DE1488390C - Stelltransformator - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stelltransfor- für den Betrieb erforderlichen Eigenschaften dadurch mator mit einer um einen ferromagnetischen Kern nicht verschlechtert werden, sondern erhalten bleigewickelten Stellwicklung mit blankgemachter, in ben, vor allem die Temperaturfestigkeit, die Span-Richtung der Kernerstreckung verlaufenden Schleif- nungssteifheit und die Eignung zum Abgriff feiner, bahn für einen Stromabnehmer, wobei die Windun- 5 über den gesamten am Transformator liegenden gen der Stellwicklung in mehr als zwei Windungs- Spannungsbereich gleichbleibender Spannungsstufen, gruppen von je mindestens zwei aufeinanderfolgenden Für einen Stelltransformator der eingangs genann-Windungen unterteilt sind, von jeder Windungs- ten Art wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gruppe nur eine einzige Windung als Schleifbahn- dadurch gelöst, daß der Wicklungsraum zwischen der windung dient und die Schleifbahnwindungen in der io Schleifbahn und dem Kern in Kammern unterteilt ist, Schleifbahn in ihrer natürlichen Reihenfolge dicht die in Richtung der Kernerstreckung nebeneinander und lückenlos nebeneinander angeordnet sind. liegen, und daß durch jeweils eine Kammer diejenigen

Zum feinstufigen Abgriff oder zum feinstufigen Windungen der Windungsgruppen laufen, deren zu-

Zuführen von Wechselspannungen sind Stelltransfor- geordnete Schleifbahnwindungen den über der jeweils

matoren in Ring- oder Säulenform gebräuchlich und 15 vorausgehenden Kammer angeordneten Teil der

werden wegen der Möglichkeit einer verlustarmen Schleifbahn bilden.

Regelung verstellbaren Potentiometern vorgezogen. Folglich wird also beim erfindungsgemäßen Stell-

Diese Eigenschaft hat nämlich zur Folge, daß von transformator die Schleifbahn nur von jeder zweiten

ihnen im Betriebszustand nur wenig Wärme erzeugt oder dritten oder «-ten Windung gebildet, während

wird, weshalb diese Stelltransformatoren auch zum 20 die anderen Windungen nicht nur unterhalb der

Einbau in hochempfindliche elektrische Meß- und Schleifbahn, sondern unterhalb der dicht aneinander-

