DE1280400B - Induktive Stellvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIf

Deutschem.: 21d2-54

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldstag:
Auslegetag:

P 12 80 400.1-32 (P 40815)

17. November 1966

17. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine induktive Stellvorrichtung mit zwei in ihrer Relativlage zueinander verstellbaren Eisenkernteilen, von denen der erste Kernteil ein aus einem Rahmensteg gebildeter, magnetisch geschlossener Rahmen ist und nur dieser Kernteil Wicklungen trägt, wobei dieser Kernteil von zumindest zwei mit ihm verbundenen Steuerpolstegen teilweise magnetisch überbrückt ist und der Rahmensteg von zwei Wicklungen umschlossen ist, die einander gegenläufige Magnetflüsse erzeugen, welche durch Verstellen des zweiten Kernteiles unter Aufrechterhaltung einer in jeder Stellage der Vorrichtung konstanten magnetischen Kopplungsfläche zwischen erstem und zweitem Kernteil mit stetig stufenlos veränderbaren Flußanteilen wahlweise über jeweils einen oder beide Steuerpolstege leitbar sind.

Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand des deutschen Patents 1237 216 und zeichnet sich zwar gegenüber anderen bekannten induktiven Stellgliedern durch den gleichzeitigen Gesamtbesitz einer Vielzahl von beim Steuern, Regeln und Schalten wünschenswerten Eigenschaften aus. Als nachteilig hat es sich jedoch noch herausgestellt, daß die Sekundärspannung bei Belastung stark absinkt, weil infolge der örtlichen Trennung der Sekundärwicklungen von den Primärwicklungen eine schlechte magnetische Kopplung vorliegt. Darüber hinaus offenbart die erwähnte Patentschrift nichts über eine Verwendbarkeit des Gerätes als Drossel. Eine solche Anwendung ist jedoch im einschlägigen Anwendungsbereich öfters wünschenswert.

Demgegenüber ist es Zweck der vorliegenden Erfindung, eine induktive Stellvorrichtung zu schaffen, bei der einmal die vorerwähnten Nachteile vermieden sind, und die sich darüber hinausgehend universell sowohl als Stelltransformator oder als Phasentauscher oder auch als Stelldrossel verwenden läßt.

Erreicht wird dies gemäß der Erfindung bei einer induktiven Stellvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, daß die Vorrichtung mit zumindest einer den Rahmensteg und gleichzeitig einen der Steuerpolstege umschließenden Wicklung ausgerüstet ist.

Hierbei läßt sich die Aufrechterhaltung einer konstanten magnetischen Kopplungsfläche zwischen den beiden Kernteilen auf einfache Weise dadurch erreichen, daß die beiden Kernteile über veränderbare Teile der gesamten magnetischen Kopplungsfläche magnetisch gekoppelt und so ausgebildet und angeordnet sind, daß bei Veränderung ihrer Relativlage zueinander eine Änderung der Größe einer Teilkopplungsfläche zwangläufig durch eine Änderung Induktive Stellvorrichtung

Anmelder:

Josef Pfanzelt,

8050 Freising, Am Neugereuth 10

Als Erfinder benannt:

Josef Pfanzelt, 8050 Freising

2

der Größe einer anderen Teilkopplungsfläche so kompensiert wird, daß die Summe der Teilkopplungsflächen in jeder Stellage der Vorrichtung kon-

ao stant ist.

Wenn man nach einer Weiterbildung der Erfindung außerdem dafür Sorge trägt, daß die beiden Kernteile so ausgebildet und aneinandergeführt sind, daß der Luftspalt zwischen beiden Kernteilen und die Summe der Flußweglängen der Magnetflüsse in allen Stellagen der Vorrichtung konstant sind, so ist damit praktisch eine völlige Indifferenz des verstellbaren Kernteiles erreicht, so daß sich die Vorrichtung auch bei großen Leistungen mit relativ sehr kleinen Kräften steuern und in der eingestellten Lage halten läßt. Hierbei läßt sich die Konstanthaltung des Luftspaltes zwischen beiden Kernteilen einmal insbesondere dadurch erzielen,' daß im Gegensatz zu gewissen bekannten Stellvorrichtungen (beispielsweise Streukerntrafo) die Steuerung nicht durch Vergrößerung bzw. Verkleinerung eines sogenannten »Arbeitsluftspaltes«, sondern durch Flußlenkung ererfolgt und zum anderen dadurch, daß beide Kernteile über den ganzen Verstellbereich hinweg in gleichbleibendem Abstand aneinandergeführt werden. Die Konstanthaltung der gesamten Flußweglänge ist in der Weise möglich, daß einmal durch Verwendung von zwei Magnetflüssen und durch entsprechende Anordnung der diese Flüsse erzeugenden Wicklungen zwei Teilflußweglängen geschaffen werden, so daß beim Verstellen des zweiten Kernteiles zwar jede der genannten Teilflußweglängen zwangläufig verändert wird, jedoch beide sich additiv derart kompensieren, daß die Summe der Teilflußweglängen in jeder Stellage der Vorrichtung konstant ist, d. h., daß eine bestimmte Verlängerung des einen Teilflußweges zwangläufig eine gleich große Ver-

