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Schaltungsweise eines Transformators, über den, außer einem Netz mit
konstant zu haltender Spannung, Ströme noch einem anderweitig belasteten Wechselstromnetz
zugeführt werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsweise für Transformatoren,
über die außer einem Netz mit konstant zu haltender Spannung Ströme noch einem anderweitig
belasteten Wechselstromnetz zugeführt werden, dessen Spannung mit schwankender Belastung
sich ändert, wobei dieser anderweitige Wechselstrom über einige mit der Transformatorwicklung
galvanisch oder induktiv gekoppelte Windungen geführt ist. Derartige Schaltungen
sind bei- -spielsweise
durch die britische Patentschrift 11o74
vom Jahre 1905 an sich bereits bekannt. Die in dieser Patentschrift dargestellte
Schaltung ist für Dreiphasenstrom ausgebildet. Um die für jede Phase vorhandenen
Verhältnisse schärfer erkennen zu können, ist es zwe2kmäßig, die für Dreiphasen
gezeichnete Anordnung gemäß Abb. 3 der vorgenannten britischen Patentschrift sinngemäß
auf eine Einphasenanordnung zu übertragen. Dieser Weg ist auf der beiliegenden Zeichnung
in den Abb. i bis 3 eingeschlagen. Für diese Schaltungen soll zur Vereinfachung
der nachfolgenden Ausführungen angenommen werden, daß die Spannung im Kreise X konstant
zu halten ist, während die Belastung irri Kreise W wechselt. Aus den Abbildungen
ersieht man, daß Belastungsschwankungen in der primären Spule P durch wechselnde
Belastung des Kreises W in der Spule S eine Spannung induzieren, welche die durch
den Kreis W hervorgerufenen Spannungsänderungen für den Kreis X ausgleichen. In
Abb. 2 ist die Schaltung nach Abb. i dahingehend geändert, daß die Selbstinduktion
J in dem Transformator T als Streuselbstinduktion eingelegt ist, so daß sich ohne
weiteres aus Abb. 2 die Abb.3 ergibt, die eine leichtere Übersicht ermöglicht. Wie
aus dieser Abbildung zu ersehen ist, wird die Spannung für den Stromkreis X im unveränderlichen
Nutzwiderstand dadurch konstant gehalten, daß vor den unveränderlichen Nutzwiderstand
eine Drossel b gelegt ist, um deren Kern noch einige Amperewindungen a gelegt sind,
die vom anderweitigen, der Stromquelle entnommenen veränderlichen Belastungsstrom
W durchflossen werden. Es treten dann in der Drossel zwei gegeneinanderwirkende
Felder auf, indem die Drosselwirkung und somit ihr Spannungsabfall in bezug auf
den konstant zu haltenden Nutzstromkreis X um so viel durch die Belastung im veränderlichen
Stromkreis W vermindert werden kann, daß die Spannungsverkleinerung, die durch Einschalten
des Kreises W an den Klemmen der Stromquelle bzw. des Netzes entsteht, ausgeglichen
wird.
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gemäß der Erfindung wird das gleiche Ziel, nämlich die Konstanthaltung
der Spannung im Kreise X, bei Spannungsschwankungen im Kreise W dadurch erreicht,
daß die Drossel u nicht vom veränderlichen Belastungsstrom des anderweitig belasteten
Wechselstromnetzes W durchflossen wird, Diese der Erfindung zugrunde liegende Schaltungsweise
ist in Abb. 4 beispielsweise ausgeführt. In dieser Abbildung bedeuten i und 2 die
Anschlußpunkte an ein Netz, welches so beschaffen ist, daß die Spannungsschwankungen
proportional zu den Belastungen verlaufen. Der Transformator 3 ist mit einer Primärwicklung
4 und einer Sekundärwicklung 5 versehen. Letzterer dient zur Speisung des Nutzstromkreises
6 = X, für welchen die Spannungen unveränderlich bleiben sollen. Zwischen
die Spule .4 und die Klemme 2 ist gemäß der Erfindung die Drossel 7 eingeschaltet,
während der in seinem Widerstand variable Nutzstromkreis 8 - W ebenfalls an den
Klemmen i und 2 angeschlossen und durch einige Windungen 9 über den Transformator
3 geführt ist. Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Denkt man sich die Netzleitung
i, --
ohne die Drossel ? direkt an den Transformator 3 angeschlossen, so heben
sich die Flure zwischen den Wicklungen 4 und 5 bzw. 4 und 9 gegeneinander auf. Infolgedessen
werden entsprechend den Schwankungen der Belastung im Kreise W und den dadurch bedingten
proportionalen Spannungsänderungen zwischen i und 2 auch im Kreise X Änderungen-
auftreten. Durch Einschaltung der Drossel ? tritt eine Störung der vollen Reaktion
