DE1961525B2 - Transformator zur dreistufigen spannungseinstellung fuer von einer elektrischen spannungsquelle gespeiste wechselstromverbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Transformatoren zur dreistufigen Spannungseinstellung für von einer elektrischen Spannungjquelle gespeiste Wechselstromverbraucher mit einem magnetischen Schließuügskreis, welcher durch mindestens einen zwischengeschalteten magnetischen Nebenschlußweg in zwei magnetische Teil-Schließungskreise unterteilt ist. sowie mit drei jeweils um die magnetischen Teil-Schließungskreise gelegten, zueinander in Reihe geschalteten

fio Hauptschlußwicklungen, ferner mil diesen jeweils zugeordneten, ebenfalls um die magnetischen Teil-Schließungskrcise gelegten Stcuerwicklungen. deren Ampcrcwindungszahlen entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der zugehörigen, auf dem betreffenden

ds Teil-Schlicßungsl·:reis befindlichen Hauptschlußwicklung gewählt sind, und schließlich mit Mitteln zum Schließen und öffnen der Stromkreise der Steuerwickluimen.

Ein derartiger Transformator ist aus der schweize tischen Patentschrift 123 394 bekannt. Hierbei ist der magnetische Schließungskreis durch zwei zwischengeschaltete magnetische Nebenschlußwege in drei magnetische Teil-Schließungskreise unterteilt, um welche je eine Hauptschlußwicklung und je zwei zugehörige Steuerwicklungen gelegt sind, die ihrerseits wieder durch Schaltmittel wahlweise entweder ausschaltbar oder kurzschließbar oder, bezüglich der auf einem Teil-Schließungskreis vorgesehenen Steuerwicklungen, hintereinander schaltbar sind.

Für den Wechsel von einer Stufe der Spannungseinstellung auf die andere sind bei dem bekannten Transformator Änderungen der Schaltzustände an mehreren Steuerwicklnngen erforderlich, wodurch die Steuereinrichtungen kompliziert werden. Außerdem verteuert die große Anzahl von Steuermitteln und zugehörigen Schaltern die Herstellung des bekannten Transformators.

Aus der britischen Patentschrift 1 097 42 7 bekannte Anlasserschaltungcn sehr einfachen Aufoaues mit einer auf einem magnetischen Sehließungskreis vorgesehenen Hauptschhißwicklung und einer einzigen, /.'!gehörigen, auf demselben magnetischen Schließungskreis befindlichen Steuerwicklung gestatten nur eine zweistufige Spannungseinstellung.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werdi. n, die Anzahl der für die dreistufige Spannungseinstellung crfoiderlichen Sleuerwicklupgen und zugehörigen Schaltmitiel bei ;inem Transformator der eingangs angegebenen, allgemeinen Art zu vermindern.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor. daß die dei Spannungsquelle am nächsten gelegene Hauptschlußvvicklung auf einen der beiden Teil-Schließungskreise aufgewickelt ist, während die übrigen bc-den Hauptschlußwicklungen um den anderen der beiden Teil-Schließungskreise gewickelt und mit dem zwischen ihnen gelegenen Verbindungspunkt an den Wechselstromverbraucher gelegt sind, daß weiterhin das Ende der beiden Hauptschlußwicklungen über einen Schalter mit Nullpotential verbindbar ist, daß ferner der die einzelne Hauptschlußwicklung tragende Teil-Schließungskreis eine von insgesamt zwe> Steuerwicklungen trag«, deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der einzelnen Hauptschlußvvicklung ist. während auf dem anderen Teil-Schließungskreis, welcher die beiden Hauptschlußwicklungen trägt, die andere der beiden Steuerwicklungen angeordnet ist, deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zur Amperewindungszahl der der Spannungsquellf näher liegenden Hauplsdilußwicklung der beiden auf diesem Teil-Schließungskreis gelegenen Hauptschiußwicklungen gewählt ist.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der zuvor angegebenen Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die der Spannungsquelle näher liegenden beiden Hauptschlußwicklungen auf einen der beiden Teil-Schließungskreise aufgewickelt sind, während die dritte Hauptschlußwicklung auf den anderen der beiden Teil-Schließungskreisc aufgewickelt ist. daß weiter die beiden am¹ hinein Teil-Schließungskreis gelegenen Hauplschlußwicklungen mit ihrem Verbindungspunkl an den Wechsclstromvcrbrauchcr angeschlossen sind, wahrem! die einzelne Hauplschlußwicklung mit einem Ende mit Nullpotential fest verbunden ist. daß ferner der die zwei Hauptschiußwicklungen tragende Teil-Schließungskreis eine von insgesamt zwei Steuerwicklungen trägt, die eine zur Amperewindungszahl der der Spannungsquelle direkt benachbarten Hauptschlußwicklung entgegengesetzt gleichwertige Amperewindungszahl aufweist, während

der andere der beiden Teil-Schließungskreise die andere der beiden Steuerwicklungen trägt, deren

