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Regeltransformator. Die Erfindung betrifft einen Regeltransformator,
dessen Übersetzungsverhältnis durch Änderung der Schaltung der Oberspannungswicklung
geändert werden kann, und sie dient dein Zweck, die Spannungen, die bei Benutzung
der Regelungsvorrichtung in die Oberspannungswicklung und zwischen ihr und ihrer
Umgebung, insbesondere dem Eisenkern und der Unterspannungswicklung, auftreten können,
auf den Wert der Betriebsspannung oder auf einen nur wenig höheren Wert zu beschränken.
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Bei einem bekannten Regeltransformator ist an einer oder mehreren
Stellen der Oberspannungswicklung ein regelbarer Wicklungsteil zwischen zwei nicht
regelbare Wicklungsteile eingeschaltet, und von den Enden der nicht regelbaren Wicklungsteile
gehen Schaltleiter aus, die die Unterbrechungsstellen zwischen den regelbaren und
den nicht regelbaren Wicklungsteilen überbrücken und mit ihren freien Enden an verschiedene
Punkte des regelbaren Wicklungstehes angeschlossen werden können. Für den neuen
Regeltransformator ist dieselbe Anordnung vorausgesetzt. Als neues Mittel zur Erreichung
des obengenannten besonderen Zweckes wird aber erfindungsgemäß zu der bekannten
Anordnung eine Schaltvorrichtung hinzugebracht, durch welche die Windungen des regelbaren
Wicklungsteiles dem nicht regelbaren Teil durch Kreuzen der freien Schaltleiterenden
entgegengeschaltet werden können.
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Während die bekannte Anordnung nur für Änderungen des Übersetzungsverhältnisses
ausgeführt worden ist, die sich im Bereich einiger Hundertteile des Normalwertes
halten, ist die neue Anordnung dazu bestimmt und geeignet, das Übersetzungsverhältnis
um ein Vielfaches zu ändern. Dabei wird eine schädliche Erhöhung der Spannung an
der Oberspannungswicklung sicher vermieden, während die Anwendung der bekannten
Anordnung für gleich große Änderung des Übersetzungsverhä:tnisses zu beträchtlicher
Erhöhung dieser Spannung mit dem Zwang zum Aufwand von mehr Isoliermaterial führen
würde.
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Um die Erfindung anschaulich zu machen, ist auf der Zeichnung beispielsweise
das Wicklungsschema eines Transformators dargestellt, dessen Unterspannung im Verhältnis
r : ; verändert werden kann.
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Die von der Betriebsspannung E erregte Oberspannungswicklung ist in
drei gleiche Teile 12, 13, 14 eingeteilt. Der mittlere Teil 14 ist regelbar. Von
den inneren Enden der Teile 12, 13 gehen Schaltleiter 15, 16 aus, die mit
ihren freien Enden an verschiedene Punkte des Wicklungsteiles 14 angeschlossen werden
können.
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Bei dem Anschluß der Schaltleiter gemäß Abb. r ist der Wicklungsteil
14 im gleichen Sinne wie die Wicklungsteile 12, 13 eingeschaltet. Die Unterspannung
hat dabei ihren kleinsten Wert e. Die Spannung an der Oberspannungswicklung steigt
nahezu stetig bis zum Werte der Betriebsspannung an, wie e .s das zu Abb. r gehörige
Spannungsdiagramm zeigt; nur längs der nichtinduzierten Schaltleiter ist die Spannung
unveränderlich.
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Bei dem in Abb.2 dargestellten Anschluß der Schaltleiter ist der Wicklungsteil
14 umgepolt; er ist also den Wicklungsteilen 12, 13 @entgegengeschaltet. Dabei ist
die Unterspannung dreimal so groß wie im ersten Fall. Die Spannung der Oberspannungswicklung
steigt im Wicklungsteil 12 bis zur Höhe der Betriebsspannung an, sinkt im Wicklungsteil
14 wieder um ebensoviel, um ixn Wicklungsteil 13 wieder zur Höhe der Betriebsspannung
anzusteigen. L ängs der Schaltleiter ist die Spannung unveränderlich. Zwischen zwei
Punkten der Oberspannungswicklung kann dabei keine höhere Spannung als die Betriebsspannung
auftreten. Auch die Spannung eines Punktes der Oberspannungswicklung gegen
Erde
kann nicht größer sein, wenn ein Ende der Oberspannungswicklung geerdet wird; sie
kann sogar nur halb so groß werden, wenn der Mittelpunkt des Wicklungsteiles 14
geerdet wird. Dieser Voraussetzung entsprechend sind in die Spannungsdiagramme die
mit »Erde« bezeichneten Linien des Erdpotentials eingezeichnet.
