DE1961525C3

DE1961525C3 - Transformator zur dreistufigen Spannungseinstellung fuer von einer elektrischen Spannungsquelle gespeiste Wechselstromverbraucher

Info

Publication number: DE1961525C3
Application number: DE19691961525
Authority: DE
Inventors: Takao Kawabe; Yoshiyuki Kawabe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-11-13
Filing date: 1969-12-08
Publication date: 1973-06-28
Also published as: US3602788A; DE1961525B2; GB1230318A; FR2070489A5; DE1961525A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Transformatoren zur dreistufigen Spannungseinstellung für von einer elektrischen Spannungsquelle gespeiste Wechselstrom-

verbraucher nut einem magn«"ischcn g

kreis, welcher d"^rch mindestens einen zwischengeschalteten magi,-tischen Nebenschlußweg in zwei magnetische Teil-Schließungskreise unterteilt ist, 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 entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der zugehörigen, auf dem betreffenden Teil-Schließungskreis befindlichen Hauptschlußwickiung gewählt sind, und schließlich mit Mitteln zum Schließen und öffnen der Stromkreise der Steuerwicklungen.

1 96i

Ein derartiger Transformator ist aus der schweizerischen Patentschrift 123 394 bekannt. Hierbei ist der magnetische Schließungskreis durch zwei zwischengeschaltete magnetische Nebenschlußwege in drei inagnLiische Teü-Schließungskreise unterteilt, um weiche je eine Hauptschlußwickiung und je zwei zugehörige Steuerwicklungen gelegt sind, die ihrerseits wierit-r durch Schaltmittel wahlweise entweder ausschalter oder kurzschließbar oder, bezüglich der auf einem Teil-Schließungskreis vorgesehenen Steuerwick-Iunse·:. hintereinander schaltbar sind.

Fur den Wechsel von einer Stufe der Spannungsein-H;'lung auf die andere sind be* dem bekannten Trar-tormator Änderungen der Scha: astände an mehreren Sieuerwicklurigen erfordert"-" wodurch die Steuereinrichtungen komplizier, v."--ien. Außerdem verteuert die große Anzahl ve··· *>,.vermitteln und zug^ ',origen Schaltern die rie. ,llung des bekannten Tran Tor.nators.

Ais der britischen PaU₁ »---hrift 1 097 427 bekannte An^ serschaltungen sehi einfachen Aufbaues mit einci ; uf einem magnetischen Schließungskreis vorgesehenen Hauptschlußwickiung und einu einzigen, ZUHi hörigen, auf demselben magnetischen Schließurifskreis befindlichen Steuerwickiung gestatten nur eine zweistufige Spannungseinstellung.

I >ijrch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die''. nzahl der für die dreistufig Spannungseinstellung erfoi derlichen Steuerwicklungen und zugehörigen Sch.iHmittel bei einem Transformator der eingangs angegebenen, allgemeinen Art zu vermindern.

fine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß die der Spannungsquelle am nächsten gelegene Hauptschlußwickiung auf einen der beiden Teil-Schließungskreise aufgewickelt ist, während die übrigen beiden Hauptschlußwicklungen um den anderen der beiden Teil-Schließungskreise gewickelt und mit dem zwischen ihnen gelegenen Verbindungspunkt a_. den Wechselstromverbraucher gelegt sind, daß weiterhin das Ende der beiden Hauptschlußwicklungen über einen Schalter mit Nullpotential verbindbar ist, daß ferner der die einreine Hauptschlußwickiung tragende Teil-Schließungskreis eine von insgesamt zwei Steuerwickiungen 'trägt, deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der einzelnen Haupxschlußwickiung ist, während auf dem anderen Teil-Schließungskreis, welcher die beiden Hauptschlußwicklunp.en trägt, die andere der beiden Steuerw::klungen angeordnet is\ deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zi«r Amperewindungszahl der der Spannungsquelle näher liegenden Hauptschlußwickiung der beiden auf diesem Teil-Schließungskreis gelegenen l-I»....«»s<M<>RiuirLliin(H?n opu/iihlt ist

