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Mehrphasen-Drehtransformator zur Regelung der Spannung nach Größe
Drehtransformatoren, die mit einem Drehfelde arbeiten (Mehrphasen-Transformatoren)
haben bekanntlich die Eigenschaft, daß eine Regelung ihrer Sekundärspannung nur
in der Phase möglich ist. Um bei solchen Drehtransformatoren eine Spannungsregelung
nur in der Größe ohne gleichzeitige Phasenverschiebung der Sekundärspannung zu erreichen,
kann man den Drehtransformator gemäß der Anordnung der Abb. i ausbilden. i bedeutet
dabei ein Drehstromnetz, das konstante Spannung besitzen möge. 2 und 3 sind Wicklungen
auf dem feststehenden Teil des Transformators. Beide haben gleiche Windungszahl
und entgegengesetzte Wicklungsachse, so daß kein Feld entsteht, wenn sie von ein
und demselben Strom durchflossen werden. An der Verbindungsstelle der beiden ist
die Läuferwicklung 4. zugeschaltet, die in Stern oder in Dreieck geschaltet sein
kann und ebenfalls gleiche Windungszahl wie die Ständerwicklung hat. In der Nullstellung
fallen die Wicklungsachsen der Wicklung 2 und q. zusammen. Die vom Netz i gelieferte
Spannung verteilt sich dann zu gleichen Teilen auf diese Wicklungen, wie es Abb.
2 zeigt. o-b stellt die Netzspannung nach Größe und Phase dar, der Anteil o-a entfällt
auf die Läuferwicklung, der Anteil a-b auf die Ständerwicklung 2. In der Ständerwicklung
3 wird die entgegengesetzte Spannung wie in der Wicklung 2 erzeugt; zwischen dem
Sekundärnetz 5 und dem Nullpunkt 6 der Läuferwicklung wird demnach eine Spannung
bestehen, die durch den Linienzug o-a-c wiedergegeben ist und die in dem in Abb.
2 dargestellten Fall gleich Null ist. Wird die Läuferachse aus der Nullstellung
um den Winkel a gedreht, so geht das Diagramm in die durch Abb. 3 dargestellte Form
über; o-b stellt wieder die unveränderte Primärspannung dar, die in die beiden jetzt
größer gewordenen Anteile o-a und a-b zerfällt, während o-c die aus den beiden Anteilen
o-a und a-c bestehende Sekundärwicklung wiedergibt. Durch Verdrehen des Läufers
nach der entgegengesetzten Richtung kehrt die Sekundärspannung ihr Vorzeichen um.
Aus den Diagrammen geht hervor, daß die Sekundärspannung dem tg a proportional ist,
bei einem Winkel von 45' erreicht daher die Sekundärspannung den gleichen Wert wie
die Primärspannung, der Fluß im Transformator ist dabei um -.- 40% gegenüber seinem
Anfangswert gestiegen, eine weitere Verdrehung würde ein rapides Anwachsen des Flusses
und damit unverhältnismäßig große Eisenabmessungen zur Folge haben. Man bezeichnet
daher die Stellung bei diesem Winkel als die Endstellung, und da Primärspannung
und Sekundärspannung hierbei gleich sind, kann man sagen, der Transformator besitzt
das Übersetzungsverhältnis i : i. Aus dem Diagramm geht weiter hervor, daß die bei
der Verdrehung der Blechpakete wirksame primäre Windungszahl (durch geometrische
Summierung
der Windungszahl auf den beiden Blechpaketen erhalten) dem cos a, die gesamte wirksame
sekundäre Windungszahl dem sin a proportional ist.
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Es ist nun häufig ein Übersetzungsverhältnis am Drehtransformator
erwünscht, das von dem Wertei wesentlich abweicht, ebenso ist die Verwendung des
Drehtransformators als Zusatztransformator erwünscht, was mit derAnordnung nach
Abb. i nicht möglich ist. Um die:, zu erreichen, besitzt bei dem Mehrphasen-Drehtransformator
nach der Erfindung das Verhältnis der algebraischen Summe der auf beiden Blechpaketen
angeordneten primären Windungen zu der algebraischen Summe der auf beiden Blechpaketen
angeordneten sekundären Windungen von x abweichende Werte. Man kann die Sekundärwicklung
4 als Sparwicklung auffassen. Läßt man nun den Anschlußpunkt der Wicklung 3 nicht
mit dem Anschlußpunkt der Wicklung 2 an der Wicklung 4 zusammenfallen, so kann man
die maximale Sekundärspannung (bei a = 45') nach Belieben wählen. Abb. 4 zeigt z.
B. wie der Anschlußpunkt 8 der Ständerwicklung 3 an eine kleinere Windungszahl der
Wicklung ¢ angeschlossen ist. Die zwischen 8 und dem Sternpunkt 5 liegende Windungszahl
muß dabei gleich der Windungszahl der Wicklung 3 sein. Das Diagramm nimmt dann die
in Abb. 6 dargestellte Gestalt an. Die in der Sekundärwicklung 4 vom Punkte 6 bis
Punkt 8 erzeugte Spannung beträgt o-a', hierzu addiert sich geometrisch die Spannung
a'-c' der Wicklung 3, so daß sich die Resultierende o-c' ergibt, die wesentlich
kleiner als die Primärspannungo-b ist. In Abb. 5 ist die Schaltung angegeben, die
eine Vergrößerung der Sekundärspannung durch Verlegen des Anschlußpunktes 7 der
Primärwicklung 2 an eine kleinere Windungszahl der Wicklung 4 ergibt. Die zwischen
6 und 7 liegende Windungszahl muß wieder gleich der Windungszahl der Wicklung 2
sein. In Abb. 6 sind auch die sich hierbei ergebenden Verhältnisse eingezeichnet.
o-c" stellt die sich aus den beiden Komponenten o-a" und ergebende erhöhte Sekundärspannung
dar.
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Man kann noch einen Schritt weiter gehen und die Läuferwicklung 4
in zwei voneinander vollständig getrennte Wicklungen auflösen. Eine solche Anordnung
zeigt Abb. 7. An Stelle der einen Läuferwicklung sind hier zwei getrennte Wicklungen
g und zo vorhanden, die beide gleichachsig gewickelt sind. Die Wirkungsweise ist
dieselbe, wie im vorhergehenden beschrieben.
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Es ist nun ein Leichtes, den sekundären Nullpunkt zu öffnen und die
Sekundärwicklung mit anderen Wicklungen in Reihe zu schalten, wie es notwendig ist,
wenn der Transformator als Zusatztransformator Verwendung finden soll. Ist die Läuferwicklung
g in Dreieck geschaltet, so muß dann die Wicklung io oder die Wicklung 3 oder die
Wicklung 2 in Zickzack geschaltet sein. Diese Dreieck- und Zickzackschaltung der
einzelnen Wicklungcn des Drehtransformators kommt dann zur Ausführung, wenn man
den Transformator etwa zur Speisung der Erregerwicklung von Kommutatorhintermaschinen,
die zwecks Drehzahlregelung und Phasenkompensierung in den Sekundärstromkreis von
Asynchronmaschinen eingeschaltet sind, verwendet. Man kann dadurch die gogradige
Phasenverschiebung der auf die Phasenkompensierung und auf die Drehzahlregelung
einwirkenden Regelspannungen herbeiführen.