DE279502C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 279502 KLASSE 21 d. GRUPPE- M 279502 CLASS 21 d. GROUP

mit drei Wicklungen.with three windings.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. April 1912 ab.Patented in the German Empire on April 30, 1912.

Um die Wechselströme zweier oder mehrerer Stromkreise in Abhängigkeit und in bestimmte Beziehung zueinander zu bringen, verwendet man in vielen Fällen Transformatoren, durch welche die Stromkreise in einfacher und wirkungsvoller Weise miteinander verkettet werden. Soll die Abhängigkeit der Ströme voneinander wieder aufgehoben werden, dann kann man den Transformator entweder ganz abschalten oder ihn primär oder sekundär oder beiderseitig kurzschließen. Das Abschalten ist jedoch nur mit kurzzeitiger Unterbrechung der Ströme möglich und dann nicht anwendbar, wenn jegliche Stromunterbrechung unbedingt vermieden werden muß. Aber auch das Kurzschließen und gegebenenfalls Wiederöffnen von Kurzschlußschaltern ist oft äußerst schwierig ausführbar, besonders wenn es sich um große Stromstärken handelt. Derartige Schaltvorrichtungen werden konstruktiv schwer und kostspielig und arbeiten wegen der meist hohen Strombeanspruchung nicht einwandfrei.To the alternating currents of two or more circuits in dependence and in certain In many cases, transformers are used to bring relationship to one another which the circuits are linked together in a simple and effective manner. If the dependency of the currents from one another is to be removed again, then the transformer can either be completely switch it off or short-circuit it primarily or secondary or both sides. The shutdown is but only possible with a brief interruption of the currents and then not applicable, when any power interruption must be avoided at all costs. But also short-circuiting and, if necessary, re-opening of short circuit switches is often extremely difficult to implement, especially if it is large currents are involved. Such switching devices are structurally difficult and costly and do not work properly because of the usually high current load.

Gemäß vorliegender Erfindung, bei der esAccording to the present invention in which it

sich nur um primär in Reihe mit anderen j Stromverbrauchern liegende Transformatoren handelt, soll der Transformator drei Wicklungen erhalten, von welchen zwei Wicklungen zur Verkettung der beiden Stromkreise, die dritte Wicklung aber zur vollkommenen Aufhebung dieser Verkettung, d. h. zur Ausschaltung des Transformators dienen. Zu diesem Zweck wird die dritte Wicklung an Spannung gelegt oder auf einen Kurzschließer geschaltet, an dessen Stelle aber auch ein Drehtransformator mit einer sekundär kurzgeschlossenen oder an Spannung liegenden Wicklung treten kann. Die Windungszahl und demnach auch die Stromstärke dieser dritten Wicklung kann dabei derart gewählt werden, daß das Kurzschließen und öffnen des Stromkreises keine technischen Schwierigkeiten macht.only to transformers primarily in series with other j power consumers is involved, the transformer should receive three windings, two of which are windings for linking the two circuits, but the third winding for complete cancellation this concatenation, d. H. serve to switch off the transformer. For this purpose, the third winding is tensioned placed or switched to a short-circuiter, but in its place also a rotary transformer with a secondary short-circuited or live winding can. The number of turns and therefore also the current strength of this third winding can be chosen in such a way that the short-circuiting and opening of the circuit do not makes technical difficulties.

Wird der Transformator selbst nach Art eines Potentialreglers ausgeführt, dann empfiehlt es sich, die beiden zur Verkettung der Stromkreise dienenden Wicklungen auf dem feststehenden oder dem drehbaren Teil des Potentialreglers anzuordnen, während die zur Aufhebung der Verkettung dienende dritte Wicklung auf dem anderen Teil untergebracht werden kann. Bei dieser Ausführung ist ein Kurzschließen und überhaupt jeder Schaltvorgang überflüssig. Ist z. B. die dritte Wicklung eine in sich kurzgeschlossene Wicklung, dann ist die Verkettung der beiden anderen Wicklungen eine Funktion des Verstellungswinkeis. Nimmt man z. B. an, der Ständer enthalte die beiden koachsialen Wicklungen, welche zur Verkettung zweier Wechselstromkreise dienen, und die kurzgeschlossene dritte Wicklung des Rotors befände sich in einer zu den genannten Wicklungen räumlich senkrechten Lage. In diesem Falle ist das Verhältnis der Ströme der beiden Ständerwicklungen zueinander ein durch das Windungsverhältnis, durch Widerstand und Streuung ganz bestimmtes. Dreht man nun aber denIf the transformer itself is designed like a potential regulator, then we recommend the two windings used to link the circuits on the fixed or the rotatable part of the To arrange potential regulator, while the third serving to cancel the chaining Winding can be accommodated on the other part. In this version there is a Short-circuit and any switching process is superfluous. Is z. B. the third winding a winding short-circuited in itself, then the other two are linked Windings a function of the angle of adjustment. If you take z. B. on, the stand contain the two coaxial windings, which are used to link two AC circuits serve, and the short-circuited third winding of the rotor would be in a too the mentioned windings spatially perpendicular position. In this case the ratio is of the currents of the two stator windings to each other due to the turns ratio, resistance and scatter very specific. But if you turn it now

Rotor um 90 °, dann wird das Stromverhältnis nicht mehr durch den Transformator bestimmt und kann jeden Wert annehmen, da die Differenz der Amperewindungen der Ständerwicklung durch die Amperewindungen der kurzgeschlossenen Rotorwicklung stets kompensiert wird.Rotor by 90 °, then the current ratio is no longer determined by the transformer and can assume any value, as the difference in the ampere turns of the stator winding Always compensated by the ampere turns of the short-circuited rotor winding will.

