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Stromwandler mit einer aus vier wahlweise parallel, serienparallel
oder in Serie schaltbaren Spulen bestehenden Primärwicklung Es ist bekannt, bei
Stromwandlern mit einer im Verhältnis 1: 2 : 4 umschaltbaren, also aus vier wahlweise
in Serie, serienparallel oder parallel schaltbaren Spulen bestehenden Primärwicklung
die Enden der Spulen (insgesamt acht Leiter) in acht Anschlußklemmen zu führen,
die kreisförmig auf einer Isolierstoffplatte angeordnet sind, die das die aktiven
Wandlerteile enthaltende, meist mit Isolierflüssigkeit gefüllte Gehäuse, z. B. Porzellanisolator,
oben abschließt. Die zur Wicklungsumschaltung dienenden Anschlußklemmen liegen also
außerhalb des eigentlichen Wandlergehäuses in dem durch einen abnehmbaren oder aufklappbaren
Deckel abgeschlossenen Wandlerkopf. Diese bekannte kreisförmige Anordnung der Anschlußklemmen
hat den Nachteil, daß die Herstellung der verschiedenen Schaltverbindungen für die
Serien-, Serien-Parallel- und Parallelschaltung umständlich ist und verhältnismäßig
viel Raum beansprucht, weil die Schaltverbindungen je nach der Schaltung unterschiedlich
lang sein und sich zum Teil auch kreuzen müssen, d. h. in verschiedenen Ebenen verlaufen
müssen. Da im Wandlerkopf in der Regel auch der Ausdehnungskörper für die Isolierflüssigkeit
untergebracht werden muß, steht aber für die Unterbringung der Anschlußklemmen und
der Umschaltmittel nur wenig Platz zur Verfügung.
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Man hat daher auf die kreisförmige Anordnung der Anschlußklemmen verzichtet
und hat lieber die in F i g. 1 schematisch dargestellte Anordnung der Schaltklemmen
benutzt, die es ermöglicht, mittels einheitlicher einfacher Schaltstücke die verschiedenen
Schaltungen herzustellen. Hier sind insgesamt zwölf Schaltklemmen auf der Isolierstoffplatte
11 vorgesehen, die in drei Reihen zu je vier Klemmen 12, 13, 14, 15 bzw. 16, 17,
18, 19 bzw. 20, 21, 22, 23 nebeneinanderliegen. Die Klemmen 12,16,19 und 23 sind
sogenannte Blindklemmen, an die im Wandlerinnern keine Wicklungsteile angeschlossen
sind, während an die übrigen Schaltklemmen die vier Spulen 24 bis 27 der Primärwicklung
in der aus F i g. 1 ersichtlichen Art und Weise angeschlossen sind. Die Klemmen
12, 16 und 20 sind miteinander und mit dem PrimäranschlußbolzenKverbunden; entsprechend
sind die Klemmen 15, 19 und 23 miteinander und mit dem Primäranschlußbolzen L verbunden.
Zur Herstellung der verschiedenen Verbindungen sind insgesamt sechs Schaltstücke
28 bis 33 vorgesehen, die sämtlich gleiche Abmessungen haben. In der in F i g. 1
gezeichneten Lage der Schaltstücke ergibt sich die Parallelschaltung der vier Spulen
24 bis 27. Zur Herstellung der Serienschaltung werden die Schaltstücke 28 und 29
gemeinsam zwischen die Klemmen 13, 14, die Schaltstücke 30 und 31 gemeinsam zwischen
die Klemmen 17, 18 und die Schaltstücke 32 und 33 gemeinsam zwischen die Klemmen
21, 22 gelegt. Die Serienparallelschaltung entsteht, wenn nur die Schaltstücke 28,
29 und 32, 33 zwischen die Klemmen 13, 14 bzw. 21, 22 geschaltet werden, die Schaltstücke
30, 31 jedoch zwischen den Klemmen 16, 17 bzw. 18, 19 liegenbleiben. Nachteilig
ist bei dieser an sich brauchbaren, einfachen Umschalteinrichtung, daß sie insgesamt
zwölf Schaltklemmen benötigt und keine so günstige Raumausnutzung wie eine kreisförmige
Anordnung der Schaltklemmen ermöglicht.
