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Drehtransformator. Es sind in der Elektrotechnik Transformatoren bekannt
geworden, bei denen die erzeugte Spannung dadurch -geändert werden kann, daß die
sekundäre Wicklung gegenüber der primären verdreht wird. Solche sogenannte Drehtransformatoren
hat man z. B. dort benutzt, wo es erwünscht war, mit ein und demselben Apparat und
gegebener Primärspannung einen Sekundärstrom von verschieden starker Spannung zu
erzeugen. Bei fast allen derartigen Apparaten zeigt sich aber der Übelstand, daß
die Verdrehung der sekundären Wicklung nicht proportional ist der induzierten Spannung.
In gewissen Stellungen ändert sich die Spannung sehr wesentlich bei einer unwesentlichen
Verdrehung der Wicklung, während bei anderen Stellungen die Spannungsänderung nur
unwesentlich ist, selbst bei sehr weitgehenden Verdrehungen der Wicklung. Dieser
Umstand hindert die Benutzung solcher Apparate zu vielen Zwecken, wo die Anwendung
dieses Prinzips an sich ein wertvolles technisches Hilfsmittel sein könnte.
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Die Erfindung gibt eine neue Bauart für einen Drehtransformator an,
der die eben geschilderten Mißstände nicht besitzt, bei dem also die induzierte
Spannung völlig oder nahezu völlig der Verdrehung der sekundären Wicklung proportional
ist. Die neue Bauart wird dadurch gekennzeichnet, daß .der zwischen zwei Polen der
primären Wicklung liegende drehbare Eisenkern der sekundären Wicklung auf der einen
Seite mit drei und auf der anderen Seite mit zwei Polschuhen versehen wird, und
daß zwischen dem mittleren Polschuh und den beiden äußeren Polschuhen auf dem Kern
zwei gleichsinnige Wicklungen untergebracht sind, die von den Kraftlinien je nach.
der Stellung des Eisenkerns in entgegengesetzter oder gleicher Richtung durchströmt
werden, so daß die induzierte Spannung innerhalb eines größeren Bereichs der Verdrehung
des Kerns ganz oder nahezu ganz proportional ist. Ein solcher Transformator läßt
sich z. B. @in gänzlich unzugängliche umlaufende Maschinenteile einbauen und kann
die gegenseitige Verdrehung von zwei Wellen o. dgl. nach außen hin meßbar kenntlich
machen. Es wird hierbei die
primäre Wicklung fest mit dem einen
Teil der Maschine verbunden und mit einem Strom von gleichbleibender Spannung beschickt,
während die sekundäre Wicklung mit dem zweiten Maschinenteil verbunden wird, dessen
Verdrehung gemessen werden soll, was nunmehr einfach durch Ablesen der Höhe der
induzierten Spannung geschehen kann.
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An Hand der Zeichnttn- soll die Erfindunnäher erläutert werden, und
zwar zeigen die Abb. i bis 3 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den
neuen Drehtransforinator bei verschiedenen Stellungen der sekundären Wicklung. In
Abb. r ist cler feststehende primäre Eisenkern mit a bezeichnet, der die beiden
Pole b und c besitzt, die ihrerseits die primäre Wicklung tragen. Diese Wicklung
ist bei den Klemmen d' und d2 an ein Wechselstromnetz von gleichbleibender Spannung
gelegt. Zwischen den Polen 11 und c ist der drehbare Eisenkern c untergebracht,
der auf der einen Seite mit drei Polschuhen f, g und h und auf der anderen
Seite mit nur zwei Polschuhen i und k versehen ist und außerdem die
beiden gleichsinnigen Spulen L und m der sekundären Wicklung trägt, die an
die Klemmen ei' und n2 angeschlossen ist. Hier kann durch Anlegen eines 1leßinstuments
die induzierte Spannung gen:essen werden.
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Durch die gestrichelten Linien ist der Fluß der Kraftlinien durch
die Eisenkerne angedeutet, und an Hand cl=rselben läßt sich sowohl in Abb. i als
auch in Abb. 2 und 3 die Höhe der erzeugten Spannung annäherungsweise feststellen.
In A#bb. i gehen die Kraftlinien von dem Pol b aus nur in den mittleren Polschuh
g des sekundären Kerns über; in dem Kern e selbst teilen sie sich nach beiden Seiten
gleichmäßig und treten durch die Polschuhe i und k in den Pol c des primären Eisenkerns
über. Die Spulen l und in werden, da sie in gleichem Sinne gewickelt sind,
von den beiden Zweigen der Kraftlinie in gleicher Stärke, aber in verschiedener
Richtung beeinflußt; hierdurch heben die beiden erzeugten Spannungen sich auf, und
demgemäß wir-1 au den Klemmen n' und n2 keine Spannung nachgewiesen.
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Sobald der drehbare sekundäre Eisenkern aus der in Abb. i dargestellten
Lage um ein geringes Stück verdreht wird, z. B. nach links in die in Abb. 2 gezeigte
Stellung, so geht ein Teil des Kraftlinienflusses außer durch den Polschuh g auch
durch den seitlichen Polschuh h, und die durch den Polschuh g gehenden Kraftlinien
teilen sich in dem Kraftkern c nicht mehr gleichmäßig, sondern fließen in großer
Stärke dort, wo dem Pol c der Polschuh des sekundären Kerns auf der längsten Strecke
gegenübersteht, im vorliegenden Falle also bei i., während bei k erheblich
weniger Kraftlinien beitreten. Die in der Spule l erzeugte Spannung ist demgemäß
erheblich höher als die in .der Spule m erzeugte, so daß an den Klemmen n' und n2
der Unterschied dieser beiden Spannungen als Außenspannung des Drehtransformators
festgestellt werden kann.
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Bei der Stellung des inneren Eisenkerns nach 2#bb.3 durchlaufen sämtliche
Kraftlinien den Eisenkern e und damit die Spulen l und m in gleicher Richtung; -die
Wirkung der Polschuhe g und f einerseits und des Polschuhes k anderseits ist ausgeschaltet.
In dieser Lage wird die größtmögliche sekundäre Spannung in den Klemmen szl und
n2 abgelesen werden können. Durch entsprechende Bemessung der Form der Polschuhe
i. und k
sowie der Breite des Polschuhes g usw. kann ohne Schwierigkeit
erreicht werden, daß die an den Klemmen n' und n2 abgenommene Spannung der Verdrehung
des sekundären Eisenkerns in' den in Abb. i und 3 dargestellten Grenzen vollkommen
proportional ist. Sollen größere oder kleinere Winkelverdrehungen gemessen werden,
als dem in Abb. 3 angegebenen Winkel o entspricht, kann man durch Einschaltung von
Übersetzungsrädern u. dgl. zwischen dem Drehtransformator und den in Frage kommenden
Maschinenteilen dieses ohne Schwierigkeit erreichen.