Amperewindungszahl zu derjenigen der einzelnen Hauptsohlußwicklung entgegengesetzt gleichwertig ist. Man erkennt, daß mit beiden erfindungsgemäßen

ίο Lösungen erreicht wird, daß der die Hauptschiußwicklungen durchdringende Fluß in dem magnetischen Sehließungskreis durch Schaltung von nur zwei Steuerwicklungen in drei Stufen geändert werden kann. Der an sich bekannte Vorteil einer Spannungs-

rs einstellung durch Schaltung von Steuerwicklungen mittels Schaltern kleiner Leistung kann also auch bei einer ir der erfindungsgemäßen Weise mit einer geringeren Anzahl von Steuerv '...klungen ausgestatteten Schaltung beibehalten werden.

Im übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung Gegenstand der Patentansprüche 3 bis 7. Eine Reihe von Ausführungsbeispielen wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 eine schematische Abbildung einer erfinduny.sgemäßen Schaltung, welche nur eine Phase der insuesamt dreiphasigen Schallung zeigt.

F i g. 2 einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 3 eine ähnliche Abbildung wie F i g. 1 von einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung,

F i g. 4 ein ähnliches Schaltbild wie F i g. 1 von einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung,

F i g. 5 ein Schaltbild ähnlich F i g. 4, welches eine

vierte Ausführun^sform der Erfindung wiedergibt.

F i <i. 6 ein Schaltbild ähnlich F i g. 4 von einer

fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung,

F i g. 7 ein schematisches Schaltbild ähnlich F i g. 1

von einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 8 ein schematisches Schaltbild ähnlich den

vorausgehenden Figuren, welches eine siebente Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schallung zeigt,

F i g. 9 ein schematisches Schaltbild einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung uⁿd schließlich

Fig. 10 ein schematisches Schaltbild ähnlich Fig. 1, welche.-, eine n-unte Ausführungsfor.Ti der erfindungsgemäßen Schaltung angibt.

Die F i g 1 und 2 zeigen schematische Abbildungen bzw. Schaltbilder einer grundsätzlichen Ausführungsform der Erfindung. In den Zeichnungen ist mit A-R-C-D-A ein magnetischer Sehließungskreis bezeichnet, welcher beispielsweise einen geblechten Kern enthalten kann. Bei A-C-B ist ein magnetischer Nebenschluß angedeutet, welcher den genannten

Ίο magnetischen Sehließungskreis in zwei Teü-Schließi.ingskrcise unterteilt, nämlich A-C-R-C-A sowie A-C-B-D-A. Im Mauptstromkreis der Schaltung liegen zueinander in Reihe geschaltete Hauptschlußwicklungei: T₁. T₁ und Γ,. Mit f, und /_: sind Steuerwick-

'15 hingen bezeichnet, die jeweils unabhängigen Stromkreisen zugeordnet sind. Mit S ist ein Nullpunktschalter bezeichnet, während k, und k₂ Schalter zur Unterbrechung oder Vervollständigung der Strom-

kreise der genannten Steuerwicklungen /, und f, sind. Die erwähnten Bauteile sind nun so angeordnet, daß die im Hauptstromkreis gelegene Hauptschlußwicklung T₁ und die Steuerwicklung /, um den magnetischen Teil-Schließungskreis A-C-B-C-A gelegt sind, während die Hauptschlußwicklungen T₂ und T, sowie die Steuerwieklung I₂ um den magnetischen Teil-Schließungskreis A-C-B-C-A gelegt sind. Die Hauptschlußwicklung T₁ einerseits und die Steuerwieklung I₁ andererseits sowie die Hauptschlußwicklung T₂ einerseits und die Steuerwieklung J₂ andererseits besitzen jeweils umgekehrt gleich große Amperewindungszahlen. Der Verbindungspunkt zwischen den Hauptschlußwicklungen T₂ und T₃ ist an den anzulassenden Motor angeschlossen, und die Endklemme der Hauptschlußwicklung T₃ ist über einen Schalter S an Nullpotential anlegbar.

Ist bei dem soeben angegebenen Ausführungsbeispiel während des Anlaufes des Motors der Schalter S geschlossen und ist gleichzeitig auch der Hauptschalter K geschlossen, so wird dem Motor folgende Spannung zugeführt:

Sammelschienenspannung ·

T₃

T_x + T₂

Dem Motor wird also während des Anlaufes eine verminderte Spannung zugeführt. Der hierbei erzeugte magnetische Fluß verläuft in einem magnetischen Schließungskreis A-C-B-D-A.

