DE374857C

DE374857C - Transformer with step winding divided into two parts for each phase

Info

Publication number: DE374857C
Application number: DES57025D
Authority: DE
Original assignee: ELECTRO CHEMIE ET D ELECTRO ME
Current assignee: ELECTRO CHEMIE ET D ELECTRO ME
Priority date: 1920-07-15
Filing date: 1921-07-16
Publication date: 1923-05-01

Description

Transformator mit in zwei Teilen geteilter Stufenwicklung für jede Phase. Um die Stromstärke bzw. die elektrische Leistung, welche von einem beliebigen durch ein Wechselstromnetz gespeisten Empfänger aufgenommen wird, zu regeln, werden Stufentransformatoren benutzt, weiche mit umschaltbaren Stromanschlüssen in der Primär- oder der Sekundärwicklung versehen sind. Man hat dabei die Stufenwicklung jeder Phase in zwei Teile geteilt und dabei die beiden Wicklungshälften für jede Phase auf ein und demselben Kern montiert. Eine solche Einrichtung macht die Stromausschaltung für jeden Wechsel des Stromanschlusses erforderlich, da bei jedem Wechsel des Stromanschlusses, falls der Transformator unter Spannung wäre, entweder eire jähe Zerreißung des Stromes stattfinden würde, wenn der Kontakt einen Stromanschluß verläßt und den nächsten noch nicht getroffen hat, oder ein teilweiser Kurzschluß der Wicklung, wenn der Kontakt den neuen Stromanschluß trifft, bevor er den vorangehenden verlassen hat. In diesen beiden Fällen ist die Regelung der Spannung während des Betriebes infolge der zerstörenden Bogenbildung und der Stromstöße im Netz ausgeschlossen.Transformer with step winding divided into two parts for each Phase. To the current strength or the electrical power, which of any A receiver powered by an alternating current network is included to regulate Step transformers used, soft with switchable power connections in the Primary or secondary winding are provided. You have the step winding each phase is divided into two parts and the two halves of the winding for each Phase mounted on the same core. Such a device turns off the power required for every change of the power connection, since each time the power connection is changed, if the transformer were live, either a sudden break in the current would take place when the contact leaves a power outlet and has not yet hit the next one, or a partial short-circuit of the winding, when the contact hits the new power connection before exiting the previous one Has. In both of these cases, the voltage is regulated during operation excluded due to the destructive arcing and power surges in the network.

Es gibt allerdings anderseits Stufentransformatoren, welche diese Nachteile durch Hinzuschaltung von Widerständen, Selbstinduktions-oder Drosselspulen u. dgl. zu vermeiden gestatten; die beiden oder mehrere Wicklungen des Transformators sind aber miteinander magnetisch verkettet, d. h. auf einem einzigen magnetischen Stromkreis angeordnet.On the other hand, there are step transformers that do this Disadvantages due to the addition of resistors, self-induction or choke coils and the like to avoid; the two or more windings of the transformer but are magnetically linked to one another, d. H. on a single magnetic Circuit arranged.

Der Erfindungsgegenstand gestattet den gleichen Zweck der Regelbarkeit während des Betriebes auf einfachere Weise ohne Widerstände u. dgl. zu erreichen, und zwar dadurch, daß zwei Transformatoren auf getrennten magnetischen Stromkreisen zusammenwirken, deren mit Anschlüssen versehene Primär- und Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind und durch einen Schalter derart gesteuert werden, daß der Wechsel des Anschlusses nacheinander und abwechselnd auf jedem der beiden Transformatoren bewirkt werden kann. Jeder der beiden Transformatoren, dessen Leistung die Hälfte der Leistung der Gruppe beträgt, wird dabei allein, ohne Rückstöße während der Umschaltung, die gesamte Netzspannung aufnehmen können.The subject of the invention allows the same purpose of controllability to be reached during operation in a simpler way without resistors and the like, namely by having two transformers on separate magnetic circuits cooperate, the primary and secondary windings of which are provided with connections in Are connected in series and controlled by a switch such that the Change the connection one after the other and alternately on each of the two transformers can be effected. Each of the two transformers whose power is half the performance of the group, is alone, without recoil during the switch, can absorb the entire mains voltage.

Die Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.The drawings show some exemplary embodiments of the subject matter of the invention.

Abb. i zeigt schematisch die Anordnung für ein einphasiges Speisenetz.Fig. I shows schematically the arrangement for a single-phase feed network.

Abb. a, 3 und q. zeigen schematisch die Anordnung für zweiphasige und dreiphasige Ströme, wobei die Stromanschlüsse auf den Primärwicklungen der jeder Phase entsprechenden Transformatoren erfolgen.Fig. A, 3 and q. show schematically the arrangement for two-phase and three-phase currents, with the power connections on the primary windings of each Phase corresponding transformers.