zwischen den Wicklungen 4 und 9 ein, indem durch die Wicklungen der Drossel 7 der
Flux der Wicklung 4 verringert wird. Durch entsprechende Wahl des Kopplungsverhältnisses
zwischen den Windungen 4. und 9 bzw. durch entsprechende Berechnung der Drossel
? läßt sich erreichen, daß durch diese Verminderung des Reaktionsflures der Wicklung
4 ein derartiger Betrag des Flures der Wicklung 9 auf die Wicklung 5 zusätzlich
einwirkt, daß der durch den veränderlichen Nutzstromkreis bh bewirkte Spannungsabfall
zwischen den Klemmen z und 2 im Kreise X ausgeglichen wird und infolged-ssen im
Kreise X konstante Verhältnisse bestehen bleiben. Zweckmäßig macht man deshalb entweder
die Kopplungsverhältnisse zwischen 4 und 9 oder die Drossel 7 veränderlich. Dadurch
erhält man den Vorteil, daß einerseits beim Sinken der Netzspannung zwischen i und
2 die Anordnung jederzeit so eingestellt werden kann, daß die Sekundärspannung bei
konstanter Belastung am Transformator durch den Kreis X in diesem unverändert bleibt
oder wahlweise sinkt oder steigt, oder daß anderseits beim Anschluß der gesamten
Anordnung an eine andere Wechselstromquelle mit anderem prozentualen Spannungsabfall
die Anordnung so reguliert werden kann, daß das gewünschte Ergebnis in bezug auf
die Spannungsänderung an der Sekundärseite 5 des Transformators erzielt wird.
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In Abb. 5 ist eine gleichartig wirkende Schaltung gezeigt, bei der
die Kopplungen zwischen den Transformatorwicklungen galvanisch ausgeführt sind.
Die Wirkungsweise der in Abb. 5 dargestellten Schaltung ist die gleiche, wie sie
an Hand der Abb. 4 erläutert wurde.
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Selbstverständlich können von dem Transformator auch mehrere Nutzstromkreise
mit veränderlichem oder konstantem Widerstand abgezweigt werden. Die Einregulierung
der
konstant zu haltenden Kreise wird dann ebenfalls durch Änderungen
der Drosselwirkung oder durch Änderungen des Kopplungsverhältnisses zwischen 4 und
9 gehalten werden.
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In Abb. 6.ist eine Anordnung für die Zwecke der drahtlosen Telegraphie
mittels Kathodenröhren dargestellt. Der von einer Wechselstrommaschine gewöhnlicher
Bauart io gelieferte Strom wird in gleicher Weise wie in Abb. 2 dargestellt, durch
den Autotransformator 4, 5, 9 und die Drossel 7 geschickt. Der konstant zu haltende
Nutzstromkreis setzt sich aus den einzelnen Transformatoren 11, 12 und 13 zusammen,
die zur Heizung des Gleichrichters 14 und der beiden parallel geschalteten Kathodenstrahlröhren
15 und 16 bestimmt ist. Der veränderliche Nutzstromkreis wird durch den Transformator
z7 gebildet, der zur Bedienung des Gleichrichters 14 bestimmt und an die Kathodenleitung
18 angeschlossen ist. Dieser Betriebsstrom im Transformator 17 ist dabei durch die
regelbare Drossel ig oder einen zweckentsprechend ausgeführten Ohmschen Widerstand
beliebig einzustellen. Eine besondere Erläuterung der Wirkungsweise der Anlage ist
nicht erforderlich, da sie nach demselben Prinzip wie die in Abb.4 gezeigte Schaltung
arbeitet.
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Die Vorteile, die durch die neue Schaltung gegenüber der Schaltung
nach der britischen Patentschrift iio74 vom Jahre 1905 erreicht werden, sind
folgende i. Die leichte Einstellung der erforderlichen Compoundierung je' nach der
Selbstinduktion der Maschine durch Änderung der Drossel 7. Bei der älteren Schaltung
ist diese Einstellung schwieriger, da hier die Forderung erfüllt werden muß, daß
die Streuselhstinduktion der Drossel a, b (in Abb. 3) gleich der Maschinenselbstinduktion
sein muß, um trotz der Belastungsänderungen im Kreise W die Spannung im Kreise X
konstant zu halten. Der durch die neue Schaltung erzielte Vorteil ist um so bedeutungsvoller,
wenn es sich darum handelt, die gleiche Anordnung für verschiedene Generatoren mit
verschiedenen Selbstinduktionen benutzen zu müssen.
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2. Die Spannungsänderung, die sich bei Belastungsänderungen. in den
Klemmen des Kreises W ergibt, ist, ie sich leicht nachweisen läßt, bei den bekannten
Schaltungen nach Einstellung des Kompensationseffektes prozentual doppelt so groß
als die Änderungen an derselben Stelle bei der Verwendung der neuen Schaltung.