Wird nun der Schalter fc, für den Stromkreis der Steuerwieklung f, geschlossen, so wird der durch die Hauptschlußwicklung T₁ des Hauptstromkreises erzeugte magnetische Fluß durch denjenigen Fluß zu Null aufgehoben, welcher durch die Steuerwieklung f, erzeugt wird. Der magnetische Fluß verläuft daher nun in einem magnetischen Schließungskreis A-C-B-D-A. Die dem anzulassenden Motor zugeführte Spannung steigt daher entsprechend dem folgenden Ausdruck an:

Sammelschienenspannung ■

T₂+ T₃'

Es ergibt sich dann eine entsprechende Erhöhung des Motordrehmomentes. Ist die Motordrehzahl in der zuvor beschriebenen Weise erhöht worden, so wird der Schalter S geöffnet, während andererseits der Schalter k₂ der Steuerwieklung I₂ geschlossen wird. Hiernach wird der Spannungsabfall, welcher durch die Hauptschlußwicklung T₂ verursacht wird, vermittels der Steuerwieklung I₂ nunmehr aufgehoben, und daher wird nun eine Spannung an den Motor geführt, welche in ihrer Größe mit der Sammelschienenspannung übereinstimmt, so daß der Motor nunmehr in den Normalbetrieb unter voller Spannung umgeschaltet ist.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform sind die den Steuerwicklungen zugeordneten Schalter λ-, und Jt₂ zur Regulierung der zuzuführenden Spannung in den Stromkreisen dieser Steuerwicklungen gelegen, welche in an sich bekannter Weise unabhängig vom Hauptstromkreis sind, woraus sich auch hier die Möglichkeit ergibt, kleine Schalter zu verwenden, die mit niedriger Spannung betrieben werden. Hieraus folgt, daß billige Schaltmittel von geringem Raumbedarf zur Steuerung von Vorgängen verwendet werden können, bei denen große Ströme und oder hohe Spannungen auftreten.

Auch während der Erhöhung der Motordrehzahl ist es ohne weiteres möglich, in der zuvor beschriebenen Weise nach Belieben die Größe der dem Motor zugeführten Spannung zu verändern, indem die Schaltung in der angegebenen Weise betrieben wird.

Es ist ferner möglich, den Motor mit einer höheren

Spannung als der zuvor erwähnten Anlaufspannung anzulassen, indem der Schalter Ic₁ beim Einschalten des Motors geschlossen wird. Außerdem kann lurch

ίο Einstellen der Öffnungszeiten sowohl des Schalters fc, als auch des Schalters k₂ auf Null der Motor mit der vollen Sammelschienenspannung angelassen werden.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer

Anlaßtransformatorschaltung, bei welcher ein Schalter zur Verbindung mit Nullpotential nicht erforderlich ist. Mit A-C-B-D-A ist wieder ein magnetischer Schücßungskreis bezeichnet, der aus einem geblechten Eisenkern od. dgl. hergestellt sein kann. Bei A-C-B ist ein magnetischer Nebenschluß angedeutet. T₁, T₂ und T₃ stellen im Hauptstromkreis liegende Hauptschlußwicklungen dar, die zueinander in Reihe geschaltet sind. I₁ und f₃ bezeichnen Steuerwicklungen, die jeweils vom Hauptstromkreis unabhängigen Stromkreisen angehören. Zc₁ und k₃ sind die den genannten Steuerwicklungen I₁ und f₃ jeweils zugehörigen Kurzschlußschalter. Die Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂ und die Steuerwicklung f, sind um den Teil-Schließungskreis A-C-B-C-A gelegt, welcher durch den magnetischen Nebenschluß A-C-B abgeteilt und vervollständigt wird. Andererseits sind die Hauptschlußwicklung T₃ und die Steuerwicklungen T₃ um den jeweils anderen magnetischen Teil-Schließungskreis A-C-B-D-A gewickelt. Die Hauptschlußwicklung T₁ und die Steuerwieklung f, sind so bemessen und ausgebildet, daß letztere eine entgegengesetzt gleichwertige Amperewindungszahl mit Bezug auf die erstgenannte Wicklung hat, und in gleicher Weise sind die Hauptschlußwicklung T₃ und die Steuerwieklung r, so ausgebildet, daß letztere eine entgegengesetzt gleichwertige Amperewindungszahl mit Bezug auf die Hauptschlußwicklung T₃ hat. Der Mittelpunkt oder Verbindungspunkt der beiden Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂ ist an den Motor angeschlossen, und die Endklemme der Hauptschlußwicklung T₃ ist unmittelbar mit Nullpotential verbunden.

