DE1949617B2 - Spannungseinstellbarer transformator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen spannungseinstellbaren Transformator mit Abgriffen, die über Abgriffsleitungen zu von einer Bürste iiberstreichbaren Kontaktstücken herausgeführt sind, und mit einem Eisenkern, dessen magnetischer Hauptflußweg sich in zwei magnetische Zweige spaltet, von denen jeweils nur ein magnetischer Zweig mit einem zwischen benachbarten Abgriffen gebildeten Kurzschlußstromkreis verkettet ist.

Bei gewöhnlichen Transformatoren, bei denen die Spannung fein einstellbar i:,t. entsteht beim Umschalten in einem Teil der Wicklung ein Kurzschluß mit resultierendem Kurzschlußstrom. Es ist jedoch bekannt, diesen Kurzschlußstrom unabhängig von einem zusätzlichen Widerstand, einer Reaktanz od. dgl. durch Ausnützung der magnetomotorischen Kraft, die vom Kurzschlußstrom erzeugt wird, niedrig zu halten.

Hierbei besitzen jeweils .^wischen zwei Abgriffen Hegende hinlereinandergeschaltete Windungsgruppen einschließlich der Leitungen zu den Abgriffen getrennte Magnetflußwege. Bei einem Kurzschluß einer der Windungsgruppen wird der Magnetfluß in einen anderen Eisenweg verdrängt, der mit der kurzgeschlossenen Windungsgruppe nicht verkettet ist. Der Kurzschlußstrom wird dadurch erheblich erniedrigt.

So sind beispielsweise Transformatoren der eingangs genannten Art bekannt (österreichische Patentschrift 56 130), be^! denen die in Reihe geschalteten und jeweils zwischen sich abgegriffenen Windungsgruppen auf getrennten Transformatoren, deren Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind, oder auf getrennten Schenkeln eines Mantelkerns sitzen. Im Fall des Mantelkerns ist der Mittelschenkel normalerweise magnctllußfrei. er nimmt jedoch den Magnetfluß danrfauf, wenn eine Windungsgri'ppe auf einem der Schenkel durch die Überbrückung zweier benachbarter Abgriff-Kontaktsiücke kurzgeschlossen ist und damit in diesem Schenkel der durch den Kur/.schlußsirom einerseits und den Erregerslrom andererseits erzeugte Magnetfluß sich zu Null auf he-

ίο ben; da der Erregerstrom durch den intakt gebliebenen Magnetkreisteil begrenzt ist, nimmt der KurzrrhlüBstrom keine allzu hohen Werte an.

De. bekannte Transformator erweist sich jedoch, insbesondere für eine feinstufige Spannungseinstellunc. als kaum darstellbar, da die vielen Verbinduncen der beiden Wicklungen untereinander und zu den Aberiffs-Kontaktstücken einen erheblichen Raum von standig stromdurchflossenen Leitern beanspruchen. Die Folge ist darüber hinaus ein weseiulieber Siieulluß.

Es sind auch fein einstellbare Transformatoren mit einer Erniedrigung des Kurzschlußstroms durch Flußverdriinsiuns bekannt (deutsche Auslegeschrift 1193 502. deutsches Gebrauchsmuster 1774 900).