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der zuvor angegebenen Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die der Spannungsquelle näher liegenden beiden Hauptbchlußwicklungen auf einen der beiden Teil-Schließungskreisc aufgewickelt sind, während die dritte Hauptschlußwickiung auf den anderen der beiden Teil-Schließungskreise aufgewickelt ist, daß weiter die beiden auf einem Teil-Schließungskreis gelegenen Ha'iptschlußwicklungen mit ihrem Verbindungspunkt an den Wechselstromverbraucher angeschlossen sind, während die einzelne Hauptschlußwickiung mit eincrii Ende mit Nullpotential fest verbunden ist, daß ferner der die zwei Hauptschlußwicklungen trägern*·.· Teil-Schließungskreis eine von insgesamt zwei Steuerwicklungen trägt, die eine zur Amperewindungszahl der der Spannungsqueile direkt benachbarten Hauptschlußwickiung entgegengesetzt gleichwertige Amperewindungszahl aufweist, während der andere der beiden Teil-Schließungskreise die andere der beiden Steuerwicklungen trägt, deren Amperewindungszahl zu derjenigen der einzelnen Hauptschlußwickiung entgegengesetzt gleichwertig ist. Man erkennt, daß mit beiden erfindungsgemäßen Lösungen erreicht wird, daß der die Hauptschlußwicklungen durchdringende Fluß in dem magnetischen Schließungskreis durch Schaltung von nur zwei Steuerwickiungen in drei Stufen geändert werden kann. Der an sich bekannte Vorteil einer Spannungseinstellung durch Schaltung von Steuerwicklungen mittels Schaltern kleiner Leistung kann also auch bei einer in der erfindungsgemäßen Weise mit einer geringeren Anzahl von Steuerwicklungen ausgestatteten Schaltung beibehalten werden.

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

Es stellt dar

F i g. 1 eine schematische Abbildung einer srfindung"»gemäßen Schaltung, welche nur eine Phase der insgesamt dreiphasigen Schaltung zeigt,

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

F i g. 3 eine ähnliche Abbildung wie F i g. 1 /on 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 Ausführungsform der Erfindung wiedergibt,

F i g. 6 ein Schaltbild ähnlich F i g. 4 von einer fünften Ausführungsform der erfindutgsgemäßen 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 Schaltung zeigt,

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

Fig. iO ein schematisches Schaltbild ähnlich F ig. 1, welches eine neunte Ausführungsform 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 mii A -P-C-D- A ein magnetischer Schließungskreis bezeichnet, welcher beispielsweise einen geblechten Kern enthalten kann. Bei A-C-B ist ein magnetischer Nebenschluß angedeutet, weicher den genannten 6o magnetischen Schließungskreis in zwei Teil-Schließungskreise unterteilt, nämlich A-C-B-C-A sowie A-C-B-D-A. Im Hauptstromkreis der Schaltung liegen zueinander in Reihe geschaltete Hauptschiußwick-Iungen T₁, T₂ und T₃. Mit I₁ und t_z sind Steuerwick-65 lungen bezeichnet, die jeweils unabhängigen Stromkreisen zugeordnet sind. Mit S ist ein Nullrunktschalter bezeichnet, während Ze₁ und Ic₂ Schalter zur Unterbrechung oder Vervollständigung der Strom-

kreise der genannten Steuerwicklungen Z₁ und I₂ sind. Die erwähnten Bauteile sind nun so angeordnet, daß die im Hauptstromkreis gelegene Hauptschlußwicklung T₁ und die Steuerwickiung J₁ um den magnetischen Teil-Schließungskreis A-C-B-CΆ gelegt sind, während die Hauptschlußwicklungen T₁ und T₃ sowie die Steuerwicklung r₂ um den magnetischen: Tcil-Schließungskreis A-C'-B-C-A gelegt sind- Die Hauptschlußwicklung T₁ einerseits Und die Stciierwkklurig i, Auch während der Erhöhung der Motordrehzahl ist es ohne weiteres möglich, in der zuvor beschriebenen Webe nach Belieben die Größe der dem Motor zugefiihrten Spannung zu verändern, indem die Schaltung in der angegebenen Weise betrieben wird.