Es sei nun angenommen, daß zum Einschalten des Motors der Hauptschalter K und gleichzeitig hiermit auch der Schalter Zc₃ für die Steuerwicklung r₃ geschlossen werden. Dann wird dem Motor Tilgende Spannung zugeführt:

Sammelschienenspannung ■ ——?-— .

Der Motor wird also mit verminderter Spannuni angelassen. Der hierbei erzeugte magnetische Flui verläuft in dem magnetischen Kreis A-C-B-C-A.

Soll nun das bei der betreffenden Belastung erforder

liehe Anlaufmoment erhöht werden, so wird de Schalter ic, der Steuerwicklung r, geöffnet. Danacl wird dem Motor eine Spannung entsprechend der folgenden Ausdruck zugeführt:

Sammelschienenspannung

T₂ + 7", T₁ + T₂ +

Der dabei erzeugte magnetische Fluß verläuft i diesem Betriebszustand innerhalb des maenetische Kreises A-C-B-D-A.

Wird jetzt der Schalter k_t der Sleuerwicklung r, nach einer Erhöhung der Motordreh/ahl in der oben beschriebenen Weise geschlossen, so verschwindet die der Hau>vschlußwicklung T₁ entsprechende Reaktanz, was zur Folge hat. daß dem Motor die volle Spannung zugeführt wird. Der magnetische Fluß verläuft in diesem Betriebszustand innerhalb des magnetischen Kreises A-C-B-D-A.

Bei dem oben angegebenen Ausfuhrungsbeispiel erfolgt der Anlauf des Motors unter Verwendung der Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂. Für das weitere Beschleunigen des Motors werden sämtliche Hauptschlußwicklungen T₁, T₂ und 7'₃ eingesetzt. Bei Betrieb unter der vollen Spannung findet nur die Hauptschlußwicklung T₂ und T₃ Verwendung. Wird jedoch die Anordnung so getroffen, daß folgende Bedingung eingehalten wird

T₁ + T₂<T₂+ T₃
T₁ < T₃,

so ist es möglich, die während des Betriebes unter voller Spannung erzeugte Kraftflußdichte im Vergleich zu der während des Anlaufes des Motors erzeugten Kraftflujjdichte stark zu verringern. Es ist daher möelich, den Magnetisierungsstrom während des Normalbetriebes der Anlaßtransformatorscna'iiung auf V20 bis V40 ^zu verringern und außerdem die Leistungsverluste auf einen sehr kleinen Wert herabzumindern.

Aus den obigen Gründen ist es nicht notwendig, die Verbindung zum Nullpunkt der Schaltung während des Normalbetriebes zu öffnen. Es ist daher möglich, eine sehr vorteilhafte Anlaßtransformatorschaltung ohne Nullpunktschalter aufzubauen, welche geringen Raumbedarf besitzt, geringes Gewicht aufweist und billig ist.

Auch bei der hier beschriebenen Ausführungsform können als Kurzschlußschalter /c, und fc₃ Tür die Steuerwicklungen Schalter von geringem Raumbedarf und nach Belieben niedriger Betriebsspannung eingesetzt werden, indem einfach ein entsprechendes Windungsverhältnis der Wicklungen T₁ und f, bzw. T₃ und /₃ gewählt wird. Die platzsparenden Niederspannungsschalter lassen sich dann besonders wirtschaftlich verwenden, wenn sie in Anlassern für hohe Ströme eingesetzt werden.

In F i g. 4 ist ein Ausrührungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei welchem zwischen den Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂ des in F i g. 3 gezeigten Anlaßtransformators mehrere, wahlweise verwendbare Anzapfungen a. b und c vorgesehen sind. Wird die Verbindung zu dem anzulassenden Motor zwischen diesen Anzapfungen umgeschaltet, so kann das Amperewindungsverhältnis zwischen den Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂ verändert werden, so daß sich die Spannung verändern läßt, mit welcher der Anlauf des Motors ausgeführt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 wird die Tatsache, daß in den magnetischen Schließungskreisen ein bestimmter magnetischer Fluß erzeugt wird, dazu ausgenutzt, die Leistung für die Betätigung der Schalter ic,, k₃ für die Steuerwicklungen sowie anderer Schalter in der nachfolgend angegebenen Weise abzuleiten.

In F i g. 5 ist ein magnetischer Schließungskreis A-B-C-D-E-F-A dargestellt. Ferner sind jeweils magnetische Nebenschlüsse A-G-C und F-H-D vorgesehen.