Diese Transformatoren weisen Abgriffe im Abstand \on einer halben Windung und einen Eisenkern aut, dessen magnetischer K^reis sich in zwei Zweige spaltet. Am Mittelschenkel sitzen zwei einander parallelgeschaltete, nach Art einer zweigängigen Schraube gewickelte Wicklungen, die an den beiden Enden miteinander verbunden sind. Die benachbarten Abcriffe sitzen jeweils abwechselnd auf einer der beiden Wicklungen. Der Kurzschlußstrom zwischen benachbarten Abgriffen durchfließt die Wicklung bis zu mindestens dem näheren Wicklungsende. Die beiden parallelgeschaltetcn Wicklungen müssen so ausgeführt sein, daß jede von ihnen allein die gesamte Belastung aufnehmen kann. Zwar ist. wenn die Bürste nur an einen einzigen Abgriff anliegt, die andere Wicklung doch thermisch als Wärmespeicher an der auftretenden Verlustwärme beteiligt, diese Vcrlustwürme ist jedoch im Vergleich zu einer Spule mit den gleichen Spulenraum ausfüllendem und damit um so dickerem einfach liep^ndem Draht wenigstens doppelt so hoch. Zumindest für die Lieferung von Starkstrom ist damit der Wicklungsraum sehr schlecht ausgenützt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Feineinstellung mit guter Ausnutzung des Transformators zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Transformator der eingangs cenannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Spannungseinstellung nur eine den Hauptflußweg umschlingende Wicklung vorgesehen ist, deren Abgriffe jeweils im Abstand einer halben Windung angeordnet und deren Abgriffsleitungen abwechselnd auf beiden Seiten des einen der beiden magnetischen Zweige herausgeführt sind. Durch diese Ausbildung wird mit der einzigen, nur den Hauptflußweg umschlingenden Wicklung die Feineinstellung in Halbwindungsstufen unter voller Ausnutzung des Effekts der Flußverdrängung ermöglicht. Die Aufteilung des Magnetflusses erfolgt nämlich bei dieser einfachen Konstruktion beispielsweise bei einem Mantel-Eisenkern insofern, als ein Fluß durch jeden der beiden Scitenschenkel, die je einen Zweig des magnetischen Kreises darstellen, fließt, der dem Fluß im Mittelschenkel etwa gleich ist. Es sei nun

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angenommen, daß Ivi einer I'm· chaining ein Kuiz- und die Abgasleitung 7. Diesen Kurzschlußkreis «,chlußkreis aus Liner halben Windung und den jewei- durchsetzt der Zweig 12 des Transformators. .>o daß Igen Ahgnlislcitungcn entstein, der mit dem einen ein Kurzschlußsirom fließt, de.- wiederum den mader magnetischen Zweige verkettet ist. Durch den sinetischen Fluß im Zweis: 12 erniedrigt und «leich-Kuiv.schlulisirom nimmt der FIuB in diesem Zweie. 5 kitia den Fluß im Zwei- O erhöht,
also aiii der Seite des Kur,:· chlußkreises. ab und er- lsi andererseits das Kontaktstück 6 über die Bürste höht sich im anderen Zweig. [3er Fluß im Hi-.uptfluß- 11 mit dem Kontaktstück 10 verbunden, so ist der Wg. also im Mittelschenkel, bleib; u:-.\ erändert. Kreis mit der Abgasleitung 8. der Windung 1 und

Während bei Manteikernen die Auftcilun» in die der Aberitfsleitunü4 kurzgeschlossen. Hieraus emibt beiden magnetische:! Zweige durch die Kernschenke! io sich, dab der Magnetfluß ϊηι Zweig IJi abnimmt und gegeben ist. kann die Aufteilung auch bei anderen derjenige im Zweig 12 wächst. Der Fluß erniedrigt Kernen zweckmäßigerweise dadurch erfolgen, daß sich also in einem der beiden Zweige 12 oder 13. sod:e zwei magnetischen Zweige nur an einzelnen Stel- bald von der Bürste 11 Kontaktstücke kurzaeschlos-Ieη durch Bohrungen getrennt sind, durch die die sen werden, und der Kurzschlußstrom bleibt gering.
Aiigriifsleiuingen herausgeführt sind. Diese Bolirun- 15 F i g. 2 erläutert die Erfindung an einem Transformer -teilen eine sehr einfache Maßnahme zur Ermö«- ma'.ir mit rech'.eckicem Eisenkern. Die Anordnung. !.·. himgdcr !■'lul-'aufspaliimguar. ' be.^nelsweise die .Crt der An/apfuim an der \Vick-

Auch bei Ciroßtransformaloixa i· ₍ durch die Frfin- lung, entspricht derjenigen te,naß F i g. 1.

('■ r.g eine ieiiisuiiige Einteilung mit !-instigen Mit- Die Wicklung wc;m Abgnlie iiiit Abgrilfsle'.tungen

!.in möglich, indem der erlindungsgemäße span- 20 !8. 19 und 20 "auf. die von der Innenseite der Win-

! iTigseinsieHbare Transformator als Feinstufenirans- dung herausgeiührt sind. Entsprechend Jer Zahl die-

u-:mator in Zusammenarbeit mit einem Grobstufen- se- Aburifle sind im Eisenkern 21 in des-eii miille-

t-.inslormaior angewandt wird. Am Grobstufenirans- rem Bereich Bohrungen 22. 23 und 24 vorgesehen.