Ein derartiger Drehtransformator unterscheidet sich also von dem gewöhnlichen Potentialregler dadurch, daß sein Ständer zwei koachsiale Wicklungen trägt, und daß die Wicklung des Rotors nur dazu dient, die Verkettung dieser beiden Ständerwicklungen aufzuheben. Die Aufhebung der Verkettung der beiden Stromkreise ist durch eine an Spannung liegende dritte Wicklung auf dem jeweils anderen Teil jedoch nur dann möglich, wenn keine der beiden verketteten Wicklungen unmittelbar an Spannung liegt. Stets muß min-Such a rotary transformer therefore differs from the usual potential regulator in that its stator carries two coaxial windings, and that the winding of the rotor only serves to link the chain cancel these two stator windings. The unlinking of the two circuits is due to a voltage lying third winding on the other part is only possible if neither of the two linked windings is directly connected to voltage. Must always min-

ao destens diejenige der beiden genannten Wicklungen, welche gerade als Primärwicklung wirkt, in Reihe mit anderen Stromverbrauchern geschaltet sein. Ist dieses nicht der Fall, sondern liegt eine der beiden an konstanter Spannung, dann wird durch die Drehung der ebenfalls an konstanter Spannung liegenden dritten Wicklung die Verkettung der beiden anderen nicht vollkommen aufgehoben, da das von der konstanten Spannung herrührende, die beiden verketteten Wicklungen umschließende. Feld durch die Einwirkung der dritten Wicklung nicht zum Verschwinden gebracht werden kann. Die mit der Primärwicklung des Transformators in Reihe geschalte ten anderen Stromverbraucher müssen aber auch aus dem Grunde vorhanden sein, weil auf sie ein Teil der Netzspannung entfällt, so daß beim Kurzschließen der dritten Wicklung des Transformators ein direkter Kurzschluß des Netzes vermieden wird.ao least that of the two windings mentioned, which is currently used as the primary winding acts, be connected in series with other power consumers. Isn't this that Case, but if one of the two is at constant voltage, then it is caused by the rotation the third winding, which is also at constant voltage, is the concatenation of the the other two are not completely canceled, since the constant tension enclosing the two linked windings. Field not made to disappear by the action of the third winding can be. However, the other power consumers connected in series with the primary winding of the transformer must also for the reason that part of the mains voltage is applied to them, so that when shorting the third winding of the transformer a direct short circuit of the network is avoided.

Bei dem Drehtransformator vorliegender Erfindung kann die zu den Ständerwicklungen senkrechte, wicklungsfreie Achse des Ständers in gewissen Fällen aber auch nutzbar gemacht werden. Es kann z. B. der Fall eintreten, daß in einer Schaltung zwei Transformatoren der vorbeschriebenen Art verwendet werden sollen, von denen der eine gerade dann zur Verkettung zweier Stromkreise dient, wenn in dem anderen diese Verkettung aufgehoben ist.In the rotary transformer of the present invention, the stator windings vertical, winding-free axis of the stator made usable in certain cases will. It can e.g. B. the case that two transformers in a circuit of the type described above are to be used, one of which is then used for The chaining of two circuits is used if this chaining is canceled in the other is.

Diese beiden Transformatoren können nun in einem Drehtransformator der vorbeschriebenen Art vereinigt werden, wenn der Ständer in zueinander senkrechter Achse je zwei koachsiale Wicklungen erhält, deren Verkettung eine Funktion der Lage der kurzgeschlossenen Läuferwicklung ist. In der einen Achse wird dann die Verkettung am innigsten sein, wenn sie in der anderen senkrechten Achse durch den Kurzschluß der dritten Wicklung gerade aufgehoben ist. Ist die dritte Wicklung offen oder beim Drehtransformator um 90 ° gegen die beiden anderen gleichachsigen Wicklungen verschoben, dann ist das Verhältnis der Ströme angenähert bestimmt durch das Verhältnis der Windungszahlen der beiden Wicklungen. Stets werden sich die Amperewindungen bis auf den magnetisierenden Rest das Gleichgewicht halten. Da die Spannung an den Klemmen des Serientransformators senkrecht auf dem Strome steht, so ist der Magnetisierungsstrom, also in Phase mit dem Hauptstrom.These two transformers can now be used in a rotary transformer of the type described above Kind are combined when the stator receives two coaxial windings in a mutually perpendicular axis, their interlinking is a function of the location of the short-circuited rotor winding. The interlinking then becomes most intimate in one axis if it is in the other vertical axis through the short circuit of the third winding has just been lifted. Is the third winding open or on the rotary transformer shifted by 90 ° against the other two coaxial windings, then that is Ratio of the currents approximately determined by the ratio of the number of turns of the both windings. The ampere turns will always be down to the magnetizing one Rest keep your balance. Because the voltage at the terminals of the series transformer is perpendicular to the current, the magnetizing current is in phase with the main stream.

Man kann demnach schreiben: .One can therefore write:.