Prüfgeräte geeignet sind. gerückten Windungen der nachfolgenden Schleif-

Dennoch ergeben sich aus dem Umstand, daß zum bahnteile verlaufen. Deshalb wird die Transforma-Abgriff der abgestuften Spannungen eine Schleifbahn torenlänge, gleich, ob es sich um einen Säulen- oder linearer Erstreckung benötigt wird, Eigenschaften, 25 Ringkern handelt, gegenüber einlagiger Bewicklung die die optimale Ausnützung der transformatorischen entsprechend etwa halbiert oder gedrittelt usw., wo-Eigenheiten verhindern. Zunächst ist einzusehen, daß bei dies seine Grenze dadurch findet, daß die Spanbei dem üblichen Auslegen aller Windungen der nung zwischen zwei benachbarten Schleifbahnwin-Transformatorenwicklung in der Schleifbahn die Ge- _; düngen und damit die abgreifbaren Spannungsstufen samtlänge der Schleifbahn mindestens gleich dem 30 nicht zu groß bzw. nicht zu grob werden dürfen.
Produkt aus der Zahl aller Windungen und dem Stelltransformatoren mit einer Schleifbahn für den Drahtdurchmesser sein muß. Bei den gebräuchlichen Spannungsabgriff, die nur von einem Bruchteil der Runddrähten ist aber der Drahtdurchmesser bzw. der Windungen der Regelwicklung gebildet wird, sind an Drahtquerschnitt durch die Belastbarkeit mit dem sich bekannt. Bei einer solchen bekannten Ausfühgeforderten Strom bestimmt. Bei einer gewünschten 35 rung wurde die Schleifbahn von der ersten oder auch Länge des Transformators führt folglich die Förde- der zweiten Hälfte aller Windungen gebildet, was rung, eine feine Abstufung der abgegriffenen Span- den Nutzbereich halbierte, wenn nicht besondere nungen zu ermöglichen, zu der Bedingung, daß der Umschaltmittel angewandt wurden, auf welche sich Drahtquerschnitt klein sein muß. Dadurch aber wird eine bekannte Anordnung bezog,
zwangläufig die Strombelastbarkeit herabgesetzt bzw. 40 In einem anderen bekannten Falle diente abwechdie Forderungen nach einer hohen Strombelastbar- selnd nur jede zweite Windung zur Bildung paralleler keit würden umgekehrt einen großen Drahtquer- Schleifbahnen, damit die einzelnen Schleifbahnwinschnitt voraussetzen. Diese Bedingungen führen bei düngen nicht lückenlos aufeinanderfolgen, sondern dem herkömmlichen Aufbau von Stelltransforma- zwischen ihnen ein entsprechender Abstand verbleibt toren dazu, daß im Vergleich zum Kupfervolumen, 45 und somit der Stromabnehmer "immer nur mit einer d. h. zum Drahtvolumen, ein sehr großes Eisenvolu- Windung in Kontakt kommt. Somit können Strammen benötigt wird, wenn die Schleifbahn alle Win- abnehmer geringen Widerstandes verwendet werden, düngen der Abnahmewicklung enthalten soll. Diese wobei der Abgriff von Stufe zu Stufe abwechselnd Ungleichheit aber hat dann auch zwangläufig zur auf beiden parallelen Schleifbahnen erfolgt. Deshalb Folge, daß das Gesamtvolumen des Stelltransforma- 50 ergab sich aber weder eine Verringerung der Kerntors im Vergleich zu seiner Belastbarkeit, d. h. im länge oder des Eisengewichts, noch konnten Windun-Vergleich zu Transformatoren, die keinen abgestuften gen lageweise übereinander angeordnet werden.
Spannungsabgriff erlauben, sehr groß ist. Die große Des weiteren war es zur leichteren Herstellung von Volumenbeanspruchung muß.als empfindlicher Man- .Ringspulen schon üblich, einzelne Wickelsegmente gel betrachtet werden, wenn derartige Stelltransfor- 55 zu bilden, bei welchen die Anordnung der Windungsmatoren in Meß- und Prüfgeräte eingebaut werden gruppen im Kernaußenraum anders als im Kernsollen, bei welchen heutzutage die Forderung nach innenraum war. Es handelte sich dabei aber weder möglichst geringem Raumbedarf an erster Stelle steht. um Stelltransformatoren, noch hätte der erreichte

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, das Wicklungsaufbau einen Abgriff mit gleichbleibenden Volumen von Stelltransformatoren im Vergleich zu 60 Spannungsstufen erlauben können,
ihrer Belastbarkeit wesentlich zu vermindern und das Schließlich ist mit dem Ziel der Erreichung eines Eisengewicht im Verhältnis zum Kupfergewicht günstigen Verhältnisses zwischen Kupfer- und Eisengegenüber dem bisher bei Stelltransformatoren ge- masse ein Wechselstromregler bekanntgeworden, bei wohnten beträchtlich zu verringern. Zum Beispiel welchem die Kontaktbahn zwar von den äußersten wird Gewichtsgleichheit zwischen Eisen und Kupfer 65 Windungen eines oder zweier Spulenkörper gebildet angestrebt, was bislang unerreichbar schien. Auf wurde. Es handelte sich aber um die stirnseitigen jeden Fall soll die gesamte Länge des Kerns für die Windungen, so daß die Kontaktbahn in bezug auf Wicklung ausgenutzt werden. Es sollen indessen die den Kern radial und nicht parallel zur Kernachse

