DE635252C - Induktionsregler - Google Patents

Description

• Induktionsregler Bekannte Induktionsregler haben eine den Asynchronmaschinen ähnliche Bauart. Der feststehende Teil trägt zumeist die Erregerwicklung. In die Bohrung des feststehenden Teiles ist ein -drehbarer zylindrischer Eisenkörper eingesetzt, dessen Wicklung die geregelte Spannung abgibt. Die gegeneinander verdrehbaren Eisenkernteile haben also konzentrische Lage zueinander. Im allgemeinen haben derartige Regler wegen des zwischen dem feststehenden und dem vierdrehbaren Teil vorhandenen Luftspaltes einen verhältnismäßig hohen Blindstromverbrauch.
• Man hat zwar schon versucht, die Teile genau ineinanderzupassen. Dadurch wird naturgemäß der Blindstrom verringert; man erhält jedoch für die Verdrehung eine große Verstellkraft. Unter Umständen klemmen sich die drehbaren Teile fest. Sie müssen deshalb sehr genau eingepaßt sein. Auch müssen der äußere oder innere Teil oder beide in axialer Richtung mehrfach unterteilt und diese Teile durch Federn bzw. nachgiebige Verspannungsv orrichtungen gegeneinandergepreßtwerden. Die Unterteilung der gegeneinander verschiebbaren Eisenkernteile macht nicht nur fabrikatorische Schwierigkeiten, sondern gibt auch im Betriebe insofern zu 14Tißständen Arilaß, als durch die federnde Verbindung der Teile miteinander die an sich schon vorhandenen Brummgeräusche im Betriebe noch mehr verstärkt werden.
• Die Regelung mehrphasiger Spannungen erfolgt nur unter Verschiebung der Phasenlage der Regelspannung gegen die Grundspannung. Das macht derartige Apparate zur Kupplung von Netzen, von denen jedes mit eigenen Stromerzeugern arbeitet, ohne besondere Vorkehrungen (Doppelregler) ungeeignet.
• Diese Schwierigkeiten sind bei einem Induktionsregler gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß einer, mehrere oder alle Eisenkernteile ring-, scheiben- oder sektorförmig ausgebildet und in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Hierbei können einer oder mehrere der axial nebeneinander angeordneten Eisenkernteile mit Wicklungen versehen sein.
• Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel - des Induktionsreglers gemäß der Erfindung.
• Die feststehenden Eisenkernteile i und a tragen die die geregelte Spannung abgebenden Wicklungen 3, die vorteilhaft aus einzelnen Spulen bestehen, die ganz oder auf einzelnen Strecken ihrer Windungslänge in Nuten eingebettet sind. Die Nuten sind mit .4 bezeichnet und befinden sich auf den Stirnflächen der scheiben-, ring- oder sektorförmig ausgebildeten Eisenkernteile i und 2. Zwischen diesen beiden Teilen ist ein die Erregerwicklung 6 tragender Teil 5 angeordnet, der mit der Achse 7 drehbar ist. Dieser Eisenkernteil kann ebenfalls ein Ring sein, dessen' Stirnflächen zur Aufnahme der Erregerwicklungen genutet sind und der von einem Rade oder einer Scheibe getragen werden kann. Man kann aber auch einzelne Eisenstücke 5 in einen aus Ringen 8 gebildeten Rahmen einsetzen. Diese Rahmenringe werden durch Stege g verbunden und auf dem Umfang einer Scheibe oder eines Rades io befestigt. Die Stirnflächen der-Eisenkernteile stehen rechtwinklig oder schiefwinklig auf der Achse 7.
• Natürlich -kann man - den- drehbaren auch fest anordnen und die beiden @eile.ä: und 2 gegenüber dem drehbaren Teil versch'= bei. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, dis feste Kupplung der Teile i und 2 aufzuheben bzw. zeitweise aufzuheben und die Noteneinflüsse durch gegenseitiges Verschieben dieser .Teile auszugleichen. Die gegenseitige Verschiebung kann auch zur Phasenregelung geschehen. Zum Ausgleich der Noteneinflüsse verdreht man die Teile i und 2 vorteilhaft-so gegeneinander, daß in Richtung der Hauptach§e 7 gesehen Nuten des einen Teils Zähnen des anderen Teiles gegenüberstehen. Man braucht durchaus nicht beide Teile i und 2 mit Wicklungen zu versehen, sondern kann auch den einen Teil unbewickelt lassen. Er, dient dann lediglich als Rückschluß für den Kraftfloß.