Λ-Λ-

Α_ΛΑ_Λ

W,W,

—■ U₂ = u;- ■ U ₂ = u ;

daraus folgt, daß für ein gewolltes Verhältnis M₁ die Windungszahlen w₂ und W₁ so zuit follows from this that for a desired ratio M _1, the number of turns w ₂ and W ₁ increases

wählen sind, daß —- = U₁ — U₂ ist.are chosen so that --- = U ₁ - U ₂ .

Soll z. B.Should z. B.

sein, und istbe, and is

A /₂ A / ₂

= U₁ = I= U ₁ = I

dann istthen

_ = U₂ = 0,1,_ = U ₂ = 0.1,

JiJi

— X-—- 0,1 = O.Q = ——· W₁ - X- - 0.1 = OQ = --— · W ₁

Wählt man also hier das WindungsverhältnisSo if you choose the turns ratio here

-^- nicht gleich 1, sondern gleich o,q, dann- ^ - not equal to 1, but equal to o, q, then

erreicht man Gleichheit der Ströme J₁ und J₂. one achieves equality of the currents J ₁ and J ₂ .

Das Verhältnis -4- = U₂ hängt aber von denThe ratio -4- = U ₂ depends on the

Dimensionen des Stromtransformators und den gewählten Windungszahlen ab und wird um so größer, je größer der magnetische Widerstand des Stromtransformators und je kleiner die Windungszahl ist. Sind die Wicklungen W₁ und W₂ und damit auch das Windungsverhältnis ü gegeben, so ist im allgemeinen auch dasDimensions of the current transformer and the selected number of turns and becomes greater the greater the magnetic resistance of the current transformer and the smaller the number of turns. If the windings W ₁ and W ₂ and thus also the turns ratio ü are given, this is generally also the case

Verhältnis von —j- = U₁ bestimmt. Man kannThe ratio of -j- = U _{1 is} determined. One can

nun aber auch in diesem Falle das Verhältnis U₁ ändern, wenn man den magnetischen Widerstand des Transformators in irgendeiner Weise einstellbar macht. Beim gewöhnlichen Aufbau des Transformators ist dies in einfacher Weise z. B. durch Einschaltung von Luftspalten in den magnetischen Stromkreis möglich; beim Drehtransformator könnte z. B. der drehbare und feststehende Teil anstatt derbut now also in this case change the ratio U ₁ if the magnetic resistance of the transformer is made adjustable in any way. In the usual structure of the transformer, this is in a simple manner, for. B. possible by including air gaps in the magnetic circuit; the rotary transformer could, for. B. the rotatable and fixed part instead of the

zylindrischen Form eine konische Form erhalten, wobei sich durch eine geringe achsiale Verschiebung eine erhebliche Änderung des magnetischen Widerstandes erreichen läßt, oder aber es könnte eine Schwächung oder Stärkung der Joche durch Abnehmen oder Hinzufügen von Eisenringen oder keilförmigen Eisenstücken erfolgen. Von großem Einfluß sind auch die Stoßfugen, und es hat sich praktisch gezeigt, daß schon ein bloßer Druck auf das Eisenjoch genügt, um das Stromverhältnis wesentlich zu beeinflussen.cylindrical shape obtained a conical shape, being characterized by a slight axial Shift can achieve a considerable change in the magnetic resistance, or but there could be weakening or strengthening of the yokes by removing or adding them made of iron rings or wedge-shaped pieces of iron. The butt joints are also of great influence, and it has become practical showed that a mere pressure on the iron yoke is enough to set the current ratio to influence significantly.

Für eine gute Verkettung der Stromkreise ist es äußerst vorteilhaft, wenn die Wicklungen gegeneinander eine möglichst geringe Streuung haben. Um ferner bei Drehung der Wicklungsachsen gegeneinander keine zusätzliche Streuung zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Wicklungen ganz oder angenähert sinusförmig auf dem Umfang zu verteilen oder sie derartig anzuordnen, daß höhere harmonische Oberfelder möglichst vermieden werden. Auch kann die dritte Wicklung, welche zur Aufhebung der Verkettung dient, derartig ausgebildet sein, daß sie aus mehreren oder vielen unabhängigen, gleichachsig angeordneten Wicklungsteilen besteht, welche in sich kurzgeschlossen oder an Spannung gelegt sind. Ein zweiachsig benutzter Drehtransformator der beschriebenen Art kann z. B. bei Stufenschaltungen zum Stromlosmachen der zu betätigenden Schalter verwendet werden.. Er stellt dann die in einem Apparat vereinigten beiden Serientransformatoren dar, welche dazu dienen, den Gesamtstrom abwechselnd über den einen oder den anderen Schalter zu leiten. Maßgebend hierfür ist die Stellung der dritten Wicklung gegen die beiden zueinander senkrechten Wicklungspaare. Von diesen Wicklungspaaren wird je eine Wicklung vom Motorstrom durchflossen, während jede der beiden anderen Wicklungen zwischen je einer Klemme des Hilfstransformators und dem gerade zugehörigen Schalter geschaltet ist. Wenn nun die dritte Wicklung die Verkettung einerFor good concatenation of the circuits, it is extremely advantageous if the windings have as little scatter as possible from one another. Furthermore, when rotating the winding axes against each other, no additional To obtain scatter, it is useful to make the windings completely or approximately sinusoidal to distribute them on the circumference or to arrange them in such a way that higher harmonics Oberfeld should be avoided as far as possible. Also the third winding, which can be used to cancel the concatenation is used, be designed in such a way that it consists of several or many independent, coaxially arranged winding parts, which are short-circuited in itself or are connected to voltage. A biaxially used rotary transformer of the type described can, for. B. with tap changers can be used to de-energize the switch to be operated then the two series transformers combined in one apparatus, which serve to to conduct the total current alternately through one or the other switch. Authoritative this is the position of the third winding against the two mutually perpendicular Winding pairs. The motor current flows through one of these winding pairs, while each of the two other windings between each terminal of the auxiliary transformer and the straight one associated switch is switched. If now the third winding is the concatenation of a