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kleinerung des anderen Teilflußweges nach sich bereich von Null bis zum Höchstwert umkehren,

zieht und umgekehrt. was für viele Steueraufgaben (z. B. Drehrichtungs-

Die Veränderung der Relativlage der beiden Kern- änderung bei Motorsteuerung) von Wert ist. teile zueinander kann entweder durch Verdrehen des Dabei kann der eine von der Steuerwicklung umzweiten Kernteiles um eine Achse oder durch line- 5 schlossene Steuerpolsteg sowohl zur wirksamen als ares Verschieben des zweiten Kernteiles erreicht auch zur unwirksamen Leitung des einen der Mawerden. gnetflüsse werden, was zu einer vorteilhaft raum-Zweckmäßig besitzt jeder Steuerpolsteg zumindest sparenden Bauweise der Stellvorrichtung beiträgt, den doppelten Querschnitt des Rahmensteges. Da- Eine Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß aut durch ist es nämlich möglich, beide in dem Rahmen- io dem Rahmensteg zumindest eine Sekundärwicklung steg erzeugten gegenläufigen Magnetflüsse über einen angeordnet sein kann, die in jeder Stellage der Voreinzigen Steuerpolsteg zu leiten, so daß die Herstel- richtung von einem der Magnetflüsse voll wirksam lung und der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht durchflossen ist. Hierdurch kann bei wiederum unsind. verändertem Grundaufbau und einer nur unwesent-Eine besonders einfache Ausbildung und Führung 15 liehen Vergrößerung des Raumbedarfes lediglich des zweiten Kernteiles ergibt sich, wenn man den um das Wickelvolumen dieser Sekundärwicklung die ersten Kernteil so ausbildet, daß die Polflächen jedes Leistung der als Stelltransformator ausgebildeten Steuerpolsteges in einer Ebene parallel zu der den Vorrichtung praktisch auf den doppelten Wert ge-Polflächen gegenüberliegenden Begrenzungsfläche steigert werden, weil nunmehr beide Magnetflüsse des entsprechenden Rahmensteges liegen. Man kann ao voll ausnutzbar sind. Dabei kann die Vorrichtung dann den zweiten Kernteil quaderförmig ausbilden so ausgebildet sein, daß eine Sekundärwicklung so und zwischen der erwähnten Begrenzungsfläche des mit der den Rahmensteg und gleichzeitig den Steuer-Rahmensteges und den Polflächen der Steuerpolstege polsteg umschließenden Steuerwicklung verkettet ist, führen, so daß einfache, zu bearbeitende Teile vor- daß in einer Stellage der Vorrichtung die beiden in liegen und besondere Führungselemente eingespart 35 diesen Wicklungen induzierten Spannungen sich werden. addieren und, selbstverständlich ohne galvanische Die Stellvorrichtung gemäß der vorliegenden Er- Trennung oder Umschaltung in einer anderen findung ist bei vorteilhaft gleichbleibendem kon- Stellage der Vorrichtung sich je nach Windungsverstruktivem Grundaufbau lediglich durch entspre- hältnis eine gewünschte Restspannung, gegebenenchende Ausrüstung mit Wicklungen außerordentlich 30 falls der Wert Null, ergibt. Die Vorrichtung kann vielseitig und praktisch für jede beliebige Leistung aber auch so ausgebildet sein, daß die stets voll verwendbar. wirksam durchflossene Sekundärwicklung eine von Wird die Vorrichtung beispielsweise mit nur zwei der Stellage der Vorrichtung unabhängige Konstant-Wicklungen ausgerüstet, von denen eine den Rah- spannung liefert, die beispielsweise unter vorteilmensteg und gleichzeitig einen Steuerpolsteg und die 35 hafter Einsparung eines zusätzlichen Transformators andere nur den Rahmensteg umschließt, und werden eine gewünschte Spannung zur Speisung von Steuerdiese beiden Wicklungen in Reihe geschaltet, so ist elementen liefert. Weiterhin können bei einer Andie Stellvorrichtung als stetig stufenlos steuerbare Ordnung mehrerer Sekundärwicklungen eine davon Drossel verwendbar. in vorerwähnter Weise mit der Steuerwicklung ver-Wird dagegen nach einem anderen Ausführungs- 40 kettet sein und eine oder mehrere andere Sekundärbeispiel der Erfindung die Stellvorrichtung mit zwei wicklungen zur Lieferung einer von der Stellage der nur den Rahmensteg umschließenden, die einander Vorrichtung unabhängigen Konstantspannung ausgegenläufigen Magnetflüsse erzeugenden Primär- genutzt werden.

wicklungen und mit zumindest einer den Rahmen- Wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung steg und gleichzeitig einen Steuerpolsteg um- 45 jeweils eine Primärwicklung und eine Steuerwicklung schließenden Steuerwicklung ausgerüstet, so ist auf bzw. jeweils eine Primärwicklung und eine oder mehdiese Weise in einfachster Ausführungsform ein rere Sekundärwicklungen den gleichen Bereich des Stelltransformator geschaffen, der sich stufenlos Rahmensteges umschließen, so führt dies zu einer zwischen Null und einem gewünschten Spannungs- harten magnetischen Kopplung zwischen Primär und höchstwert steuern läßt. Dieser Höchstwert ist be- 50 Sekundär, wie sie bei den weitaus meisten Aufliebig wählbar, in dem ebenso wie bei einem nicht gaben innerhalb der Steuer- und Regeltechnik ersteuerbaren normalen Transformator ein bestimmtes wünscht ist.

