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Regelbarer Manteltransformator mit auf einem Isolierzylinder angeordneter
Regelwicklung Es ist vorgeschlagen worden, bei einem Regeltransformator die Stromzuleitung
zu einer drehbaren, für Oberflächenkontaktabgabe geeigneten Spule durch Nuten zu
führen, die sich in einem die Spule tragenden beweglichen Eisenkörper sowie in der
zu diesem gehörenden Welle befinden oder aber in einem offenen Luftspalt des Eisenkörpers
(Patent 557821).
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Diese Bauweise des Regeltransformators hat den Nachteil, daß trotz
kleiner Luftspalte, welche dort an sich möglich sind, unangenehme magnetische Kräfte
in Erscheinung treten, welche Vibrationen der drehbaren Spule verursachen. Wird
dagegen der Luftspalt größer gewählt, so tritt trotz Anwendung von Polschuhen ein
verhältnismäßig großer Magnetisierungsstrom auf.
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Erfindungsgemäß «-erden diese Mängel dadurch beseitigt, daß ein Isolierzylinder,
der auf dem mittleren Transformatorschenkel drehbar gelagert ist. und eine Regelwicklung.
die auf diesem Isolierzylinder angeordnet ist, einen zylinderförmigen Luftspalt
des oberen Jochblechpaketes, dessen Bleche geschlitzt sind, durchsetzen. Die aus
massiven oder unterteilten Leitern bestehenden Stromzuführungsleitungen für die
Regelwicklung werden auf dem Isolierzylinder oder in einem gewissen Abstand angebracht
und durch den Luftspalt nach außen geführt.
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Die Abb. t zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. S ist der -Magnetschenkel,
welcher unten die Primärwicklung I' trägt. während die Sekundärwicklung O_ als Flachkupferwicklung
auf der Oberfläche eines Isolierzvlinders Z angeordnet ist. Dieser Zylinder durchsetzt
das Joch J des Transformators, wobei dieses Joch aus horizontal geschichteten Blechen
besteht, die in geeigneter Weise an den zum Rückschluß dienenden äußeren i@Iagnetschenkeln
befestigt werden. Bei Drehstromtransformatoren sind solche Rückschlußschenkel allerdings
nicht nötig: hier kann die Befestigung des Joches an irgendwelchen anderen Abstützungen,
z. B. auch an dem Zapfen R, dessen oberer Teil zur Führung des Isolierzylinders
Z dient, erfolgen.
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Der Kopf -des Magnetschenkels S ist zur Erzielung der zvIindrischen
Anordnung des Luftspaltes mit einem Blechpaket versehen, bei welchem die Bleche
außen kreisrund, innen viereckig oder kreuzförmig, entsprechend dem Querschnitt
des Magnetschenkels S, ausgestanzt sind. Bei dieser Ausführung kann durch entsprechende
Größenwahl der Bauhöhe des Aufsatzblechpaketes der Magnetisierungsstrom sehr klein
gehalten werden. Es kann ferner der Isolierzclinder Z in einfachster Weise als Träger
einer oder mehrerer Stromzuführungen benutzt werden, die zu etwa oberhalb des Transformators
angeordneten Schleifringen geführt sind.
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Um Wirbelströme zu vermeiden, müssen die Blechringe der Aufsatzblechpakete,
und zwar. sowohl die auf dem mittleren Schenkel
befestigten als
auch die außerhalb des Isolierzvlinders angeordneten, geschlitzt werden. Hierdurch
wird aber der mechanische Zusammenhalt der aufgesetzten Bleche verschlechtert.
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Erfindungsgemäß kann , dieser Mangel wieder dadurch behoben werden,
daß die Schlitze in den einzelnen Blechlagen versetzt und die Bleche untereinander
durch hinreichend kräftige isolierende Beilagen getrennt werden.
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Bei dieser Ausführungsform besteht noch der Mangel, daß zur Erzielung
genügend kleiner Magnetisierungsströme die Höhe des aufgesetzten Blechpaketes sehr
groß gewählt werden muß, so daß. zumal bei dessen bedeutender Breite, die durch
den Durchmesser des drehbaren Isolierzylinders gegeben ist, große Materialmengen
benötigt werden. Dieser Mangel läßt sich unter gleichzeitiger Verbesserung des mechanischen
Zusammenhaltes dadurch beheben, daß bei der Schichtung des aufgesetzten Blechpaketes
zwischen zwei Bleche eine mehr oder weniger starke Preßspanbeilage gelegt wird.
Die -Nachrechnung -zeigt nämlich, daß bei dem _gegebenen Verhältnis von Blechstärke
zur Luftspaltweite, welches den Wert io selten unterschreitet, selbst bei sehr starken
Isolierstoffbeilagen (etwa 2 mui starke Preßspanstücke neben Blech von beispielsweise
o,y mm Stärke) der Magnetisierungsstrom nur um einige Prozent ansteigt gegenüber
einer Ausführung, welche clie gleiche Bauhöhe unter ausschließlicher Verwendung
von Blech als aufgeschichtetes Material verwendet. Die Erklärung hierfür ergibt
sich aus der an sich bekannten Tatsache, daß neben den Spitzen auch die anliegenden
Seitenflächen der Bleche eine weit-"0 eliende Zerstreuung der Kraftlinien verur-
sachen,
wie (lies in Abb. 2 erkennbar ist.