• dieser Wicklungspaare gerade aufhebt, besteht diese Verkettung zwischen den Wicklungen des anderen Paares in vollkommenster Weise. Durch die Bemessung der Windungsverhältnisse kann man erreichen, daß die Ströme in den verketteten Stromkreisen genau gleich sind, so daß der zugehörige Schalter den Gesamtstrom führt, während der andere Schalter ganz stromlos ist.• this winding pair just picks up exists this concatenation between the windings of the other pair in the most perfect way. By dimensioning the winding ratios one can achieve that the currents in the linked circuits are exactly the same, so that the associated switch controls the total current while the other switch is completely de-energized.

Durch die Fig. 1 bis 8 wird der Erfindungsgegenstand erläutert. The subject matter of the invention is explained by FIGS.

Fig. ι zeigt in schematischer Darstellung den mit drei Wicklungen (1-2-3) versehenen Transformator. Die Wicklungen 1 und 2 dienen zur Verkettung der beiden Stromkreise K₁ und K _a. Die primäre Wicklung 1 liegt in Reihe mit dem Stromverbraucher fan der vom Generator gelieferten Spannung E und wird von dem Strom J₁ durchflossen. Die von dem Strom J₂ durchflossen sekundäre Wicklung 2 kann zur Speisung beliebiger Stromverbraucher dienen. Die Wicklung 3 kann durch den Schalter A geschlossen werden. Die Verkettung der Stromkreise K₁ und K₂ durch diesen Transformator besteht nur so lange, als der Schalter A offen ist. Wird der Schalter A geschlossen, dann kann kein Strom /₂ von dem Strom J₁ induziert werden, da die Differenz der Amperewindungen der Wicklungen 1 und 2 durch den Strom der Wicklung 3 ausgeglichen wird. Den gleichen Effekt erzielt man, wenn man, anstatt die Wicklung 3 in sich kurzzuschließen, sie gemäß Fig. 2 an eine geeignete Spannung (e) legt. Diese Spannung e wird hierbei sowohl in dem Stromkreis K₁ als auch in dem Stromkreis K₂ übertragen und kann so gewählt werden, daß durch sie eine Beeinflussung des Stromes J₁ oder /_a in irgendeinem gewollten Sinne stattfindet.Fig. Ι shows a schematic representation of the transformer provided with three windings (1-2-3). The windings 1 and 2 are used to link the two circuits K ₁ and K _a . The primary winding 1 is in series with the power consumer fan of the voltage E supplied by the generator and the current J ₁ flows through it. _{The secondary winding 2} through which the current J 2 flows can be used to feed any current consumer. The winding 3 can be closed by the switch A. The chaining of the circuits K ₁ and K ₂ through this transformer only exists as long as switch A is open. If the switch A is closed, then no current / ₂ can be induced by the current J ₁ , since the difference in the ampere turns of the windings 1 and 2 is compensated for by the current of the winding 3. The same effect is achieved if, instead of short-circuiting the winding 3 in itself, it is applied to a suitable voltage (e) as shown in FIG. This voltage e is transmitted both in the circuit K ₁ and in the circuit K ₂ and can be selected so that it influences the current J ₁ or / _a in any desired sense.

Soll die Verkettung nicht plötzlich, sondern allmählich gelöst oder hergestellt werden, dann verbindet man gemäß Fig. 3 die Wicklung 3 mit der Primärwicklung p eines Drehtransformators dt, dessen Sekundärwicklung s beispielsweise kurzgeschlossen ist. Dieser Drehtransformator kann in bekannter Weise eine Kompensationswicklung c erhalten. Da er nur vorübergehend und nur mit relativ kleiner Leistung beansprucht wird, kann er sehr kompendiös gebaut werden.If the concatenation is to be released or established gradually rather than suddenly, then, as shown in FIG. 3, the winding 3 is connected to the primary winding p of a rotary transformer dt, the secondary winding s of which is short-circuited, for example. This rotary transformer can have a compensation winding c in a known manner. Since it is only used temporarily and with relatively little power, it can be built in a very compensatory manner.

Will man die gleichzeitige Aufstellung eines Transformators und eines besonderen Drehtransformators vermeiden, dann kann man gemäß Fig. 4 den Transformator selbst als Drehtransformator ausführen. In Fig. 4 sind die Wicklungen 1 und 2 in achsialer Lage auf dem stehenden Teil angeordnet, auf welchem sich in dazu senkrechter Lage eine Kompensationswicklung 4 befindet. Der drehbare Teil trägt die Wicklung 3, welche in diesem Ausführungsbeispiel in sich kurzgeschlossen ist.Do you want the simultaneous installation of a transformer and a special rotary transformer avoid, then you can perform the transformer itself as a rotary transformer according to Fig. 4. In Fig. 4 are the windings 1 and 2 arranged in an axial position on the standing part on which there is a compensation winding 4 in a position perpendicular thereto. The rotating part carries the winding 3, which is short-circuited in this embodiment.