Übersetzungsverhältnis der Windungszahlen der Pri- Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß märwicklungen und der Steuerwicklung vorgesehen die den Rahmensteg und gleichzeitig einen Steuerwird. 55 polsteg umschließende Wicklung mit einem Teil Die Vorrichtung kann beispielsweise so betrieben ihrer Windungen nur den Rahmensteg umschließt, werden, daß, ausgehend von einer Lage des zweiten Hierdurch kann unter Beibehaltung des gesamten Kernteiles, in der beide Magnetflüsse für die Steuer- mechanischen Verstellweges in vorteilhaft einfacher wicklung unwirksam sind, das zweite Kernteil so Weise der Steuerbereich der Vorrichtung beliebig verstellt wird, daß jeweils einer der beiden Magnet- 60 eingeengt werden, wie dies beispielsweise bei Verflüsse in seiner Wirksamkeit auf die Steuerwicklung wendung der als Stelltransformator ausgebildeten verändert wird, während der jeweils andere Magnet- Vorrichtung als Spannungsstabilisator mit Zu- bzw. fluß sich in jeder der dabei auftretenden Stellagen Gegenschaltung von Teilspannungen erwünscht ist. der Vorrichtung ohne Wirkung auf die Steuerwick- Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erlung schließt. Da die beiden Magnetflüsse gegen- 65 findung kann die Vorrichtung auch mit zumindest läufig sind, läßt sich somit ausgehend von der er- einer Hilfswicklung ausgerüstet sein, die einen wähnten Stellung der Phase der in der Steuerwick- Steuerpolsteg umschließt. Eine in dieser Hilfswicklung induzierten Spannung mit jeweils vollem Steuer- lung induzierte Spannung ist im Gegensatz zu einer

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Konstantspannung, die in einer im vorhergehenden senen äußeren Rahmen bilden, der durch zwei mit erwähnten, stets voll wirksam durchflossenen Sekun- ihm verbundene Steuerpolstege Fl und P 2 teilweise därwicklung erzeugt wird, und weiterhin im Gegen- magnetisch überbrückt ist. Das zweite Kernteil der satz zu einer in einer Steuerwicklung erzeugten Span- Vorrichtung ist als Schieber Sch ausgebildet, der

nung ausschließlich von dem Flußanteil abhängig, 5 zwischen der inneren Begrenzungsfiäche des oberen

der den von ihr umschlossenen Steuerpolsteg durch- Rahmensteges und den Polflächen der Steuerpolstege

läuft. geführt und mittels einer mit ihm verbundenen Ge-

Wird nach der Fortbildung der Erfindung eine windespindel Sp in Pfeilrichtung verstellbar ist. Die

Hilfswicklung so angeordnet, daß sie den Rahmen- Teile Ti«, L und T sind zugehörige Antriebs- und

steg im Bereich zwischen zwei Steuerpolstegen um- xo Lagerelemente, deren Funktion ohne weiteres aus

schließt, so kann in ihr eine Spannung induziert der Darstellung erkennbar ist. Mit N ist eine Skala

werden, die jeweils zwischen Null und einem Höchst- angedeutet, die in Verbindung mit einem an einem

