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Transformatorenanlage mit verminderteri-Leerlaufverlusten Es sind
Transformatorenanlagen mit - verminderten Leerlaufverlusten bekannt, die auf zwei
Transformatoren mit in Reihe geschalteten Primärwicklungen und Sekundärwicklungen
-bestehen. @ Dabei dient ein in den- Sekundärkreis geschaltetes stromabhängiges
Relais dazu, selbsttätig den einen Transformator kurzzuschließen;, wenn die abzugebende
Leistung einen bestimmten Wert überschreitet. Das Stromrelais besitzt eine' Wicklung,
deren Ohmscher Widerstand -nicht unter einen Mindestwert -verkleinert werden kann,.
woraus sich ergibt,- daß das -Relais bei voller Last einen Spannungsabfall hervorruft,
der für die kleinen -Stromanlagen verhältnismäßig erheblich ist. ' Die Erfindung
bezweckt, diesen Nachteil 'zu vermeiden -und -besteht im wesentlichen darin, däß
parallel -zur Wicklung des Relais eine Selbstinduktionsspule mit Eisenkern geschaltet
wird, deren magnetischer Kreis vermöge seiiief besonderen Charakteristik gesättigt,-ist,
wenn -der Belastungsstrom-- einen bestimmten Bruchteil des der Höchstleistung -
der Anlage entsprechenden Wertes erreicht: Beider neuen Anordnung nimmt der Selbstinduktionswert`der
Spule bei zunehmender Belastung ah, und der Spannungsabfall behält stets eine Größe,
die selbst bei der Höchstleistung der Anlage annehmbar ist. Es ist zwar bekannt,
bei Transformatorenanla gen der erwähnten Art parallel zu der Relais wicklung °einen-
Ohmschen oder induktiven Widerstand --zti--schalten. Bei =der erwähnten Anordnung-besitzt
jedoch der magnetische'Kreis des induktiveü Widerstandes nicht die besonderen Eigenschaften,
die für die Erfindung kennzeichnend sind, so- daß der Spannungsabfall proportional
zu -der jeweiligen Belastung wächst. =Der' induktive Widerstand bei - -der bekannten
Ausführung dient -lediglich dazu, die Ausschaltung des Relais bei einer Belastung
zu gewährleisten, die bestimmt kleiner ist als -die für die Einschaltung maßgebende-
Belastung, so daß ,ein- Pendeln des Relais vermieden - wird.
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EinAusführungsbeispiel des.Erfindungsgegenstandes -ist- -iii der -Zeichnung
dargestellt.
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io und-z-sind Ae-Zuführungsklemnen de; Speisenetzes.- - Zwischen diesen
Klemmen sind die PrmärWicklung 12 eines Transformators von geringer. Leistung und
die Primärwicklung 1.3 eines Transformators in Reihe geschaltet, dessen -Leistung
der Leistung der Anlage entspricht.
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- Die Sekundärwicklung-x¢ des kleinen Transformators -und `die Sekundärwicklung
15. des normalen Transformators sind ebenfalls über den Ausschältet x6' in Reihe
geschaltet; der so erhaltene Sekundärstromkreis umfaßt zwei Leiter
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und 18, die zu Ausgangsklemmen 1g bzw. 2o für die zu speisende Anlage führen.
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Im Leiter 18 ist jedoch die Wicklung 21 eines Strommesserrelais 22
eingeschaltet, dessen beweglicher Anker 23, den ein Gegengewicht 24 abzuheben sucht,
den Stromkreis 25 der Wicklung 26 eines Elektromagneten schließen kann, der zwischen
den Leitern 17 und 18 des Sekundärstromkreises angeordnet ist. -Der Elektromagnet
26 besitzt einen beweglichen Kern 27, der durch eine Feder ?,8 in die Ruhestellung
zurückgeführt wird und zwei Schalter 29 und 30 unmittelbar steuert, die im
eingeschalteten Zustanddie Wicklungen 12 und 14 des kleinen Transformators ebenso
wie den Ausschalter 16 kurzschließen.
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Der bewegliche Kern des Elektromagneten steuert außerdem einen Schalter
21, der im eingeschalteten Zustand die Wicklung 34 einer Selbstinduktionsspule über
Leiter 32 und 33 im Nebenschluß zur Relaiswicklung- 21 schaltet.