Dieser Drehtransformator kann, wie Fig. 5 zeigt, an Stelle der Kompensationswicklung ein weiteres koachsiales Wicklungspaär i/, 2' erhalten, und wie aus der Zeichnung ersichtlich; sind die Stromkreise eines dieser Paare dann am vollkommensten verkettet, wenn die Verkettung der "Stromkreise des anderen Paares gerade aufgehoben ist.This rotary transformer can, as FIG. 5 shows, instead of the compensation winding another coaxial winding pair i /, 2 'received, and as can be seen from the drawing; are the circuits of one of these pairs then most perfectly daisy chained when daisy chaining the "circuits" of the other pair has just been lifted.

Fig. 6 stellt die bereits erwähnte Anwendung des Transformators nach Fig. 5 für den Fall einer Stufenschaltung bei Bahnbetrieb dar. N bedeutet die Sekundärwicklung des Haupttransformators, welche mit einem Ende an Erde liegt, während drei Punkte dieser Wicklung mit den Schaltern S₁, S₂, S₃ verbunden sind. Die Schalter S₁. und S₂ sind geschlossenFig. 6 illustrates the already mentioned application of the transformer of FIG. 5 for the case of a step circuit for railway operation is. N is the secondary winding of the main transformer, which is located at one end to earth, while three points of this winding with the switches S _1, S ₂ , S _{3 are} connected. The switches S ₁ . and S ₂ are closed

und über die Wicklung 2 bzw. 2' des Drehtransformators Dt mit den Enden der Sekundärwicklung des Hilfstransformators Ht verbunden. Der Transformator Ht ist notwendig, um ein Überschalten von einer Spannungsstufe des Haupttransformators auf die nächstfolgende ohne Stromunterbrechung bewirken zu können. Von der Mitte dieser Sekundärwicklung ist die zum Motor führende Leitung abgezweigt, und sie führt über die Wicklungen ι und 1' des Transformators Dt zum Motor M und schließlich ebenfalls zur Erde. Die auf dem drehbaren Teil von Dt befindliche kurzgeschlossene Wicklung 3 habe zunächst die Lage I, sei also gleichachsig mit 1 und 2. In dieser Lage der Wicklung 3 ist die Verkettung der Stromkreise der Wicklungen 1 und 2 aufgehoben, während die Stromkreise der Wicklungen 1' und 2' vollkommen verkettet sind.and connected via the winding 2 or 2 'of the rotary transformer Dt to the ends of the secondary winding of the auxiliary transformer Ht . The transformer Ht is necessary in order to be able to switch from one voltage level of the main transformer to the next without interrupting the current. The line leading to the motor is branched off from the middle of this secondary winding, and it leads via the windings ι and 1 'of the transformer Dt to the motor M and finally also to earth. The short-circuited winding 3 on the rotatable part of Dt is initially in position I, i.e. is coaxial with 1 and 2. In this position of winding 3, the interlinking of the circuits of windings 1 and 2 is canceled, while the circuits of windings 1 ' and 2 'are perfectly concatenated.

Wird in i'und 2' dadurch Stromgleichheit erzielt, so führt der Schalter S₂ den ganzen Motorstrom, während Schalter S₁ stromlos ist. Dieser Schalter kann also jetzt, betätigt werden. If this results in equal currents in i 'and 2', switch S ₂ carries the entire motor current, while switch S _{1 is} de-energized. This switch can now be operated.

Dreht man nun die Wicklung 3 in die Lage III, dann wird entsprechend der Schalter S₂ stromlos, während der Schalter S₁ den vollen Motorstrom führt. In der Zwischenlage II führen beide Schalter je einen Teil des Motorstroms. Mit Hilfe des Drehtransformators ist es also möglich, die Schalter stromlos zu öffnen, und die Stufenschaltung geschieht dabei völlig ohne Stoß und Schaltfeuer. If you now turn the winding 3 into position III, then the switch S _{2 is} de-energized, while the switch S ₁ carries the full motor current. In intermediate position II, both switches each carry part of the motor current. With the help of the rotary transformer, it is possible to open the switch without current, and the tap-change takes place without any shock or switching fire.

Eine weitere Ausbildung des Drehtransformators ergibt sich durch die Anbringung einer zweiten Primärwicklung (Wicklung 5 in Fig. 7) auf demjenigen Teil, welcher die die Verkettung aufhebende Wicklung 3 trägt. Diese zweite Primärwicklung befindet sich in senkrechter Lage zur Wicklung 3, so daß eine gegenseitige Induktion zwischen beiden nicht stattfindet. Die Wicklung 5 kann z. B. über einen kleinen regelbaren Stromtransformator st gespeist werden und hat den Zweck, das Stromverhältnis der Wicklungen 1 und 2 regelbar oder einstellbar zu machen. Führen diese beiden Wicklungen sehr große Ströme bzw. bestehen sie aus nur wenigen Windungen, dann ist der Unterschied von auch nur einer Windung zum Ausgleich des Magnetisierungsstromes schon zu groß. Da es aber unmöglich ist, Bruchteile einer Windung zu wickeln, so kann hier dem Magnetisierungsstrom nur in der Weise Rechnung getragen werden, " daß man der Wicklung 5 eine der Felderregung gerade entsprechende Amperewindungszahl gibt. Ein anderer Weg wäre natürlich der, die Wicklungen 1 und 2 nicht direkt, sondern über Transformatoren zu speisen, wodurch man es in der Hand hat, diese Wicklungen mit praktisch bequemer Windungszahl und unter Berücksichtigung der magnetisierenden Amperewindungen auszuführen. A further embodiment of the rotary transformer results from the attachment of a second primary winding (winding 5 in FIG. 7) on that part which carries the winding 3 which removes the linkage. This second primary winding is in a perpendicular position to the winding 3, so that there is no mutual induction between the two. The winding 5 can, for. B. be fed via a small adjustable current transformer st and has the purpose of making the current ratio of the windings 1 and 2 controllable or adjustable. If these two windings carry very large currents or if they consist of only a few turns, then the difference of just one turn to compensate for the magnetizing current is already too great. However, since it is impossible to wind fractions of a turn, the magnetization current can only be taken into account in such a way that the winding 5 is given an ampere-turn number that corresponds to the field excitation 2 not to be fed directly, but via transformers, which means that it is possible to carry out these windings with a practically convenient number of turns and taking into account the magnetizing ampere-turns.

Die Einrichtung der Wicklung 5 hat beim Transformator nach Fig. 5 erhebliche Bedeutung und ganz besonders, wenn es sich um die durch Fig. 6 bzw. Fig. 8 dargestellte Anwendung eines derartigen Transformators handelt. Als Primärwicklung wirkt hier stets 1 und 1', welche mit dem Motor M als Stromverbraucher in Reihe liegt. Es ist in diesem Falle die Spannung in den Wicklungen 2 und 2' als die sekundäre aufzufassen, da sie zur Stromlosmachung des zu betätigenden Schalters erzeugt werden soll. Daß der Motor M und die Primärwicklung 1, 1' selbst im Sekundärkreis des Haupttransformators N liegen, ist für die Betrachtung dabei unwesentlich. Um dies zu erläutern, soll noch einmal auf die bei der Stufenschaltung obwaltenden Verhältnisse näher eingegangen werden.The arrangement of the winding 5 is of considerable importance in the transformer according to FIG. 5 and especially when it is a question of the application of such a transformer illustrated by FIG. 6 or FIG. 8. The primary winding here always acts 1 and 1 ', which is in series with the motor M as a power consumer. In this case, the voltage in the windings 2 and 2 'is to be understood as the secondary, since it is to be generated to de-energize the switch to be operated. The fact that the motor M and the primary winding 1, 1 'are themselves in the secondary circuit of the main transformer N is immaterial for the consideration. In order to explain this, the conditions prevailing in the tap changer should be dealt with in more detail once again.

Steht in Fig. 6 die Wicklung 3 in Richtung der Achse II, dann fließt der Gesamtstrom bei geschlossenen Schaltern S₁ und S₂ zum Teil über S₁ und zum Teil über S₂. Diese Stromverteilung wird jedoch durchaus unsymmetrisch sein, da der Strom des Schalters S₂ die Teile α und b der Sekundärwicklung N des Haupttransformators durchfließt, während der Strom des Schalters S₁ nur durch den Teil a fließt. Der Strom des Schalters S₂ wird daher wegen der Reaktanz der Wicklung b be-' deutend geringer sein als der des Schalters S₁.If winding 3 is in the direction of axis II in FIG. 6, the total current flows partly via S ₁ and partly via S ₂ _{when switches S 1} and S _{2 are} closed. This current distribution will, however, be quite asymmetrical, since the current of switch S ₂ flows through parts α and b of secondary winding N of the main transformer, while the current of switch S ₁ only flows through part a . The current of switch S ₂ will therefore be significantly lower than that of switch S ₁ because of the reactance of winding b .

Wir wollen beispielsweise annehmen, derFor example, let's assume that

Strom des Schalters S₁ sei — /, der des Schalters S₉ dagegen — J. wobei J den Gesamt-The current of switch S ₁ is - /, that of switch S _9, on the other hand, is - J. where J is the total

^{2 ö ö} 3 ^J' ^J ^{2 ö ö} 3 ^J ' ^J

strom bedeutet. Um nun aber den Schalter S₁ stromlos öffnen zu können, muß der Strom dieses Schalters durch den Transformator Dt in den Schalter S₂ hinübergezwungen werden. Im vorliegenden Falle muß der Transformatorelectricity means. In order to now _{be able to open the switch S 1} without current, the current of this switch must be forced through the transformer Dt into the switch S ₂ . In the present case, the transformer

also einen Strom = — / über die Wicklung b so a current = - / through the winding b

zwingen, und daher wird die Spannung am Transformator Dt und entsprechend auch der Magnetisierungsstrom relativ hoch sein. Anders wäre es, wenn der Schalter S₂ zu öffnen wäre, dann müßte der Transformator Dt den Strom des Schalters S₂ in den Schalter S₁ hinüberzwingen. Dieser Strom ist aber im angenommenen Falle nur — /, und demnach istforce, and therefore the voltage across the transformer Dt and accordingly the magnetizing current will be relatively high. It would be different if the switch S _{2 were} to be opened, then the transformer Dt would have to force the current from the switch S ₂ into the switch S ₁ . In the assumed case, however, this current is only - /, and therefore is

die Spannung bzw. der Magnetiesierungsstrom des Transformators Dt relativ klein. Man kann wohl allgemein sagen, daß der Magnetiesierungsstrom des Transformators Dt, wenn der Schalter kleinerer Spannung stromlos betätigt werden soll höher sein muß, als wenn derthe voltage or the magnetization current of the transformer Dt is relatively small. It can be said in general that the magnetization current of the transformer Dt, if the switch with a lower voltage is to be actuated without current, must be higher than if the

Schalter höherer Spannung stromlos betätigt werden soll.Switch of higher voltage is to be operated without current.

Wir haben nun aber gesehen, daß das Win-But we have now seen that the wind

. dungsverhältnis ü = —- mit Rücksicht auf den ^ö W₁ . employment ratio ü = - with consideration of the ^ö W ₁

Magnetisierungsstrom zu wählen ist, um einMagnetizing current is to be chosen to be a

bestimmtes Verhältniscertain ratio

J₂ J ₂

= u. = u.

zu" erhalten.to obtain.

Soll z. B. U₁ = -j- gleich 1 Sein, so ist —Should z. B. U ₁ = -j- equals 1 being, then -

anders zu wählen, wenn der Schalter kleinerer Spannung, als wenn der Schalter größerer Spannung zu betätigen ist. Die Änderung des Windungsverhältnisses kann nun ganz automatisch durch Anbringung der Wicklung 5 beim Drehtransformator Dt erfolgen. Diese Wicklung 5 vermehrt oder vermindert die Windungszahl der Primärwicklung 1 bzw. 1' um einen gewissen gegebenenfalls einstellbaren Betrag, und es ließe sich so einrichten, daß, wenn beim Transformator Dt nach Fig. 8 die Windungszahl der Wicklung 5 sich in der Lage I zur Primärwicklung 1 addiert, sie sich in Lage III von der Primärwicklung 1' subtrahiert. Dieses Verhältnis ist aber auch durch Drehung um 180 ° umkehrbar. Will man nun z. B. in Fig. 8 vom Schalter S₁ auf den Schalter S₃ übergehen, dann stellt man vor dem Öffnen des Schalters S₁ die Wicklung 3 in die Achse I, aber derart, daß sich die Wicklung 5 zu 1' addiert. Nun wird der Schalter S₁ geöffnet. Bevor aber Schalter S₃ geschlossen werden darf, muß erst die Spannung ej, am Hilfstransformator Ht durch den Umschalter U umgekehrt und die Wicklung 3 von Dt um 180°. gedreht werden, damit sich die Wicklung 5 von 1' subtrahiert. Die Wicklungen 1 und 1/ sind also entsprechend dem mittlerento be selected differently when the switch has a lower voltage than when the switch is to be operated with a higher voltage. The change in the turns ratio can now take place completely automatically by attaching the winding 5 to the rotary transformer Dt . This winding 5 increases or decreases the number of turns of the primary winding 1 or 1 'by a certain possibly adjustable amount, and it could be set up so that when the number of turns of the winding 5 in the transformer Dt according to FIG Primary winding 1 is added, it is subtracted from primary winding 1 'in position III. However, this ratio can also be reversed by rotating it through 180 °. If you want to z. B. in Fig. 8 from switch S ₁ to switch S ₃ , then before opening the switch S _1, the winding 3 is placed in the axis I, but in such a way that the winding 5 adds up to 1 '. The switch S ₁ is now opened. But before switch S ₃ can be closed, the voltage ej must first be reversed at the auxiliary transformer Ht by the changeover switch U and the winding 3 of Dt must be reversed by 180 °. be rotated so that the winding 5 is subtracted from 1 '. The windings 1 and 1 / are therefore corresponding to the middle one

Wert des Verhältnisses —^ zu wählen, und dieValue of the ratio - ^ to choose and the

Windungszahl der Wicklung 5 bringt dies Verhältnis auf den erforderlicken Maximal- bzw. Minimalwert. Da es sich hierbei nur um Verschiedenheiten des Magnetisierungsstromes handelt, so ist die erforderliche Windungszahl der Wicklung 5 relativ gering.Number of turns of the winding 5 brings this ratio to the required maximum or Minimum value. Since it is only a matter of differences in the magnetizing current, so the required number of turns of the winding 5 is relatively small.

Man kann die Wicklung 5 auf dem Transformator Dt vermeiden, wenn man die Windungszahl W₁ der Wicklung 1 von vornherein größer macht, als dem gewünschten Stromverhältnis entspricht und dann die Wicklung 3 nur so weit in die Richtung der Achse I bzw. der Achse III bringt, bis die Verkettung der Stromkreise denjenigen Wert annimmt, der zur Erzielung des gewünschten Stromverhältnisses gerade ausreicht. Bei dieser Methode wird sich zeigen, daß man sich, um den Schalter der höheren Spannung stromlos zu öffnen, der Verkettungsachse (I oder III) weniger nähern muß, als um den Schalter der niederen Spannung stromlos zu öffnen.You can avoid the winding 5 on the transformer Dt if you make the number of turns W _{1 of} the winding 1 from the start greater than the desired current ratio and then bring the winding 3 only so far in the direction of axis I or axis III until the concatenation of the circuits assumes the value that is just sufficient to achieve the desired current ratio. With this method it will be shown that in order to open the switch of the higher voltage without current, one does not have to approach the interlinking axis (I or III) as much as in order to open the switch of the lower voltage without current.