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verlief. Wenn dann ein zweischenkHger Kern benutzt trägt, die den Windungen der in der zweiten Kammer wurde, konnten allenfalls zwei an gegenüberliegen- enthaltenen Windungsgruppe entnommen sind. Daden Schenkeln des Kerns angebrachte Spulenkörper gegen ist zwar die letzte Kammer mit Windungen für die Bildung einer einzigen, stetig verlaufenden lageweise ausgefüllt, trägt jedoch keine Schleifbahn-Kontaktbahn ausgenutzt werden; auf jeden Fall ließ 5 windungen. Grundsätzlich könnten auch diejenigen sich dann aber nur ein Bruchteil des Kerns für die Windungen der Gesamtwicklung 7, welche nicht zur Kontaktbahn verwerten. Deshalb war das Ziel der Schleifbahnbildung dienen, an irgendeiner Stelle Verringerung des Eisengewichtes nicht in einem unterhalb der Schleifbahn angeordnet sein; denn es optimalen Maße erreichbar. Auch ein feinstufiger kommt lediglich darauf an, daß in der Schleifbahn 2 Abgriff war so nicht ohne eine ungünstige Dirnen- io die einzelnen Windungen in geordneter Reihenfolge sionierung des Spulenkörpers möglich, denn er mußte nebeneinander liegen, um einen monoton abgestuften dann die Form einer flachen Scheibe sehr großen Spannungsabgriff zu ermöglichen.
Durchmessers haben. Daher hat sich diese Lösung In Vervollkommnung dieses Grundaufbaus ist es praktisch nicht bei Stelltransformatoren durchgesetzt; in den meisten Fällen zweckmäßig, die einzelnen vielmehr handelte es sich um einen Seitenweg der 15 Kammern dadurch zu bilden, daß auf den Kern eine Entwicklung, der sich von der mit der vorliegenden Krone 3 aus Isoliermaterial mit Kronenzacken aufErfindung aufgezeigten Lösung der gestellten Auf- gesetzt oder aufgeklebt wird, die die Scheidewände gäbe in entscheidenden Kriterien entfernt. 3a,3b ... zwischen den einzelnen Kammern bilden.

Endlich führen die möglichen Kombinationen zwi- Die zum Tragen der Schleifbahn dienenden Deckel

sehen den bekannten Ausführungen auch additiv 20 5a,5ft... für die einzelnen Kammern müssen da-

nicht zur vorliegenden Erfindung und zur Lösung gegen nacheinander im Laufe des Wicklungsvor-

r\ der zugrunde liegenden Aufgabe, wenn nicht wichtige ganges auf die einzelnen Kammern aufgelegt werden,

iv Eigenschaften von Stelltransformatoren aufgegeben wenn diese mit der vorgesehenen Zahl von Windun-

werden sollen. gen gefüllt sind und der jeweils vorausgehende Kam-

Für die weiteren Erläuterungen der Erfindung wer- 25 rnerdeckel 5a,5b... mit Schleifbahnwindungen be-

den Figuren herangezogen. Es zeigt setzt ist. Die F i g. 2 deutet durch Verbindungsstriche

F i g. 1 schematisch im Querschnitt senkrecht zur zwischen den Drahtquerschnitten an, wie die Win-

Schleifbahn den Aufbau eines ringförmigen Stell- dungsführung etwa gestaltet sein könnte,

transformators gebräuchlicher Ausführung, ■ Eine weitere erfinderische Vervollkommnung des

F i g. 2 schematisch den erfindungsgemäßen Auf- 30 Wicklungsaufbaus ergibt sich, wenn vorschlagsgemäß, bau eines säulenförmigen Stelltransformators im wie F i g. 3 veranschaulicht, an Stelle einzelner anQuerschnitt und einanderzureihender Deckel der Kammern zur BiI-

F ig. 3 und 4 weitere Möglichkeiten der Gestaltung dung einer einigermaßen ebenen Unterlage für die

des Wicklungsaufbaus gemäß der Erfindung. Schleifbahnwindungen ein Band 15 vorzugsweise aus