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Abb.2 zeigt gleichzeitig die Schichtung der schraffierten Bleche mit
den nichtschraftierten, verhältnismäßig starken Preßspan-, Holz- oder Isolierstoftbeilagen.
Tatsächlich wird bei dieser Anordnung der Bleche fast dasselbe günstige magnetische
Verhalten des Regeltransformators erzielt wie bei einer solchen, die. ausschließlich
Blech als aufgeschichtetes aterial verwendet, obwohl nur ein Bruchteil des Bleches
erforderlich ist. Es -enügt bereits eine ganz geringe Vergrößerung der Bauhöhe des
Aufsatzpaketes, um clen Magnetisierungsstrom auf denselben günstigen Wert herabzudrücken,
wie man ihn bei einem normalen massiven Blechpaket erhält. für das nur die dünnen,
bisher üblichen 1'apierzwischenlagen benutzt werden. Die Trennung der Bleche wirkt
sich im übrigen auch giinstig auf die elektrischen Verhältnisse ini Luftspalt für
den Isolierzylinder Z aus. Hierdurch läßt sich erfindungsgemäß eine vorteilhafte
Ausnutzung des wirksamen Eisenmaterials beim Luftspalt erreichen, da dort die Sättigung
sehr hoch ist, trotzdem nur geringe Felder in dem Luftspalt zur Anwendung kommen.
Selbstverständlich ist es möglich. an Stelle von Isolierstoffbeilagen zwischen je
zwei Blechen zwei oder drei derartige Bleche zusammenzufassen und dann eine stärkere
Isolierstoffbeilage beizugeben, weil auch bei dieser Anordnung bereits eine sehr
weitgehende Zerstreuung des Kraftflusses eintritt, die unter Vermeidung unnötiger
Wirbelströme, insbesondere durch in an sich bekannter Weise treppenförmige Zurücksetzung
der Blechlagen, unterstützt werden kann, wie dies schematisch in Abb. 3 dargestellt
ist.
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Jede Anschlußstelle der Regelwicklung des Transformators erhält zweckmäßig
mehrere Stromzuführungsleitungen. Die Anordnung mehrerer stromführender Leiter hat
den Zweck, Wirbelströme nach Möglichkeit zu vermeiden, welche bei einem einzigen
Leiter in dem Feld des zylindrischen Luftspaltes besonders stark induziert werden.
Durch die Verwendung mehrerer Stromzuleitungen wird außerdem das Entstehen von --1,usgleichströmen
verhindert, wenn die Leitungen außerhalb des Transformators über Drosselspulen .oder
andere den Ausgleichstrom beschränkende oder aufhebende Ausgleicheinrichtungen zusammengeschlossen
sind.
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Bei der Anordnung des Transformators nach Abb. i ist es besonders
leicht, eine größere Zahl von stromführenden Leitern, und zwar mehrere für eine
Anschlußstelle der drehbaren Flachkupferwicklung, nach oben zu führen.
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Die Ausgleicheinrichtungen können etwa auf dem nabenförinigen Körper.
welcher zur Führung des Isolierzylinders Z dient, sowie auch auf dem Zapfen R untergebracht
werden. Man kann auch die einzelnen Stroinzuführungsleitungen über die Ausgleicheinrichtungen
zu je einem Schleifring außerhalb des Transformators führen und die Ausgleicheinrichtungen
am feststehenden T ransformatorteil anordnen. Des weiteren ist es möglich, von den
zu einer Anschlußstelle g(: hörenden Stromzuführungsleitungen einen Teil über die
Ausgleiclieinrichtungen an einen Schleifring, den anderen Teil an einen anderen
Schleifring zu führen.
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Bei der erfindungsgemäßen T ransformatoranordnung können auch mehrere
Flachkupferwicklungen, z. B. zwei oder drei, verwendet werden, die wie ein mehrgängiges
Gewinde iieb,-neinander auf dein Umfang des drehbaren Isolierzylinders angeordnet
yincl, wenn dies zur Minderung von schädlichen
Wirbelströmen bei
Ausführung solcher Transformatoren für große Stromstärken wünschenswert ist. In
diesem Falle werden, etwa iti eine spiralenförmig in den Isolierzylinder eingeschnittene
Nut, zwei oder mehrere 1# Iaclikupferproiile hochkant nebeneinander eingeprellt
und durch geeignete Isoliermittel, wie Glimmer, Papier, Lack. die natürliche C)xvdschicht
oder nur die von selbst den Wirbelstrom dämpfende Trennungsschicht isoliert. Hierbei
ist es nicht nur naheliegend, gegebenenfalls mehrere Bürsten für die Stromzufuhr
zu den einzelnen parallel geschalteten Leitern zu verwenden, sondern auch den einzelnen
Schichten, aus denen-sich die Flachkupferwicklung zusammensetzt, je eine getrennte
Stromzu- und -ableitung zu geben. Im übrigen ist es nicht immer nötig, eine Primärwicklung
P anzuordnen. man kann die I# lachkupferwicklung auch als Sparwicklung schalten.
Diese und andere naheliegende Konstruktionsmaßnahmen sind für (las Wesen der Erfindung
unerheblich.