Es ist ferner; rrfö$ich, den Motor mit einer höheren Spannung als der zuvor erwähnten Anlaufspannung anzulassen, indem der Schalter k{ beim Einschalten des Motor« geschlossen wird. Außerdem kann durch

andererseits sowie die Hauptschlußwickiung T₁ einer- ta Einstellen der Öffnungszeiten sowohl des Schalters k

di bit l h de Shlters k auf Null der Motor mit de

g ₁

seits und die Steuerwicklung i₂ andererseits besitzen jeweils umgekehr* gleich große Amperewindungszahlen. Der Verbindungspunkt zwischen den Hauptschlußwicklungen T₁ und T₃ ist an den anzulassenden

d Edkl d Ht

als auch des Schalters Jc₂ auf Null der Motor mit der vollen Sammelschienenspannung angelassen werden. F ι γ. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Anlaßtransformatorschaltung, bei welcher ein Schalter

Motor angeschlossen, und die Endklemme der Haupt- 15 zur Verbindung mit Nullpotential nicht erforderlich schlußwicklung T₃ ist über einen Schalter S an Null- "* "" * ^{r n n Λ} -* «»-ί— -j- ~~~„~.i„„u<,r potential anlegbar.

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

Sammelschienenspan'.iung-ψ- ~ . r- ■

J| + I₂ + 1 J

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 Schaller k_t für den Stromkreis der Steuerwicklung t_t geschlossen, so wird der durch die Hauptschlußwickiung T, des Hauptstromkreises erzeugte magnetische Fluß durch denjenigen Fluß zu Null aufgehoben, welcher durch die Steuerwicklung I₁ 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 ■ -

J₂

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^ der Sirfuerwicklungi₂ geschlossen wird. Hiernach wird der Spannungsabfall, welcher

durch die Haupischloßwicfclung T₂ verursacht wird. 50 Spannung zugeführt: vermittels der Sieoeiwickhnig f₂ nunmehr aafgdiobsii, und daher wird nun eine Spannung an den Mcicr geführt, wekhe in ihrer Größe mit der Sammdschienenspannung übereinstimmt, so daß der Motor

ist. Mit A-C-B-D-A ist wieder ein magnetischer Schließungskreis bezeichnet, der aus einem geblechten Eisenkern od. dgl. hergf stellt sein kann. Bei A-C-B ist ein magnetischer Nebenschluß angedeutet. T₁, T₂

ze und Tj stellen im Hauptstromkreis liegende Hauptschlußwicklungen dar. die zueinander in Reihe geschaltet »and. ig jnd t₃ hezeichnen Steuerwicklungen, diejeweils vom Hauptstromkreis unabhängigen Str umkreisen angehören. k_t un 1 k₃ sind die den genannten Steuerwick lunge ι r, und f₃ jeweils zugehörigen Kurzschlußscha^1fe> Γ'ie Haup'.schluß wicklungen T₁ und T₂ and die Steuervicklungt-, sind um den Teil-Schließungskreis A-C-B-C-A gelegt, welcher durch den magnetischen N'sbenscbäuß A-C-B abgeteilt und ver-

3© vollständig! wire. Andererseits sind ciie Hauptschlußwicklung Tj und die Steuerwicklungen T₃ um den jeweils anderen magnetischen Teil-Schließungskreis A-C-B-D-A gewickelt. Die Hauptschlußwicklung T₁ und die Steuerwicklung i, sind so bemessen und ausgebildet daß letztere eine entgegengesetzt gleichwertige Amperewindungszahl mit Bezug auf die erstgenannte Wicklung hat, und in gleicher Weise sind die Hauptschlußwickluiig T₃ und die Steuerwicklung Z₃ So ausgebildet, daß letztere eine entgegengesetzt

Φ gleichwertige Amperewindungszahl mit Bezug auf die Hauptschtfußwicklung T₃ hat. Der Mittelpunkt oder Verbindungspunkt der beiden HauptschlußwkkÜungen T₁ und T₂ ist an den Motor angeschlossen. und die Endklernme der Hauptschlußwicklung T₃ ist unmitieibar mit Nullpotential verbunden.