Es wird bei* der geschilderten Anwendung des Transformators zweckmäßig sein, etwaige Ungleichheiten in der Reaktanz der einzelnen Stufen dadurch auszugleichen, daß man in die Zuführungsleitung vom Haupttransformator zu den Schaltern zusätzliche Induktivitäten einschaltet. Bei den geringen Werten der notwendigen Induktivitäten genügt es, wenn diese Zuführungsleitungen stellenweise mit Eisen umgeben werden, was in einfachster Weise durch Umwickeln mit Eisendraht erreicht wird. Es genügt, diese Justierung ein einziges Mal vorzunehmen.It is used for * the application described The transformer will be expedient to any inequalities in the reactance of each Compensate for stages by going into the feed line from the main transformer switches on additional inductances in addition to the switches. With the low values of the necessary inductances, it is sufficient if these feed lines are located in places be surrounded with iron, which is achieved in the simplest way by wrapping iron wire will. It is sufficient to carry out this adjustment once.

Die Anwendung des beschriebenen Transformators ist auf die Ausführungsbeispiele keineswegs beschränkt, sondern überall da, wo nur eine vorübergehende Verkettung zweier oder mehrerer Stromkreise gewünscht wird, kann er mit Erfolg verwendet werden.The transformer described is applied to the exemplary embodiments in no way restricted, but wherever there is only a temporary concatenation of two or multiple circuits is desired, it can be used with success.

Claims

Patent-to sayings:

1. Primarily in series with other electricity consumers with transformer three windings, of which two windings are used in the usual way to link two circuits, thereby characterized that the third winding to completely cancel this linkage, d. H. is used to switch off the transformer.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the third winding is short-circuited or connected to voltage to cancel the chaining of the two circuits.

3. Transformer according to claim 1, characterized characterized in that the third winding is connected to the primary winding of a rotary transformer is connected, the secondary winding of which is short-circuited or connected to voltage.

4. Transformer according to claim 1 to 3, characterized in that it is designed as a compensated rotary transformer itself is, with the two windings causing the concatenation in as coaxial as possible Arrangement are housed on part of the rotary transformer, while the third de-chaining winding is on the other part is laid.

5. Transformer according to claim 4, characterized in that on the one hand Part apart from the one coaxial winding pair still in an axis perpendicular to it a second coaxial winding pair is provided, with 'the concatenation of each Pair is determined by the common other part in such a way that the one coaxial winding pair is used to link two circuits when

in the other this linkage is broken.

6. Transformer according to claim ι to 5, characterized in that the winding distribution individual or all windings are sinoidal or such that as few higher harmonic upper fields as possible may occur.

7. Transformer according to claim 1 to 6, characterized in that in order to achieve a certain current ratio U _1, the turns ratio ü of the current transformer with regard to the magnetization is chosen such that U _{1 is} as equal as possible to U ₁ - U ₂ , where ü ₂ the Specifies the ratio of the magnetizing current to the secondary current.

8. Transformer according to claim 1 to 7, characterized in that the ratio M ₂ and therefore also the ratio U ₁ is made controllable or adjustable by changing the magnetic resistance, the change in the magnetic resistance in the conical shape of the iron body by axial displacement or but can be effected by adding or removing iron parts (rings, wedges) and finally by inserting air gaps or by applying pressure to the butt joints.

9. Transformer according to claim 5 in connection with an auxiliary transformer for step switching, especially for railway operation, characterized in that each of the two, spatially in a vertical Position of the winding pairs located to one another, one winding each from the total current (motor current) or one that is proportional to this Current flows through each of the two other windings between each terminal of the auxiliary transformer and the currently associated switch is switched, whereby by rotating the other part of the rotary transformer the third winding can be brought into layers in which the concatenation is alternating now one, now the other Winding pair is canceled, for the purpose of conducting the total current entirely through that switch, which with the windings just linked, and the other to be actuated To make the switch completely de-energized.

10. Transformer according to claim 1 to 9, characterized in that that part also has a, if necessary, a controllable series transformer fed primary winding carries on which- the unlinking winding is located, both windings being this Part are in an electrically perpendicular position to each other.

11. Transformer according to claim 10, characterized in that the second Primary winding (5) just the ampere turns necessary to excite the field supplies.

12. Transformer according to claim 10, characterized in that when the transformer is used for tap switching in railway operation, the number of turns of the first primary winding (1) for the mean value of the gear ratio is chosen while the number of turns the second primary winding (5) only serves to reduce this ratio to the required Bring maximum or minimum value, depending on the switch for the lower or the higher voltage should be operated.

13. Transformer according to claim 9, characterized characterized in that the number of turns of the primary winding (1) is selected to be greater, than the desired current ratio. speaks, and that the third winding (3) is only brought so far in the direction of axis I or III by rotation until the chaining of the circuits to achieve the desired current ratio has assumed just sufficient value, the relative position of the third winding (3) to the aforementioned Axis is a different one, depending on the higher voltage switch or the switch should be operated at a lower voltage.

1 sheet of drawings.