Bei einer verbreiteten ringförmigen Ausbildung 35 Isolierhaftmaterial genügender Steife verwendet wird, von Stelltransformatoren, beispielsweise mit Spar- Wenn die unterhalb der Schleifbahn 12 liegenden wicklung gemäß Fig. 1, wird meist das Verhältnis »wilden« Windungen selbst keine genügend gleichdes Innendurchmessers zum Außendurchmesser des mäßige Unterlage für das Band 15 abgeben, dann Transformatorkerns α wie 1: 2 bemessen, so daß im sind wiederum am Kern 1 befestigte Scheidewände Kernfenster zwei Windungslagen b übereinander zu 40 13 a, 13 b ... vorzusehen. Das Band 15 wird zwangliegen kommen, wenn auf der äußeren Schleifbahn c, läufig bei richtig angepaßter Drahtführung mit fortan welcher der Spannungsabnehmer d entlanggeführt schreitender Bewicklung auf die Scheidewände 13 a, werden kann, die einzelnen Windungen nebenein- 136... gepreßt, während der Zugang zu den noch :■-> ander liegend eine einzige Lage bilden. Fig. 1 ver- nicht gefüllten Kammern bzw. für die »wilde« Bedeutlicht anschaulich, daß die Länge des Transfer- 45 wicklung durch die gezeigte Hochbiegung des noch matorkerns dadurch bestimmt ist, daß alle Windun- freien Bandteiles freigehalten wird,
gen in der Schleifbahn nebeneinander liegen müssen. Einen anderen Weg veranschaulicht F i g. 4 mit

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung gemäß Aufsicht auf die Schleifbahn. Danach sind die auf F i g. 2 dagegen, zu deren Erläuterung eine lineare den Kern unterhalb der Schleifbahn angeordneten Erstreckung des ferromagnetischen Kerns 1 (Säulen- 50 Scheidewände 23 α, 23 δ ... etwa nach Art der Leitbauform) angenommen ist, wird der die Schleif- schaufeln eines Turbinenrades zur Richtung der Erbahn 2 tragende Teil der Wicklung 7 durch isolierende Streckung eines geraden Kerns bzw. bei einem Ring-Scheidewände 3a,3b... in Kammern 4«, 4 b ... kern nicht radial zur polaren Kernachse, sondern in unterteilt. Durch jede Kammer sind nur diejenigen Richtung von Tangentialflächen an einen gedachten Windungen 6 a, 6 b... von mehreren aufeinander- 55 Zylinder um die Kernachse, mit einem derart bemesfolgenden Windungsgruppen der Gesamtwicklung senen Abstand schräg gestellt, daß sie selbst für die geführt, welche nicht zur Bildung der Schleifbahn Schleif bahnwindungen 22 a, 22 b ... bei entgegenherangezogen werden, während die Schleifbahnwin- gesetzter schräger oder auch schon radialer Ausrichdungen 2a,2b... dieser Windungsgruppen, welche tung der letzteren die Auflagen oder Stützen bilden, die Schleifbahn bilden sollen, als eine Windungslage 60 Zumindest sollte jede Schleifbahnwindung 22 a, über die vorausgehende Kammer gelegt sind, wozu 22b... sich auf eine schräg angeordnete Scheidezweckmäßig jede Kammer nach Füllung mit ihren wand 23α, 23b ... aufstützen können, besser auf Windungen durch je einen Deckel 5 a, 5 b ... aus mindestens zwei. Bei dieser Anordnung werden isolierendem Material geschlossen ist, um eine ebene Deckel oder Bänder zum Abdecken der Wicklungs-Auflage für die nachfolgenden Schleifbahnwindungen 65 kammern und zur Schaffung einer einigermaßen zu erlangen. Es ergibt sich dadurch, daß in der Folge ebenen Unterlage für die Schleifbahnwindungen der einzelnen Kammern 4a, Ab ... die erste Kammer überflüssig,
leer bleibt und nur solche Schleifbahnwindungen Für die Herstellung dieser Wicklungsart bedarf es