Es sei rsurj angenommen, daß zum Einschalten des M«iors dei Hauptschalter K und gleichzeitig hie mit a-ich der Schalter &₃ für die Steuerwickiung r₃ geschlossen werden. Dann wird dem Motor folgende

bammelschienenspannung · —

Ti

T₁

Der Motor wird also mit verminderter Spannung

nunmehr in den Normalbetrieb unter voller Spannung 55 angelassen. Der hierbei erzeugte magnetische Fluß umgeschaltet ist. verläuft in dem magnetischen Kreis A-C-B-C-A.

Bei der hier beschriebenen Aasfühningsfonn sind Soll nun das bei der betreffenden Belastung erforder-

die den Steuerwicfclungen zugeordneten Schalter k_t liehe Anlaufmoment erhöht werden, so wird der und kj mi Regulierungder zuzuführenden Spannung Schalter^ der Steuerwickiungί₃ geöffnet. Danach in den Stromlcreisen dieser Steuerwicklungen geäegen. 6a wird dem Motor eine Spannung entsprechend dem welche m an sich bekannter Weise unabhängig vom folgenden Ausdruck zugeführt: * Hauptstromkreis sind, woraus sich asch hier die Möglichkeit ergibt, kleine Scf-alter zn veiwenden. die mit niedriser Spannung betrieben werdecL Hieraus folgt, daß billige Scfaaliniiifel ron geringem Raum- 65 bedarf zur Steuerung voa Vorsängen verwendet werden können, bei denea große Ströme nnd'oder hohe Spannungen auftreten.

Sammelschienenspannung ·

T₂ +T₃ + T₂ + T₃

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

Wird jetzt der Schalter /c, der Stcuerwicklung i, nach einer Erhöhung der Motordrehzahl in der oben beschriebenen Weise geschlossen« so verschwindet die Ijer Hanptschlußwicklung T₁ entsprechende Reaktanz, was zur Folge hat, daß dem Motor die volle ^Spannung zugeführt wird, Der magnetische Fluß y verläuft in diesem Betriebszustand innerhalb des ^magnetischen Kreises A-C-B-D-A.

Bei dem oben angegebenen Aüsführungsbeispjel Zwischen den Punkten B und C ist eine Hauptschlußwicklung Ti aufgewickelt, eine weitere Hauptschlußwicklung, T₂ befindet sich zwischen den Punkten C und D und wiederum eine andere Hauptschlußwicklung T₃ Hegt zwischen den Punkten D "id E, so daß die genannten Hauptschlußwicklungen hintereinander aufgereiht sind. Zwischen den Punkten B und Λ ist eine Steuerwicklung t_{ aufgewickelt, und eine weitere Stcuerwicklung J₃ liegt zwischen den Punkten E

J Bei den obeη a^«*« ^«g g ^ZMU^^tä^ Punkten F und A Erfolgt der Anlaut des Mojorsurtwr^ndtu^fler. _ZUsatiliche Wicklung I₂ als Hilfsspannungsque Ie

-Hauptschlußwicklungen T, und T₂. Fu das jener , _dic 5^,^ angeordnet. Die Wicklung I₂ ist S£ZiuS^S₈SSbSSetrfeb über einen Wählerschalter CS an die Steuerschaltung

3KSSi3

eingehalten wird

T₁ r T₂ < T₂ + T₃.

d.h.

