-
Dreiphasiger Tauchtransformator Als Verstelltransformator, deren Spannung
stufenlos einstellbar ist, sind Drehtransformatoren bzw. Doppeldrehtransformatoren
bekannt. Diese Transformatoren sind wie asynchrone Schleifringläufermotoren aufgebaut,
so daß sich im Vergleich zu Kerntransformatoren große Herstellungs- und Materialkosten
ergeben. Ein weiterer Nachteil dieser Transformatoren ist der beträchtlich hohe
Magnetisierungsstrom, der etwa 20 bis 2511/o beträgt, und die beträchtliche Streuung,
die ebenfalls in der Größenordnung von 20 bis 2511/o liegt. Derart große Streuwerte
sind aber für bestimmte Zwecke, beispielsweise für die Regelung von ständergespeisten
Drehstrom-Nebenschlußmotoren, äußerst unerwünscht. Schubtransformatoren haben ähnlich
ungünstige Werte, so daß auch diese Bauart als Verstelltransformator für den genannten
Zweck wenig verwendet worden ist. Weiterhin sind als Verstelltransformatoren die
Thoma-Regeltransformatoren bekannt, die zwar eine geringe Streuung besitzen, dafür
jedoch den Nachteil haben, daß sie mit Schleifkontakten arbeiten. Auch ist bei diesen
Transformatoren eine Plus-Minus-Verstellung nur mit Umkehrschalter möglich, so daß
mit ihnen eine kontinuierliche Regelung im Null-Bereich nicht ausführbar ist.
-
Zur stufenlosen Spannungsregelung sind weiterhin Tauchtransformatoren
bekannt, bei denen zur Regelung eine Regelwicklung axial durch den Jochluftspalt
bewegt wird. Solche Tauchtransformatoren lassen sich mit sehr geringer Streuung
ausführen. So ist ein Tauchtransformator bekannt, bei dem die Schenkel des Transformatorkernes
eine feststehende Wicklung tragen, die zu beiden Seiten eines die Schenkel umfassenden
lamellierten Jochkörpers angebracht ist. Hierdurch wird erreicht, daß dem überstehenden
Teil der Regelwicklung stets ein kompensierender Strombelag gegenübersteht, so daß
die Streuung sehr klein ist.
-
Tauchtransformatoren, bei denen Wicklungs- und Kernteile gegeneinanderbewegt
werden, neigen nun zur Geräuschbildung, sobald pulsierende Kräfte oder .'Momente
auf die Versteileinrichtung einwirken. Damit diese unangenehmen Erscheinungen bei
einem dreiphasigen Tauchtransformator mit einer axial durch den Jochluftspalt bewegten
Regelwicklung vermieden werden, sieht die Erfindung vor, einen solchen Tauchtransformator
aus zwei dreischenkligen Tauchtransformatorkernen der Schenkelbauart aufzubauen,
deren Joche parallel nebeneinander angeordnet sind; die Wicklungen des einen Kernes
werden dann gegenüber den Wicklungen des anderen Kernes den drei Phasen des Drehstromnetzes
in zyklisch vertauschter Weise zugeordnet.
-
Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 das Ausführungsbeispiel
eines gemäß der Erfindung ausgebildeten dreiphasigen Tauchtransformators wiedergegeben.
Fig. 1 zeigt in Ansicht den Tauchtransformatorkern 1 eines Tauchtransformators,
der in bekannter Weise vom lamellierten Jochkörper 2 umfaßt ist. Durch den Jochluftspalt
wird die Regelwicklung 7 auf und ab bewegt, die ihrerseits die feststehenden Wicklungen
4 und 5 umfaßt. Wie in Fig. 2 schematisch wiedergegeben, sind gemäß der Erfindung
zwei der in Fig. 1 dargestellten Einheiten nebeneinander angeordnet. Ihre Regelwicklungen
werden mit Hilfe einer in Fig. 2 nicht dargestellten gemeinsamen Versteileinrichtung
auf und ab bewegt. Auf diese Versteileinrichtung wirken pulsierende Kräfte ein,
deren resultierende Kraft konstante Größe hat und zwischen den beiden Auflagepunkten
hin und her wandert. Werden nun die Wicklungen des Kernes 1' gegenüber den Wicklungen
des Kernes 1" in zyklisch vertauschter Weise den drei Phasen U, h und
W des Drehstromnetzes zugeordnet, so ergibt sich aus den Kräften P' und P"
eine resultierende Kraft R, die auf die in Fig. 2 nicht dargestellte gemeinsame
Versteileinrichtung einwirkt. Die resultierende Kraft R ist konstant,, da auch die
Kräfte P' und P" der Größe nach konstant sind. Infolge der zyklischen Vertauschung
der den Wicklungen der Kerne 1' und 1" zugeführten Phasen des Drehstromnetzes ändert
die resultierende Kraft R aber auch ihren Angriffspunkt nicht. Sie greift vielmehr
stets im Symmetriezentrum der Anordnung der Fig. 2 an, so daß die Geräuschbildung
verursachenden '.Momente nicht mehr auftreten können.