/wischen den Punkten Ii und C ist eine Hauptschlußwicklung T₁ aufgewickelt, eine weitere Hauptschlußwicklung T₂ befindet sich zwischen den Punkten C" und D und wiederum eine andere Hauptschlußwicklung T₃ liegt zwischen den Punkten D und E. so daß die genannten Hauptsehlußwicklungen hintereinander aufgereiht sind. Zwischen den Punkten B und A ist eine Steuerwicklung f, aufgewickelt, und eine weitere Steuerwicklung I₃ liegt zwischen den Punkten E und F. Schließlich ist zwischen den Punkten F und A eine zusätzliche Wicklung I₂ als Hilfsspannungsquelle für die Schaltung angeordnet. Die Wicklung /₂ ist über einen Wählerschalter CS an die Steuerschaltung angeschlossen.

Durch die zuvor beschriebene Anordnung wird erreicht, daß stets ein magnetischer Fluß in dem Schenkel F-A erzeugt wird, gleichgültig, ob sich die Schaltung im Anlaufzustand, in der Beschleunigungsphase oder im Nennbetrieb befindet. Es wird daher immer eine elektromotorische Kraft in der Wicklung I₂ induziert. Demgemäß ist es möglich, die den Steuer-' wicklungen i, bzw. f₃ zugeordneten Schalter k_x bzw. k₃ od. dgl. ohne die Verwendung einer anderen, äußeren Stromquelle oder eines als Hilfsstromquelle dienenden Transformators zu betätigen.

Werden bei den Ausfiih rungsbeispielen nach den F i g. 1 und 2 die den Steuerwicklungen zugeordneten Schalter ic-, und k₂ geöffnet, um den magnetischen Kreis A-C-B-D-A als Schließungskreis zu verwenden oder werden die den Steuerwicklungen zugeordneten Schalter Zc₁ und Ic₃ der Ausführungsformen nach den F i g. 3 und 4 geöffnet, um wiederum den magnetischen Schließungskreis A-C-B-D-A zu wählen, so verläuft ein Teil des magnetischen Flusses als Streufluß über den magnetischen Nebenschluß A-C-B. Die tatsächlich dem Motor zugeführte Spannung betiagt daher im Falle der Ausführungsbeispiele nach F i g. 1 und F i g. 2

Sammelschienenspannung · =——?

M +

+ 's

oder im Falle der Ausführungsbeispiele nach den F i g. 3 und 4

T₂ +T₃

Sammelschienenspannung ·

₁ + T₂ + T₃

worin α den magnetischen Streuflußkoeffizienten bezeichnet, welcher in Abhängigkeiten von bestimmten Faktoren, wie der Kraftflußdichte in dem magnetischen Kreis oder den verwendeten Konstruktion werkstoffen, veränderlich ist.

F i g. 6 zeigt nun eine Ausführungsform der Erfin dung, die so aufgebaut ist. daß der zuvor erwähnti Streufluß vermieden wird. Bei diesem Ausfiihrungs beispiel ist der magnetische Nebenschlußweg A-C-I mit einer den magnetischen Streufluß verhinderndei Wicklung f„ bewickelt. Ein Schalter k_B zur Kurz Schließung der zuvor erwähnten Wicklung t_B wir nur dann geschlossen, wenn der magnetische Schlie ßungskreis A-C-B-D-A verwendet wird, wobei sämi liehe Stromkreise der Steuerwicklungen aufgetrenr sind, so daß der magnetische Streifluß über de magnetischen Nebenschlußweg A-C-B -emiittels d< genannten Wicklung t_B verhindert werden kann. D den magnetischen Streufluß verhindernde Wicklung wird also in solcher Weise aufgebracht, daß sie eine magnetischen Fluß erzeugt, der entgegengesetzt zi

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Richtung des Sireiiflusses ist und dessen Größe zur Aufhebung des magnetischen Streuflusses ausreicht.

Nachfolgend ist in einer Tabelle der jeweilige

Schaltzustand, d h. offen oder ueschlossen. der einzel-

neu Schalter während des gesamten Betriebsablaufes nämlich des Anlaufes, der weiteren Beschleurüguiu und des Nennbetrieb^s für das AusRihrungsbeispie .'ach F i e. 6 aiucuebcn.