I.-nr.ator sind nur wenige Abgriffe mit großem Span- durch welche die Abgriffsleiiungen 18. 19 und 21).

r.'.iiigsimierschie-d vorgesehen, während der kleine 25 die an der inneren Seite der Wicklung ansetzen, hin-

]:._;chgeschaltete Feinstufentransformato-· mit seiner durchgeführt sind und der Rahe nach zu Kontaki-

j. .veils an ihren gegenüberliegenden Seiten im Halb- stücken 25. 26 bzw. 27 \erlaufen. Du:ch du~e An-

\.nidimgsabstand angezapften Wicklung, die in ihrer Ordnung wird der Magnetfluß bei jedem loch in

elektromotorischen Kraft den Wickkingsteilen zwi- _zwci Zweige aufgeteilt.

t-Jien je zwei Abgriffen des ürobstufentransforma- 30 Es wurde experimentell ermittelt, daß der Wert i-ts entspricht, an eine oder maximal zwei Abneh- eines Kurzschlußstroms bei einem Transformator ir,eibürsten anlegbar ist. die mit den Abgriffen des ohne Flußverdrängung, bei dem zwei Klemmen zwei iirobstufentransformators verbunden sind, über mit Windungen verbinden. 2Wi Ampere beträgt. Durch ilen Abgriffen des Feinstufentransformators verbun- den Zwischenabgriff nach der Erfindung wird der dene Kontaktstücke gleiten und in ihrem gegenseiti- 35 Kurzschlußstrom auf etwa 5(1 Ampere erniedrigt,
gen Abstand dem Abstand der äußersten Kontakt- Es sind zwei Abgriffe je Windung herauMielührt. Mücke des Feinstufentransformators entsprechen. Dies ergibt eine sehr feine Unterteilung, es kann je-Jlicrdureh läßt sich die Erfindung auf einen weiten doch bauliche Schwierigkeiten bereiten, die Span-Bereich \ on Transformatoren anwenden. nung bei einem Transformator mit größerer Win-

Weitere Einzelheiten. Vorteile und Merkmale der 40 dunsszahl einstellbar zu machen. Die Erfindung eig-Eilindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei- net sich in der beschriebenen Ausführungsform desbimg. Iπ der Zeichnung ist die Erfindung beispiels- halb hauptsächlich für spannungseinstellbare Transweise wranschaulicht, und zwar zeigt formatoren mit verhältnismäßig niedriger Windungs-

F i g. 1 einen Schaltplan eines spannungscinstellba- zahl, die K)V od. dgl. haben. Für eine Spannung von

ren Transformators mit Mantelkern. 45 100 und 2U0V kann ein Spannungsumsehalter ge-

F i g. 2 einen Schaitplan eines spannungseinstellba- maß F i g. 3 ?ur Anwendung kommen. Hierbei ist in

ren Transformators vom Kerntyp und an sich bekannter Weise ein Feinstufentransformator

F i g. 3 einen Schaltplan eines die Erfindung ver- mit Abcriffen von kleiner Spannungsdifferenz mit

wendenden zweistufig schaltenden Transformators einem Grobstufentransformator mit Abgriffen von

für 100 oder 2(H) V. 50 um ein mehrfaches größerer Spannungsdifferenz in

Der in F i g. 1 gezeigte Transformator verwendet Reihe geschaltet. Der Feinstufenirunsformator kann

einen Manlelkern. Windungen 1 und 17 sind um im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 1 oder 2

einen einen Hauptflußweg2 darstellenden Mittel- entsprechen.

schenkel gewickelt. Jede Windung hat an ihren bei- Die Wick'ung 28 des Feinstufentransformators hat

den Seiten je einen Abgriff. An der Vorderseite der 55 Abgriffe mit Abgriffsleitungen 29 und 30. die zu auf

Wicklung sind Abgriffe mit Abgriffsleitungen 3, 4 einer isolierenden Scheibe 31 angeordneten bewegli-

uws. abgenommen und der Reihe nach mit Kontakt- chen kommutatorartig angeordneten Kontaktstücken

stücken 5, 6 usw. verbunden, während Abgriffe mit 32 geleitet sind. Die Wicklung 33 des Grobstufen-