-
In den Fig. 3 bis 8 ist als Ausführungsbeispiel der nähere Aufbau
eines Tauchtransformatorkernes im einzelnen wiedergegeben. Die Schenkel des dreischenkligen,
lamellierten Transformatorkernes 1 werden etwa in der Mitte vom lamellierten Jochkörper
2 umfaßt. Die Aussparungen, mit denen der Jochkörper 2 die
Schenkel
des Transformatorkernes 1 umgibt, sind zylinderförmig ausgebildet. Damit ein unzulässiger
Kurzschlußstromkreis vermieden wird, sind zwischen. den drei Aussparungen des Jochkörpers
2 zwei Schlitze 3 vorgesehen. Die Querschnitte der Schenkel des Transformatorkernes
1 sind möglichst kreisförmig gehalten.
-
Die Anordnung der Wicklungen auf dein Transformatorkern 1 ist der
Fig. 5 zu entnehmen, die den linken Schenkel des in Fig. 3 gezeigten Tauchtransforrnators
in vergrößertem Maßstab wiedergibt. Die Schaltung der Wicklungen ist ebenfalls in
Fig. 5 schematisch dargestellt. Zu beiden Seiten des Jochkörpers 2 befinden sich
in an sich bekannter Weise auf dem Schenkel des Transformatorkernes 1 die feststehenden
Wicklungen 4 und 5. Außerdem ist im Bereich des Jochkörpers 2 die feststehende Kompensationswicklung
6 auf dem Schenkel des Transforrnatorkernes 1 angeordnet. Die feststehenden Wicklungen
4 und 5 sowie die Kompensationswicklung 6 werden von der axial auf und ab bewegbaren
Regelwicklung 7 konzentrisch umfaßt. Die feststehenden Wicklungen 4 und 5 sind in
mehrere axial untereinander angeordnete Zweige unterteilt, die, wie die schematisch
dargestellte Schaltungsskizze erkennen läßt, in an sich bekannter Weise parallel
geschaltet sind. Wie die in Fig. 5 gezeichneten Pfeile andeuten. erregen die beiden
Wicklungen 4 und 5 einen Fluß, der sich, vom Jochkörper 2 kommend, sowohl über den
unteren als auch über den oberen Teil des Transformatorkernes 1 schließt. Die Kompensationswicklung
6 ist mit der Regelwicklung 7 in Reihe geschaltet.
-
In den Fig. 6, 7 und 8 sind drei Betriebsstellungen des Tauchtransformators
der Fig. 3 bis 5 dargestellt. In den Fig. 6 und 8 ist die Regelwicklung 7 jeweils
mit einer der beiden feststehenden Wicklungen 4 bzw. 5 verkettet, während in Fig.
7 die Regelwicklung 7 mit den beiden feststehenden Wicklungen 4 und 5 in gleicher
Weise verkettet ist. Bei der in den Fig. 6 und 8 gezeigten Stellung der Regelwicklung
wird mithin von der Regelwicklung der höchste Wert der Spannung L%2 abgegeben; und
zwar ist beispielsweise in Fig. 6: U@= @-L'@,aat und in Fig. 8: I "z = -
L'2"lax. Hingegen ist bei der Stellung der Fig. 7: L', = 0. Der im Bereich des Jochkörpers
4 befindliche Anteil der Regelwicklung 7 ist jetzt für die Spannungserzeugung unwirksam,
da die in diesem Teil der Regelwicklung erzeugte Spannung durch die gleich große
Spannung der Kompensationswicklung 6 aufgehoben wird.
-
Um die Streuung weiter herabzusetzen, können die Schenkel des Transforrnatorkernes
1 im Bereich des Jochkörpers 2 mit einer in an sich bekannter Weise aus Eisenpulver
oder Eisenspänen und einem isolierenden Bindemittel bestehenden Masse derart umpreßt
werden, daß eine zylindrische Außenfläche entsteht. In Fig. 9 ist der Transformatorkern
1 im Bereich des Jochkörpers 2 mit einer derartigen Umpressung versehen. Statt dieser
Umpressung kann im Bereich des Jochkörpers auch ein lamellierter Ringteil mit zylinderförmiger
Außenfläche aufgeschoben werden, wie er beispielsweise in Fig. 10 dargestellt ist.