so ist es möglich, die

Betriebes

vollerSpang
zu der während ^
Kraftflußdichte stark

möglich, den M
Jb

fcs «i^

4o

auf einen

A
Verbindung zum Np

des Nornudbetnetaι »

und

RaumSr? besitzt geringes Gewicht

^bi Auchbei der hier beschriebenen Ausfüiirungsforrn

SÄ für die Schaltung angeordnet. Die Wicklung J₂ ist über einen Wählerschalter CS an die Steuerschaltung angeschlossen.
ti 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 ίο immer eine elektromotorische Kraft in der Wicklung 1₂ induziert. Demgemäß ist es möglich, die den Steuerwicklungen I₁ bzw. t₃ zugeordneten Schalter Zc₁ bzw. fe₃ od. dgl. ohne die Verwendung oiner anderen, äußeren Stromquelle oder eines als Hilfsstromquelle dienenden Transformators zu betätigen.

Werden bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig 1 und 2 die den Steuerwicklungen zugeordneten Schalter Ai₁ "nd k₂ geöffnet, um den magnetischen Kreis A-C-a-D-A als Schließungskreis zu verwenden oder werden die den Steuerwicklungen zugeordneten Schalter k_t und k₃ 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 beträgt daher im Falle der Ausführungsbeispiele nach F i g. 1 und F i g. 2

Sammelschienenspannung · =—-=,³-r-=r · α ,

'l + '2 τ '3

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

T A- T

Sammelschienenspannung · ———=—^-=-

I₁ + I₂+ I₃

a,

werden.

i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung :i welchem zwischen den Haaptschluß-1 T, and T₂ des in F i g. 3 gezeigten Anlaßmehrere, wahlweise verwendbare An- und *— "^λΑ ^w;^

Su^eSb zwlchen den Hanptschlußwicklungen τ! und T₂ verändert werden, so daß sich die_ SpSung^erändern läßt, mit welcher der Anlauf

™ ArS SSSS SfA

, ausgenntzi. die Leistung für die Betätigung

"Schalter Jt₁, h für die Stenerwicklungen sowie Schalter in der nachfolgend angegebenen

manischer Schließungskreis ril F id jweils magne

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

F i g. 6 zeigt nun eine Ausführungsform der Erfindung, die so aufgebaut ist, daß der zuvor erwähnte Streufluß vermieden wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der magnetische Nebenschlußweg A-C-B mit einer den magnetischen Streufluß verhindernden Wicklung t₃ bewickelt. Ein Schalter fc_s zur Kurzschließung der zuvor erwähnten Wicklung t_B wird nur dann geschlossen, wenn der magnetische Schließungskreis A-C-B-D-A verwendet wird, wobei sämtliche Stromkreise der Steuerwicklungen aufgetrennt sind, so daß der magnetische Streufluß über den magnetischen Nebenschlußweg A-C-B * srmittels der genannten Wicklung t_B verhindert werden kann. Die den magnetischen Streufluß verhindernde Wicklung t_B wird also in solcher Weise aufgebracht, daß sie einen magnetischen Fluß erzeugt, der entgegengesetzt zur

309626/389

Richtung des Streuflusses ist und dessen Größe zur n™ <nh.,n ι j j „ ,, ,. I

Aufhebung des magnetischen Streuflusses ausreicht SS₁HdTSf TÜTf T *""?'" ^"^"fc

Nachfoleend ist in einer Tahiti,» Hör ■«. ,1 r "JmUc_n de.·, Anlaufes, der weiteren Beschleunigen!

**£JKA <£.*£ ÄLidSSS At ϊ?ί££Λ ^da' ^{Ausrühransshekip}!ii

Schalter Zc₁
Schalter Ic₃
Schalter k_s

Anlauf

offen

geschlossen

offen

ficsclilcunigung

offen
offen
geschlossen

Die Fig, 7 bis 10 zeigen weitere Schaltungsmöglichkeiten 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 Phase betreffenden Teil einer dreiphasigen Anlaßtransformatorschaltung.