wert umkehrbar ist. Führungselement F ausgebildeten Pfeil wahlweise

Zusammenfassend ergibt sich aus den im vorher- die jeweilige Steuerstellung oder hiervon abhängige gehenden erläuterten Ausführungsmöglichkeiten und 15 elektrische Werte der Vorrichtung anzeigt. Mit Vorteilen des Anmeldungsgegenstandes, daß mit der Pr 1/2 und Pr 3/4 sind zwei den Rahmensteg R umvorliegenden Erfindung eine induktive Stellvorrich- fassende Primärwicklungen bezeichnet, die vorzugstung geschaffen ist, die völlig kontaktlos arbeitet, weise in Parallelschaltung elektrisch derart mitein-Nullwertsteuerung besitzt, stetig stufenlos steuerbar ander verbunden sind, daß sie im äußeren Rahmen ist, unbewegte Wicklungen, minimale Verlustleistung, ao des ersten Kernteiles K zwei einander gegenläufige Konstanz der Verlustleistung unabhängig von der Magnetflüsse Φ1 und Φ 2 erzeugen. Mit St 1/2 ist Stellage der Vorrichtung, möglichst kleine einseitig eine Steuerwicklung bezeichnet, die in ersichtlicher wirkende magnetische Kräfte am verstellbaren Kern- Weise den Rahmensteg R und gleichzeitig den teil und eine kleine bewegte Masse besitzt, außerdem Steuerpolsteg P1 umschließt. Rechtsseitig ist der ohne Gleichstrom- bzw. Gleichrichtergeräte aus- 35 Rahmensteg außerdem noch von einer Sekundärkommt, ferner kontaktlosen Phasentausch, Span- wicklung Sk 1/2 umschlossen, die, wie ohne weiteres nungswandlung in beliebigem Übersetzungsverhält- erkennbar ist, unabhängig von der jeweiligen nis, galvanische Trennung zwischen Eingang und Stellage der Vorrichtung vom Magnetfluß Φ 2 stets Ausgang jeweils ohne Mehraufwand ermöglicht, voll wirksam durchflossen ist. Das dargestellte Ausweiterhin wahlweise für große oder kleine Kurz- 30 führungsbeispiel ist speziell als Stelltransformator Schlußspannung, d. h. weiche oder harte Kopplung ausgebildet, läßt sich jedoch auch als veränderbare zwischen Primär und Sekundär auslegbar ist, unab- Drossel ausnutzen, wenn die Steuerwicklung St 1/2 hängig von der jeweiligen Stellage der Vorrichtung und entweder die Sekundärwicklung Sk 1/2 oder die eine Konstantspannung liefern kann und welche Primärwicklung Pr 3/4 in Reihe geschaltet und mit schließlich bei gleichem Grundaufbau sowohl als 35 Wechselstrom gespeist werden. Die verschiedenen stetig stufenlos veränderbarer Stelltrafo als auch als Steuermöglichkeiten und die zugehörigen Arbeits-Phasentauscher oder auch als Drossel verwend- weisen des in der Fig. 1 dargestellten Grundausbar ist. baues der Vorrichtung werden später noch an Hand

Damit zeichnet sich der Gegenstand der vorliegen- der F i g. 4 bis 21 näher erläutert,
den Erfindung im Gegensatz zu bisher bekannten 4° Die F i g. 2 dient zur Erläuterung, wie die magnevergleichbaren induktiven Stellvorrichtungen prak- tische Gesamtkopplungsfläche KF der Vorrichtung in tisch durch den gleichzeitigen Gesamtbesitz aller allen Stellagen konstant gehalten werden kann. Hierbeim Schalten, Steuern und Regeln von elektrischer zu zeigt die Darstellung aus der Anordnung nach Leistung gewünschten Eigenschaften aus, wobei noch F i g. 1 Teile des Rahmensteges R und der Steuerpolder Vorteil hinzukommt, daß allen Ausführungs- 45 Stege Pl und P 2 und den Schieber Sch. Dabei gilt möglichkeiten der Erfindung stets der gleiche kon- in der dick ausgezogenen mittleren Stellung des struktive Aufbau zugrunde liegt. Die Vorrichtung Schiebers Sch folgende Beziehung:
gemäß der Erfindung ist somit, auch bei größeren

Leistungen, äußerst vielseitig verwendbar und zudem KF = I ■ bl + pl- b2 + p2 · b2.

rationell herstellbar und im Aufbau einheitlich und 50

einfach. Wird der Schieber Sch beispielsweise nach rechts

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in in die Stellung B verschoben, so bleibt in jedem

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen Falle die Kopplungsfläche I · bl konstant. Hingegen

näher erläutert. Dabei zeigt im einzelnen verringert sich die Teilkopplungsfläche am Steuer-

Fig. 1 den konstruktiven Grundaufbau der Vor- 55 polstegPl um den Betrag ν 1 · b2. Dafür vergrößert richtung für lineare Verstellung, in vereinfachter sich andererseits die Teilkopplungsfläche am Steuerperspektivischer Darstellung, polstegP2 um den gleich großen Betragv2-62.

F i g. 2 Teile der Anordnung nach F i g. 1 zur Er- Sinngemäß gilt das gleiche, wenn der Schieber Sch

läuterung der Konstanthaltung der magnetischen aus der gezeichneten Mittelstellung nach links in die

Kopplungsfläche, 60 Stellung A verschoben wird. Die magnetische Ge-

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für samtkopplungsfläche KF der Vorrichtung als Ganzes

drehbare Verstellung, in schematischer Darstellung, bleibt also in jeder Stellage konstant, so daß hiervon

Fig. 4 bis 21 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in ausgehend keine einseitigen magnetischen Kräfte auf

schematischer verkleinerter Darstellung mit jeweils den Schieber wirksam werden,

unterschiedlicher Spulenbestückung und in jeweils 65 Bei dem in F i g. 3 für verdrehbare Steuerung aus-

drei verschiedenen Stellagen. gebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der

Die F i g. 1 zeigt einen ortsfesten ersten Kernteil K, erste ortsfeste Kernteil K' als magnetisch geschlos-

dessen Rahmenstege R einen magnetisch geschlos- sener Rahmen mit Rahmenstegen R' ausgebildet, der

