DE1297218B

DE1297218B - Two-leg column variable transformer

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Publication number: DE1297218B
Application number: DE1963R0036095
Authority: DE
Original assignee: VERTRIEB ELEKTROTECHNISCHER GE; WOLFF REO BORIS VON
Current assignee: VERTRIEB ELEKTROTECHNISCHER GE; WOLFF REO BORIS VON
Priority date: 1963-09-11
Filing date: 1963-09-11
Publication date: 1969-06-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Säulenstelltransformator mit verstellbarem Abgriff zum Einstellen einer Wechselspannung. Derartige Stelltransformatoren sind bekannt. Wegen der Kernbauform des Säulentransformators - große Schenkellänge im Verhältnis zu kleiner Jochbreite - neigt der magnetische Fluß dieses Transformatortyps zu starken Streuungen. Zur Unterbindung oder Abschwächung dieser Streuungen sind die sogenannten Schubwicklungen eingeführt worden. Bei dieser Schubwicklung werden die Teilspulen der Schubwicklung, die auf die Schenkellänge -des Transformators gleichmäßig verteilt werden, in jeweils gleicher Windungszahl unter der Hauptwicklung angebracht, wobei Anfänge und Enden der Teilspulen parallel miteinander verbunden sind.-Die Wirkung der bekannten Schubwicklung beruht darauf, daß bei unterschiedlicher Induktion längs des Schenkels infolge magnetischer Streuung unterschiedliche elektromagnetische Kräfte in den einzelnen Teilspulen entstehen, die zu Ausgleichsströmen in den Spulen führen. Diese Ströme wirken der Streuung entgegen. Die Güte und die Wirkung der Schubwicklung wächst mit ihrem Anteil am gesamten Wickelraum und mit der Zahl der parallelgeschalteten Teilspulen. Da die Schubwicklung am Energietransport wenig beteiligt ist, sinkt die Typenleistung eines solchen Stelltransformators bei gegebener Baugröße mit Vergrößerung des Schubwickelvolumens ab. Zudem ist die Herstellung der Schubwicklung wegen ihrer Zerlegung in Teilspulen verhältnismäßig kostspielig. Die Erfindung dient zur Beseitigung dieser Nachteile.The invention relates to a column-type variable transformer adjustable tap for setting an alternating voltage. Such variable transformers are known. Because of the core design of the column transformer - large leg length in relation to the small yoke width - the magnetic flux of this type of transformer tends too strong scatter. To prevent or attenuate these spreads the so-called thrust windings have been introduced. Be in this thrust winding the partial coils of the thrust winding, which on the leg length of the transformer are evenly distributed, in each case with the same number of turns under the main winding attached, with beginnings and ends of the sub-coils connected in parallel are.-The effect of the known thrust winding is based on the fact that with different Induction along the leg as a result of magnetic scattering different electromagnetic Forces arise in the individual sub-coils that lead to equalizing currents in the coils to lead. These currents counteract the scattering. The goodness and the effect of the Push winding grows with its share of the total winding space and with the number of parallel-connected partial coils. Since the thrust winding on the energy transport little is involved, the type output of such a variable transformer decreases for a given Size with an increase in the thrust winding volume. In addition, the production the thrust winding is relatively expensive because of its breakdown into sub-coils. The invention serves to eliminate these disadvantages.

Ferner sind Säulenstelltransformatoren mit doppelseitigen, gegenläufig angetriebenen Stromabnehmern bekannt. Sie dienten bisher in der Regel der Erzeugung einer durch Null gehenden und dabei ihre Phase umkehrenden Spannung. Diese Bauart wird beim Säulenstelltransformator nach der Erfindung benutzt.Furthermore, variable column transformers are double-sided, counter-rotating driven pantographs known. So far, they have generally been used for generation a voltage that goes through zero and thereby reverses its phase. This type is used in the variable column transformer according to the invention.