Zunächst sei F i g. 7 der Zeichnungen näher betrachtet. Die hier gezeigte Schaltung ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau Jer Schaltung nach Fig. 1 ähnlich, jedoch mit dem Unterschied gegenüber der zuvor beschriebenen Schaltung, daß die Steuerwicklungen r, und t₂ parallel zu den Hauptschlußwick-Jungen T₁ und T₂ an den Hauptstromkreis gelegt sind, wodurch sich erreichen läßt, daß bei Schließung der Schalter k, und A₂ die Hauptschlußwicklungen und die Steuerwicklungen jeweils anteilig den durch den Hauptstromkreis fließenden Strom übernehmen

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in genau derselben Weise wie bei der zuvor an Hand von F i g. I beschriebenen Schaltung nach der Erfindung eine Folge von Bstriebszuständen 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 λ, und k₂ fließt, ist allerdings aus den oben angegebenen Gründen ein stärkerer Verschleiß der Schaltkontakte zu erwarten. Selbst wenn aber f, = T| oder t₂ = T₂ gewählt wird, so ist die Größe des über den jeweiligen Schalter *'₍ bzw. JS^ fließenden Stromes nur ¹^/, wobei der Kontaktverschleiß durch einen Ausdruck Kl² angegeben werden kann, worin K eine durch das Kontaktmaterial vorgegebene Konstante bedeutet. Wird daher t, = T₁ bzw. t₂ = T₂ gewählt, so kann die Lebensdauer der Schalter^ und k₂ in diesem Falle auf das Vierfache der Lebensdauer verlängert werden, welche bei einer Ausführungsform anzusetzen ist, bei der der gesamte, im Hauptstromkreis fließende Strom über die Schalter k_t und Jt₂ geleitet wird. Im praktischen Betrieb kann die Lebensdauer der genannten Schalter weiter durch geeignete Auswahl der WindungsverMItnisse der Hauptschlußwicklungen und der Steuerwicklungen verlängert werden. Aus den obigen Gründen reicht also bei der hier beschriebenen Ausfübrungsform die leichte Bauar. der Schalter/c, und k₂ für die Verwendung im Niederspannungs- $0 bereich aus.

F i g- 8 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen AnlaßtransförmatCTSckaltung für Niederspannungszwecke, bei der kein Nullpunktsdialter erforderlich ist Diese Schaltung entspricht im Prinzip der an Hand von F i g. 3 beschriebenen Anlaßtransformatorschaltung nach der Erfindung. ÄhfllJcli wie bei der Schaltung nach Fig. 7 liegt der einzige Unterschied

Ncniibclrieb

geschlossen

offen

gegenüber der Schaltung nach F i g. 3 dann, daß nun die Stcuerwicklungcn f, und f₃ parallel zu den Hauptschluliwickhingen T₁ und T₃ an den Hauptsiromkreis angeschlossen sind.

Ohne weiteres liibt sich erkennen, daß sich mit der Ausführungsform nach F i p. 8 genauso wi<- mit der Schaltung nach F i g. 3 folgende Folge von Betriebszustiinden erzielen läßt: Anlauf des Molars unter verminderter Spannung, stärkere Beschleunigung und Betrieb unter voller Spannung. Wie im Falle von F i g. 7 ist auch hier der Kontaktverschleiß vernaenlässigbar klein.

Fig. 9 der Zeichnungen zeigt ein Schaltbild einer Abwandlung der in F i g. 7 dargestellten Schaltung. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 isl »'.den grundsätzlichen Merkmalen demjenigen nach ! ig· ' gleich, jedoch mit der Ausnahme, daß die liauptschlußwicklungcn T₂ und T₃ einander gleichuurtige Amperewindungszahlen besitzen und daß die Sieuerwicklung t₂ nun weggelassen ist.

Wird bei dieser Ausführungsform der Nullpunkt-Schalter 5 gleichzeitig mit dem Sammelschienen · 'halter K geschlossen, so gelangt folgende Spann unj.' /um Motor:

Sammelschienenspannung · — φ — .

