DE505924C - Drehtransformator in Sparschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung hat zum Gegenstande einen Wechselstrom-Spartransformator mit veränderbarem Umformungsverhältnis, der durch vier untereinander in Reihe elektrisch verbundene Wicklungen gekennzeichnet ist, die getrennt paarweise auf Magnetgerüsten angeordnet sind, um in diesen verkettete magnetische Flüsse zu erzeugen. Die in der Mitte liegenden Wicklungen, die das eine der erwähnten Paare bilden, sind so angeordnet, daß sie in der Größe gleiche, entgegengesetzt gerichtete magnetische Flüsse hervorrufen, während die außenliegenden, das andere Paar bildenden so angeordnet sind, daß sie in Größe und Richtung übereinstimmende magnetische Flüsse hervorrufen, und zwar dann, wenn ein einziger Strom der Reihe nach die vier Wicklungen durchfließt. Es sind dabei besondere Vorkehrungen zu dem Zwecke vor-

ao gesehen, die gegenseitige Einstellung der durch die beiden voneinander unterschiedenen Paare der Wicklungen hervorgebrachten magnetischen Flüsse verändern zu können, um die Potentialdifferenz zwischen dem mittleren Punkt der in Reihe geschalteten Wicklungen und den beiden Endpolklemmen der erwähnten Reihe zu verändern.

Die Erfindung betrifft ferner den besonderen Anschluß des erwähnten Spartransformators an die verschiedenen Anzapfungen eines gebräuchlichen, zur Speisung einer Wechselstromleitung dienenden Stufentransformators zur Regelung der Betriebsspannung dieser Leitung.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch und lediglich als Beispiel dargestellt. Abb. 1 und 2 zeigen den Spartransformator im Querschnitt und im Längsschnitt. Abb. 3 stellt ein Schema der Stromkreise allein dar. Abb. 4 zeigt ein Schema entsprechender Stromkreise. Abb. 5 veranschaulicht die Anwendung des Spartransformators zur Regelung der Betriebsspannung einer von einem gewöhnlichen Transformator gespeisten Leitung.

Die Vorrichtung (Abb. 1 und 2) ist aus zwei Magnetgestellen 1 und 2 zusammengesetzt, die beide aus lamellierten Eisenpaketen bestehen, in denen geeignete Nuten zur Aufnahme der verschiedenen Wicklungen ausgespart sind. Diese durch einen schmalen Luftspalt voneinander getrennten Magnetgerüste können gegeneinander verdreht werden ; beispielsweise kann das Gerüst 1 den mit dem Tragrahmen 5 fest vereinigten Stator bilden und das Gerüst 2 als Rotor auf einer Welle 2' befestigt sein, die drehbar in Lagern 3, 4 des Rahmens '5 gehalten wird.

Die Drehung des Rotors kann sowohl mit der Hand als auch mechanisch durch Vermittlung einer Schnecke 6 ausgeführt werden, die in ein auf der Welle 2' festsitzendes Schnecken-S rad 7 greift. Die vier Wicklungen (Abb. 1, 2, 3) I, II, III, IV sind in Reihe geschaltet und haben sämtlich vorzugsweise eine gleiche Anzahl Windungen. Die Wicklungen I und IV sind auf dem Stator und die beiden ίο Wicklungen II und III auf dem Rotor angeordnet. Die Enden a, g der gesamten Wicklung sind mit zwei Klemmen X, Z verbunden, während der in der Mitte liegende Punkt d dieser Reihe an einer anderen Klemme Y angeschlossen ist. Wenn Ströme die Wicklungen I und IV durchfließen, erzeugen diese Ströme einen Kraftlinienfluß, der durch den Rotor in der Richtung N-N verläuft. Die Wicklungen II und III sind derart angeordnet, daß jede einen Kraftlinienfluß in der Richtung M-M des Rotors erzeugt, der durch den Stator geht. Beim Durchlaufen der vier Wicklungen von X-Z ist zu erkennen, daß die Wicklungen I und IV in demselben Sinne gewickelt sind, während die beiden Wicklungen II und III entgegengesetzten Wickelsinn besitzen.

Der Rotor 2 kann von der in Abb. 1 dargestellten Stellung aus um einen beliebigen Winkel (Abb. 3) gedreht werden, so daß die Richtung M-M des durch seine Wicklungen erzeugten Feldes den gleichen Winkel mit der Richtung N-N des durch die Wicklungen des Stators erzeugten Feldes bildet. In diesem Falle hat der in der Richtung M-M verlaufende Wechselkraftfluß zwei senkrecht zueinander stehende Komponenten, von denen die eine die Richtung N-N hat, während die andere senkrecht zu dieser Richtung steht. Bei Apparaten einer gewissen Leistungsfähigkeit ist es vorteilhaft, die zuletzt genante, zur Richtung N-N senkrechte Komponente mit Hilfe einer kurzgeschlossenen Wicklung W aufzuheben, die einen geringen +5 Ohmschen Widerstand hat und auf dem Stator angeordnet ist (Abb. 1).

Wie in Abb. 2 dargestellt ist, sind die

Endpole der Wicklungen des Rotors und der mittelste Punkt dieser Wicklungen mit Ringen c, e, d verbunden, die auf der Welle 2' des Rotors fest angebracht sind, während in Berührung mit den Ringen c, e stehende Bürsten b, f mit den inneren Endpolen der Stromkreise I und IV verbunden sind und eine am Ring d anliegende Bürste d' mit der Klemme Y verbunden ist.

Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise.