-
Bei den bisher dargestellten Ausführungsformen eines Tauchtransformators
muß die Magnetisierungsleistung in voller Höhe zweimal aufgebracht werden. Wird
auf eine volle Aussteuerung des gesamten Bereiches von - L-,max
bis -i- U.,max verzichtet und lediglich ein kleiner negativer Aussteuerbereich
gefordert, damit auch im Ntill-Bereich eine kontinuierliche Reglung ohne Umkehrschalter
möglich ist, können bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Tauchtransformator,
dessen Schenkel eine feststehende Wicklung tragen, die zu beiden Seiten eines die
Schenkel umfassenden Jochkörpers angeordnet ist, die auf der einen Seite des Jochkörpers
befindlichen Schenkelteile des Transformatorkernes mit einem geringeren Eisenquerschnitt
ausgeführt werden als die auf der anderen Seite des Jochkörpers befindlichen Schenkelteile.
Eine solche Ausbildung des Transformatorkernes mit teilweise vermindertem Querschnitt
ist an sich für einen mit zwei Sekundärwicklungen ausgerüsteten Speisetransformator
zur Speisung von Entladungslampen bekannt, bei dem die die Sekundärwicklungen tragenden
Kernteile jeweils verschiedene Eisenquerschnitte aufweisen.
-
Beim Tauchtransformator gemäß der Erfindung. bei dem die auf der einen
Seite des Jochkörpers befindlichen Schenkelteile des Transformatorkernes mit verrnindertem
Eisenquerschnitt ausgeführt sind, empfiehlt es sich, die auf diesen Schenkelteilen
angeordneten feststehenden Wicklungen mit einem verminderten Leiterquerschnitt und
entsprechend erhöhter Windungszahl zu versehen.
-
Zur Erläuterung ist in Fig. 11 ein solcher Transformatorkern schematisch
ohne Wicklungen dargestellt. Die oberen Teile des Kernes 1' der Fig. 11 sind mit
etwa nur 10% des Querschnittes ausgeführt, den der untere Teil des Kernes 1 der
Fig. 3 besitzt. Hierdurch wird das Gewicht des Kernes erheblich reduziert, und außerdem
wird der -'#-lagnetisierungsstroin in gleichem Maße vermindert. Der Jochkörper 2
i#t nunmehr statt für 200% Fluß nur noch für 1100,'o Fluß zu bemessen.
-
Ist als Steuerbereich für die abgegebene Spannung Uz lediglich der
Bereich von 0 bis +L"zmar gefordert, so genügt es, die auf dein oberen Kernteil
befindliche feststehende Wicklung als Kurzschlußwicklung auszuführen und die von
ihr umfaßten Schenkelteile aus unmagnetischein Material herzustellen.
-
Werden Tauchtransformatoren mit einer axial in den Jochluftspalt bewegten
Regelwicklung und einer mit der Regelwicklung in Reihe geschalteten feststehenden
Kompensationswicklung für niedrige Regelspannungen verwendet, so sind für die Regelwicklung
sehr breite Leiter erforderlich, die in ihrer ganzen Breite vom Hauptfluß durchsetzt
werden. Es empfiehlt sich daher, die Regelwicklung und die Kompensationswicklung
aus 2 n (rz = ganze Zahl) parallelen Leitern aufzubauen, die an den Enden einer
Wicklungslage derart verkreuzt werden, daß sich die durch das Hauptfeld induzierten
Ausgleichsspannungen zwischen dem Ende der einen Wicklungslage und dem Anfang der
nächsten Wicklungslage aufheben.
-
Beispielsweise können bei den in den bisherigen Ausführungsbeispielen
dargestellten Tauchtransformatoren die Regelwicklung 7 und die Kompensationswicklung
6 zweigängig mit parallelen Bändern von der halben Breite gewickelt werden, wie
es in Fig. 12 schematisch angedeutet ist. Die bewegliche Verbindung zwischen der
Regelwicklung 7 und der Kompensationswicklung 6 wird dabei isoliert und zwischen
den beiden Wicklungen entsprechend der Abwicklung der Fig. 13 über Kreuz geführt.
Werden Regelwicklung und Kompensationswicklung mit je zwei Lagen gewickelt, so können
vier parallele Leiter verwendet werden, die dann entsprechend der Abwicklung der
Fig. 14 über Kreuz geführt werden.
-
Da gemäß der Erfindung ausgebildete Drehstrom-Tauchtransformatoren
eine sehr geringe Streuung aufweisen, können solche Transformatoren auch für
Zwecke
eingesetzt werden, bei denen sich eine große Streuung bemerkbar machen würde, wie
es beispielsweise bei der Regelung von ständergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmotoren
der Fall ist.