über zwei Steuerpolstege P'1 und P'2 und durch mit einer Sekundärwicklung 7/8 ausgerüstet, die, wie einen weiteren Polsteg P 3 teilweise magnetisch so aus der Darstellung erkennbar ist, in jeder Stellage überbrückt ist, daß sich ein als Rotor ausgebildeter der Vorrichtung vom Fluß Φ 2 voll wirksam durchzweiter Kernteil Sch' innerhalb eines gewissen Ver- flössen ist. Wird diese Sekundärwicklung mit der Stellbereiches zwischen ihnen drehen läßt. Mit P/l/2 5 Steuerwicklung 5/6 galvanisch in Reihe geschaltet, und Pr'3/4 sind wiederum zwei den RahmenstegR' so ergibt sich nach Fig. 7, daß am Ausgang dieser umschließende Primärwicklungen bezeichnet, welche beiden zuletzt genannten Wicklungen ein Spannungszwei im äußeren Rahmen in Pfeilrichtung einander höchstwert induziert wird, weil der Fluß Φ1 mit der gegenläufige Magnetflüsse Φ'1 und Φ'2 erzeugen. Steuerwicklung 5/6 und der Fluß Φ 2 mit der Sekun- Sf 1/2 ist eine Steuerwicklung, die den Rahmen- 10 därwicklung 7/8 wirksam verkettet ist. In der Stellage steg.R' und gleichzeitig den SteuerpolstegΡΊ um- nach Fig. 8 hingegen stellt sich am Ausgang ein schließt. Der Rahmensteg R' ist weiterhin von einei Spannungsmittelwert ein, weil nunmehr nur noch der Sekundärwicklung Sk? 1/2 umschlossen, die unab- Fluß Φ 2 wirksam mit der Sekundärwicklung 7/8 hängig von der Stellung des zweiten Kernteiles Sch' verkettet ist, der Fluß Φ1 hingegen sich innerhalb vom Magnetfluß Φ' 2 stets voll wirksam durchflossen 15 der Steuerwicklung 5/6 schließt und damit für sie ist. Die verschiedenen Steuerungsmöglichkeiten und unwirksam ist. In der Stellage nach F i g. 9 liegt zugehörigen Arbeitsweisen entsprechen denjenigen, (gleiche Windungszahlen der Steuerwicklung und der wie sie zur Anordnung nach den F i g. 7 bis 9 später Sekundärwicklung vorausgesetzt) am Ausgang der noch näher beschrieben wird. Spannungswert 0, weil sich der Fluß (Pl innerhalb

Die Fig. 4 bis 18 zeigen Ausführungsbeispiele der ao der Steuerwicklung 5/6 unwirksam schließt und der Erfindung, die jeweils vorzugsweise als Stelltransfor- Fluß Φ2 zwar in der Sekundärwicklung 7/8 den mator ausgebildet sind, wobei in Anlehnung an die halben Spannungswert erzeugt, jedoch durch den Vorrichtung gemäß Fig. 1 die dort verwendeten gleichen Fluß Φ2 in der Steuerwicklung 5/6 ein Bezugszeichen wiederholt sind, nämlich R für die gleich großer Spannungswert, jedoch mit entgegen-Rahmenstege des ersten Kernteiles, Pl und P 2 für 25 gesetzter Phasenlage induziert wird, so daß sich zwei Steuerpolstege und Sch für einen verstellbaren beide Spannungen subtrahieren. Schieber. Weiterhin sind in allen vorgenannten Aus den vorgenannten Figuren ist ohne weiteres