T₁ + T₂ + T₃

Der Motor läuft also mit verhinderter Spannung an. Wenn nun der der Steuerwicklung i, zugeordnete Schalter Zc₁ geschlossen wird, so wird dem Motor folgende Spannung zugeführt:

Sammelschienenspannung · ——~- .

h + Ts

Es erfolgt also eine verstärkte Erhöhung der Motordrehzahl. Wird schließlich der Schalter k₂ geschlossen und wird gleichzeitig der Nullpunktschalter S geöffnet, so heben sich die Spannungsabfälle, die von den Hauptschlußwicklungen T₂ und T₃ verursacht werden, gegeneinander auf, da die Richtung, in welcher der Strom die Hauptschlußwicklung T₂ durchfließt, zu der Richtung des Stromes durch die Hauptschlußwicklung T₃ entgegengesetzt ist, so daß der Motor nun an die volle Spannung gelegt und mit dieser betrieben wird.

In Fig. 10 ist ein schematisches Schaltbild einer gegenüber F i g. 8 abgewandelten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Schaltung nach Fig. 10 entspricht zwar im wesentlichen derjenigen nach F i g. 8, jedoch mit dem Unterschied, daß nunmehr die Hauptschlußwicklungen T₁ und T₂ einander entsprechende Amperewicklungszahlen aufweisen und daß die Steuerwicklung i, weggelassen ist.

i 961 525

Wi'd bei 'üeser Ausführungsform der Erfindung der Schalter/cj geschlossen und wird gleichzeitig damit auch der Sammclschicnenschalter K geschlossen, so gelangt folgende Spannung zum Motor:

Sammelschienenspannung · ■

T₁

und der Motor läuft mit verminderter Spannung an. Hat sich dann das für den betreffenden Belastungszustand erforderliche Anlaufmomerit erhöht, so kann fact Schalter Zc₁ geöffnet werden, in diesem Zustand wird dem Motor folgende Spannung zugeleitet:

T Λ" Τ
Sammelschienenspannung - '

Die dem Motor zugefuhrte Spannung ist also erhöht worden. Nachdem die Drehzahl des Motors auf diese Weise stärker erhöht worden ist, wird der Schalter/c, geschlossen. Dies bewirkt, daß sich die von den HaUptschiußwicklungen Tj und T₂ jeweils erzeugten Spannungsabfälle gegenseitig aufheben, weil

die Richtung des durch die Hauptschlußwicklung T, fließenden Stromes entgegengesetzt zu der kichtung des die Hauptschlußwicklung T₂ durchfließenden Stromes ist. Dies führt dazu, daß dem Motor eine der Sammelschienenspannung gleiche Spannung zugeleitet wird.

Bei dem vorliegend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel fließt ein Teil des den Hauptstromkreis durchfließenden Stromes auch über die Schalter fc,

ίο urid Ic₃. Aus denselben Gründen, wie sie eben in Verbindung mit der Beschreibung des Ausführuogsbeispieis nach F i g. 7 angegeben worden sind, ist jedoch der Kontaktyerschleuß der Schalter /c, und k₃ vernachlässigbar klein.

Während die Erfindung vorstehend in ihrer Anwendung auf Anlaßtransformatorschaltungen für Wechselstrommotoren beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die erfindungsgemaßen Schaltungen auch für die dreistufige Spannungseinstellung verschiedener