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Wohl ist schon ein primärseitig im Verhältnis 1:2:4 umschaltbarer
Stromwandler bekanntgeworden, dessen Umschaltvorrichtung einfach und räumlich wenig
aufwendig gestaltet ist, insbesondere keine Blindklemmen benötigt. Jedoch besteht
die Primärwicklung dieses bekannten Stromwandlers nicht aus vier wahlweise in Serie,
serienparallel oder parallel schaltbaren Spulen, sondern aus nur drei Spulen, von
denen zwei wahlweise parallel oder in Reihe geschaltet werden können, während die
dritte Spule mit der einen von den beiden anderen Spulen dauernd in Reihe geschaltet
ist und nur dann vom Strom durchflossen wird, wenn sie in Reihe mit den beiden anderen
in Reihe geschalteten Spulen liegt. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den schwerwiegenden
Nachteil, daß sie einen erheblichen Mehraufwand an Wicklungskupfer erfordert, weil
in zwei von den drei möglichen Betriebsfällen (nämlich im höchsten Primärstrombereich
und im nächst kleineren Primärstrombereich
) die eine, dritte Spule
überhaupt nicht stromdurchflossen ist, also nicht ausgenutzt wird. Die Vereinfachung
und Verkleinerung der Umschaltvorrichtung, die auch die Verwendung gleich langer
Schaltstücke ermöglicht, führt also zu einer Vergrößerung des Aufwandes an Wicklungskupfer
und damit zu einer Vergrößerung des für die Primärwicklung benötigten Wickelraumes.
Auch sind bei diesem bekannten Stromwandler die zur Herstellung der verschiedenen
Schaltverbindungen benötigten Schaltklemmen nicht kreisförmig angeordnet.
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Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Vereinfachung
und Verkleinerung der Umschaltvorrichtung für einen primärseitig im Verhältnis 1:
2 : 4 umschaltbaren Stromwandler ohne Vergrößerung des Aufwandes an Wicklungskupfer
und damit ohne Vergrößerung des für die Primärwicklung benötigten Wickelraumes zu
erreichen, und zwar unter Beibehaltung der Vorteile, die eine kreisfförmige Anordnung
der Schaltklemmen in räumlicher Beziehung mit sich bringt.
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Die Erfindung betrifft einen Stromwandler mit einer aus vier wahlweise
parallel, serienparallel oder in Serie schaltbaren Spulen bestehenden Primärwicklung,
bei dem die zur Herstellung der verschiedenen Schaltverbindungen benötigten Schaltklemmen
kreisförmig angeordnet sind. Die eingangs geschilderten Nachteile werden erfindungsgemäß
dadurch vermieden, daß für den Anfang der ersten Spule, der bei jeder der drei Schaltarten
mit dem einen Primäranschlußbolzen leitend verbunden ist, zwei miteinander verbundene
Schaltklemmen und für das Ende der vierten Spule, das bei jeder der drei Schaltarten
mit dem anderen Primäranschlußbolzen leitend verbunden ist, ebenfalls zwei miteinander
verbundene Schaltklemmen vorgesehen sind und daß diese vier Schaltklemmen und die
übrigen mit dem Ende der ersten Spule bzw. dem Anfang der vierten Spule bzw. mit
den Anfängen und Enden der zwei weiteren Spulen verbundenen Schaltklemmen derart
auf dem Kreis verteilt sind, daß jeweils links und rechts neben der einen von den
beiden miteinander verbundenen Schaltklemmen die mit dem Anfang der dritten und
der vierten Spule bzw. die mit dem Ende der ersten und zweiten Spule verbundenen
Schaltklemmen liegen, und daß die mit dem Ende der dritten Spule verbundene Schaltklemme
zwischen der mit dem Anfang der vierten Spule verbundenen Schaltklemme und der zweiten
von den miteinander und mit dem zweiten Primäranschlußbolzen verbundenen Schaltklemmen
liegt, während die mit dem Anfang der zweiten Spule verbundene Schaltklemme zwischen
der mit dem Ende der ersten Spule verbundenen Schaltklemme und der zweiten von den
miteinander und mit dem ersten Primäranschlußbolzen verbundenen Schaltklemmen liegt.