Anliiul

Schalter A₁
Schalter A₃
Schalter k_B

offen

geschlossen

offen

15 Beschleunigung

offen
offen
geschlossen

Ncnnbctrieh

geschlossen

offen

offen

Die Fig. 7 bis 10 zeigen weitere Schaltiiiigsmöglichkeiten für Anlaßtransformatorschaltungen nach der Erfindung, welche sich für die Anwendung im Bereich niedrigerer Spannungen, beispielsweise bis zu etwa 400 V. eignen. Die Zeichnungen zeigen jeweils den eine einzelne Phar-e betreffenden Teil einer dreiphasigen Anlaßtransformatorschaltung.

Zunächst sei Fig. 7 der Zeichnungen näner betrachtet. Die hier gezeigte Schaltung ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Schaltung nach Fig. 1 ähnlich, jedoch mit dem Unterschied gegenüber der zuvor beschriebenen Schaltung, daß die Steuerwicklungen f, und f₂ parallel zu den Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂ an den Hauptstromkreis gelegt sind, wodurch sich erreichen läßt, daß bei Schließung der Schalter A₁ und A₂ die Hauptschlußwicklungen und die Steuerwicklungen jeweils anteilig den durch den Hauptstromkreis fließenden Strom übernehmen.

Bei diesem Ausführungsbeispiei ist in genau derselben Weise wie bei der zuvor an Hand von F i g. 1 beschriebenen Schaltung nach der Erfindung eine Folge von Betriebszuständen möglich, nämlich Anlauf unter verminderter Spannung, stärkere Beschleunigung und Betrieb unter voller Spannung. Auf Grund der Tatsache, daß ein Teil des im Hauptstromkreis fließenden Stromes auch über die den Steuerwicklungen zugeordneten Schalter A₁ und A₂ fließt, ist allerdings aus den oben angegebenen Gründen ein stärkerer Verschleiß der Schaltkontakte zu erwarten.

Selbst wenn aber r, = T₁ oder f, = T₂ gewählt wird, so ist die Größe des über den jeweiligen Schalter A₁ bzw. A₂ fließenden Stromes nur ¹Z₂ /. wobei der Kontaktverschleiß durch einen Ausdruck K/² angegeben werden kann, worin K eine durch das Kontaktmaterial vorgegebene Konstante bedeutet. Wird daher I₁ = T₁ bzw. I₂ = T₂ gewählt, so kann die Lebensdauer der Schalter A₁ und A₂ in diesem Falle auf das Vierfache der Lebensdauer verlängert werden, welche bei einer Ausfuhrungsform anzusetzen ist. bei der der gesamte, im Hauptstromkreis fließende Strom über die Schalter A₁ und A₂ geleitet wird. Im praktischen Betrieb kann die Lebensdauer der genannten Schalter weiter durch geeignete Auswahl der Windungsverhältnisse der Hauptschlußwicklungen und der Steuerwicklungen verlängert werden. Aus den obigen Gründen reicht also bei der hier beschriebenen Ausführungsform die leichte Bauart der Schalter A₁ und A₂ fur die Verwendung im Niederspannungs- ''-bereich aus.

F i g. 8 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anlaßtransformatorschaltung für Niederspannungszwecke, bei der kein Nullpu.iktschalter erforderlich ist. Diese Schaltung entspricht im ⁿrinzip der an Hand von Fig. 3 beschriebenen Anlaßuansformatorschaltung nach der Erfindung. Ähnlich wie bei der Schaltung nach F i g. 7 liegt der einzige Unterschied gegenüber der Schaltung nach F i g. 3 darin, daß nur die Steuerwicklungen f, und f₃ parallel zu den Haupt schlußwicklungen T₁ und T, an den Hauptstromkrei; angeschlossen sind.

Ohne weiteres läßt sich erkennen, daß sich mit dei Aur.führungsform nach F i g. 8 genauso wie mit dci Schaltung nach F i g. 3 folgende Folge von Betriebs zustanden erzielen laßt: Anlauf des Motors untei verminderter Spannung, stärkere Beschleunigung unc Betrieb unter voller Spannung. Wie im Falle vor F i g. 7 ist auch hier der Kontaktverschleiß vernachlässigbar klein.

F i g. 9 der Zeichnungen zeigt ein Schaltbild einei Abwandlung der in Fig. 7 dargestellten Schaltung Das Ausfuhrungsbeispiel nach "Fig. 9 ist in der grundsätzlichen Merkmalen demjenigen nach Fig." gleich, jedoch mit dor Ausnahme, daß die Hauptschlußwickliingcii T₂ und Γ, einander gleichwertige Ampcrewindungszahlen besitzen und daß die Steuer wicklung/, nun weggelassen ist

Wird bei dieser Ausfuhrungsform der Nullpunktschalter S gleichzeitig mit dem Sammelschiencnschalter K geschlossen, so gelangt folgende Spannung zuir Motor:

Sammelsehienenspannung

T₁ + f]