Abgriffsleitungen 7. 8 an der Hinterseite der Wick- transformator ist mit verschiedenen Abgriffen aus-

lung angebracht und mit Kontaktstücken 9. 10 usw. 60 gestattet. woDei zwischen benachbarten Abgriffen

verbunden sind. Auf den Kontaktstücken schleift stets eine gleiche Spannung liegt. Eine Wicklung 34

eine Bürste 11. Der Transformator weist an seinem hat Klemmen 35 und 36. die mit den Klemmen 37

Eisenkern Schenkel als parallele Zweige 12 und 13 und 38 der Wicklung 28 verbunden sind. Die Wick-

des Magnetkreises und Klemmen 14, 15 und 16 für lung 34 erregt also die Wicklung 28. Die Abgriffe

Eingang und Ausgang auf. 65 der Wicklung 33 sind der Reihe nach an ruhende

Ist über die Bürste 11 das Kontaktstück 5 mit dem Abnehmerbürsten 39, 40 angeschlossen. Der Ab-

Kontaklstück 9 verbunden, so ergibt sich ein Kurz- stand zwischen den Abnchmerbürsten 39 und 40 ist

Schluß über die Abgriffsleitung 3. die Windune 17 depijeni£,:n zwischen End-Kontaktstücken 41 und 42

der kommutatorartigen beweglichen Kontaktstücke 32 gleich. Kommen die Kontaktstücke 41 und 42 in Berührung mit den Bürsten 39 bzw. 40 (gestrichelt eingezeichnet), so liegt die Wicklung 28 parallel zu einem Wicklungsteil 43. der den Teil zwischen den Abgriffen der Wicklung 33 darstellt. Hierbei fließt kein Kurzschlußstrom, da die beiden Wicklungen gleiche Spannung aufweisen.

Der Spannungswähler führt hierbei einen verhältnismäßig hohen Strom. Die Anordnung kann deshalb so getroffen sein, daß die Abgriffsleitungen 29 und 30, die die Abgriffe mit den Kontaktstücken verbinden, nicht biegsam sind und der Feinstufentransformator selbst zusammen mit seinen Kontaktstücken 32 integral bewegbar ausgeführt ist; flexible Leitung ist nur für Leitungen 44 und 45 verwandt, welche dit Wicklung 34 anschließen. An deren Stelle könncr auch Schleifringe od. dgl verwendet werden.

Die Anordnung wird über Klemmen 46 und 4" eingangsseitig angeschlossen und hat Ausgangsklem men 47 und 48.

Bei der beschriebenen Anordnung kann die Umschaltung der Spannung leicht durch Verdrehen dei Kontaktstücke 32 erfolgen. Durch eine derartige An-

«ο Ordnung ist es verhältnismäßig leicht möglich, einer spannungseinstellbaren Transformator für Schaltungen 100, 200 V oder darüber zu schaffen, der eine gute Raumausnützung, einen hohen Wirkungsgrad und sehr kleinen Spannungsabfall ohne Widerstand

Reaktor od. dgl. hat. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentanspruch»;:

1. Spannungseinstellbarer Transformator mit Abgriffen, die über Abgriffsleitungen zu von einer Bürste überstreichbaren Kontaklstückcn herausgeführt sind, und mit einem Eisenkern, dessen magnetischer Hauptflußweg sich in zwei magnetische Zweige spaltet, von denen jeweils nur ein magnetischer Zweig mit einem zwischen benachbarten Abgriffen gebildeten Kurzschlußstromkreis verkettet ist, dadurch '".ekeniizeichnet, daß zur Spannungseinstellung nur eine den Hauptflußwg (2) umschlingende Wicklung vorgesehen ist, deren Abgriffe jeweils im Abstand einer halben Windung (1. 17) angeordnet und deren A!>urifMeitun«en (3. 4; 7. 8; 18, 19. 20: 29. 30) abwechselnd ~auf beiden Seilen des einen der beiden magnetischen Zweige (12. 13) herausgeführt sind.

2. .Spannungseinstellbarer Transformator nach Anspruch 1. dadurch gekenn/t.chnet. daß die zwei magnetischen Zweige nur an einzelnen Stellen durch Bohrungen (22, 23. 24) getrennt sind, durch die die Abiiriifsleitungcn (18. 19. 20) herausgeführt sind.

3. Spannungscinstellbarer Transformator nach Anspruch 1 oder 2. gekennzeichnet durch seine Anwendung als FeiiiStufent^ransfcmator in Zusammenarbeit mit einem Gmbstufcntransformator.