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In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung schematisch
dargestellt, bei dem die Schaltklemmen kreisförmig auf einer Isolierstoffplatte
34 angeordnet sind, die das die aktiven Wandlerteile enthaltende Gehäuse oben im
Wandlerkopf abschließt. Die vier Spulen a, b, c und d bilden die Primärwicklung.
Ihre Anfänge und Enden sind, wie aus F i g. 2 a ersichtlich ist, an die Schaltklemmen
Ka, La, Kb, Lb, Kc, Lc bzw. Kd, Ld angeschlossen. Die Schaltklemme Ka wird
mit dem Primäranschlußbolzen K, die Schaltklemme Ld mit dem Primäranschlußbolzen
L verbunden. Mit der Schaltklemme Ka ist die Schaltklemme Ka', mit der Schaltklemme
Ld die Schaltklemme Ld verbunden. Die Abstände zwischen den einzelnen Schaltklemmen
sind gleich groß, mit Ausnahme des Abstandes zwischen den nebeneinanderliegenden
Schaltklemmen Ka' und Ld, der zur Vermeidung von Fehlschaltungen zweckmäßig kleiner
(oder auch größer) bemessen wird. Mit 35 bis 40 sind sechs gleich große Schaltstücke
bezeichnet, die zur Herstellung der in F i g. 2 a gezeichneten Parallelschaltung
der vier Primärspulen so eingesetzt werden, daß Kd mit Ka, Ka mit Kc, Lb mit Ld,
Ld mit La, Kb mit Ka' und Ld mit Lc verbunden sind. So sind die Anfänge aller
Spulen mit dem Bolzen K und die Enden aller Spulen mit dem Bolzen L verbunden. Zur
Herstellung der in F i g. 2b gezeichneten Serie-Parallel-Schaltung werden die Schaltstücke
35 und 40 gemeinsam zwischen die Schaltklemmen Kd, Lc und die Schaltstücke 38 und
39 gemeinsam zwischen die Schaltklemmen La, Kb gelegt; die Schaltstücke 36
und 37 bleiben zwischen Ka, Kc bzw. Lb, Ld liegen. Die in F i g. 2 c gezeichnete
Serienschaltung aller vier Spulen entsteht aus der in F i g. 2 b gezeichneten Schaltung,
wenn. man die Schaltstücke 36 und 37 gemeinsam zwischen die Schaltklemmen Kc, Lb
legt. Die Schaltstücke brauchen nur für ein Viertel des maximalen, bei der Parallelschaltung
der Primärspulen durch die Primärwicklung fließenden Stromes bemessen zu werden.
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Wie ersichtlich, liegen im Fall der Parallelschaltung (F i g. 2 a)
an der Schaltklemme Ka zwei Schaltstücke 35, 36 und an der Schaltklemme Ld ebenfalls
zwei Schaltstücke 37, 38. Das eine von diesen 36 bzw. 37 muß also in einer um die
Schaltstückdicke höheren Ebene als das andere 35 bzw. 38 liegen. Dem kann dadurch
Rechnung getragen werden, daß bei der Parallelschaltung bei den Schaltklemmen Kc
und Lb Unterlegscheiben benutzt werden, deren Dicke der Schaltstückdicke entspricht.
Unter Umständen genügt aber auch die Verwendung ausreichend flexibler Schaltstücke.
Man kann diese Schwierigkeit aber auch vermeiden, wenn, wie in F i g. 3 schematisch
dargestellt ist, die Schaltklemmen Ka und Ld als Doppeltschaltklemmen KaKa" bzw.
LdLd" ausgeführt werden, wobei Ka mit Ka" leitend verbunden ist und Ld mit Ld".