anderer Wechselstrommaschinen oder -geräte in der zuvor beschriebenen Weise verwendbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Transformator zur dreistufigen Spannungseinstellung für von einer elektrischen Spannungsquelle gespeiste Wechselstromverbraucher mit einem magnetischen Schließungskreis, welcher durch mindestens einen zwischengeschalteten magnetischen Nebenschlußweg in zwei magnetische Teil-Schließungskreise unterteilt ist, sowie nut drei jeweils um die magnetischen Teil-Schließungskreise gelegten, zueinander in Reihe geschalteten Hauptschlußwicklungen, ferner mit diesen jeweils zugeordneten, ebenfalls um die magnetischen Teil-Schließungskreise gciegten Steuerwick- i<; lingen, deren Amperewindungszahlen entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der zugehörigen, auf dem betreffenden Teil-Schließungskreis befindlichen Hauptschlußwicklung gewählt sind, und schließlich mit Mitteln zum Schließen und öffnen zo der Stromkreise der Steuenvicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Spannungsquelle am nächsten gelegene Hauptschlußwickiung (T₁) auf einen der beiden Teil-Schließungskreise aufgewickelt ist, während die übrigen beiden Haup*schlußwicklungen (T₂, T.) um den anderen der beiden Teil-Schließungskreise gewickelt und mit dei/¹ zwischen ihnen gelegenen Verbindungspunkt in den Wechselstromverbraucher gelegt sind, daß weiterhin das Ende der beiden Hauptschlußwicklungen über einen Schalter (S) mit Nullpotential verbindbar ist, daß fe -ier der die einzelne Hauptschlußwickiung (T₁) tr tgende Teil-Schließungskreis eine von insgesamt *wei Steuerwick lungen (C₁) trägt, deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zu derjenigen der einzelnen Hauptschlußwicklung (T₁) ist, während auf dem anderen Teil-Schließungskreis, welcher die beiden Hauptschlußwicklungen (T₂. T₃) trägt, die andere der beiden Steuerwicklungen Uz) angeordnet ist, deren Amperewindungszahl entgegengesetzt gleichwertig zur Amperewindungszahl der der Spannungsqüclle näher liegenden Hauptschluß wicklung (T₂) der beiden auf diesem Teil-Schließungskreis gelegenen Hauptschlußwicklungen gewählt ist (F i g. 1 und 2).

2. Transformator zur dreistufigen Spannungseinstellung für von einer elektrischen Spannungsqueiie gespeiste WechselströmverbTäucheT mit einem magnetischen Schließungskreis, welcher durch mindestens einen zwischengeschalteten magnetischen Nebenschlußweg in zwei magnetische Teil-Schließungskreise unterteilt ist, sowie mi» drei, jeweils um d\: magnetischen Teil-Schließungskreise gelegten, zueinander in leihe geschalteten Hauptschlußwicklungen, ferner mit diesen jeweils zugeordneten, ebenfalls um die magnetischen Teil-SchließungskreisegelegtenSteuerwicklungen, deren Amperewindungszahlen 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 Spannungsquelle näher liegenden beiden Hauptschlußwicklungen (T₁, T₂) auf einen der beiden Teil-Schließungskreise aufgewickelt sind, während die dritte Hauptschlußwickiung (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 Hauptschlußwickiung (T₃) mit einem Ende mit Nullpotential fest verbunden ist, daß ferner der die zwei Hauptschlußwicklungen (T₁, T₂) tragende Teil-Schließungskreis eine von insgesamt zwei Steuerwicklungen (tj) trägt, die eine zur Amperewindungszahl der der Spannungsquelle direkt benachbarten Hauptschlußwickiung (T₁) entgegengesetzt gleichwertige Amperewindungszahl aufweist, während der andere der beiden Teil-Schließungskreise die andere der beiden Steuerwicklungen (t₃) 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 Hauptschlußwickiung (T₂) und eine zusätzliche Wicklung (i₂) trägt, an welcher eine Hilfsspannung abnehmbar ist (F i g. 5).

4. Transformato. nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenuzeichne't, daß der magnetische Nebenschlußweg (C) eine weitere Wicklung (t_B) trägt, die über einen Schalter (fc_B) kurzschließbar ist (Fig. 6).

5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklungen U₁, r₂ bzw. I₁, I₃) potentialmäßig mit den zugeordneten Haup'schlußwicklungen (T₁, T₂ mit T₃ bzw. T₁ mit T₂, T₃) verbunden sind und im stromführenden Schaltzustandzu diesen parallel liegen (F i g. 7 und 8).

^f 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 Ansprüche i bis 6, gekennzeichnet durch die Anwendung als Anlaßtransformator für eben elektrischen Wechselstrommotor.