DE1259456B - Dreischenkliger Einphasen-Regeltransformator fuer elektrische Lokomotiven - Google Patents

Description

• Dreischenkliger Einphasen-Regeltransformator für elektrische Lokomotiven Es sind schon dreischenklige Einphasen-Regeltransformatoren für elektrische Lokomotiven bekannt, die aus einem auf dem Mittelschenkel angeordneten Transformator ohne Anzapfungen und einem diesen mit veränderlicher Spannung speisenden Regeltransformator auf einem Außenschenkel und einem dritten unbewickelten Schenkel bestehen, wobei die Windungszahl der Regelwicklung etwa doppelt so hoch ist wie die Windungszahl der Erregerwicklung des mit veränderlicher Spannung gespeisten Transformators. Die Induktion im Mittelschenkel ist dabei höher gewählt als im Außenschenkel, so daß sich die Schichthöhe des Mittelschenkels der des Außenschenkels nähert, und die Querschnittsform beider Schenkel ist der Kreisform angepaßt. Die Schichthöhe wird vollends ausgeglichen durch am Joch angebrachte Blechpakete. Dadurch wird es möb lieh, sowohl für den Haupt- als auch für den Regeltransformator runde Spulen zu verwenden, was im vorliegenden Fall zwecks Erhöhung der Kurzschlußfestigkeit angestrebt wurde.
• Die Nachteile eines solchen Transformators sind darin zu sehen, daß durch die zusätzlich vorzusehenden Blechpakete einerseits das Kerngewicht erhöht wird und andererseits beim Übergang vom stärkeren zum schwächeren Querschnitt örtliche Erwärmungen auftreten. Weiterhin ergeben sich, bedingt durch die runde Kern- und Spulenform, bezüglich des Füllfaktors des Kessels und damit auch des Gesamtgewichts bei Verwendung eines Kessels mit im wesentlichen rechteckiger Grundfläche ungünstige Verhältnisse.
• Die Frage der Kurzschlußfestigkeit läßt sich in bekannter Weise jedoch auch bei rechteckigen Spulen einfach lösen, wenn Scheibenspulen verwendet werden und die Scheibenspulen der Primär- und Sekundärwicklung eines Schenkels miteinander versetzt sind. Das ist jedoch wirtschaftlich nur lösbar, wenn keine hohe Spannungsdifferenz zwischen der Primär-und der Sekundärwicklung vorhanden ist, wie es auf den vorliegenden Fall eines Lokomotivtransformators zwischen der Regel- und der Hauptwicklung zutrifft.
• Um das Kerngewicht zu verringern und bezüglich Form und Herstellung des Kessels günstigere Voraussetzungen zu schaffen, hat man bei dreischenkligen Einphasentransformatoren auch schon sämtliche drei Schenkel bewickelt, indem die Regelwicklung auf einem Schenkel angeordnet und auf den beiden anderen Schenkeln je ein Teil der Primär- und Sekundärwicklung der Leistungstransformatorwicklung aufgebracht wurde. Bei dieser Ausführung ist jedoch der die Differenz zwischen dem von der Regelwicklung im Falle ihrer Erregung erzeugten konstanten Fluß und zwischen dem von den beiden auf verschiedenen Schenkeln befindlichen Teilen der Primärwicklung gelieferten veränderlichen Fluß aufnehmende Schenkel mindestens für den konstanten Fluß zu bemessen. Weiterhin ist in diesem Fall die höchste Motorspannung etwa um 25 °/o geringer als bei einem Einphasentransformator mit dreischenkligem Kern, bei dem ein Kernschenkel unbewickelt bleibt. Das heißt, bei gleicher Ausnutzung des aktiven Materials ist das Gewicht eines Einphasentransformators mit Bewicklung sämtlicher Schenkel größer als das eines entsprechenden Transformators, bei dem jedoch ein Schenkel unbewickelt bleibt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen dreischenkligen Einphasentransformator für elektrische Lokomotiven zu schaffen, der ein geringeres Kerngewicht als die bekannten Transformatoren dieser Art aufweist und eine optimale Ausnutzung des Kesselvolumens ermöglicht, so daß der gesamte Transformator bei vorgegebener Leistung möglichst leicht wird, was mit Rücksicht auf den zulässigen Achsdruck der Lokomotive von besonderer Bedeutung ist. Dieses Problem läßt sich bei einem dreischenkligen Einphasen-Regeltransformator für elektrische Lokomotiven mit auf je einem Schenkel von rechteckigem Kernquerschnitt aufgebrachter Haupt- und Regelwicklung aus rechteckigen Scheibenspulen und einem dritten unbewickelten Schenkel, wobei die Hauptwicklung für eine größere Leistung bemessen, ohne Anzapfungen ausgeführt und von der Regelwicklung mit veränderlicher Spannung gespeist ist, erfindungsgemäß dadurch lösen, daß die senkrecht zur Kernblechebene gemessenen Abmessungen der Wicklungen vom Haupt- und Regelschenkel dadurch etwa gleich groß sind, daß die Induktion im Hauptschenkel größer ist als im Regelschenkel. Die Erhöhung der Induktion im Hauptschenkel erfolgt durch Verminderung der Windungszahlen- der Wicklungen auf dem Hauptschenkel.
• Mit dieser Maßnahme wird bezweckt, daß die Wickelhöhen auf Haupt- und Regelschenkel weitgehend gleich sind, wobei infolge der Verwendung von rechteckigen Spulen,-was-aus Gründen-der Kurzschlußfestigkeit eine $cheibenspulenbauweise bedingt, ein optimaler Füllfaktor des Kessels von rechteckigem Querschnitterreicht wird.
• Dabei hat man grundsätzlich die Möglichkeit, die Hauptwicklung entweder auf den Mittelschenkel und die Regelwicklung auf einem der Außenschenkel anzuordnen oder. -aber Haupt- und Regelwicklung auf beiden Außenschenkeln unterzubringen. Im Hinblick auf das Gewicht ist die unterschiedliche Anbringung der erwähnten Wicklungen praktisch bedeutungslos. Jedoch wird der Kernaufbau im Falle der Bewicklung des Mittelschenkels etwas einfacher und daher herstellungsmäßig günstiger, während die Bewicklung beider Außenschenkel den Vorteil eines kleineren Leerlaufstromes auf- den unteren Fahrstufen zur Folge hat, wobei jedoch ein-etwas umständlicherer-Kernaufbau in Kauf zu nehmen ist.
• Eine Induktionserhöhung im entsprechenden Hauptschenkel ist insofern ohne weiteres zulässig, als der Leerlaufstrom bei Transformatoren mit Hochspannungssteuerung praktisch über etwa zwei Drittel des Regelbereichs konstant bleibt und erst dann- infolge des Induktionsanstiegs im betreffenden Hauptschenkel stark ansteigt. Die Induktion im Hauptschenkel: ist .daher nach. dem zulässigen hcerlaufstrom bei maximaler Motorspannung gewählt worden.-Dieser Leerlaufstrom ist nun groß gegenüber dem,, der im unteren Regelbereich auftritt.. Bezieht man den Leerlaufstrom auf den unteren. Stufen auf den>Anfahrstrom, so erhält man Werte von. nur etwa 0;5.1/o. Daraus wird. ersichtlich, daß der Lcerlaufstrom: im unter ren Regelbereich gegenüber. den Gewichtsfragen für den Betrieb nicht entscheidend ist.

Claims (3)

1. . Patentansprüche: , 1.. Dreischenldiger Einphasen-Regeltransformator für elektrische Lokomotiven mit auf je einem Schenkel vors rechteckigem Querschnitt aufgebrachter Haupt- und Regelwicklung aus rechteckigen Scheibenspulen und einem dritten unbewickelten Schenkel, wobei die Hauptwicklung für eine größere Leistung bemessen, ohne Anzapfungen ausgeführt und von der Regelwicklung mit veränderlicher_-Spannung_ gespeist ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Kernblechebene gemessenen Abmessungen der Wicldungen,,vom Haupt- und Regelschenkel dadurch etwa gleich groß sind, daß die Induktion im Hauptschenkel größer ist. als im Regelschenkel.
2. 2. - Einphasen-Regeltransformator nach; Anspruch,. 1S -dadurch gekennzeichnet, daß Hauptund.-Regelwicklung- je auf -einem. Außenschenkel angeordnet sind - - - -.
3. 3. Einphasen-Regeltransformator -.nach. Anspruch 1@ dadurch.-gekennzeichnet, daß,die Hauptwicklung auf dem Mittelschenkel und die Regelwickdung.-auf einem der. Außenschenkel -untergebracht ist. - - -- -In:Betracht gezogene DrucXsehriften,-.-Deu@sche.Patentschrift Nr. 892174; deutacheAuslegeschrift Nr.1035 264; -schweizerischePatentschriften Nr.142 560; -155579;.-. . -S c h ä f e r : - »Transformatoren«, -1949;. Sammlung Göschen, Bd. 952, S. 10; Bulletin ®erlikon Nr. 325 (1957), S: 105 bis 109.-