Abb.5 und 6 zeigen im lotrechten Schnitt und Draufsicht einen Schalter für Hochspannung, wobei die Stromanschlüsse auf den beiden Transformatoren an ein und demselben Kreisumfang angeordnet sind.Fig. 5 and 6 show a switch in vertical section and top view for high voltage, with the power connections on the two transformers at one and are arranged on the same circumference.

Abb. 7 und 8 zeigen die entsprechende Anordnung des Schalters für Niederspannung, wobei die Stromanschlüsse auf den beiden Transformatoren auf unterschiedlichen Kreisumfängen angeordnet sind.Fig. 7 and 8 show the corresponding arrangement of the switch for Low voltage, with the power connections on the two transformers on different ones Circumferences are arranged.

Wie erwähnt, wird gemäß der Erfindung zwecks Regelung der Spannung während des Betriebes der übliche Transformator mit einem einzelnen magnetischen Kreis durch zwei Transformatoren mit magnetischen Kreisen T1, T2 ersetzt, welche die Primärwicklungen N1, N2 und Sekundärwicklungen n1, n2 aufweisen. Die Primärwicklungen NI, N2 sind in bezug auf das Speisenetz U in Reihe geschaltet, während die Sekundärwicklungen n1, n2 an dem Verbrauchsnetz ic bzw. den Klemmen des Empfängers liegen. Die Stromanschlüsse erfolgen, sei es auf den beiden Primärwicklungen, sei es auf den beiden Sekundärwicklungen, sei es gleichzeitig auf den beiden Primär- und den beiden Sekundärwicklungen, wodurch der Bereich der Regelung erhöht werden kann. Es ist ersichtlich, daß bei einem mehrphasigen Speisenetz die gleiche Anordnung für jede Phase verwendet wird (bei einem zweiphasigen Netz gemäß Abb. a und für ein dreiphasiges Netz gemäß Abb. 3 und q. eine Stern- bzw. Dreieckschaltung).As mentioned, according to the invention, for the purpose of regulating the voltage during operation, the usual transformer with a single magnetic circuit is replaced by two transformers with magnetic circuits T1, T2, which have the primary windings N1, N2 and secondary windings n1, n2. The primary windings NI, N2 are connected in series with respect to the supply network U, while the secondary windings n1, n2 are connected to the consumption network ic or the terminals of the receiver. The power connections are made, be it on the two primary windings, be it on the two secondary windings, be it simultaneously on the two primary and the two secondary windings, whereby the range of the regulation can be increased. It can be seen that in a multi-phase supply network the same arrangement is used for each phase (in a two-phase network according to Fig. A and for a three-phase network according to Fig. 3 and q. A star or delta connection).

Die Wechsel der Stromanschlüsse, welche die Änderung der Windungszahl der gekuppelten Transformatoren zu ändern gestatten, erfolgen mittels eines Schalters, welcher derart ausgebildet ist, daß die beiden Kontaktbürsten, welche die Stromanschlüsse auf jedem. Transformator steuern, mechanisch gekuppelt sind, zum Zweck, den gleichzeitigen Kurzschluß auf den beiden Schalterteilen zu vermeiden.The change in the power connections, the change in the number of turns of the coupled transformers can be changed by means of a switch, which is designed such that the two contact brushes, which the power connections on every. Control transformer, mechanically coupled, for the purpose of simultaneous Avoid short circuits on the two switch parts.

Die Kontaktplatten auf diesen beiden Schalterteilen sowie die entsprechenden Bürsten sind ferner derart angeordnet, daß: a) bei jedem Transformator der Kontakt nicht eher den Stromanschluß verläßt, als bis er den nächsten getroffen hat, derart, daß niemals eine Stromunterbrechung stattfinden kann; b) der Wechsel des Stromanschlusses nicht gleichzeitig auf den beiden Transformatoren, sondern im Gegenteil nacheinander und abwechselnd auf dem einen und dem anderen stattfindet. Es kann somit niemals ein Kurzschluß im Netz stattfinden, weil, wenn der eine der Transformatoren zeitweise durch die Bürste seines Schalters beim Wechsel des Stromanschlusses kurzgeschlossen wird, der andere mit dem ersten sowohl in der Primärwicklung wie in der Sekundärwicklung in Reihe geschaltete Transformator zu diesem Zeitpunkt nicht kurzgeschlossen werden kann, weil die beiden Bürsten der beiden Schalter mechanisch miteinander gekuppelt sind.The contact plates on these two switch parts as well as the corresponding ones Brushes are also arranged so that: a) the contact for each transformer does not leave the power supply until he has met the next one, in such a way, that there can never be a power interruption; b) changing the power supply not at the same time on the two transformers, but on the contrary one after the other and takes place alternately on one and the other. So it can never a short circuit in the network takes place because if one of the transformers intermittently short-circuited by the brush of his switch when changing the power connection the other with the first in both the primary winding and the secondary winding transformers connected in series are not short-circuited at this time because the two brushes of the two switches are mechanically coupled to one another are.