Figuren die Primärwicklungen, welche die einander erkennbar, daß sich mit der dargestellten Anordgegenläufigen Magnetflüsse Φ1 und Φ 2 erzeugen, nung selbstverständlich auch eine Phasenumkehr mit den Anschlüssen 1/2 und 3/4, Steuerwicklungen 30 durchführen läßt, wie sie zu den F i g. 4 bis 6 bemit den Anschlüssen 5/6 bzw. 576', Sekundärwick- schrieben wurde, wenn man nur die Steuerwicklung lungen mit den Anschlüssen 7/8 und Hilfswicklungen 5/6 ohne die Sekundärwicklung 7/8 anschaltet. Hiermit Hl und H2 bezeichnet. bei kann dann von der Sekundärwicklung 7/8 eine Dabei zeigen die F i g. 4 bis 6 ein einfachstes Aus- von der Stellage der Vorrichtung unabhängige Konführungsbeispiel der Erfindung als stetig stufenlos 35 stantspannung abgenommen werden, steuerbarer Stelltransformator, was zwar hinsichtlich Die Anordnung nach den Fig. 10 bis 12 unterder Spulenbestückung am einfachsten ausgelegt, je- scheidet sich von derjenigen nach den F i g. 7 und 9 doch vorteilhaft unterschiedlich ausnutzbar ist. Aus- dadurch, daß die Steuerwicklung 5/6 nicht vollstängehend von einer Stellage der Vorrichtung gemäß dig um den Steuerpolsteg Pl gezogen ist, sondern F i g. 4 wird bei Speisung der beiden Primärwick- 40 mit einem Teil ihrer Windungen nur den Rahmenlungen mit Wechselstrom in der Steuerwicklung 5/6 steg R umschließt. Von diesem Aufbau der Steuerkeine Spannung induziert, weil sich der Fluß Φ1 in wicklung ist auch bei der Anordnung nach F i g. 3 ersichtlicher Weise innerhalb der Steuerwicklung 5/6 Gebrauch gemacht. Auf diese Weise kann je nach schließt und der Fluß Φ 2 leerläuft. Befindet sich da- dem Verhältnis dieser Windungsanteile der Steuergegen der Schieber Sch in der Stellung nach F i g. 5, 45 wicklung der Steuerbereich der Vorrichtung beliebig so schließt sich zwar der Fluß Φ1 nach wie vor in- eingeengt werden, wobei der volle mechanische Vernerhalb der Steuerwicklung 5/6, so daß er in ihr stellweg des Schiebers Sch aufrechterhalten bleibt, keine Spannung induziert, der Fluß Φ 2 hingegen ist Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft mit der Steuerwicklung 5/6 wirksam verkettet und anwendbar beispielsweise in der Lichtbogenschweißinduziert je nach Windungsverhältnis zwischen Pri- 50 technik oder zur Spannungsstabilisierung, wo an märwicklung 3/4 und Steuerwicklung 5/6 in letzterei Stelle eines Steuerbereiches zwischen Null und einem einen Spannungshöchstwert. In der Stellage nach Höchstwert nur eine Steuerung zwischen mehr oder F i g. 6 sind die Magnetflüsse so geleitet, daß nun- weniger eng begrenzten Spannungswerten gefordert mehr der Fluß Φ1 mit der Steuerwicklung 5/6 wirk- ist. Dabei stellt sich, wie aus der Darstellung unsam verkettet ist und in ihr wiederum nach Über- 55 schwer ableitbar ist, die Möglichkeit ein, Primär Setzungsverhältnis einen Spannungshöchstwert indu- und Sekundär magnetisch härter zu koppeln, weil ziert, während sich der Fluß Φ 2 unwirksam schließt, der nur den Rahmensteg R umschließende Wind. h. leerläuft. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß dungsanteil der Steuerwicklung 5/6 vom Streufeld in allen Stellagen der Vorrichtung zwischen der- der Primärwicklung 1/2 erfaßt ist. Im übrigen entjenigen nach Fig.4 und 5 bzw. 4 und 6 stetig 60 spricht die Wirkungsweise der Vorrichtung derjenistufenlos veränderbare Spannungszwischenwerte ein- gen, wie sie zu den F i g. 7 bis 9 bereits beschrieben stellbar sind, und daß, ausgehend von der Stellage wurden. Soweit nach dem gewählten Verhältnis nach Fig.4, außerdem die Phasenlage der in der einerseits zwischen den Windungen der Steuerwick-Steuerwicklung 5/6 induzierten Spannung umkehrbar lung 5/6 insgesamt und der Sekundärwicklung 7/8 ist, je nach dem, ob der Schieber Sch nach links oder 65 und andererseits zwischen dem nur den Rahmensteg rechts verschoben wird. umschließenden und den den Steuerpolsteg um-Die Anordnung nach den Fig. 7 bis 9 ist unter- schließenden Windungsanteil überhaupt eine Phasenschiedlich zu derjenigen nach den F i g. 4 bis 6 noch umkehr durchführbar ist, wird diese infolge der zu-

Claims (1)

1. 9 10

   letzt genannten Windungsaufteilung der Steuerwick- beiden Primärwicklungen 1/2-3/4 und die Hilfswicklung 5/6 selbstverständlich unsymmetrisch, d. h., in lung Hl benutzt werden.

   den Stellagen nach den Fig. 10 und 12 werden Darüber hinaus kann die Vorrichtung jedoch auch

   phasenvertauschte Spannungen mit unterschied- so betrieben werden, daß außer der bereits vorhanlichem Höchstwert erzeugt. 5 denen Sekundärwicklung 7/8 eine weitere, der Pri-

   Die Anordnung nach den F i g. 13 bis 15 ist mit märwicklung 1/2 zugeordnete Sekundärwicklung vor-

   zwei Steuerwicklungen 5/6 und 576' ausgerüstet. gesehen ist und daß diese beiden Sekundärwicklun-

   Von diesen beiden Wicklungen können zwei gal- gen mit der Hilfswicklung Hl galvanisch so verbun-

   vanisch getrennte Spannungen abgenommen werden, den sind, daß die in der Hilfswicklung Hl steuerbar die zum gleichen Zeitintervall unterschiedliche Pha- io induzierte Spannung den beiden in den Sekundär-

   senlage haben. So wird bei einer Stellage nach wicklungen induzierten Konstantspannungen je nach

   Fig. 14 durch den Fluß Φ2 erstens in der Steuer- Stellage der Vorrichtung zu- oder gegengeschaltet

   wicklung 576' eine vom Windungsverhältnis abhän- wird.

