einem ähnlichen Stromschlussstlick 131, das über die Stroll1schlussstUcke 9 und den äusseren Ring 11 schleift.
Der Arm 13 sitzt fest auf einer Wello 14, an deren äusserem Ende ein Griff 15 mit Klinke 16 sitzt, die in Einkerbungen 17
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Stromschlussstücke gegenüber den feststehenden zu erzielen. Die Welle 14 geht durch eine Hülse 19, aus deren einem Ende der kürzere Arm 12 herausragt, während an ihrem anderen Ende ein Kegelrad, 80 festsitzt. Auf der Welle 14 sitzt ein zweites Kegelrad 21 fest und ein drittes Kegelrad 22, das in einer geeigneten Stütze 23 gelagert ist, greift in die beiden ersteren Kegelräder ein, so dass bei Drehung des Griffes 15 in der einen oder in der anderen Richtung die beiden Umschalterarme 12 und 13 mit gleicher Geschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden.
Der äussere Schleifring steht in dauernder Verbindung mit einer Seite der Arbeitsleitung und der innere Schleifring 10 ist unmittelbar mit einer Polklemme des Generators 7 verbunden. Die Primärlflitllng des Transformators besteht aus den Spulen 28, 29, 30, 31, die mit den Generatorklemmen derart dauernd verbunden sind, dass der Strom von einer Klemme über 28, 30, 29, 81 zur anderen Klemme geht.
Dagegen sind zwei Sekundärleitungen vorhanden, von denen jede aus einem Satz dauernd in Reihe geschalteter Spulen 25, 26, 27 bezw. 251, 261, 271 besteht ; jede dieser Spulen ist unterteilt und von den verschiedenen Punkten dieser Spulen führen Drähte 5 zu den festen Stromschluss- stücken 9 des Umschalters in der Weise, dass je nach der Stellung der Umschalterarme 12, 13 auf den Stromschlussstiicken 9 abwechselnd der eine oder der andere Sekundär-
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spulensatz durch das Stromschlussstack 9, auf welchem der Umschalterarm 12 eben liegt und den Schleifring 10 über den Generator 7 mit dem einen und durch das Stromschlussstück 9, auf dem der Arm 13 liegt und den Schleifring 11 mit dem anderen Hauptleiter des Netzes verbunden ist.
Die wirksame Windungszahl der Sekundärspulensätze und die Richtung der von ihnen in das Netz gesandten Spannung wird von der Stellung der Umschalterarme 12, 13 bestimmt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung sind die sämtlichen Windungen der Spulen 261, 251, 271 eingeschaltet und die in die Speiseleitung gesandte Sekundärspannung hat ihren Höchstwert. Dreht man nun die Umschalterarme um einen Schritt, so dass sie auf die nächstfolgenden Stromschlussstücke 9 zu liegen kommen, so wird der Spulensatz 261, 251, 271 ausgeschaltet, dagegen der Spulensatz 26, 25, 27 eingeschaltet und liefert nun Spannung in das Netz.
Dreht man die Umschalterarme abermals um einen Schritt weiter, so wird der Spulen satz 26, 25, 27 ausgeschaltet und der Spulensatz 261, 251, 271 eingeschaltet, wobei aber ein Teil der Windungen dieses Spulensatzes ausgeschaltet bleibt, nämlich der rechts gelegene Teil von 261 und der links gelegene von 271, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Beim nächstfolgenden Schritt der Arme 12, 13 werden die Spulen 261, 271, 251 ausgeschaltet, dagegen die Spulen 26, 27, 25 mit Ausnahme des rechten Teiles von 26 und des linken Teiles von 27 eingeschaltet.
Bei weiterer Drehung der Umschalterarme werden wieder die Spulen 261, 271, 251 unter Auslassung von noch mehr Windungen als vorhin eingeschaltet, die Spulen 26, 27, 251 aber ausgeschaltet u. s. f., so dass die von den Sekundärspulen in das Netz gelieferte Spannung um so kleiner wird, je mehr sich die Arme 12, 13 der Mittellage nähern.
In der Mittellage der Arme 12, 13, wo diese auf den durch den Sicherheitswiderstand 24 verbundenen Stromschlussstücken 91, 92 ruhen, sind beide Sekundärspulensätze ausgeschaltet und der Widerstand 24 in einen Hauptleiter des Netzes, also der Lampen 8, vorgeschaltet, so dass Kurzschluss vermieden wird. Dieser Widerstand 24 kann induktionsfrei oder mit Induktion behaftet sein.
Bei weiterer Drehung der Arme 12, 13 kommt ersterer auf die linke, letzterer auf die rechte Seite des Umschalters zu liegen und es werden die Sekundärspulensätze nach und nach wieder eingeschaltet, sie liefern aber nun,
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in das Netz, welche den früher gelieferten entgegengesetzt sind und diese Spannungen steigen fortschreitend, bis der Arm . ? in die äusserste Endlage rechts und der Arm 12 in die äusserste Endlage links gelangt ist.
Bei dieser Einrichtung werden die beiden Sekundärspulensätze beim Übergang der Arme von einem Paar Stromschlussstücke zum nächsten parallel geschaltet und hiedurch Funkenbildung verhütet ; ferner entfallen die Sicherheitswiderstände für alle Regelungsstufen mit Ausnahme derjenigen, wo beide Sekundärspulensätze vollständig ausgeschaltet sind und endlich wird, da die Umkehrung der Richtung der von den Sekundärspulen in das Netz gelieferten Spannung durch die Bewegung der Arme 12, 13 über die Mittellage hinaus herbeigeführt wird, ein besonderer Umkehrungumschalter für die Sekundärleitung entbehrlich.
Da die in der angegebenen Weise parallel geschalteten Sekundärspulensätze verschiedene Spannungen haben, so entstehen zwischen ihnen Ortströme, welche namentlich dann, wenn diese Sätze nur geringe Windungszahlen haben, sehr stark worden können. Um diesem Mangel zu begegnen, sind die Sekundärspulen 25 und 251, 26 und 261, 27 und 271 symmetrisch zueinander auf dem Transformatorkern angeordnet, jede derselben liegt aber für sich unsymmetrisch zum Kern, d. h. näher zu einem Ende desselben als zum anderen, wie Fig. 1 und 2 zeigen.
Dabei sind die Abteilungen dieser Spulen durch die Drähte 5 mit den Stromschlussstücken. 9 derart verbunden, dass zwecks Verminderung der sekundären Windungen durch den Umschalter zuerst Windungen der näher gegen die Mitte des Kernes liegenden Spulen 26,27 bezw. 261, 271 ausgelassen und dann erst die äusseren Spulen 25, 251 nach und nach ausgeschaltet werden.
Je geringer die Zahl der jeweils eingeschalteten Sekundärwindungen ist und je stärker demnach die Ortströme sind, die in den zeitweilig durch den Umschalter parallel geschalteten Sekundärwindungen entstehen würden, desto weiter sind die parallel geschalteten Windungen auf dem Kern räumlich voneinander entfernt und desto grösser somit dann die magnetische Streuung und demnach auch die Impedanz der Spulen, welche der lokale Strom zu überwinden hat. Die beschriebene Anordnung verhindert also, dass der Ortstrom eine für den Betrieb gefährliche Stärke erreiche.
Bei dieser Anordnung der Spulen ist die die Spulen 28, 29, 30 und 31 enthaltende Primärwicklung gegenüber den beiden Sekundärwindungen symmetrisch angeordnet und wenn auch bloss eine der letzteren zu einer gegebenen Zeit in Wirksamkeit steht, so wird doch die Symmetrie der Anordnung nicht gestört und es werden gute Resultate erhalten. Dabei wird zugleich eine grössere magnetische Streuung erzielt ; werden. nun, wenn die beiden Arme 12, 13 sich nahe in der Mittelstellung
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befinden, die aus nur verhältnismässig wenig Windungen bestehenden Sekundärspulen parallel geschaltet, so wird vermöge der magnetischen Streuung der infolge der Verschiedenheit der in ihnen herrschenden Spannungen auftretende Ortstrom erheblich geschwächt und kann so niemals eine für den Betrieb bedenkliche Stärke erreichen.
Die magnetische Streuung wird bei zunehmender Windungszahl der Sekundärspulensätze kleiner, allein da dann auch die Selbstinduktion der Sekundärspnlen rasch zunimmt, so wird auch in diesem Falle ein zu starkes Anwachsen der genannten Ortströme verhindert.
Man kann dann ohne Gefahr die Arme 12, 13 in jeder beliebigen Stellung stehen lassen, gleichgiltig ob die beiden Sekundärspulensätze parallel geschaltet sind oder einer derselben ausgeschaltet ist.
In Fig. 4 ist die Anordnung der Transformatorbewicklung und des Umschalters dieselbe wie in Fig. 2, nur ist der Sicberheitswiderstand mit den beiden Stromschlussstücken 93, 94 verbunden, welche quer zur Bewegungsrichtung der Umschalterarme angeordnet sind, statt in derselben zu liegen.
In Fig. 5 ist die Verbindung und Anordnung der Teile im wesentlichen dieselbe wie in Fig. 4, nur sind zwei Sicherheitswiderstände 241 und 242 vorgesehen, welche zwischen nebeneinander liegenden Stromschlussstücken 91 und 92 und den zugehörigen Punkten der Sekundärwicklung 3 enthalten sind.