Die mehrfachen Stromanschlüsse auf den Transformatoren T1, T2 (im gezeichneten Beispiel auf den Primärwicklungen) enden in Kontakten a1, bi, cl ... und a2, b2, c2 ... des Schal- j ters e, wobei der Abstand zwischen den Kontaktplatten geringer ist als die Breite der Reibbürstenkontakte f l, f 2, welche miteinander mechanisch sowie elektrisch verbunden sind und durch ein einziges Antriebsorgan, z. B. das Steuerrad e, betätigt werden. Die beiden Reihen der Kontaktplatten a1, b1, cl ... und a2, b2, c2 ..., welche jeweilig den beiden Transformatoren T1, T2 zugeordnet sind, sind derart angeordnet, daß die Schaltung abwechselnd auf dem i einen und auf dem anderen und nicht gleichzeitig erfolgt. Die Reibbürsten f1, f- sind mit einer Verriegelungseinrichtung versehen, welche die Ruhelagen bestimmt, wobei diese Ruhelagen derart angeordnet sind, daß die Kontakte nicht auf beiden aufeinanderfolgenden Kontaktplatten verbleiben können, - wodurch die Kurzschlußbildung des entsprechenden Transformators bewirkt worden wäre.The multiple power connections on transformers T1, T2 (in the example shown on the primary windings) end in contacts a1, bi, cl ... and a2, b2, c2 ... of switch e, the distance between the contact plates is less than the width of the friction brush contacts fl, f 2, which are mechanically and electrically connected to one another and are driven by a single drive element, e.g. B. the steering wheel e, are operated. The two rows of contact plates a1, b1, cl ... and a2, b2, c2 ..., which are respectively assigned to the two transformers T1, T2, are arranged in such a way that the circuit alternates on one and on the other and not at the same time. The friction brushes f1, f- are provided with a locking device which determines the rest positions, these rest positions being arranged in such a way that the contacts cannot remain on both successive contact plates, which would have caused the corresponding transformer to short-circuit.

Abb.7 und 8 zeigen einen Schalter für die Niederspannung, wobei die den mehrfachen Stromanschlüssen der beiden Transformatoren entsprechenden Kontaktplatten 2l, bl, cl ... und a2, b2, c2 , .. auf konzentrischen Kreisumfängen sowie in der Weise angeordnet sind, daß die Zwischenräume zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kontaktplatten auf den einen der Kränze radial einer Kontaktplatte des anderen Kranzes entsprechen. Die Reibbürsten f l, f 2 sind diametral entgegengesetzt angeordnet und durch das Handrad e einstellbar, dessen Drehachse die Tafel durchdringt und mit der Verriegelungseinrichtung in Verbindung steht, welche die Ruhelagen der Reibbürsten fl, f2 bestimmt. -Zu diesem Zweck trägt die Drehachse g einen diametralen Arm h, welcher bei der Drehung mitgenommen wird, jedoch entlang dieser Achse gleiten kann. An seinen Enden trägt der Arm h lose Rollen i, welche auf der Nockenfläche j rollen, die in Gestalt einer Säge ausgebildet ist. Die Einschnitte der Sägezähne entsprechen bestimmten Lagen der Reibbürsten f l, f 2 derart, daß die Kontakte nicht unter dauernder Verbindung von zwei benachbarten Kontakten angehalten werden können. Der Arm h unterliegt der Wirkung einer Schraubenfeder k, welche die Rollen i an die Zähne der Nockenfläche 9 anpreßt und gleichzeitig das Übergleiten über die Vorsprünge ermöglicht.Fig.7 and 8 show a switch for the low voltage, the contact plates 2l, bl, cl ... and a2, b2, c2 , .. corresponding to the multiple power connections of the two transformers are arranged on concentric circumferences and in such a way that the spaces between two successive contact plates on one of the rings correspond radially to a contact plate of the other ring. The friction brushes fl, f 2 are arranged diametrically opposite and can be adjusted by the hand wheel e, the axis of rotation of which penetrates the panel and is connected to the locking device which determines the rest positions of the friction brushes fl, f2. For this purpose, the axis of rotation g carries a diametrical arm h, which is carried along during rotation, but can slide along this axis. At its ends, the arm h carries loose rollers i which roll on the cam surface j, which is designed in the shape of a saw. The incisions of the saw teeth correspond to certain positions of the friction brushes fl, f 2 in such a way that the contacts cannot be stopped with permanent connection of two adjacent contacts. The arm h is subject to the action of a helical spring k, which presses the rollers i against the teeth of the cam surface 9 and at the same time enables it to slide over the projections.