Bekannt ist schließlich ein Einphasentransformator mit parallelgeschalteten, vollkommen gleich ausgeführten, auf zwei Schenkel verteilten, angezapften Wicklungen, deren Anzapfungen dauernd parallel verbunden sind, wobei die Wicklung des einen Schenkels gegenüber derjenigen auf dem anderen Schenkel umgekehrt aufgesteckt ist und die Wicklungsenden sowie die gleich weit von diesen liegenden Anzapfungen kreuzweise miteinander verbunden sind. Dieser bekannte Transformator geht von der Aufgabenstellung aus, die Wicklungen einheitlich herzustellen, um die Fabrikation zu erleichtern und die Kosten zu senken. Die Verwendung einheitlicher Wicklungen wurde hierbei dadurch möglich gemacht, daß die Wicklungsenden kreuzweise miteinander verbunden wurden.Finally, a single-phase transformer with parallel-connected, completely identical, tapped windings distributed over two legs, whose taps are permanently connected in parallel, with the winding of the one Leg is plugged in reverse to that on the other leg and the winding ends and the taps equidistant from them crosswise are connected to each other. This known transformer is based on the task from making the windings uniform to facilitate fabrication and reduce costs. The use of uniform windings was here made possible in that the winding ends are connected crosswise to one another became.

Die Erfindung geht demgegenüber von der Aufgabenstellung aus, bei Säulenstelltransformatoren, die im Verhältnis zur Jochbreite eine sehr große Schenkellänge haben, den Materialaufwand zu verringern. Bei den bekannten Säulenstelltransformatoren neigte der magnetische Fluß des Transformators zu starken Streuungen. Um diese Streuungen zu verringern, war es erforderlich, Schubwicklungen mit einem sehr großen Materialaufwand einzubauen. Die Vermeidung einer solchen aufwendigen Schubwicklung war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.In contrast, the invention is based on the task at Variable column transformers that have a very large leg length in relation to the yoke width have to reduce the cost of materials. With the known variable column transformers the magnetic flux of the transformer tended to be strongly scattered. About these dispersions To reduce, it was necessary to use thrust windings with a very large amount of material to be built in. The task was to avoid such an elaborate thrust winding of the present invention.

Die Erfindung bezieht sich auf einen zweischenk-Ligen Säulenstelltransformator mit je Schenkel einer Spule, die miteinander parallel geschaltet sind, und mit je Schenkel einem Stromabnehmer, die mechanisch gegenläuilg angetrieben sind, und besteht darin, daß die Spulen gleichen Wickelsinn besitzen, die Parallelschaltung der Spulen - ihrer räumlichen Anordnung entsprechend - über Kreuz erfolgt und die Stromabnehmer elektrisch miteinander verbunden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einspeisung des Netzes in die Spulen an einer Wicklungsanzapfung vorgesehen. Erfindungsgemäß können ferner zwei oder mehr Einheiten zu zwei- oder mehrphasigen Stelltransformatoren mit mechanisch gekuppelten Stromabnehmern zusammengefaßt sein. Die Erfindung ergab die Möglichkeit, die Schubwicklung einzusparen und damit den Kupferverbrauch um mindestens die Hälfte zu verringern, so daß als weitere Folge auch der Raumbedarf sich erheblich verkleinerte. Dadurch wurde auch die Möglichkeit eines leichteren Einbaues geschaffen.The invention relates to a two-legged column variable transformer with each leg of a coil, which are connected in parallel with each other, and with each Leg a pantograph, which are mechanically driven in opposite directions, and consists in that the coils have the same winding direction, the parallel connection of the coils - According to their spatial arrangement - crossed and the pantographs are electrically connected to each other. In a preferred embodiment of the The invention is the feeding of the network into the coils at a winding tap intended. According to the invention, two or more units can also be two or more multiphase variable transformers combined with mechanically coupled pantographs be. The invention made it possible to save the thrust winding and thus to reduce the copper consumption by at least half, so that as a further consequence the space requirement was also reduced considerably. This also created the possibility an easier installation created.