• Die Regelwicklungen 3 bestehen bei dem in der Fig. i gezeigten Ausführungsbeispiel aus einzelnen - Spulen, deren Windungsebenen radial angeordnet sind. Die Nuten stehen dann auch annähernd oder genau in radialer Richtung. Unter Umständen empfiehlt es sich, die Nuten unter einem Winkel gegen die radiale Richtung anzuordnen. Dadurch können die Nuteneinflü.sse und sonstige während des Regelhubes auftretende unregelmäßige Feldverteilungen weitgehend kompensiert werden, insbesondere wenn man die Nutendes Teils :2 gegen die des Teils i ebenfalls unter einem Winkel zueinander verlaufen läßt, so daß sie sich, in Richtung der Achse 7 gesehen, kreuzen.
• Die Regelwicklungen 3 können auch mit ihren Windungsebenen parallel zu den einander gegenüberstehenden Stirnflächen der Eisenkernteile angeordnet werden.
• Man erhält dann die in Fig. 2 gezeigte Anordnung. Die Spulen 13 können bequem als Rahmenspulen hergestellt werden und in die Nuten 14 des Eisenkerns r2-eingelegt werden. Die Schaltung der Spulen kann beliebig erfolgen, d. h. sie können in Reihe oder parallel oder gruppenweise in Reihe oder parallel geschaltet werden.
• Der die Erregerwicklung tragende Eiseukernteil 5 kann in der gleichen Weise ausgebildet sein wie der die Regelwicklungen tragende Kernteil. Er kann auf beiden Stirnflächen oder nur auf einer Stirnfläche mit Nuten versehen werden. Die Anordnungen der Wicklung, entsprechent dann der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform. Wenn dieser Teil verdrehbar ausgebildet ist, empfiehlt es sich, ihn zwecks Verringerung des Gewichtes in einzelne durch Ringe, Reifen oder Rahmenteile miteinander verbundene Eisenkernstücke aufzuteilen. In der Abwicklung ergibt sich dann der in Fig. 3 gezeigte Körper, in °=eichtung der Hauptachse 7 gesehen.
• -=;y@I3ie Eisenkernteile 5 sind in einen im .'üesentlichen aus Ringen 8 bestehenden Rah-: =,Säen eingesetzt und die Ringe durch Stege 9 miteinander verbunden. Die Erregerwicklung ist vorteilhaft in zwei Spulen 6 aufgeteilt, die in bekannter Weise auf Rahmen oder Spulenkästen aufgewickelt sein können und über die Eisenkernstücke 5 geschoben sind. Diese Ausbildungsform ist im Schnitt in Fig. i in der Ansicht auf die Hauptachse 7 dargestellt.
• Die Eisenkernteile 1, 2 und 5 können aus einzelnen Blechstücken zusammengesetzt werden, die die Achse 7 umgebende Ringe oder Ringteile darstellen. Vorteilhaft bestehen die Eisenkernteile aus einem oder mehreren um die Achse 7 gewickelten Eisenblechbändern. Bei für Mehrphasenstrorn bestimmten Induktionsreglern kann man die Wicklungen der einzelnen Phasen miteinander verschachteln und auf der Stirnfläche der Eisenkernteile verteilen. Das Verschachteln kann so geschehen, daß sich beim Durchlaufen des Regelhubes eine Phasendrehung der Regelspannung ergibt.
• Fig. q. zeigt den Induktionsregler gemäß der Erfindung in der Abwicklung. Die Regelwicklung ist in einzelne Spulen unterteilt. Die eine Spulengruppe 2o wird vom Kraftfloß 22 in der einen Richtung und die andere Spulengruppe 21 in der anderen Richtung. durchsetzt. Die Wicklungen sind auf den ganzen Umfang des Eisenkernes verteilt. Bei der gezeichneten Stellung der Erregerwicklungen 23 gibt die Regelwicklung die maximale Spannung ab. Wenn man nun z. B. die Erregerwicklung 23 in Richtung des Pfeiles 24 führt, gelangt 'man zunächst in eine Stellung, in der von der Regelwicklung keine Spannung abgegeben wird, da- ihre Hälften in gleicher Höhe, jedoch gegensinnig induziert werden. Bei weiterer Verschiebung in derselben Richtung gelangt der vor der Wicklung 21 stehende Eisenkernteil 25 in den Bereich der Wicklung 20, während der Eisenkernteil 26 vor die Wicklung 21 geschoben wird. An den Wicklungsenden tritt dann eine negative Regelspannung auf. Man kann also ohne Umkehr der Verschiebungsrichtung zwischen Null, einen positiven Maximum über Null auf ein negatives Maximum einstellen. Wendeschalter, Umkehrgetriebe u. dgl. werden bei dieser Bauart vermieden.