Abb.5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform des Schalters für Hochspannung. Dabei sind die Kontaktplatten al, bl, cl ... und a2, b2, c2, welche mit dem Stromanschlusse eines jeden Transformators Tl, Z'2 verbunden sind, auf dem gleichen Kreisumfang angeordnet, wobei die beiden Reihen der Kontaktplatten durch einen diametralen Isolierschirm l getrennt sind. In der Mitte ist die Drehachse g der gekuppelten Reibbürsten f l, f 2 angeordnet, welche auf dem gleichen Durchmesser angeordnet sind, wobei die Kontakte durch an ihrem oberen Teil gekrümmte Bürsten gebildet sind, so daß sie auf dem entlang einer zylindrischen Fläche angeordneten Reibkränzen der Kontakte al, bl, cl .>.. und a2, b2, c2 ... schleifen. Jede Kontaktplatte trägt zwei lichtbogenhindernde Hörner m. Die Drehachse g der Reibbürsten fl f2 wird durch ein Vorgelege angetrieben und trägt eine bewegliche Nockenscheibe j, welche mit zwei diametralen Anschlägen j1, j 2 versehen ist. Die Kreisbogen beiderseits dieser Anschläge sind sägeförmig geschnitten und stehen in Wechselwirkung mit auf den Schwingarmen n angeordneten Rollen i. Zwischen den Schwingarmen 7a sind Federn k vorgesehen, welche die Rollen mit den Sägezähnen in Eingriff bringen derart, daß die Lage, welche die Nockenscheibe und die Reibbürsten fl, f2 in bezug auf die Kontaktplatten al, b1, cl ... und a2, b2, c2 ... einnehmen können, bestimmt werden.Figures 5 and 6 show another embodiment of the switch for high voltage. The contact plates al, bl, cl ... and a2, b2, c2, which are connected to the power connection of each transformer T1, Z'2, are arranged on the same circumference, the two rows of contact plates being covered by a diametrical insulating screen l are separated. In the middle, the axis of rotation g of the coupled friction brushes fl, f 2 is arranged, which are arranged on the same diameter, the contacts being formed by brushes curved at their upper part, so that they are positioned on the friction rings of the contacts, which are arranged along a cylindrical surface al, bl, cl.> .. and a2, b2, c2 ... loops. Each contact plate carries two arc-preventing horns m. The axis of rotation g of the friction brushes fl f2 is driven by an intermediate gear and carries a movable cam disk j which is provided with two diametrical stops j1, j 2. The circular arcs on both sides of these stops are cut in the shape of a saw and interact with rollers i arranged on the swing arms n. Between the swing arms 7a springs k are provided which bring the rollers with the saw teeth into engagement in such a way that the position which the cam disk and the friction brushes fl, f2 with respect to the contact plates al, b1, cl ... and a2, b2 , c2 ... can be determined.

Die beschriebenen Einrichtungen sind auf alle Fälle anwendbar, wo es sich darum handelt, während des Betriebes die Verbrauchsspannung wiederholt zu regeln, ohne daß in dem Wechselstromnetz Stromstöße erfolgen, insbesondere bei elektrischen Öfen, Motoranlassern, elektrischen Lokomotiven, Lichtnetzen usw.The facilities described are applicable to all cases where it is a matter of repeatedly increasing the consumption voltage during operation regulate without current surges occurring in the alternating current network, especially in the case of electrical Ovens, motor starters, electric locomotives, lighting networks, etc.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Transformer with step winding divided into two parts for each phase and with switchable connections, characterized in that for each phase has two transformers with separate magnetic circuits and Primary and secondary windings connected in series are provided, the Connections are controlled by a switch designed in such a way that the change of the connection one after the other and alternately on each of the two transformers can be effected.

2. Transformer according to claim i, characterized in that diametrically arranged and simultaneously operated brushes of his switch with contact plates which interact electrically with the power connection of each transformer are connected, these contact plates on the same circumference or on concentric circumferences are arranged and offset in such a way that one of the Brushes is still in contact with the associated contact plate when the brush opposite the contact plate with which it is in contact was, leaves.

3. Transformer according to claim i and 2, characterized in that the brushes equipped with a locking device in a manner known per se are, which prevents the contacts from short-circuiting two successive Contact plates are stopped.