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Die Erfindung bezieht sich auf eine Stellwicklung mit Stromabnehmeeinrichtung
für Transformatoren, bei der zwei Abnahmekontakte über eine an der Wicklungsaußenmantelfläche
durch Blankmachen der Wicklungsleiter erzeugte Kontaktbahn laufen. Bisher benutzte
man für Stellwicklungen dieser Art als Stromabnehmer Rollkontakte aus Kohle bzw.
Metall. Da die Kontaktbahn durch Abfräsen der Isolation der Wicklungsleiter geschaffen
wurde, machte die auf der Wicklung abrollende Kontaktrolle beim übergang von der
einen Wicklungswindung zur Nachbarwindung einen Windungskurzschluß. Um diesen Windufigskurzschluß
in erträglichen Grenzen zu halten, verwendete man Kohlerollen mit beschränkter Windungsspannung
von maximal 1 V. Metallrollen waren, da ihre Windungsspannung nur Bruchteile
von 1 V beträgt, nur für ganz kleine Leistungen, z. B. bei Spielzeugtransformatoren
verwendungsfähig. Die Kohlerollen sind in der Praxis nicht befriedigend, weil sie
nur eine geringe Strombelastbarkeit zulassen und weil bei ihrer Verwendung die Kontaktbahn
durch Abrieb von Kohleteilchen leicht und schnell verschmutzt. Dies ist äußerst
störend, denn wegen der auftretenden Verschmutzung erfordert die Kontaktbahn ständige
Wartung und Pflege.
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Um die Windungsleistung zu erhöhen, hat man schon versucht, durch
Parallelschalten von Kohlerollen den Gesamtstrom zu vergrößern. Hiermit war jedoch
der grundsätzliche Nachteil der Kohlerollen noch nicht beseitigt. Ein nicht zu übersehender
Nachteil bei Kohlerollen ist noch, daß diese zu der gefürchteten Kohlekrebsbildung
neigen, wenn die Kohlerolle über längere Zeit ruhig auf ein und derselben Stellung
verharft Dies ist mitunter der Grund, weshalb Kohlerollen unter Öl überhaupt
nicht einsetzbar sind. .
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An den gleichen Nachteilen leidet eine nur schwierig herstellbare
Stromabnehmeeinrichtung, bei der mindestens zwei Kohlerollen auf einer zur Kontaktbahn
schief gestellten gemeinsamen Achse derart angeordnet sind, daß die einzelnen Kohlerollen
nur je-
weils eine Windung der Kontaktbahnwicklung berühren, so daß in jeder
beliebigen Stellung der Kontaktanordnung mindestens eine Kohlerolle mit der Kontaktbahn
in Verbindung steht.
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Um mit der Leistung auch bei Verwendung von Rollkontakten höher gehen
zu können, ging man schon dazu über, zwei gleichachsig angeordnete Metallrollen
zu verwenden, wobei die beiden zugehörigen Rollenbahnen so ausgebildet werden mußten,
daß immer nur eine der beiden Rollen eine blanke Stelle einer Wicklungswindung berührte,
während die andere Rolle gleichzeitig auf einem isolierten Stück der gleichen Windung
auflag. Eine derartige Ausführung ist nachteilig wegen der komplizierten und verschieden
ausgeführten Kontaktbahnen. In den Grenzfällen, in denen die beiden Rollen die nächstfolgende
Windung erreichen, berührt die eine Rolle noch die zu verlassende Windung, während
gleichzeitig die andere Rolle die neu anzulaufende Windung schon berührt. Um den
dabei auftretenden Kurzschlußstrom in seiner Größe zu begrenzen, wurden beide Rollen
durch überschaltmittel, z. B. Widerstände, miteinander verbunden.
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Auch derartige Stromabnehmeeinrichtung leiden an dem nicht zu vermeidenden
Nachteil des Abriebs und somit der Kontaktbahnverschmutzung. Im Bestreben, den Abrieb
klein halten-zu können, ging man dazu über, die Windungsleiter der beiden Rollenkontaktbahnen
auf verschiedene Höhen zu legen, indem z. B. die eine Kontaktbahn über die andere
vorstand. Nachteilig hierbei ist die schwierige Herstellung solcher Bahnen, die
nicht nur zeitraubend, sondern auch teuer sind. Ein wesentlicher Nachteil dabei
ist weiter, daß der Kontaktlauf holperig, also unruhig war.