In Fig. 6 sind zwei Sekundärwicklungen 3 und 4 des Transformators angedeutet, von denen eine bloss für einen Augenblick in Wirkung stehen soll. Die abwechselnden Stromschlussstücke 32 sind mit der Sekundärwicklung 3 verbunden und die zwischen- liegenden Stromschtussstückc 33, welche lediglich Übergangspunkte darstellen, sind mit der anderen Sekundärwicklung 4 verbunden.
Die beiden Bewicklungen sind an den Enden durch
Sicherheitswiderstände 34 miteinander in dauernde Verbindung gesetzt und werden auch
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gegenwärtige Ausführungsform wesentlich, weil bloss ein Schleifring oder Streifen 36 und ein Stromschlussarm 37 vorhanden ist, der eine Bürste 371 trägt, die gleichzeitig auf dem durch den Generator mit einem Netzhauptleiter verbundenen Schleifring und je einen der Stromschlussstücke 32,33 aufliegt, von denen das erste der Wicklung 3 zugeordnete 32 mit dem zweiten Netzhauptleiter in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise ist dieselbe wie bei der Einrichtung nach Fig. 1 und 2, nur wird, da die Bürste 371 durch Einkerbungen, in welche der Arm 37 einfällt, gezwungen wird, stets auf einem Stromschlussstück 32 liegen zu bleiben, im Betrieb bloss die Bewicklung 3 benützt, während 4 nur für Augenblicke beim Übergang der Bürste aus einer Arbeitsstellung in die andere eingeschaltet wird und so hauptsächlich als Vorschaltwiderstand und zur Beseitigung der Funken dient.
In Fig. 7 ist die. Anordnung der Teile ähnlich der in Fig. 6 dargestellten, nur ist bloss ein einziger Sicherheitswiderstand vorgesehen, welcher zwischen gleichgelegenen Enden der Sekundärwicklungen des Transformators eingeschaltet ist und der Umsteuerungumschalter 351 ist in der Primärleitung des Transformators enthalten. Auch bei dieser Ausführungsform ist, ebenso wie bei der in Fig. 6 dargestellten, die Sekundärwicklung 4 bloss für einen Augenblick eingeschaltet und die Stromschlussstücke 33 stellen bloss Über- gangspunkte dar.
Die Bürste 371 des Umschalters macht beim Übergang von einem der StromschlussstUcko 32 zum nächsten blots flor einen Augenblick Kontakt mit den dazwischenliegenden Stromsch ! ussstücken 33 ; die Stromschlussstücke 32 sind mit der Sekundärwicklung 3 verbunden. Die Wirkungsweise ist dieselbe wie in Fig. 6.
In Fig. 8 ist ein Umschalter mit zwei Reihen feststehender Stromschlussstücke 38 und 381 dargestellt, die einander gegenüber in Kreisbögen angeordnet und durch Drähte 39 verbunden sind und ferner durch Drähte 5 abwechselnd mit einzelnen Stellen der Sekundärbewicklungen 3 und 4 in Verbindung stehen. Ausserdem sind zwei Schleifsegmente 40 und 41 vorgesehen, an welche je eine Seite der Verbrauchsleitung angeschlossen ist, deren Spannung geregelt werden soll, wobei zwischen eines dieser Segmente und eine Seite der Verbrauchsloitung der Generator 7 eingeschaltet ist. Der Stromschlussarm 42 ist an jedem Ende mit je einer Bürste 43 bezw. 44 ausgestattet, welche den Zwischenraum zwischen je einem Schleifsegment und der benachbarten Reihe fester Stromschlussstücke überbrückt.
Die beiden mittleren Stromschlussstücke stehen miteinander durch einen Sicherheitswiderstand 45 in Verbindung. Die Umschaltung behufs Verstärkung bezw. Herabminderung der Verbrauchsstromspannung erfolgt ohne Mithilfe eines Umsteuernngsumschalters, nämlich dadurch, dass, wenn. der Stromschlussarm 42 über die Mittelstellung hinausgeht, er eine Umkehrung der Windungen herbeiführt.
Durch die Bezeichnung der einen Bewicklung als primäre und der anderen als
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Weise beschränkt werden, ausser insoferne, als eine so) cho Beschränkung durch die praktischen Betriebsbedingungen geboten erscheint.
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Zur Ausführung der Erfindung könnten auch andere Umschalter benutzt werden ; die Gestalt, die Abmessungen und die gegenseitige Lage der Teile derselben unterliegen gleich-
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1. Spannungsregler für Wechselstromleitungen unter Verwendung eines eine Primärund zwei Sekundärwicklungen umfassenden Transformators, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklungen in mehrere Spulen unterteilt und durch von verschiedenen Punkten der Spulen ausgehende Drähte mit einem Umschalter so verbunden sind, dass bei der Regulierung durch den Umschalter Spulen der einen Sekundärwicklung mit Spulen der anderen Sekundärwicklung abwechselnd ein-oder ausgeschaltet und dabei die wirksame Windungszahl jeder der Sekundärspulen geändert wird.