Der Motor läuft also mit verminderte¹· Spannung an. Wenn nun der tier Sleuei wick lung r, zugeordnete Schalter A₁ geschlossen wird, so w d dem Motoi folgende Spanning /.ιιμοΓϋΙιΐΊ:

SammelschieiHMispiinmiiifi

■'·.. ι τ,·

Es erfolgt also cmc vasi.iikte l'rhöhung dei Motordreh/ahl. WmI sdttifl.tlu-lt ik-r Schalter A, geschlossen und wiiil μΙοκ-Ιι/ηΐ!}· dci Niillpunktschaüeri geöffnet, so lieben sich du· Spannunusablallc. die vor den HauptschluBwitkliingiMi /. und T, veru.saclr werden, gegeneinander auf. ila die Richtung ir welcher der Strom die I liuiptsehlulUvicklunc 7". durch fließt, zu der Richtung des Stromes durch "die Haupt schlußwicklung T, en'i-encufiesct/t ist. so daß dei Motor nun an die volle Spannung geloi-.t und mi dieser betrieben wird.

In Fig. 10 ist ein schema! isehos Schaltbild einei gegenüber Fig. 8 ubgewiitnlolU'n Aus'nh'-ungslOnr der Erfindung gezeigt. Hie Schaltung uicli Fi g. K entspricht zwar ini wesentlichen i1cik:müo·.. nacl F i g. S. jedoch mit dem I hitersclucd. daß nunmehr dit Hauptschlußwicklunuen 7', und .' einander entsprechende Amperc\vi:klun*zs/ahlen aufweisen und daf. die Steuerwicklung f, weggelassen ist.

Wird hoi dieser Ausführungsform der Hnindung der Schalter k_} geschlossen und wird gleichzeitig damit auch der Sammelschicnenschaltcr K geschlossen, so gelangt folgende Spannung zum Motor:

Sammelschienenspannung ·

T₁ + T₁'

und der Motor läuft mit verniinderter Spannung an. Hat sich dann dt.s für den betretfenden Belastungszustand erforderliche Anlaufmoment erhöht, so kann der Schalter Zc₃ geöffnet werden. In diesem Zustand wird dem Motor folgende Spannung zugeleitet:

Sammelschienenspannung ■

T₂ +

+T₂

Die dem Motor zugeführte Spannung is·, also erhöht worden. Nachdem die Drehzahl des Motors auf diese Weise stärker erhöht worden ist. wird der Schalter Zc₁ geschlossen. Dies bewirkt, daß sich die von den Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂ jeweils erzeugten Spannungsabfälle gegenseitig aufheben, weil

die Richtung des durch die Hauptschlußwicklung T₁ fließenden Stromes entgegengesetzt zu der Richtung des die Hauptschlußwicklung T₁ durchfließenden Stromes ist. Dies führt dazu, daß dem Motor eine der

S Sammelschienenspannung gleiche Spannung zugeleitet wird.

Bei dem vorliegend beschriebenen Ausfü!.:ungsbcispicl fließt ein Teil des den Hauptstromkreis durchfließenden Stromes auch über die Schalter k, und k₃. Aus denselben Gründen, wie sie oben in Verbindung mit der Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 7 angegeben worden sind, ist jedoch der Kontaktverschleiß der Schalter Zc₁ und k₃ vernachlässigbar klein.

Während die Erfindung vorstehend in ihrer Anwendungauf Anlaßtransformatorschaltungen für Wechselstrommotoren beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die erfindungsgemäßen Schaltungen auch für die dreistufige Spannungseinstellung verschiedener anderer Wechselstrommaschinen oder -gerate in dei zuvor beschriebenen Weise verwendbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Transformator zur dreistufigen Spannungseinstellung fiir von einer elektrischen Spannungsquelle gcopeiste Wechselstromverbraucher mit einem magnetischen Schließungskreis, welcher durch mindestens einen zwischengeschalteten iP-gnetischen Nebenschlußweg in zwei magnetische Teil-Schlie3ungskreise unterteilt ΪΛ, sowie mit drei jeweils um die magnetischen Teil-Schließungskreise gelegten, zueinander in Reihe geschalteten Hauptschlußwicklungen, ferner mit diesen jeweils zugeordneten, ebenfalls um die magnetischen Teil-Schließungskreise gelegten Steuerwicklungen, deren Amperewindungszahlen entgegen gesetzt gleichwertig zu derjenigen der zugehörigen, auf dem betreffen len Teil-Schiießungskreis befindlichen Hauptschlußwicklung gewählt sind, und schließlich mit Mitteln zum Schließen und öffnen der Stromkreise der Steuerwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Spannungsquelle am nächsten gelegene Hauptschlußwicklung (T₁) auf einen der beiden Teü-Schließungskreise aufgewickelt ist, während die übrigen beiden Hauptschlußwicklungen (T₂. T₃) um den anderen der beider Teil-Schließungskreise gewickelt und mit dem wische^ ihnen gelegenen Verbindungspunkt ai den Wechselstromverbraucher gelegt sind, daC weiterhin da» Ende der beiden Hauptschlußwicklungen über einen Schaltet [S) mit Nullpotential verbindbar ist, daß ferner Jer die einzelne Hauptschlußwicklung (T₁) tragende Teil-Schließungskreis eine von insgesamt zwei Steuerwicklungen (Z₁) trägt, deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der einzelnen Hauptschlußwicklung (T₁) ist, während auf dem anderen Teil-Schließungskreis, welcher die beiden Hauptschlußwicklungen (T₂, T₃) tragt, die andere der beiden Steuerwicklungen (Z₂) angeordnet ist, deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zur Amperewindungszahl der der Spannungsquelle näher liegenden Hauptschlußwicklung (T₂) der beiden auf diesem Teil-Schließungskreis gelegenen Hauptschlußwicklungen gewählt ist (Fig. 1 und 2).