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Ein gleichfalls unruhiger Kontaktlauf ergab sich auch bei einer anderen
Ausführung, bei der zwei gezahnte, mit ihrer Zahnung gegeneinander versetzte Kontaktscheiben
vorhanden waren, die abwechselnd jeweils mit der jeweiligen Wicklungswindung Kontakt
machten. Ein besonderer Nachteil dieser Ausführung war, daß die axiale Wicklungslänge
wegen der Zahneingriffe beträchtlich vergrößert werden mußte, was zu einer raumaufwendigen,
sperrigen Bauweise führte. Der gleiche Nachteil des großen Raumbedarfes war schließlich
auch bei einer Stellwicklung vorhanden, die als Doppelwendelwicklung ausgeführt
war.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stellwicklung samt Stromabnehmeeinrichtung
zu schaffen, die die 5 vorgenannten Nachteile vermeidet und bei der vor allem
die abriebgünstigeren und hinsichtlich Strombelastung vorteilhafteren Metallrollen
selbst für hohe Leistungen noch benutzbar werden und bei der auch Ablagerungen von
losgelösten Isolationsteilen der Windungsisolation praktisch gänzlich vermeidbar
sind.
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Dieses Ziel läßt sich bei einer Stellwicklung mit Stromabnehmeeinrichtung
für Transformatoren mit zwei über eine an der Wicklungsaußenmantelfläche durch Blankmachen
der Wicklungsleiter erzeugten Kontaktbahn laufenden Kontaktrollen, bei der zwischen
benachbarten Wicklungswindungen wenigstens im Bereich der Kontaktbahn ein kontaktbahnseitig
mit den Wicklungsleitern bündig abschließendes Einlagestück eingebracht ist, bei
der die Kontaktrollen in Laufrichtung gegeneinander um mehr als die Stärke des Einlagestückes,
aber weniger als eine Windungsbreite versetzt sind und bei der das Einlagestück
so stark ist, daß beim überlauf durch jede der beiden Kontaktrollen ein gleichzeitiges
Berühren von zwei benachbarten Wicklungswindungen ausgeschlossen ist, dadurch erreichen,
daß die beiden Kontaktrollen aus blankem Metall und das Einlagestück aus isoliertem,
kontaktbahnseitig jedoch blankein Metall bestehen.
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Eine derartige Stellwicklung mit Stromabnehmeeinrichtung zeichnet
sich dadurch aus, daß sie vor allem auch bei größeren Leistungen wie bisher benutzbar
sind, wodurch der Anwendungsbereich beträchtlich erweitert wird. Besonders wichtig
ist dabei, daß man infolge der Kontaktrollenversetzung nunmehr für die beiden Kontaktrollen,
gegenüber bisher, mit einer einfach gestalteten, also leicht herstellbaren Kontaktbahn
auskommt, indem beide Kontaktrollen auf gleichermaßen gestalteten Bahnen laufen.
Die Herstellung der Kontaktbahn wird dadurch besonders vereinfacht und verbilligt.
Erwähnenswert ist noch, daß die Kontaktrollen auf solchen Kontaktbahnen einen besonders
ruhigen Lauf haben und daß es dabei möglich ist, einen Abrieb der Wicklungsleiterisolation
gänzlich zu vermeiden, insbesondere wenn man die Isolation der Einlagestücke gegenüber
der Kontaktbahnoberfläche zurückversetzt oder Einlagestücke
aus
Aluminium mit Oxydschicht verwendet und die Wicklungsleiter blank wickelt.
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An Hand der Zeichnung, die verschiedene Ausf ührungsbeispiele der
Erfindung zeigt, wird diese näher erläutert.
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In F i g. 1 ist ein teilweiser Längsschnitt durch eine Stellwicklungs-Kontaktbahn
wiedergegeben. Dabei sind mit 1., 2, 3 die Windungsleiter der Stellwicklung,
die im Ausführungsbeispiel blank aufgewickelt sein können, bezeichnet. Zwischen
ihnen ist ein metallisches Einlagestück 4, z. B. in Form eines Bandes, das von einer
Isolation 5 umgeben ist, über die ganze Wicklungslänge laufend mit eingewickelt.
Zur Schaffung einer Kontaktbahn für die Stromabnehmer ist der Wicklungsaußenmantel,
also der Wicklungsleiter samt dazwischenliegendem Metallband in Wicklungsachsrichtung
eben verlaufend abgefräst. so daß sich durch das Wegfräsen der äußeren Metallbandisolierschicht
eine tangentiale blanke und ebene Kontaktbahnfläche 100 ergibt. Mit
6 und 7 sind zwei metallische Kontaktrollen bezeichnet. Diese sind
parallel nebeneinander, jedoch in ihrer Laufrichtung, d. h. in der Kontaktbahnrichtung
gegeneinander versetzt und in einem weiter nicht dargestellten Führungskörper gehalten,
mittels dem sie längs der Kontaktbahn hin-und herbewegbar sind. Die Stromverbindung
der Kontaktrollen mit den Führungsschienen kann in üblicher Weise durchgeführt sein.
Der Längsabstand der in Laufrichtung gegeneinander versetzten Kontaktrollen
6 und 7 muß voneinander so groß sein, daß dieser Längsabstand
A größer ist als die Stärke des metallischen Einlagestückes 4 samt dessen
beiderseitiger Isolation 5. Das Einlagestück 4 selbst samt seiner Isolation
5 muß hinwiederum so stark bemessen sein, daß keine der beiden Kontaktrollen
während des überlaufs von der einen zur benachbarten Wicklungswindung gleichzeitig
die benachbarten Wicklungswindungen berühren kann. Wenn man als Einlagestück 4 ein
Aluminiumband verwendet, ist gegebenenfalls bereits dessen Oxydschicht als Isolation
ausreichend. Solche Metalloxydschichten haben den großen Vorzug, daß sie einerseits
leicht erzeugbar sind und auf der Kontaktbahn wegen ihrer Härte kaum einen Abrieb
hervorrufen. Außerdem haben sie noch den Vorteil, daß sie sehr temperaturbeständig
sind und auch einen Betrieb bei hohen Stromdichten und höheren Temperaturen zulassen.
Es ist zweckmäßig, die beim Fräsen der Kontaktbahn an sie heranreichenden Isolationsteile,
so wie dies im Kommutatorbau für elektrische Maschinen bekannt ist, geringfügig,
wie bei 50 gezeigt, auszufräsen, so daß sie gegenüber der Kontaktbahnfläche
100 zurückstehen. Während bei einer Stellwicklung mit über ihre ganze axiale
Wicklungslänge eingewickeltem Einlageband die axiale Wicklungslänge um die Summe
der Einlagenbandstärke vergrößert wird, ist es auch möglich, die Stellwicklung ohne
eine solche axiale Wicklungsverlängerung herzustellen. Dies erreicht man dadurch,
daß man die Wicklungsleiter, die bei Stelltransformatoren für große Leistungen sowieso
einen beträchtlichen Querschnitt aufweisen, an der Kontaktbahnseite auf deren Breite
entweder einseitig, wie in F i g. 2 bei 41 gezeigt oder beidseitig, wie in
F i g. 3 bei 421, 422 wiedergegeben, ausfräst und in diese Ausfräsungen Einlagestücke
40 einbringt, deren Isolation 41 an der Kontaktbahnseite wieder gegen den metallischen
Bahnteil, wie bei 42 gezeigt, zurücksteht. Selbstverständlich muß im Falle des Einlegens
von nur über die Kontaktbahnbreite reichenden metallischen Einlagestücken dann die
Wicklung mit gegeneinander isolierten Wicklungsleitern (Isolation 43) ausgeführt
sein.
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Auch die Kontaktbahn braucht nicht unbedingt als ebene Anfräsung der
Wicklungsaußenmantelfläche, wie beschrieben, erzeugt zu sein. Es kann vielmehr auch,
wie dies in F i g. 4 zu sehen ist, eine Kontaktbahn geschaffen werden, bei
der durch Anfräsen des Wicklungsaußenmantels 30 eine Längsrippe
31 erzeugt wird, an deren beiden Seitenflächen die Kontaktrollen
60 und 70 entlanggleiten. Die beiden Kontaktrollen sind, gleich wie
bei der F i g. 1
angegeben, gegeneinander in Laufrichtung versetzt.
Die Kontaktbahnlaufflächen, d. h. die Rippenseitenflächen müssen selbstverständlich
hinsichtlich Bemessung der Stärke der metallischen Einlage und deren Isolation so
ausgeführt sein, wie bei F i g. 1
beschrieben. Für besonders große Stromstärken
kann man bei der Rippenkontaktbahn jeden Kontakt als Doppelkontakt ausführen. Die
Kontaktrollen des Doppelkontaktes sind dabei nebeneinander, je-
doch unversetzt
gegeneinander, angeordnet. Mit der Stromschiene 80 sind sie mittels auf den
Kontaktrollenachsen 61 und 71 aufgesetzten Rollen 62 und
72 verbunden. Als zweiter Stromabnehmer dient ein c,leichermaßen ausgeführter
Doppelrollenkontakt, der aber an einer an einer anderen Stelle des Wicklungsumfanges
angebrachten zweiten Längsrippe 51 entlanggeführt ist, wie dies in F i
g. 4 gestrichelt angedeutet ist. Die Stromabnahme zu den Stromschienen gestaltet
sich bei auf einer ebenen Kontaktbahn laufenden Rollkontakten besonders einfach,
wenn man auch hierbei auf der verlängerten Rollenachse angebrachte Rollen an der
Stromschiene entlanglaufen läßt.