In der Zeichnung ist ein Stelltransformator bekannter Schaltung und Konstruktion dargestellt, dem anschließend Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung folgenden.In the drawing is a variable transformer of known circuit and Construction shown, followed by illustrations of various embodiments following the invention.

F i g. 1 zeigt das Schaltschema einer bekannten Schubwicklung; F i g. 2 zeigt einen bekannten Säulenstelltransformator mit doppelseitigen, gegenläufig angetriebenen Stromabnehmern; F i g. 3 zeigt das Schaltschema zu F i g. 2; F i g. 4 zeigt die schematische Darstellung eines Stelltransformators nach der Erfindung; F i g. 5 zeigt ein Schaltschema der Anordnung nach Fig.4; F i g. 6 zeigt als Schaltschema ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Einspeisung des Netzes in die Spulen an einer Wicklungsanzapfung erfolgt; F i g. 7 zeigt ein Schaltschema, bei dem drei Einheiten zu einem dreiphasigen Stelltransformator zusammengefaßt sind; F i g. 8 und 9 zeigen die Vorderansicht und Seitenansicht eines Stelltransformators, bei dem drei Einheiten wie in F i g. 7 zusammengefaßt sind.F i g. 1 shows the circuit diagram of a known thrust winding; F i G. 2 shows a known column-type variable transformer with double-sided, counter-rotating powered pantographs; F i g. 3 shows the circuit diagram for FIG. 2; F i g. 4 shows the schematic representation of a variable transformer according to the invention; F i g. 5 shows a circuit diagram of the arrangement according to FIG. 4; F i g. 6 shows as a circuit diagram Another embodiment of the invention, in which the supply of the network takes place in the coils at a winding tap; F i g. 7 shows a circuit diagram, in which three units are combined to form a three-phase variable transformer; F i g. 8 and 9 show the front view and side view of a variable transformer, in which three units as in FIG. 7 are summarized.

Das Schaltschema in F i g.1 zeigt das Beispiel für eine Schubwicklung, die aus vier Teilspulen besteht, die auf die Schenkellänge des Transformators gleichmäßig verteilt sind und von denen jede eine gleiche Windungszahl aufweist. Anfänge und Enden der Teilspulen sind parallel miteinander verbunden.The circuit diagram in Fig. 1 shows the example for a thrust winding, which consists of four sub-coils, which are uniform over the leg length of the transformer are distributed and each of which has the same number of turns. Beginnings and Ends of the coil sections are connected to one another in parallel.

Die Darstellung in F i g. 2 und 3 zeigt einen Säulenstelltransformator mit doppelseitigen und gegenläufig angetriebenen Stromabnehmern. Auf den Schenkeln des Kerns 1 sind die parallelgeschalteten Spulen 2 und 3 angeordnet. Die Stromabnahme erfolgt mittels der Stromabnehmer 4 und 5, die durch Antriebswellen 10 und 11 gegenläufig bewegt werden. Die Parallelschaltung der Stromabnehmer kann hierbei über an sich bekannte, nicht dargestellte Ausgleichsdosseln erfolgen, die die infolge der Fabrikation unvermeidlich auftretenden Spannungsunterschiede ausgleichen: Der Antrieb der Wellen 10 und 11 erfolgt durch die Antriebswelle 12 über Kegelräder. Das Schaltschema in F i g. 3 zeigt insbesondere die parallelgeschalteten Spulen 2 und 3.The representation in FIG. 2 and 3 show a variable column transformer with double-sided and counter-rotating pantographs. On the thighs of the core 1, the coils 2 and 3 connected in parallel are arranged. The power consumption takes place by means of the current collectors 4 and 5, which rotate in opposite directions through drive shafts 10 and 11 be moved. The parallel connection of the pantograph can be done via per se known, not shown compensating dossels take place, which as a result of the manufacture Compensate for unavoidable voltage differences: The drive of the shafts 10 and 11 takes place through the drive shaft 12 via bevel gears. The circuit diagram in F i g. 3 shows in particular the coils 2 and 3 connected in parallel.