• Die Eisenkernteile 1, 2 und 5 können durch besondere Verspannungsvorrichtungen, die vorteilhaft federnd ausgebildet sind, zur Verringerung des Luftspaltes fest aufeinandergepreßt werden. Soll ein Luftspalt vorgesehen werden, kann man zwischen den Eisenkernen Stoffe aus unmagnetisierbarem Material anordnen, z. B. Isolierstoffe, die aus Isolierpreßstoffen, aus Papier, Textilien, Kunstharz, mit Kunstharz getränkten Faserstoffen, Preßspan o. dgl. bestehen. Die Eisenkernteile können auch durch Wälzkörper, die zwischen den nebeneinanderliegenden Stirnflächen oder außerhalb dieser Stirnflächen angeordnet sind und auf besonderen Flächen oder Führungsschienen laufen, voneinander in einem gegebenenfalls einstellbaren Abstand gehalten werden. Die für den Regelhub aufzuwendende Arbeit wird dadurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß lediglich während des Regelhubes ein gewisser Luftspalt zum Vermindern der Regelarbeit eingestellt wird, der nach erfolgter Regelung wieder beseitigt wird.
• In Fig. 5 sind Vorrichtungen gezeigt, mit denen der Luftspalt eingestellt werden kann. Der mit den Erregerwicklungen 31 versehene Eisenkernteil 30 wird von der Felge bzw. von Speichen des Rotationskörpers oder der Scheibe 32 getragen, deren Nabe 33 auf der Drehachse 37 befestigt ist. Die die Regelwicklungen 34 tragenden, im wesentlichen feststehenden Eisenkernteile 35 und 36 sind durch den Rahmen 38 fest miteinander gekuppelt. Sie können dabei dennoch so im Rahmen 38 eingesetzt sein, daß sie eine gewisse Verdrehung gegeneinander und gegen den mittleren Teil 30 zulassen. Um die Axialverschiebung zu ermöglichen, sind der eine oder beide Eisenkernteile 35 und 36 in gabelförmigen Führungsstücken des Rahmens 38 an den Stellen 39 in Richtung des Pfeiles 4o, d. h. parallel zur Hauptachse 37, verschiebbar angeordnet. - Diese Verschiebung geschieht mit Hilfe von Gewinden oder keilförmigen Körpern, die zwischen den Naben 33 und 41 vorgesehen sind.
• Diese keilförmigen Körper sind in Fig.6 herausgezeichnet. Die Nabe 41 ist mit schrägen Flächen oder Keilstücken 51 versehen. Auf der schrägen Fläche 51 kann der auf einem Ring 52 angeordnete Keil 53 gleiten. Der Ring 52 hat auf seinem äußeren Umfang eine Schneckenradverzahnung, in die die von außen anzutreibende Schnecke 54 eingreift. Der Ring 52 ist gegen die Stirnfläche der Nabe 33 vierdrehbar und vorteilhaft durch Kugellager 55 gegen diese abgestützt. Der Regelhub wird also, durch diese Vorrichtung nicht erschwert. Bei Antrieb des vierdrehbaren Ringes 52 über das Schneckenradgetriebe 54 steigt der Keil 53 auf der schrägen Fläche 51 hoch und drückt die Nabe 41 mit dem Eisenkernteil 36 bzw. 35 nach außen, und zwar vorteilhaft gegen die Druckwirkung der Feder 42. Die Anordnung.- kann . auch, so getroffen werden, daß zur Einstellung des Luftspaltes Teil 36 im Rahmen.und Teil-3o auf-der Achse 37 verschoben werden.
• Die Luftspaltregelung kann dazu verwendet werden, in einem Netz die Blindkomponente beliebig zu beeinflussen, z. B. kann durch Einstellung des Luftspaltes die kapazitiv e Komponente des Leitungsnetzes ausgeglichen werden.
• In Fig. 5 ist ein Induktionsregler mit horizontaler Lage der Hauptachse 37 dargestellt. Man kann jedoch diese Achse auch vertikal stellen. Dadurch wird der Anpreßdruck der einzelnen Teile um die Schwere der Teile vergrößert, und man kommt mit leichteren Konstruktionen für die Verspannung aus.
• In Fig.7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Wicklungen 6o und 61 sind auf der Stirnfläche von zwei gegeneinander vierdrehbaren Scheiben 62 und 63 so angeordnet, daß der Kraftfluß 64 in der einen Scheibenhälfte entgegengesetzte Richtung hat, wie in der anderen Hälfte. Die Wicklungen liegen vorteilhaft in Nuten 65. Erreger- und Regelwicklungen können auf beiden Scheiben bzw. auf beiden Scheibenhälften verteilt sein.
• Zur Verringerung der Streuung können bei allen Ausführungsformen der Induktionsregler an sich bekannte Kurzschlußwicklungen vorgesehen werden. Die Erregerspulen können z. B. von einer derartigen Wicklung gemeinsam umfaßt werden.
• Den Induktionsregler gemäß der Erfindung kann man auch als Drosselspule verwenden, indem man in das Magnetfeld Kurzschlußwicklungen bringt. Als solche können die Dampferwicklungen oder kurzgeschlossene Leistungswicklungen dienen.
• Die Stirnflächen der Eisenkernteile können radial stehen oder zur Radialebene geneigt sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Induktionsregler mit gegeneinander vierdrehbaren Eisenkernteilen für kontinuierliche Spannungsregelung, dadurch gekennzeichnet, daß einer, mehrere oder alle Eisenkernteile ring-, Scheiben- oder sektarförmig ausgebildet und in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. z. Induktionsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Eisenkernteile Wicklungen tragen. 3. Induktionsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Eisenkernteile die Wicklungen der einen Ordnung, z. B. die Regelwicklungen, und die restlichen Eisenkernteile die Wicklungen der anderen Ordnung, z. B. die Erregerwicklungen, tragen. q.. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kernteil unbowickelt ist. 5. Induktionsregler nach Anspmch i, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe drei mit Wicklungen versehene ring-, scheiben-oder sektorförmig ausgebildete Eisenkernteile besitzt. . 6. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stirnflächen der Eisenkernteile mit Isolierstoffen ausgefüllte. Luftspalte vorgesehen sind. 7. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der auf der Achse nebeneinanderliegenden Eisenkernteile zur Achse rechtwinklig oder geneigt stehen. B. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kraftlinienpfad teilweise zur Reglerachse parallel verläuft. g. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche der Eisenkernteile in radialer Richtung geschichtet sind. io. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die ring-, scheiben- oder sektorförmigen Eisenkernteile aus einem oder mehreren spiralig aufgewickelten, voneinander isolierten Eisenblechen oder Eisenblechbändern bestehen. i i. Induktionsregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Regelwicklungen tragenden äußeren Eisenkernteile an den beiden Stirnseiten eines die Erregerwicklungen tragenden inneren Ei.senkernteiles mit oder ohne Luftspalt anliegen. i2. Induktionsregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil die Regelwicklungen und die äußeren Teile die Erregerwicklungen tragen. 13. Induktionsregler nach Anspruch 5, i i und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Eisenkernteile miteinander mechanisch gekuppelt sind. 1q.. Induktionsregler nach Anspruch 5, i i und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil in gegeneinander verdrehbare Teile unterteilt ist. 15. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Teile drehbar und die mittleren Teile fest angeordnet sind. 16. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Teile gegeneinander verdrehbar und die äußeren Teile fest angeordnet sind. 17. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der mittleren Teile verdrehbar ist. 18. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Teile so mechanisch miteinander gekuppelt sind, daß eine axiale Verschiebung der Teile möglich ist. ig. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile durch Feder- oder Schwerkraft oder beides gegeneinandergepreßt sind und gegebenenfalls Mittel vorgesehen sind, die den Anpreßdruck während des Regelhubes vermindern oder aufheben. 2o. Induktionsregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Teile nur um einen gewissen Winkel gegeneinander verdrehbar sind, während der innere Teil unbegrenzt drehbar ist. 21. Induktionsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelwicklungen in Ebenen liegen, die entweder zur Reglerachse senkrecht stehen oder die Reglerachse enthalten, und daß die Windungsebene der Erregerwicklungen parallel zur Stirnfläche der Eisenkernteile liegt. 22. Induktionsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung einzelne von Scheiben, Ringen oder Felgen getragene Eisenkernteile umschließt oder in diese eingebettet ist. 23. Induktionsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung in Nuten auf einer oder beiden Stirnflächen des Eisenkernteiles eingebettet ist. 2q.. Induktionsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kraftlinienpfad mindestens zwei in Reihe oder parallel geschaltete Erregerwicklungen vorhanden sind. 25. Induktionsregler nach Anspruch -., dadurch gekennzeichnet, daß die von Erregerwicklungen nicht umschlossenenTeile des.primären öder sekundären Feldes von Kurzschlußwindungen oder Kurzschlußrahmen umschlossen sind. 26. Induktionsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrphasiger Ausbildung die Wicklungen der einzelnen Phasen auf einer Umfangslinie der ring-, scheiben- oder sektorförmigen Eisenkernteile hintereinander angeordnet sind. 27. Induktionsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen in zwei Gruppen aufgeteilt und so angeordnet sind, daß je eine Gruppe etwa eine halbe Stirnfläche eines scheibenförmigen Eisenkerns umschließt, während die andere Gruppe die zweite Stirnflächenhälfte umschließt (Fig. 7 und 8). 28. Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander v erdrehbaren Eisenkernteile durch Wälzkörper (Rollen, Räder, Kugeln) voneinander in einem Abstand gehalten werden. 29, Induktionsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Eisenkernteile horizontal, vertikal oder gegen die Horizontalebene unter einem Winkel geneigt angeordnet ist.