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Transformator zum Betrieb von Spielzeugen Im Hauptpatent
505 C)21 ist in Abb, i bis 3 ein Transformator mit offenem, hufeisenförmigem
Kern beschrieben, idessen einer Schenkel die Primäre und die Sekundäre trägt. In
beiden Spulen fließt je ein Strom von annähernd entgegengesetzter Richtung, so daß
nach dem elektrodynamischen Prinzip beide Spulen sich abstoßen. Da die Stellung
der Primären durch das Joch des Kerns fixiert ist, bewegt sich die Sekundäre nach
rechts, wenn die zwischen beiden Spulen herrschenden abstoßenden Kräfte größer sind
als die bremsende Kraft der Reibung, mit der die Sekundäre auf dem Schenkel gleitet.
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Außerdem wird durch Verschieben der Sekundären von Hand die in ihr
induzierte EMK geregelt.
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Der Transformator soll zum Betrieb von elektrischen Spielzeugen, zum
Beispiel einer elektrischen Eisenbahn, dienen. Nimmt man an, der im Sekundärkreis
fließende, noch als zulässig erachtete Höchststrom betrage i Ampere, so soll die
Sekundäre bis zur Erreichung dieses Wertes in jeder Lage verharren, in die sie von
Hand gebracht wurde. Bis zur sekundären Stromstärke von i Ampere muß also die Bremswirkung
größer sein als die zwischen beiden Spulen bestehenden abstoßenden Kräfte. Es ist
aber ferner erforderlich, daß bei Überschreitung der sekundären Stromstärke von
i Ampere die abstoßenden Kräfte die bremsenden Kräfte überwiegen und die Sekundäre
sich mindestens so weit von der Primären entfernt, bis der Strom wieder auf das
als zulässig erachtete Maß von i Ampere gesunken ist.
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Eine derartige feine Einstellung der Bremse, falls diese aus rein
mechanisch wirkenden Mitteln, z. B. einer Schleiffeder, einem Gewicht o. dgl., besteht,
stößt aber bei der Fabrikation der Transformatoren auf gewisse Schwierigkeiten,
die erfindungsgemäß durchVerwendung einer magnetischenBremse überwunden werden.
Hierbei bietet die magnetische Bremse noch den Vorteil, daß sie einen Ersatz für
den zwischen den Polen des hufeisenförmigen Kerns fehlenden Eisenschluß darstellt,
wodurch bei gleicher Leistung Kupfer- und Eisengewicht herabgesetzt werden können.
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Die schematische Abbildung veranschaulicht in einer Ausführungsform
den Erfindungsgedanken. An der von der Primären abgekehrten Seite der Sekundären
befindet sich im Luftspalt des Kerns der Eisenklotz a, der zweckmäßig, um Wirbelströme
zu vermeiden, in derselben Richtung geblättert ist wie der Transformatorenkern.
Der Klotz füllt den lichten Raum zwischen den Schenkeln möglichst aus, ist aber
trotzdem leicht
in der Richtung wie die mit ihm verbundene Sekundäre
verschiebbar, auf der Zeichnung also nach rechts und links.
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Die Wirkungsweise des Bremsklotzes a. ist die folgende: Fließt in
der Sekundären kein Strom, so geht der größte Teil der von der Primären erzeugten
Kraftlinien durch den einen Anker darstellenden Bremsklotz a, wodurch dieser kräftig
an seiner Unterlage (gemäß der Abbildung an dem unteren Schenkel) festgehalten wird.
Je stärker der im sekundären Stromkreis fließende Strom -,viril, um so mehr werden
durch dessen Wirkung die Kraftlinien zurückgedrängt, so daß ein immer größer wendender
magnetischer Fluß zwischen den Schenkeln entsteht, der die Sekundärspule nicht durchsetzt.
Infolgedessen läßt die den Bremsklotz festhaltende Anziehungskraft nach, bis schließlich
die Kraft, die bestrebt ist, beide Spulen voneinander zu trennen, größer wird als
die den Bremsklotz festhaltende Kraft plus Reibung der Sekundären auf ihrem Schenkel.
Die Sekundäre bewegt sich dann so weit nach rechts, bis - um bei dem vorerwähnten
Beispiel zu bleiben -der im Sekundärkreis fließende Strom wieder seinen Grenzwert
von i Ampere erreicht hat.
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Diese magnetische Bremse bietet also gegenüber einer rein mechanischen
den Vorteil, daß automatisch, je mehr die abstoßende Kraft zwischen den beiden Spulen
steigt, die Bremswirkung entsprechend sinkt. Durch geeignete Bemessung der Primärwicklung
und damit der Sättigung des Kerns läßt sich - eine einigermaßen konstante Primärspannung
vorausgesetzt - jeder Transformatortyp mühelos einregulieren. Trotz offenen Kerns
kann der Transformator als eisengeschlossen angesehen werden, solange der Bremsklotz
genügend groß und der gegen die Schenkel verbleibende Luftspalt genügend klein gewählt
wird. Da bei dieser Anordnung die Sekundäre ganz vom Kern heruntergezogen werden
kann, ist eine Regelung der Sekundärspannung bis auf Null möglich.
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Es ist aber nicht nötig, den Kern offenzu-1'assen; er kann auch durch
einen die Pole verbindenden Anker geschlossen werden. Zweckmäßig erhält aber dieser
Anker einen kleineren Querschnitt als der übrige Transformatorkern. Dann ist naturgemäß
ein Regeln der Sekundärspannung bis auf Null unmöglich, da ja die Durchflutung der
Sekundären nicht gänzlich aufgehoben werden kann. Doch genügt in vielen Fällen eine
Regelmöglichkeit von 5o°/0. Der die Pole gegebenenfalls verbindende Anker setzt
den Wirkungsgrad des Transformators nochmals hinauf. Auf die Wirkung des Bremsklotzes
ist der Anker von nur geringem Einfluß.
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Da die magnetische Bremse grundsätzlich nichts anderes ist als ein
gemäß der Abbildung rechts von der Sekundären angebrachtes magnetisches Schlußstück,
kann sie auch eine andere Form erhalten, z. B. die Form eines Winkel- oder T-Eisens
oder eines Flacheisens, das beide Schenkel magnetisch verbindet und trotzdem an
ihnen entlang gleiten kann.