F i g. 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kern 1, die Spulen 2 und 3, die Stromabnehmer 4 und 5 sowie die Antriebsmittel 10, 11, 12 sind mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie der Stelltransformator nach F i g. 2, weil sich diese Teile nicht geändert haben. Die erfindungsgemäße Bauform verfolgt unter Benutzung des Konstruktionsprinzips der gegenläufigen Stromabnehmer die Aufgabe, durch geeignete Anordnung und Beschaltung der Spulen in Verbindung mit der Parallelschaltung der beiden Stromabnehmer die bisher nötige Schubwicklung einzusparen, ohne daß dadurch die Streuung des Transformators wesentlich erhöht wird. Die Beseitigung der Nachteile der schlechten Typenausnutzung und der hohen Herstellungskosten der Schubwicklung wird dadurch erreicht, daß im Prinzip die Hauptwicklung selbst als Schubwicklung wirkt. Auf dem Schenkel des Eisenkerns 1 sind die Spulen 2 und 3 angeordnet. Anfänge und Enden der Spulen sind - unter Berücksichtigung des richtigen Wickelsinns - über Kreuz miteinander parallel und an die Phasen R und MP des speisenden Netzes geschaltet. Die Stromabnehmer 4 und 5 werden durch einen mechanischen Antrieb zueinander gegenläufig bewegt und sind ebenfalls parallel geschaltet. Die Parallelschaltung über Kreuz ist in der Darstellung mit 7, 8 bezeichnet. Die veränderliche Schaltung wird zwischen den Klemmen 6 und MP abgenommen. Das Schaltschema in F i g. 5 zeigt ganz klar, wie die Schaltung über Kreuz zu verstehen ist.F i g. 4 and 5 show an embodiment of the invention. The core 1, the coils 2 and 3, the current collectors 4 and 5 and the drive means 10, 11, 12 are identified with the same reference numerals as the variable transformer according to FIG. 2 because these parts have not changed. The design according to the invention, using the construction principle of opposing pantographs, has the task of saving the previously necessary thrust winding by suitable arrangement and wiring of the coils in conjunction with the parallel connection of the two pantographs without significantly increasing the spread of the transformer. The elimination of the disadvantages of poor type utilization and the high manufacturing costs of the push winding is achieved in that, in principle, the main winding itself acts as a push winding. The coils 2 and 3 are arranged on the leg of the iron core 1. The beginnings and ends of the coils are - taking into account the correct winding direction - crosswise parallel to each other and connected to the phases R and MP of the feeding network. The current collectors 4 and 5 are moved in opposite directions to one another by a mechanical drive and are also connected in parallel. The cross-parallel connection is denoted by 7, 8 in the illustration. The variable circuit is picked up between terminals 6 and MP. The circuit diagram in FIG. 5 clearly shows how the cross circuit is to be understood.