   gige Spannung mit einer Phasenlage χ und zweitens Die Fig. 19 bis 21 zeigen ein Ausführungsbeispiel in der Steuerwicklung 5/6 eine wiederum vom Win- 15 der Erfindung als stetig stufenlos veränderbare

   dungsverhältnis abhängige Spannung mit der Phasen- Drossel. Dabei ist die Vorrichtung mit nur zwei

   lagey induziert. Der Fluß Φ1 schließt sich unwirk- Wicklungen Wl und W 2 ausgerüstet, von denen

   sam innerhalb der Steuerwicklung 5/6. In der Stell- eine (Wl) den Rahmensteg R und gleichzeitig den

   lage nach Fig. 15 hingegen schließt sich der Fluß SteuerpolstegP1 und die andere (W2) nur den Rah-

   Φ2 unwirksam innerhalb der Steuerwicklung 576', ao mensteg umschließt und die, in Reihe geschaltet,

   wogegen der Fluß ΦΙ erstens in der Steuerwicklung wiederum zwei einander gegenläufiige Magnetflüsse

   5/6 eine Spannung mit der Phasenlage λ: und zwei- Φ1 und Φ 2 erzeugen, wenn an die Anschlußklem-

   tens in der Steuerwicklung 576' eine Spannung mit _men A/E Wechselspannung angelegt wird. Dabei läßt

   der Phasenlage y induziert. Die F i g. 13 läßt ohne sich der Widerstand der Vorrichtung in sehr weiten

   nähere Erläuterung erkennen, daß weder in der 35 Grenzen, d.h. praktisch zwischen dem komplexen

   Steuerwicklung 5/6 noch in der Steuerwicklung 576' Widerstand und dem reinen Wirkwiderstand steuern,

   eine Spannung induziert wird, weil sich beide Ma- So zeigt die F i g. 19 eine Stellung des Schiebers Sch,

   gnetflüsse Φ1 und Φ 2 jeweils unwirksam innerhalb in der beide Magnetflüsse Φ1 und Φ 2 einen magne-

   dieser Wicklungen schließen. tischen Leitweg mit dem kleinsten magnetischen

   Bei der Anordnung nach den Fig. 16 bis 18 sind ₃₀ Widerstand vorfinden. In dieser Stellage ist somit zusätzlich zu zwei Primärwicklungen 1/2 und 3/4, die Induktivität und damit der komplexe Widerstand einer Steuerwicklung 5/6 und einer Sekundärwick- der Vorrichtung am größten. Befindet sich dagegen lung 7/8 noch zwei Hilfswicklungen Hl und Hl der Schieber in einer Stellage gemäß Fig. 20, so vorgesehen, von denen eine den Steuerpolsteg P 2 finden die beiden Magnetflüsse Φ1 und Φ 2 nur noch umschließt und die andere zwischen den beiden 35 einen eingeengten Querschnitt am Schieber vor, Steuerpolstegen Pl und P 2 den Rahmensteg R um- über den sie sich schließen können, so daß die Inschließt. Dabei entspricht die Wirkungsweise der duktivität und damit auch der Widerstand wesent-Vorrichtung grundsätzlich derjenigen, wie sie zu den lieh verringert sind. In der Stellage nach F i g. 21 Fig. 7 bis 9 bereits beschrieben wurde, wobei ledig- sperren sich beide Flüsse Φ1 und Φ2 gegenseitig, lieh je nach Stellage des Schiebers Sch zusätzlich ₄₀ und es bleibt praktisch nur noch der Wirkwiderstand noch eine Steuerung in den Wicklungen H1 und H 2 der Vorrichtung erhalten. Die Vorrichtung hat in erfolgt. So wird beispielsweise in der Stellage nach dieser Stellage praktisch das Verhalten von zwei Fig. 16 in der HilfswicklungHl keine Spannung Drosseln mit offenem Luftspalt, induziert, weil sie weder mit dem Fluß ΦΙ noch mit Es können auf dem Rahmensteg weitere Sekundem Fluß Φ 2 magnetisch verkettet ist. In der Hilfs- ₄₅ därwicklungen angeordnet werden, die unabhängig wicklung ff 2 hingegen wird durch den Fluß Φ 2 eine _von der jeweiligen Stellage der Vorrichtung eine von der Windungszahl abhängige Spannung indu- Konstantspannung bestimmter Größe liefern, die ziert. Wird der Schieber Sch in die Stellung gemäß unter Einsparung zusätzlicher Transformatoren vor-Fig. 17 verschoben, so wird in H2 keine Spannung, teilhaft für Steuerzwecke ausnutzbar sind. Des weitedagegen in Hl durch den Fluß Φ2 eine Spannung 50 _ren kann die Kurzschlußspannung der Vorrichtung, mit der Phasenlage χ erzeugt. Befindet sich der d. h. die magnetische Kopplung zwischen Primär und Schieber Sch in einer Stellung nach Fig. 18, so ist Sekundär, in der Weise variiert werden, daß die mitdie Hilfswicklung H2 mit beiden Flüssen Φ1 und einander verketteten Wicklungen entweder den Φ 2 wirksam verkettet, und außerdem wird in dei gleichen oder verschiedene Bereiche des Rahmen-Hilfswicklung Hl durch den Fluß Φ1 eine Spannung ₅₅ Steges umschließen. Wesentlich ist, daß allen Ausmit der Phasenlage y induziert. Die in den Hilfswick- fuhrungsformen trotz der vielseitigen elektrischen hingen induzierten Spannungen können im Rahmen Steuermöglichkeiten stets der gleiche konstruktive des Anwendungsgebietes der Stellvorrichtung bei- Aufbau zugrunde liegt, so daß eine rationelle Fertispielsweise vorteilhaft für gewisse Schalt- oder gung gewährleistet ist. Steueraufgaben ausgenutzt werden, ohne daß zu- 60
   sätzliche Stromversorgungen notwendig sind.

   Wie oben erwähnt, ist die Hilfswicklung H1, aus- Patentanspräche: gehend von einer Stellage nach F i g. 16, zwischen

   zwei Spannungshöchstwerten mit entgegengesetzter 1. Induktive Stellvorrichtung mit zwei in ihrer

   Phasenlage steuerbar. Hieraus ergibt sich ohne wei- 65 Relativlage zueinander verstellbaren Eisenkern-

   teres, daß die in den Fig. 16 bis 18 dargestellte teilen, von denen der erste Kernteil ein aus einem

   Vorrichtung schon in der Weise als stetig stufenlos Rahmensteg gebildeter, magnetisch geschlos-

   steuerbarer Stelltrafo ausnutzbar ist, daß nur die sener Rahmen ist und nur dieser Kernteil Wick-

   hingen trägt, wobei dieser Kernteil von zumindest zwei mit ihm verbundenen Steuerpolstegen teilweise magnetisch überbrückt ist und der Rahmensteg von zwei Wicklungen umschlossen ist, die einander gegenläufige Magnetflüsse erzeugen, welche durch Verstellen des zweiten Kernteiles unter Aufrechterhaltung einer in jeder Stellage der Vorrichtung konstanten magnetischen Kopplungsfläche zwischen erstem und zweitem Kernteil mit stetig stufenlos veränderbaren Flußanteilen wahlweise über jeweils einen oder beide Steuerpolstege leitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit zumindest einer den Rahmensteg (R) und gleichzeitig einen der Steuerpolstege (Pl, P 2) umschließenden Wicklung (Stl/2; 5/6; Wl) ausgerüstet ist.

   2. Induktive Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kernteile (K, Sch) so ausgebildet und aneinandergeführt sind, daß der Luftspalt zwischen beiden Kernteilen und die Summe der Flußweglängen der Magnetflüsse (ΦΙ, Φ 2) in allen Stellagen der Vorrichtung konstant sind.

   3. Induktive Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerpolsteg (P 1, P 2) zumindest den doppelten Querschnitt des Rahmensteges (R) hat.

   4. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen jedes Steuerpolsteges (Pl, P 2) in einer Ebene parallel zu der den Polflächen gegenüberliegenden Begrenzungsfläche des entsprechenden Rahmensteges (R) liegen.

   5. Induktive Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kernteil (Sch) quaderförmig ausgebildet und zwischen der erwähnten Begrenzungsfläche des Rahmensteges (R) und den Polflächen der Steuerpolstege (Pl, P 2) geführt ist.

   6. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit zwei Wicklungen (Wl₁ Wl) ausgerüstet ist, von denen eine (Wl) den Rahmensteg (R) und gleichzeitig einen Steuerpolsteg (Pl) und die andere (W 2) nur den Rahmensteg

   (R) umschließt, und daß diese beiden Wicklungen in Reihe geschaltet sind (Fig. 19 bis 21).

   7. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung mit zwei nur den Rahmensteg (R) umschließenden, die einander gegenläufigen Magnetflüsse (ΦΙ, Φ2) erzeugenden Primärwicklungen (Pr 1/2, Pr 3/4, 1/2, 3/4) und mit zumindest einer den Rahmensteg (R) und gleichzeitig einen Steuerpolsteg (Pl) umschließenden Steuerwicklung (Stl/2,5/6) ausgerüstet ist (F i g. 1, 4 bis 6).

   8. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rahmensteg (R) zumindest eine Sekundärwicklung (SK 1/2, 7/8) angeordnet ist, die in jeder Stellage der Vorrichtung von einem der Magnetflüsse (Φ 2) voll wirksam durchflossen ist (Fig.l, 7 bis 12 und 16 bis 18).

   9. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Primärwicklung (Pr 1/2) und eine Steuerwicklung (Stl/2) bzw. jeweils eine Primärwicklung (Pr 3/4) und eine oder mehrere Sekundärwicklungen (SKI/2) den gleichen Bereich des Rahmensteges (R) umschließen (Fig. 1).

   10. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rahmensteg (R) und gleichzeitig einen Steuerpolsteg (Pl) umschließende Wicklung (5/6) mit einem Teil ihrer Windungen nur den Rahmensteg (R) umschließt (Fig. 10 bis 12).

   11. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit zumindest einer Hilfswicklung (H2) ausgerüstet ist, die einen Steuerpolsteg (P2) umschließt (Fig. 16 bis 18).

   12. Induktive Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit zumindest einer Hilfswicklung (Hl) ausgerüstet ist, die den Rahmensteg (R) im Bereich zwischen zwei Steuerpolstegen (Pl, P2) umschließt (Fig. 16 bis 18).

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1237 216.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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