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Die Selbstinduktionsspule ist so bemessen, daß der magnetische Kreis
35 dieser Spule gesättigt ist, wenn im Sekundärstromkreis 17, 18 ein Strom fließt,
der einem bestimmten Bruchteil der Höchstleistung der Station, beispielsweise der
Hälfte, entspricht. Demzufolge ist der Widerstand der Selbstinduktionsspule -bei
halber Belastung gegenüber dem bei einer kleineren Belastung entsprechenden Widerstand
verhältnismäßig gering.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Anlage ist folgende: Nimmt man
an, daß der Ausschalter 16 eingeschaltet -und daß eine passende Spannung an den
Klemmen 1o und z1 angelegt ist, durch welche der Strom der Station zugeführt wird,
so wird, wenn der Teilnehmer zwischen den Klemmen 1g und 2o keinen Strom abnimmt,
in den Primärwicklungen 12,13 nur der Leerlaufstrom fließen; hierbei bleibt aber
dieser Leerlaufstrom wesentlich geringer als --der für den-Transformator 12, 14
allein nötige Leerlaufstrom, so daß die Leerlaufverluste, die bekanntlich den Eisenverlusten
entsprechen und ungefähr dem Quadrat der Stromstärke proportional sind, bedeutend
verringert werden. Solange der Teilnehmer nur eine geringere Leistung als die des
kleinen Transformators 7L2, 14 verbraucht, arbeiten beide Transformatoren in Reihe
mit verringerten Eisenverlusten und mit einem bedeutend höheren Leistungsfaktor,
als wenn der große Transformator 13, 15 allein in Betrieb wäre.
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Steigt die vom Teilnehmer verlangte Leistung, so wird das Relais 22
zu einer gegebenen Zeit hinreichend erregt sein, damit der Anker 23 angezogen wird
und den Stromkreis des Elektromagneten 26 schließt. Der Kern 27 dieses Elektromagneten
wird dann entgegen der- Wirkung der Feder 28 verschoben, und die drei Schalter 2g,
30 und 31 werden eingeschaltet, wodurch die Wicklungen 12 und 14 des kleinen
Transformators kurzgeschlossen werden. Der Transformator 13, 15 arbeitet nunmehr
allein in der Station mit allen seinen Eigenschaften hinsichtlich Leistung und Wirkungsgrad.
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Weiterhin wird die Selbstinduktionsspule 34, 35 durch den Schalter
3i im Nebenschluß zur Relaiswicklung 21 geschaltet; solange jedoch die verlangte
Leistung noch gering ist, ist das Eisen 35 der Selbstinduktionsspule nicht gesättigt,
und die Reaktanz dieser Spule ist daher groß. Die Folge davon ist, daß der in derWicklung2l
fließende Strom, der den Stromkreis 25 geschlossen hält, infolge der Anordnung der
Selbstinduktionsspule 34 nicht wesentlich abnimmt und daß der Anker 23 in der Einschaltstellung
bleibt, Wenn die von der Station verlangte Leistung aber einen bedeutenden Bruchteil,
beispielsweise die Hälfte des Höchstwertes, erreicht, so wird die Reaktanz der Selbstinduktionsspule
34, 35 entsprechend verringert, so daß der Spannungsabfall an den Klemmen der Relaiswicklung
21 einen zulässigen Wert nicht übersteigt.
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Wird die vom Teilnehmer zwischen den Klemmen zg und 20 verlangte Leistung
wieder sehr gering, so fällt der Anker 23 unter dem EinfluB des Gewichtes 24.=ab;
der Kern 27 wird durch die zugehörige Feder in die Ruhestellung zurückgeführt, und
derTransformator12,14 wird gleichzeitig mit dem Abschalten der Selbstinduktionsspule-34,
35 wieder eingeschaltet.
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Durch die beschriebene Transformatorensta tion ist es möglich, die
Verbrauchsspannung der Niederspannungsverteilungsnetze, ungefähr 22o Volt, -mit
geringen Kosten auf die bei den Konsumenten gebräuchliche Spannung, ungefähr iio
Volt, herabzutransformieren, ohne den Stromverbrauch des Konsumenten wesentlich
zu erhöhen, weil die Verluste sehr gering sind, wobei der Verbrauchsstromkreis des
Konsumenten vom äußeren Speisenetz vollständig isoliert und somit gegen etwaige
Überspannung geschützt ist.
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Ist z. B: ein Drehstromnetz -mit 400 Volt Phasenspannung für die Kraft
und Zoo Volt Phasenspannung _ für das Licht vorhanden, wobei die Spannung im letzteren
Fall zwischen den einzelnen- Phasen und dem Nulleiter gemessen wird, und beträgt
die Spannung der Anlage beim Konsumenten iio bisii5 Volt, so erhält die Transformatorenstation
eine Einphasenspannung von 23o Volt und kann aus einem Einphasentransformator 12,
14 von ioo Watt und einem Transformator 13, 15 von iooo Watt bestehen; das Übersetzungsverhältnis
dieser beidenTransformatoren beträgti: 2. Das Strom.. messetrelais kann so bemessen
werden, daß es einschaltet,- wenn der Stromverbrauch des Konsumenten
iAmp.
beträgt, und ausschaltet, wenn dieser Stromverbrauch auf 0,75 Amp. sinkt.
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Die Selbstinduktionsspule 34, 35 nach der Erfindung ist dann so zu
bemessen, daB deren Eisen 35 gesättigt ist, sobald der Stromverbrauch des Konsumenten
5 Amp. beträgt, was der Hälfte der mit io Amp. bemessenen Höchstbelastung entspricht.