Mit der gezeigten Anordnung läßt sich die abgegebene Spannung zwischen Null und dem Maximalwert verändern. Der Maximalwert wird erreicht, wenn sich der Stromabnehmer 4 in der oberen, der Stromabnehmer 5 in der unteren Endlage befindet. In jeder beliebigen Zwischenlage wirken die Wicklungsteile zwischen den Stromabnehmern und den Spulenanschlüssen wie die Teilspulen einer Schubwicklung. Die Anordnung ist deswegen besonders vorteilhaft, weil die Ausgleichströme die ihnen zugeordnete Durchflutung örtlich dort erzeugen, wo der Sprung in der Durchflutung des Schenkels infolge der Entnahme des Laststromes am Stromabnehmer eintritt. Hierdurch wird die Streuung des Transformators stark herabgesetzt.With the arrangement shown, the output voltage can be between Change zero and the maximum value. The maximum value is reached when the Current collector 4 in the upper end position, the current collector 5 in the lower end position. In any intermediate layer, the winding parts act between the pantographs and the coil connections like the partial coils of a thrust winding. The order is particularly advantageous because the equalizing currents are assigned to them Generate the flow locally where the jump in the flow of the leg occurs as a result of the withdrawal of the load current at the pantograph. This will make the The transformer spread is greatly reduced.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt das Schaltschema der F i g. 6. Die erfindungsgemäße Anordnung wirkt in gleicher Weise, wenn die Einspeisung der Netzspannung in den Transformator nicht an den Enden der Spulen, sondern auf einem Teilabschnitt erfolgt. Die maximal abgebbare Spannung ist dann höher als die Speisespannung. Für die Darstellung in F i g. 6 wurden übrigens die gleichen Bezugszeichen wie in der Darstellung nach F i g. 4 und 5 gewählt.Another embodiment of the invention shows the circuit diagram the F i g. 6. The arrangement according to the invention acts in the same way when the feed the line voltage in the transformer is not at the ends of the coils, but at a section takes place. The maximum voltage that can be output is then higher than that Supply voltage. For the illustration in FIG. 6 have been given the same reference numerals as in the illustration according to FIG. 4 and 5 elected.

Das Schaltschema in F i g. 7 zeigt die Anordnung eines Säulentransformators, bei der drei Einheiten zu einem Säulentransformator zusammengefaßt sind, so daß ein dreiphasiger Stelltransformator entsteht. Ein konkretes Ausführungsbeispiel dieses Typs ist in F i g. 8 und 9 dargestellt. Bei dieser Darstellung wurden die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 4 bis 6 benutzt. Die Einheiten des Stelltransformators sind zwischen Jochträgern 15 angeordnet, die durch Spannsäulen 14 miteinander verbunden sind. Im übrigen erkennt man aus der Darstellung in F i g. 8 die Parallelschaltung über Kreuz 7, B.The circuit diagram in FIG. 7 shows the arrangement of a column transformer, in which three units are combined to form a column transformer, so that a three-phase variable transformer is created. A specific embodiment this type is shown in FIG. 8 and 9 shown. In this illustration, the the same reference numerals as in FIG. 4 to 6 used. The units of the variable transformer are arranged between yoke beams 15, which are connected to one another by tensioning columns 14 are. In addition, one recognizes from the representation in FIG. 8 the parallel connection over cross 7, B.

Zu der Darstellung in F i g. 8 und 9 wird schließlich bemerkt, daß nur die beiden äußeren Schenkel eines Dreiphasen-Transformators oben und unten jeweils eine metallische Verbindung zu den Jochträgern haben dürfen. Zwischen dem mittleren Schenkel einerseits und den Jochträgern und äußeren Schenkeln andererseits darf eine metallische Verbindung nicht bestehen.The representation in FIG. 8 and 9 it is finally noted that only the two outer legs of a three-phase transformer above and below, respectively may have a metallic connection to the main girders. Between the middle one Legs on the one hand and the main girders and outer legs on the other hand there is no metallic connection.

Claims

Claims: 1. Two-leg column variable transformer with each Legs of a coil, which are connected in parallel with each other, and with each leg a pantograph, which are mechanically driven in opposite directions, characterized in that, that the coils (2, 3) have the same winding direction, the parallel connection of the coils - According to their spatial arrangement - crossed (7, 8) and the pantographs (4, 5) are electrically connected to each other (Figs. 4 and 5).

2. Two-legged Variable column transformer according to Claim 1, characterized in that the feed of the network in the coils (2, 3) is provided at a winding tap (F i G. 6).

3. Two-legged variable column transformer according to claim 1 or 2, characterized characterized in that two or more units become two-phase or multi-phase variable transformers with mechanically coupled pantographs (4, 5) are combined (Fig. 7 to 9).