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Ungünstigere Spannungsverhältnisse können sich auch bei anderem Anschluß
der Schaltleiter nicht ergeben. Sind beispielsweise beide Schaltleiter an dasselbe
Ende des Wicklungsteiles 14, etwa an das rechte Ende, angeschlossen, so tritt die
h chste Spannung auf zwischen dem linken Ende des ZVicklungsteiles 14 und dem rechten
Ende des Wicklungsteiles 13. Diese Spannung ist aber auch nur der Betriebsspannung
gleich.
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Die beschriebene Schaltung kann an mehreren Stellen der Oberspannungswicklung
angewendet werden. Teilt man beispielsweise die Oberspannungswicklung in fünf gleiche
Teile, von denen der zweite zwischen den ersten und den dritten, der vierte zwischen
den dritten und den fünften so eingeschaltet ist, wie bei der gezeichneten Schaltung
der Wicklungsteil 1.4 zwischen die @Vicklungsteile 12, 13 eingeschaltet ist, so
kann die Unterspannung im Verhältnis von 1:5 verändert werden, ohne Spannungserhöhung
an der Ob erspannungswicklung .
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Mit einer in drei ungleiche Teile geteilten Oberspannungswicklung
kann die Unterspannung auch im Verhältnis i : ¢ verändert werden. Der mittlere Wicklungsteil
14. und einer der äußeren Wicklungsteile, z. B. 12, müssen dazu je 3/3, der zweite
,äußere Wicklungsteil, im Beispiel 13, muß, 1/., der Gesamtwindung:szahl der Oberspannungswicklung
erhalten. Bei der Umpolung des mittleren Wicklungsteiles gemäß Abb.2 stellt sich
dabei zwischen den Enden der Wicklungsteile 12 und 14. je das i, 5fache der Betriebsspannung
ein.
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Ohne Spannungserhöhung an der Oberspannungswicklung kann die Unterspannung
im Verhältnis i : 4. verändert werden, wenn man der gezeichneten Oberspannungswicklung
:einen vierten gleichen Wicklungsteil hinzufügt, der den übrigen vorgeschaltet wird,
solange die Unterspannung weniger als 4/3 ihres kleinsten Wertes betragen soll,
und von der übrigen Wicklung abgetrennt wird, wenn die Unterspan unk auf höhere
Werte gebracht werden soll.
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Es ist noch hervorzuheben, daß, der regelbare Wicklungsteil zwar zwischen
die nicht regelbaren Wicklungsteile eingeschaltet, aber nicht zwischen sie eingebaut
sein maß. Man kann also bei Ausfäuhrung der gezeichneten Schaltung den Wicklungsteil
14 auch außerhalb der Wicklungsteile 12, 13 auf dein Eisenkern des Transformators
anordnen.
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An sieh ist die Gegenschaltung einzelner Wicklungsteile für Regelungszwecke
bekannt von einem Regeltransformator, dessen beide Schenkel drehbar ;gelagert und
reit einem biegsamen Leiter bewickelt sind, derart, daß durch Abwicklung des Leiters
von dem einen Kernschenkel und die gleichzeitig vor sich gehende Aufwicklung des
Leiters auf den andern Schenkel das Verhältnis der Windungszahlen der gegeneinander
wirkenden Wicklungsteile und damit schließlich das Übersetzungsverhältnis zwischen
dieser regelbaren Wicklung und der zweiten Wicklung des Transformators geändert
werden kann. Aber hier ist die Gegenschaltung offenbar nach einem anderen Prinzip
durchgeführt wie bei dem neuen Transformator. Dabei besteht noch der tiefere physikalische
Unterschied, daß bei dem neuen Transformator die Richtung der E. M. K. in dem umgepolten
Wicklungsbeil dieselbe bleibt, während sie bei dem bekannten Transformator in dem
umgewickelten (von einem Kernschenkel auf den anderen verlegten) Wicklungsteil umgekehrt
wird. Überdies ist der bekannte Transformator mit seinen drehbaren Kernschenkeln
nur für kleine Leistungen und für kleine Höchstspannung der regelbaren Wicklung
brauchbar, während die Anwendung des neuen Transformators solchen Beschränkungen
nicht unterliegt.