Es sei angenommen, daß der Rotor (Abb. 3) um einen Winkel α mit Bezug auf seine gewohnliche Stellung (Abb. 1) verdreht worden ist und daß ein WechselkraftfIulS<!5, der durch eine wechselnde Totentialdifferenz V erzeugt wird, die an den Klemmen X₁ Z der gesamten Wicklungen auftritt, in der Richtung N-N wirkt. Wenn vS" die Anzahl der' Windungen einer jeden Wicklung ist, so wird man im Stromkreis I .5* Windungen haben, die den Kraftlinienfluß -f- Φ umschließen. Im Stromkreis II umgeben 5¹ Windungen die Kompo-■ nente — Φ cos α dieses Kraftlinienflusses, oder, was damit gleich ist, — 6" cos α Windungen umgeben den Kraftlinienfluß -\-Φ. Im Stromkreis III hat man 6" cos α Windungen, die den Kraftlinienfluß + Φ umschließen. Im Stromkreis IV umschließen S Windungen den Kraftlinienfluß + Φ. Man erhält also den übereinstimmenden Stromverlauf, wie er in Abb. 4 dargestellt ist, d. Ii. einen Spartransformator, dessen Gesamtwindungszahl 2 5" ist und bei dem die Stellung der Klemme Y sich bei 6* cos α Windungen, von der Mitte der Wicklung aus betrachtet, befindet. Die Windungen der beiden Stromkreise dieses Spartransformators sind also S (i+cosa) bzw. 2 S; infolgedessen ist das Transformierungsverhältnis

V _ ι + cos a. Ύ~ ζ '

welches Verhältnis von Eins bis Null sich ändert, wenn cc von Null bis π geändert wird. Abb. 5 zeigt die Anwendung des Erfindungsgegenstandes zur Regelung der Spannung einer Leitung 8, 8', "die beispielsweise durch die Sekundärwicklung 9 eines Transformators gespeist wird. Bekanntlich wurde zur Regelung die Sekundärwicklung 9 bisher mit einer Mehrzahl von Anzapfungen η — 2, η—ι, η, η + ι usw. versehen, die von verschiedenen Punkten der Sekundärwicklung des Transformators abgezweigt sind und an die die Leitung 8' nach und nach angeschaltet wurde, um die Spannung der Leitung zu erhöhen oder zu vermindern. Es ist ferner gleichfalls bekannt, daß die Weiterschaltung der Leitung 8' an die verschiedenen Stufen dann sehr schwierig ist, wenn die Gesamtanlage unter Belastung ist und es sich um beträchtliche Leistungen handelt, und daß man Stufenschalter in Öl zu Hilfe nehmen muß, während andererseits die Regelung der Spannung sich nicht in gleichmäßigem Verlauf, sondern nur in Stufen ausführen läßt, die der Potentialdifferenz zwischen den verschiedenen Anzapfungen entsprechen. Bei der Anwendung des Spartransformators gemäß der Erfindung wird dieser mit seinen Klemmen X] Z an zwei aufeinanderfolgende Anzapfungen angeschlossen, wohingegen seine Klemme Y mit der Leitung 8' verbunden wird. Durch Veränderung des Winkels α von Null bis π wird die Spannung der Leitung

in unmerkbaren Graden oder Abstufungen um die zwischen den Anzapfungen η — ι und η vorhandene Differenz verändert. Andererseits, wenn man die Weiterschaltung von einer Anzapfung auf die nächste ausführen will, genügt es, den Rotor in eine geeignete Lage einzustellen, d. h. den Winkel α gleich Null oder π zu machen, so daß der Gesamtstrom durch die verbunden bleibende ίο Anzapfung fließt und, mit Ausnahme des Magnetisierungsstromes, durch die Anzapfung, von der aus weitergeschaltet werden soll, kein Strom fließt. Man erreicht auf diese Weise eine große Vereinfachung in der gets fahrlosen Handhabung. Die Schaltungsänderungen können dabei mit Hilfe eines gewöhnlichen Stromschalters ausgeführt werden, ohne daß besondere Ölschalteinrichtungen erforderlich sind, die sehr kostspielig und umfangreich sind.

Es ist ersichtlich, daß die Erfindung keineswegs auf die bestimmten beschriebenen und dargestellten Anordnungen beschränkt ist, sondern daß sie, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen, alle Abänderungen erfahren kann, die die Umstände oder Erfordernisse der praktischen Anwendung notwendig oder vorteilhaft erscheinen lassen können.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Drehtransformator in Sparschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehregler für jede Phase vier gleich große, in Reihe geschaltete Wicklungen enthält, von denen zwei, das äußere Paar der Reihenschaltung bildende Wicklungen auf dem stillstehenden Rahmen des Magnetgestells gleichachsig und mit gleichem Wickelsinn angeordnet sind, während das innere Wicklungspaar auf dem drehbaren Eisenkern gleichachsig mit entgegengesetztem Wickelsinn angeordnet ist.
2. 2. Verfahren zu stetiger unter-· brechungsloser Spannungsregelung an Stufentransformatoren mittels eines Drehtransformators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte der vier in Reihe geschalteten Wicklungen des Drehtransformators mit der zu speisenden Leitung, während die beiden Enden mit zwei Anzapfungen des Stufentransformators verbunden werden und daß die Spannung sowohl während des Anschlusses an zwei Anzapfungen als auch beim Weiterschalten auf eine folgende Anzapfung durch Drehen des die beiden mittleren Wicklungspaare tragenden Eisenkerns geregelt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen