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Regeltransformator mit in Schenkelgruppen unterteiltem Eisenkern zur
kontinuietlichen Spannungsregelung Es sind. mehrschenkelige Regeltransformatoren
bekannt,' bei denen eine stufenlose Spannungsregelung dadurch vorgenommen wird,
daß der die Sekundärwicklung durchsetzende Erregerkraftfluß hinsichtlich seiner
Größe durch Verändern des magnetischen Widerstands der Schenkel mittels Kurzschlußwicklungen
oder Vormagnetisierungswicklungen geändert wird. Um bei dieser Regelung den gesamten
Spannungsbereich von einem positiven Maximum über Null zu einem negativen Maximum
überstreichen zu können, ist hierbei die vom Hauptstrom durchflossene Sekundärwicklung
1n zwei auf verschiedenen Schenkeln angeordnete, hintereinandergeschaltete Spulen
aufgeteilt, die vom Erregerkraftfluß in entgegengesetzter Riclitung durchsetzt werden
und in denen demzufolge entgegengesetzt gerichtete Spannungen induziert werden.
. Diese Teilspannungen, die einzeln regelbar sind, addieren bzw. subtrahieren sich'
dann jeweils zu der an der Sekundärwicklung abgenommenen geregelten Gesamtspannung.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Regeltransformator mit in Schenkelgruppen
unterteiltem Eisenkern zur kontinuierlichen Spannungsregelung von einem positiven
Maximum über Null zu einem negativen Maxi?num und umgekehrt durch Änderung des magnetischen
Widerstands,@bei welchem die Aufteilung der Sekundärwicklung in zwei hinsichtlich
der erzeugten Spannung einander entgegengeschaltete Teile nicht erforderlich ist.
Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Erregerkraftfluß die gesamte
Sekundärwicklung in gleichem Sinne induziert, und daß sowohl die Größe als auch-die
Richtung des die Sekundärwicklung durchsetzenden Erregerflusses durch Änderung des
magnetischen Widerstandes der einzelnen zu einer Gruppe gehörigen Schenkel geändert
wird. Verteilt sich hierbei der Erregerkraftfluß auf die einzelnen Schenkelgruppen
gleichmäßig, so wird in der Sekundärwicklung überhaupt keine Spannung induziert.
Erst wenn in einer Schenkelgruppe der magnetische Widerstand erhöht wird, entsteht
in der Sekundärwicklung eine Spannung, die ihren Höchstwert dann erreicht, wenn
die betreffende Schenkelgruppe für den Erregerkraftfluß völlig gesperrt ist.
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Zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes der Schenkel können beispielsweise
veränderliche Luftspalte vorgesehen sein, ferner Kurzschlußwicklungen, in welche
vorteilhaft veränderliche Widerstände eingeschaltet sind. Besonders zweckmäßig ist
es jedoch, den magnetischen Widerstand dadurch zu erhöhen,
daß Schenkel
der einen oder der anderen Gruppe mit Gleich- oder Wechselstrom vormagnetisiert
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes dex Erfindung zeigt die Abb.
i. Der Eisenkern i besteht aus vier kreuzförmig angeordneten Hauptschenkeln, deren
F_nden miteinander durch Joche verbunden sind. Die Primärwicklung 2 tmd die Sekundärwicklung
3 sind in Richtung der Winkelhalbierenden der Eisenschenkel über Kreuz angeordnet.
Jeder der vier Hauptschenkel ist durch ein Fenster. 8, 9, to oder i i in zwei Teilschenkel
geteilt. Auf jedem dieser Teilschenkel ist eine Zusatzwicklung 4, 4', 5, 5', 6,
6', 7, 7' so angeordnet, daß der durch zwei zum gleichen Hauptschenkel gehörige
Zusatzwicklungen erzeugte Fluß sich um das Fenster in diesem Hauptschenkel schließt.
Die Wicklungen 4, 4 , 6 und 6' sind mit einem Regelwiderstand 15
und die Wicklungen
5, 5', 7 'lud 7' mit einem Regelwiderstand 14 in Reihe geschaltet. Den einen Stromkreis
speist eine Gleichstromquelle 12, den anderen eine Gleichstromquelle 13. Sobald
in einem der beiden Stromkreise ein Gleichstrom fließt, wird in den beiden zugehörigen
Schenkeln ein Vormagnetisierungsfluß erzeugt, wodurch, wie an sich bekannt, der
magnetische Widerstand dieser Schenkel erhöht wird.
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Da der Vormagnetisierungsfluß zwei nebeneinanderliegende Teilschenkel
in entgegengesetzter Richtung, der Wechselfluß aber die beiden Teilschenkel in gleicher
Richtung durchfließt, würde sich eine ungleiche Verteilung des Wechselflusses auf
die beiden Teilschenkel ergeben. Um dies zu verhindern, sind j e zwei nebeneinander
liegende Teilschenkel von einer kurzgeschlossenen Ausgleichswicklung 16, 17, 18
bzw. i9 in Form einer Acht umgeben. Dadurch wird erreicht, daß der Wechselfluß sich
stets auf die beiden Teilschenkel gleichmäßig verteilt. Die gleichmäßige Verteilung
des Wechselflusses kann auch dadurch erzwungen werden,. daß parallel zu den Gleichstromwicklungen
bzw. zu Teilen dieser Wicklungen ein Kondensator geschaltet wird.
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Die beiden Gleichstromkreise können gegebenenfalls an ein und dieselbe
Gleichstromquelle angeschlossen werden. Bei Verwendung einer Potentiometerschaltung
und nur eines einzigen Widerstandes kann dann bei zunehmendem Gleichstrom in dein
einen Kreis der Gleichstrom im anderen Kreis vermindert werden.
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Die Wirkungsweise des Regeltransformators soll an Hand der Abb. 2
bis 4 erläutert werden. In diesen Abbildungen sind nur der Eisenkern sowie die Primärwicklung
und Sekundärwicklung dargestellt. Die Erhöhung des magnetischen Widerstandes ist
durch gestrichelte Linien quer durch die betreffenden Kernteile angedeutet. In Abb.2
ist keiner der Schenkel vormagnetisiert. Der durch die Primärwicklung erzeugte Wechselfluß
kann sich daher, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, ohne die Sekundärwicklung
zu durchsetzen, über die Schenkel 4 und 7 einerseits und über die Schenkel 5 und
6 andererseits schließen. Abb.3 zeigt den Fall, wo durch Vorinagnetisierung die
Schenkel 5 und 7 für den Wechselfluß gesperrt sind. Der durch die Primärwicklung
erzeugte Fluß wird dadurch gezwungen, seinen Weg ausschließlich durch die Schenkel
4 und 6 zu nehmen. Er durchsetzt also die Sekundärwicklung, so daß in dieser eine
Spannung induziert wird. Abb. 4 zeigt den umgekehrten Fall. Hier sind die Schenkel
4 und 6 durch Vormagnetisierung gesperrt. Der Wechselfluß kann jetzt nur den Weg
durch die Schenkel 5 und 7 nehmen, wobei er wieder die Sekundärwicklung durchsetzt
und in dieser eine Spannung induziert. Diese Spannung ist aber, wie-ohne weiteres
ersichtlich, der im Falle der Sperrung der Schenkel 5 und 7 induzierten Spannung
entgegengesetzt gerichtet.
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Der Regeltransformator gemäß der Erfindung kann auch eine wesentlich
andere Form des Eisenkernes besitzen. Vor allem sind nicht unbedingt zwei sich kreuzende
Schenkel erforderlich. Es können vielmehr mehrere nebeneinanderliegende Schenkel
verwendet werden, die in entsprechender Weise von den Wicklungen umfaßt werden.
Es ergibt sich dann beispielsweise die in Abb. 5 dargestellte vorteilhafte Ausführungsform.
Der ringförinige Eisenkern 2i weist hier acht Schenkel auf, die wie die Speichen
eines Rades angeordnet sind. Durch die zwischen den Schenkeln liegenden acht Fenster
22 bis 29 sind die Primär- und Sekundärwicklungen geführt. Die Wicklungen können
in diesem Fall wie die Wicklungen elektrischer Maschinen aus Stäben und Spulenköpfen
aufgebaut sein. Die Stäbe 30 der Primärwicklung liegen in den Fenstern 22,
24,:26 und 28, die Spulenköpfe 31 sind jeweils nach beiden Seiten verteilt. In gleicher
Weise ist die Sekundärwicklung aus den in den Fenstern 23, 25, 27 und 2 o liegenden
Stäben 32 und den Spulenköpfen 33 aufgebaut. Jeder Schenkel ist wieder in zwei Teilschenkel
unterteilt. Durch die so entstehenden Hilfsfenster 34 bis 41 ist die Vormagnetisierungswicklung
geführt. Auch die Vormagnetisierungswicklung kann ähnlich wie die Hauptwicklungen
aufgebaut sein. Die. Stäbe der Vorrnagnetisierungswicklung 42 sind durch die Hilfsfenster
34, 36, 38, 40 geführt, während die Stäbe der Vorniagnetisierungswicklung 43 in
den Hilfsfenstern 35, 37,
39 und 41 liegen. Der Verlauf der Kraftlinien
im Eisen und die Stromrichtungszeichen all den'Stäben sind gezeichnet für den Fall,
daß die Hilfswicklung 43 von Gleichstrorn durchflossen und dadurch die Sehenkel
mit den Hilfsfenstern 35, 37, 39 Lind 41 für den Wechselfluß gesperrt sind. Selbstverständlich
kann die Anzahl der Fenster und Schenkel noch erhöht werden, -wobei die Anzahl stets
ein ganzzahliges Vielfaches von 4 betragen nluß. Es ergeben sich dann Anordnungen,
die äußerlich .große Ähnlichkeit mit den elektrischen Maschinen aufweisen.
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Ein weiteres, mehr schematisches Ausführungsbeispiel des Gegenstandes
der Erfindung zeigt die Abb. 6. Die Schenkel sind in diesem Falle nicht in einer
Ebene. kreuz- oder sternförmig angeordnet, sondern räumlich parallel zueinander.
Der Eisenkern besteht aus vier Eisensäulen 46; 47, 48 und 49, die oben und
unten durch platten- oder rahmenförmige Joche, von denen nur die untere Platte 5o
gezeichnet ist, miteinander verbunden sind. Die Primärwicklung besteht aus zwei
Spulen, nämlich aus der die Schenkel 46 und 47 umfassenden -Spule 51 und
aus der die Schenkel 48 und 49 umfassenden Spule 5z. Die Sekundärwicklung besteht
ebenfalls aus zwei Spulen, nämlich aus der die Schenkel 47 und 48 umfassenden Spule
53 und aus 'der die Schenkel 46 und 49 umfassenden Spule 54. Die zur Erhöhung des
magnetischen Widerstandes an einzelnen Schenkeln dienenden Vormaglietisierungswicklungen
sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet. Solange der magnetische Widerstand
in - allen vier Schenkeln gleich groß ist, wird in den- Sekundärwicklungen keine
Spannung induziert. Wird aber beispielsweise in den Schenkeln 47 und 49 der magnetische
Widerstand erhöht, so schließt sich der magnetische Fluß durch die Schenkel 46 und
48. Wird umgekehrt der magnetische Widerstand in den Schenkeln 46 und 48 erhöht,
so schließt sich der Fluß Tiber die Schenkel 47 und 4c). Die Vorgänge sind also
ganz analog den an Hand der Abb. 2 bis 4 erläuterten. Auch hier kann die Gesamtzahl
der Schenkel größer als vier sein, nämlich gleich einem ganzzahligen Vielfachen
von vier, und die Schenkel können räumlich in geeigneter Weise z. B. kreisförmig
gemäß Abb.7 angeordnet sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 7 besteht sowohl die Primärwicklung
68 als auch die Sekundärwicklung 69 aus zwei parallel geschalteten Wicklungen. Die
Primärwicklung ist derart angeordnet, daß für je zwei benachbarte Schenkel die sie'
umgebenden Primärwicklungsteile gleichsinnigeDurchflutungen liefern. Die Sekundärwicklung
dagegen ist so angeordnet, daß je zwei benachharte, von den Strömen in den Primärwicklungsteilen
nicht' gleichsinnig durchflutete Schenkel von Teilen vier Sekundärwicklung im gleichen
Wicklungssinn umschlungen werdeil. Zur Vormagnetisierung sind die Vormagnetisierungswicklungen
70 und 71 wieder durch Hilfsfenster in den Schenkeln geführt.
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Selbstverständlich lassen sich entsprechende Anordnungen auch für
Drei- und Mehrphasenstrom bauen. -