2. Transformator zur dreistufigen Spannungseinstellung tür von einer elektrischen Spannungsquelle gespeiste Wechselstrouiverbraucher mit einem magnetischen Schließungskreis, welcher durch mindestens einen zwischengeschalteten magnetischen Nebenschlußweg in zwei magnetische Teil-Schließungskreise unterteilt ist, sowie mit drei, jeweils um die magnetischen Teil-Schließungskreise gelegten, zueinander in Reihe geschiltcten Haup. chlußwicklungen. ferner mit diesen jeweils zugeordneten, ebenfalls um die magnetischen Teil-Schließungskreise gelegten Steuerwicklungen. deren Amperewindungszahlcn entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der zugehörigen, auf dem betreffenden Teil-Schließungskreis befindlichen Hauptschlußwicklung gewählt sind, und schließlich mit Mitteln zum Schließen und öffnen der Stromkreise der Steuerwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Spunnungsqucllc nähe, liegenden beiden Hauptschlußwicklungen (7",. T₂) auf einen der beiden Teil-Schlicßungskreisc lufucwickclt sind, während die dritte Hauptschluß-

wicklung (T₃) auf den anderen der beiden Teil-Schließungskreise gewickelt ist, daß weiter die beiden auf einem Teil-Schließungskreis gelegenen Hauptschlußwicklungen (T₁, T₂) mit ihrem Verbindungspunkt an den Wechselstromverbraucher angeschlossen sind, während die einzelne Hauptschlußwicklung (T₃) mit einem Ende mit Nullpotential fest verbunden ist, d2ß ferner der die zwei Hauptschlußwicklungen (T₁, T₂) tragende Teil-Schließungskreis eine von insgesamt zwei Steuerwicklungen (tj) trägt, die eine zur Amperewindungszahl der dar Spannungsquelle direkt benachbarten Kauptschlußwicklung (T₁) entgegengesetzt gleichwertige Amperewindungszahl aufweist, während der andere der beiden Teil-Schließungskreise die andere der beiden Steuerwickiungen (f₃) trägt, deren Amperewindungszahl zu derjenigen der einzelnen Hauptschlußwicklung (T₃) entgegengesetzt gleichwertig ist (F i g. 3 und 4).

3. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter, mittlerer Teil-Schließungskreis vorgesehen ist, der die mittlere Hauptschlußwicklung (T₂) und eine zusätzliche Wicklung (r₂) trägt, an welcher eine Hilfsspannung abnehmbar ist (F i g. 5).

4. Transformator nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschlußweg (C) eine weitere Wicklung (ζ_Β) trägt, die über einen Schalter {k_B) kurzschließbar ist (Fig. 6).

5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die S'.euerwicklungen (Z₁, t₂ bzw. J₁, f₃) potentialmäßig mit den zugeordneten Hauptschlußwicklunyen (T₁, T₂ mit T₃ bzw. T₁ mit T₂, T₃) verbunden sind und im stromführenden Schaltzustand zu diesen parallel Hegen (Fig. 7 und 8).

6. Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zwei auf einem Teil-Schließungskreis liegenden Hauptwicklungen (T₂ bzw. T₁) gleichzeitig die Funktion der zugeordneten Steuerwicklung besitzt (F i g. 9 und 10).

7. Transformator nach einem der Ansf riiche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anwendung als Anlaßtransformatcr für einen elektrischen Wechselstrommotor.