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Die Anordnung gemäß der Erfindung ist auch dann mit Vorteil verwendbar,
wenn die Schaltklemmen in an sich bekannter Weise außen an der Mantelfläche des
Wandlerkopfes angeordnet werden. Es wurde schon vorgeschlagen, in diesem Fall die
beiden Primäranschlußbolzen lösbar mit zwei die Wandlerkopfwand durchdringenden,
an die betreffenden Enden der Primärwicklungsspule angeschlossenen Schaltklemmen
zu verbinden und so auszubilden, daß sie gleichzeitig als Klemmorgane für die Schaltstücke
benutzbar sind. Von dieser Maßnahme kann auch bei einem Stromwandler gemäß der Erfindung
Gebrauch gemacht werden, wie an Hand der F i g. 4 erläutert werden soll.
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Mit a, b, c und d sind wieder die vier Spulen der Primärwicklung
bezeichnet, deren Ausleitungen im Innern des Wandlerkopfes an die Schaltklemmen
angeschlossen sind, welche in entsprechend abgedichteten, schematisch durch zwei
Striche angedeutete Durchführungen radial die zylinderförmige Wand 41 des Wandlerkopfes
durchdringen. Die beiden Primäranschlußbolzen K und L sind, was in F i g. 4 nicht
dargestellt ist, lösbar mit den Schaltklemmen Ka bzw.
Ld verbunden,
z. B. anschraubbar, so daß sie gleichzeitig als Klemmorgane für die Schaltstücke
dienen. Dies ist der Fall bei der in F i g. 4 a gezeichneten Parallelschaltung und
bei der in F i g. 4 b gezeichneten Serienparallelschaltung, nicht dagegen bei der
in F i g. 4 c gezeichneten Serienschaltung. Da in üblicher Weise die Primäranschlußbolzen
K, L auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mantelfläche des Wandlerkopfes angeordnet
werden, liegen auf der einen halben Mantelfläche in gleichem Abstand voneinander
und von den mit den Primäranschlußbolzen verbundenen Schaltklemmen Ka, Ld nur die
Schaltklemmen Kc und Lb; auf der anderen halben Mantelfläche liegen dagegen die
restlichen sechs Schaltklemmen Kd, Lc, Ld' und Ka', Kb, La. Dementsprechend
sind die beiden unter sich gleichen Schaltstücke 42, 43 länger als die vier
übrigen Schaltstücke 44, 45, 46 und 47. Bei der Serie-Parallelschaltung (F i g.
4 b) liegen die Schaltstücke 44, 45 gemeinsam zwischen La und Kb, die Schaltstücke
46, 47 gemeinsam zwischen Kd und Lc. Zur Serienschaltung (F i g. 4 c) gelangt
man, wenn außerdem die Schaltstücke 42, 43 gemeinsam zwischen Kc und Lb gelegt werden.
Zur Vermeidung von Fehlschaltungen ist der Abstand zwischen den Schaltklemmen Ka'
und Ld anders, vorzugsweise kleiner als die Abstände zwischen den anderen Schaltklemmen.
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Um das bei der Parallelschaltung (F i g. 4 a) notwendige Anklemmen
zweier Schaltstücke an den Schaltklemmen Ka und Ld zu vermeiden, kann man
auch bei dieser Ausführungsform die Schaltklemmen Ka und Ld als Doppelschaltklemmen
KaKa" bzw. LdLd" ausbilden, wie in F i g. 5 schematisch dargestellt ist. Die leitende
Verbindung zwischen Ka und Kä' bzw. Ld und Ld" kann entweder, wie in F i g. 5 angenommen
ist, im Innern des Wandlerkopfes hergestellt werden, wobei für Ka" und Ld" je eine
Durchführung wie für die übrigen Schaltklemmen vorgesehen sein muß. Man kann diese
Verbindung aber auch außerhalb des Wandlerkopfes vorsehen, so daß keine Durchführungen
für Ka" und Ld" benötigt werden.