nur geringfügiger Änderungen der Wirkungsweise bekannter Ringwickelmaschinen. Zum Beispiel ^;st für die Unterbringung der überschüssigen, nicht zur Schleifbahnbildung dienenden Windungen einer Gruppe jeweils eine etwas stärkere Schwenkung des Ringkernhalters erforderlich. Gegebenenfalls können auch besondere Drahtleitvorrichtungen an der Wikkelmaschine angebracht werden. Diese Maßnahmen sind jedoch dem Fachmann ohne weiteres zugänglich, nachdem das Grundprinzip entsprechend dem Erfindungsgedanken offenbart ist.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung kann man das Volumen von Stelltransformatoren, gleich ob diese eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung haben, oder ob sie nach Art der Spartransformatoren ausgebildet sind, bei welchen eine einzige Wicklung gleichzeitig als Primär- und als Sekundärwicklung dient, gegenüber der konventionellen Form sehr verkleinern. Daher macht es z. B. bei gleicher Belastbarkeit nur noch die Hälfte des bisher erforderliehen Volumens von Transformatoren aus. Dies beruht auf dem Umstand, daß optimale Verhältnisse etwa dann vorliegen, wenn das Eisenvolumen und das Kupfervolumen einander gleich sind.

Claims (8)

25 Patentansprüche:

1. Stelltransformator mit einer um einen ferromagnetischen Kern gewickelten Stellwicklung mit blankgemachter, in Richtung der Kernerstreckung verlaufender Schleifbahn für einen Stromabnehmer, wobei die Windungen der Stellwicklung in mehr als zwei Windungsgruppen von je mindestens zwei aufeinanderfolgenden Windungen unterteilt sind, von jeder Windungsgruppe nur eine einzige Windung als Schleifbahnwindung dient und die Schleifbahnwindungen in der Schleifbahn in ihrer natürlichen Reihenfolge dicht und lückenlos nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsraum zwischen der Schleifbahn (2,12) und dem Kern (1) in Kammern (4a, 4b...) unterteilt ist, die in Richtung der Kernerstreckung nebeneinander liegen, und daß durch jeweils eine Kammer (4 a, 4 b ...) diejenigen Windungen (6 a, 6 b...) der Windungsgruppen laufen, deren zugeordnete Schleifbahnwindungen (2a,2b...22a,

22 b...) den über der jeweils vorausgehenden Kammer (4 a, 4 b ...) angeordneten Teil der Schleifbahn bilden.

2. Stelltransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch jede Kammer (4a,4b...) jeweils eine Windungsgruppe ohne deren Schleifbahnwindung läuft.

3. Stelltransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch jede Kammer (4a,4b ...) jeweils mehrere Windungsgruppen ohne deren Schleifbahnwindungen laufen.

4. Stelltransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kammern (4 a, 4 b ...) Scheidewände (3a, 36 ... 13a, 13b ... 23a, 23b ...) angeordnet sind.

5. Stelltransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer leer bleibt, während über der letzten Kammer keine Schleifbahnwindungen mehr angeordnet sind.

6. Stelltransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Unterlage für die Schleifbahnwindungen auf die darunterliegenden Kammern ein steifes, zusammenhängendes Band (15) aufgelegt ist, das mindestens die Breite der Schleifbahn (12) .hat und sich in deren Richtung etwa senkrecht zu ihren Windungen erstreckt (F i g. 3).

7. Stelltransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (15) durch die Scheidewände (3a, 3b ... 13a, 13b ... 23a,

23 b ...) abgestützt ist (F i g. 3).

8. Stelltransformator nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände (23 a, 236) eine schräge Stellung zur Richtung der Kernerstreckung haben (F i g. 4)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen