DE640501C

DE640501C - Control transformer for stepless voltage regulation

Info

Publication number: DE640501C
Application number: DEA68050D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1932-12-18
Filing date: 1932-12-18
Publication date: 1937-01-06

Description

Für die stufenlose Spannungsregelung sind Transformatoren bekannt, bei denen die äußere zylindrische Sekundärwicklung; aus Kupferband besteht, das unter¹ Benutzung· entsprechender Isolierung schraubenförmig auf die innere Primärwicklung aufgewickelt ist. Auf der äußeren Fläche des Kupferbandes liegt der Stromabnehmer, der pro volle Umdrehung¹ der drehbaren Sekundärwicklung umFor the stepless voltage regulation transformers are known in which the outer cylindrical secondary winding; consists of copper strip, the appropriate use of less than ¹ · Insulation is helically wound onto the inner primary winding. On the outer surface of the copper strip is the current collector, which rotates ¹ per full revolution of the rotatable secondary winding

ίο ihre Achse um einen Windungsschritt in der axialen Richtung fortschreitet. Diese Anordnung bedingt, daß für den vollen Regelbereich die Sekundärwicklung so oft gedreht werden muß, wie Windungen vorhanden sind, was bei rascher Regelung sehr hinderlich ist. Außerdem ist · die Amperewindungsverteilung der Sekundärwicklung gegenüber der Primärwicklung bei kleinen Sekundärspannungen ganz unsymmetrisch. Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.ίο their axis by one turn in the axial direction progresses. This arrangement requires that for the full control range the secondary winding must be rotated as often as there are turns, which is at rapid regulation is very cumbersome. In addition, the ampere-turn distribution is the Secondary winding is completely asymmetrical compared to the primary winding at low secondary voltages. These disadvantages will be eliminated by the invention.

Gegenstand der Erfindung ist ein Regeltransformator für stufenlose Spannungsregelung durch Stromabnahme längs der Regelwicklung mittels Kontaktstücke. Erfindungsgemäß besteht die Regelwicklung aus Paaren von in parallelen Ebenen angeordneten scheibenförmigen, aus blankem Profilmetall spiralig gewickelten Einzel spulen, zwischen denen pro Spulenpaar ein Stromabnehmer mit zwei Kontaktstücken angeordnet ist. Hierbei können die Spulenpaare fest oder aber um ihre Spulenachse drehbar angeordnet sein.The invention relates to a regulating transformer for continuously variable voltage regulation by taking current along the control winding by means of contact pieces. According to the invention the control winding consists of pairs of disk-shaped, made of bare profile metal spirally wound individual coils, between which pro Coil pair is arranged a current collector with two contact pieces. Here you can the coil pairs can be arranged fixedly or rotatably about their coil axis.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. r sind zwei Spulen α der Regelwicklung dargestellt, zwischen denen der mit zwei gegeneinander abgefederten Kontaktnngern e versehene Stromabnehmer d läuft, b stellt das spiralförmig gewickelte Kupferband und c das spiralförmig gewickelte Isolierband der Spule α dar; h ist die Primärwicklung und i der Eisenkern. Werden die Spulen α auf einem Isolierzylinder f befestigt, der um seine Achse drehbar angeordnet ist, wird ferner der Stromabnehmer d durch den beweglichen Leiter g gehalten und durch das hervorstehende Isolierband c radial geführt, so werden bei jeder Umdrehung des Zylinders f die Spulen α je unr den Spannungsbetrag einer Windung geregelt. Bei feststehender Regelwicklung und bei um die Wicklungsachse sich drehendem Stromabnehmer wird der Stromabnehmer durch die radiale Führung ebenfalls radial verstellt. Die Regelwicklung kann aus einer beliebigen Anzahl Spulenpaaren bestehen, die längs des Eisenkerns i gleichmäßig verteilt sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Amperewindurfgsverteilung zwischen Primär- und Sekundärwicklung auf dem ganzen Regelbereich ausgeglichen ist. Die von den beiden Kontaktstücken eines jeden Stromabnehmers auf diesen ausgeübten Kontaktdrücke heben sich gegenseitig auf. Ferner kann jeder Stromabnehmer verhältnismäßig klein ausgeführt werden, und für den ganzen Regel-In the embodiment according to FIG. R, two coils α of the control winding are shown, between which the current collector d , provided with two mutually cushioned contacts e , runs, b represents the spirally wound copper tape and c the spirally wound insulating tape of the coil α; h is the primary winding and i is the iron core. When the coils α on an insulating f fastened, which is arranged to rotate about its axis, the pantograph is further d by the movable conductor held g and c by the protruding tape guided radially, so the cylinder will be f, the coils α depending on each revolution regulated by the amount of tension in a turn. With a fixed control winding and with the current collector rotating about the winding axis, the current collector is also adjusted radially by the radial guide. The control winding can consist of any number of pairs of coils, which are evenly distributed along the iron core i. In this way it is achieved that the ampere winding distribution between the primary and secondary winding is balanced over the entire control range. The contact pressures exerted on them by the two contact pieces of each current collector cancel each other out. Furthermore, each pantograph can be made relatively small, and for the entire control

bereich sind nur verhältnismäßig wenig Umdrehungen der Regelwicklung bzw. der Stromabnehmer erforderlich, weil bei jeder Umdrehung von allen Regelspulen gleichzeitig, eine Windung zu- oder abgeschaltet wird. Diese Vorzüge besitzen die bekannten Anordnungen nicht. range are only relatively few revolutions of the control winding or the Pantograph required, because with each revolution of all control coils at the same time, a turn is switched on or off. The known arrangements do not have these advantages.

Wenn die Regelwicklung aus mehr als einem Spulenpaar besteht, so können die ίο Spulenpaare in Reihe nach Fig. 2 oder parallel nach Fig. 3 geschaltet werden. In diesen Figuren stellen k die Klemmen der Regelwicklung und I besondere, den Stromabnehmern zugeordnete Schleifringe dar. Die Parallelschaltung ist besonders für größere Ströme vorteilhaft.If the control winding consists of more than one pair of coils, the pairs of coils can be connected in series according to FIG. 2 or in parallel according to FIG. 3. In these figures, k represent the terminals of the control winding and I special slip rings assigned to the current collectors. The parallel connection is particularly advantageous for larger currents.

Wenn die beweglichen Stromableitungen in einem Spalt des Eisenkernes den geschlossenen magnetischen Kreislauf durchqueren, so entstehen in den vom Spaltfeld durchsetzten Leiterteilen erhebliche Wirbelstromverluste. Wird aber gemäß Fig. 4 bei einem Regeltransformator mit innenliegender Regelwicklung die Säule i des Eisenkernes mit den Stromabnehmern zusammen drehbar angeordnet, so können die Stromableitungen in einer Nut oder Bohrung m nach außen geführt werden. In der Nut oder Bohrung herrscht nur ein schwaches Feld, da der Magnetfluß ja parallel dazu im Eisen verläuft. Auf diese Weise lassen sich mittels der Stromableitungen große Ströme bei kleinen Wirbelstromverlusten durch den magnetischen Kreislauf hindurchführen. In ähnlicher Weise könnten die Stromableitungen auch durch radiale Bohrungen der drehbaren Säule bis zur Drehachse und längs derselben nach außen geführt werden.When the movable current leads cross the closed magnetic circuit in a gap in the iron core, considerable eddy current losses occur in the conductor parts through which the gap field passes. If, however, according to FIG. 4, in a regulating transformer with an internal regulating winding, the column i of the iron core with the current collectors is rotatably arranged together, the current conductors can be led to the outside in a groove or bore m . There is only a weak field in the groove or bore because the magnetic flux runs parallel to it in the iron. In this way, by means of the current diverters, large currents with small eddy current losses can be passed through the magnetic circuit. In a similar way, the current leads could also be guided through radial bores in the rotatable column up to the axis of rotation and along the same to the outside.

Da eine gleichmäßige Verteilung der magnetischen Umschlingung der Wicklungen auf den ganzen Wicklungsumfang erwünscht ist, damit eine dem Drehwinkel möglichst proportionale Spannungsänderung erfolgt, wird der Transformator mit Vorteil als Manteltransformator ausgeführt. Für diese Anordnung bieten der an sich bekannte Evolventenkern und der Evolventenmantel nach Fig. 5 den Vorteil einer vollständig proportionalen Spannungsänderung. In Fig. 5 stellen i den Evolventenkern, h die Primärwicklung, α die Sekundärwicklung und η den Evolventenmantel dar. Fig. 6 veranschaulicht einen Manteltransformator anderer Bauart mit acht getrennten, strahlenförmig angeordneten Rückschluß Jochen n. Hier sind der Kern mit i, die Primärwicklung mit h und die spiralförmige Sekundärwicklung mit α bezeichnet. Since a uniform distribution of the magnetic looping of the windings over the entire circumference of the winding is desired, so that the voltage change is as proportional as possible to the angle of rotation, the transformer is advantageously designed as a jacket transformer. For this arrangement, the involute core known per se and the involute casing according to FIG. 5 offer the advantage of a completely proportional voltage change. In FIG. 5 represent i the Evolventenkern, h is the primary winding, α the secondary winding and η represents the Evolventenmantel. Fig. 6 illustrates a shell-type transformer of another type with eight separate, radially arranged inference Jochen n. Here, the core having i, the primary winding with h and denotes the spiral secondary winding with α.

Wenn in Zwischenstellungen der Stromabnehmer nur Bruchteile von ganzen Regelwindungen vom Strom durchflossen werden, so entsteht eine kleine Verdrängung des resultierenden Magnetfeldes auf den nicht vom eingeschalteten Teil der Regelspule umschlungenen Kernabschnitt. Um dies zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Stromabnehmer und die -,Spulenanfänge der verschiedenen Spulenpaäre um die Achse des Transformators gleichmäßig zu verteilen.If in intermediate positions of the pantograph only fractions of whole control turns are traversed by the current, there is a small displacement of the resulting Magnetic field on the part of the control coil not wrapped around by the switched on Core section. To avoid this, it is advisable to use the current collectors and the coil beginnings of the various coil pairs to evenly distribute the axis of the transformer.

Der Regeltransformator gemäß der Erfindung ist leichter und nimmt weniger Platz in Anspruch als die bekannten Regeltransformatoren mit Anzapfungen und getrennten Stufenschaltern. Daher bietet seine Verwendung auf elektrischen Triebfahrzeugen besondere Vorteile. In diesem Falle wird er hauptsächlich als Einphasentransformator für die unmittelbare Speisung der Bahnmotoren benutzt. The regulating transformer according to the invention is lighter and takes up less space Claim than the well-known regulating transformers with taps and separate tap changers. Hence its use offers special advantages on electric traction vehicles. In this case it becomes main used as a single-phase transformer for the direct supply of the railway motors.

Claims

Patent claims:

i. Regulating transformer for stepless voltage regulation by taking current along the regulating winding by means of contact pieces, characterized in that the regulating winding consists of pairs of disc-shaped individual coils (α) which are spirally wound from bare profile metal and are arranged in parallel planes, between which a current collector (d) with two contact pieces per coil pair (e) is arranged.

2. Control transformer according to claim 1, characterized in that the control winding consists of only one pair of coils.

3. Control transformer according to claim 1, characterized in that the control winding is rotatably arranged and that. as they rotate, the pantographs coils in the radial direction of the individual adjust.

4. regulating transformer according to claim 1, characterized in that the control winding is stationary and the current collector is around the axis of the control winding are rotatably arranged.

5. Control transformer according to claim 1, characterized in that the disk-shaped Single coils are wound using no electrical tape that protrudes over the edge of the ladder.

6. Control transformer according to claim 5, characterized in that the current collector are passed through the insulating tape protruding over the edge of the conductor.

7. Control transformer according to claim 1, characterized in that the of the two contact pieces (e) of each pantograph exerted on this Contact pressures cancel each other out.

8. regulating transformer according to claim i,

characterized in that pairs of coils are connected in series.

9. Control transformer according to claim 1, characterized in that the coil pairs are connected in parallel. . Z ₁ , -. · .;

10. Control transformer according to AnsprucffJ ^ characterized in that it is designed as a ^ ian, teletransformer. ' ^r v ·.

11. Control transformer according to claim 10, characterized in that the Sheath consists of yokes regularly distributed around the central core.

12. Control transformer according to claim 10, characterized in that it is provided with an involute core and an involute jacket.

13. Control transformer according to claim I, characterized in that the The pantograph and the coil beginnings of the various coil pairs are evenly distributed around the transformer axis are.

14. Control transformer according to claim io, characterized in that the middle leg is designed to be rotatable about the leg axis and that too rotatable current leads are guided along the leg to the outside.

1 sheet of drawings