DE718985C

DE718985C - Vorrichtung zur Spannungsregelung in Wechselstromkreisen

Info

Publication number: DE718985C
Application number: DEB182365D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Boehm
Original assignee: Sueddeutsche Apparate Fabrik GmbH
Current assignee: Sueddeutsche Apparate Fabrik GmbH
Priority date: 1938-03-14
Filing date: 1938-03-15
Publication date: 1942-03-26

Description

Vorrichtung zur Spannungsregelung in Wechselstromkreisen Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einer Vorrichtung zur Spannungsregelung ,auf denn mittleren Schenkel eines dreischenkligen Eisenkerns die Primärwicklung und die sekundäre Hauptwicklung aufzubringen. Auf dem einen Aufkaischenkel befindet sich .eine sekundäre Gegenwicklung und eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung, während der andere Außenschenkel unbewickelt bleibt. Bei steigender Belastung vermindert sich infolge der Gleichstromvormagnetisierung die in der sekundären Gegenwicklung erzeugte Gegen-EMK, so daß die Gesamtspannung mit steigender Belastung ansteigt.
Die sekundäre Gegenwicklung einerseits und die Vormagnetisierungswicklung andererseits, benötigen einen bedeutenden Aufwand an Kupfer, beispielsweise den fünf- bis sechsfachen :eines. normalen Transformators. Ferner wird durch den Ohmschen Spannungsabfall in der sekundären Gegenwicklung und, sofern ein Gleichrichter von der Anordnung gespeist wird, dessen Gleichstromdie Gleichstrom" vormagnetisierungswicklung durchfließt, auch in dieser :ein bedeutender Anteil der gewonnenen Spannungserhöhung wieder aufgehoben. Weiter ist beim Betrieb von Gleichrichtern eine Glättungseinrichtung für den Strom in der Vormagnetisierungswicklung unumgänglich, wenn der Vormagnetisierungsstrom voll zur Wirkung kommen soll.
Es ist an sich beka,rmt, bei solchen Streutransformatoren zur Erzielung bestimmter l-ennlinien Hilfswicklungen zu verwenden, die kapazitiv belastet sind.
Gemäß .der Erfindung trägt der mittlere Schenkel Beines dreischenkligen Eisenkerns die Primärwicklung und die sekundäre Hauptwicklung, der eine Außenschenkel die sekundäre Gegenwicklung und der andere Außen- Schenkel eine reine kapazitiv belastete Hilfsu-icklung. Dabei sind die Sättigung der einzelnen Transformatorenschenkel, das Windungszahlenverhältnis der sekundären Haupt-und Gegenwicklung und die Größe der Kapazität des Kondensators so gewählt, daß mit steigender Belastung die Gegenspannung der sekundären Gegenwicklung abnimmt und dadurch die resultierende Sekundärspannung ansteigt.
In der Zeichnung stellt a, b, c den dreischenkligen Eisenkern dar. Es bedeuten i die Primärwicklung, 2 die sekundäre Hauptwicklung, die beide auf dem mittleren Schenkel b liegen, 3 die sekundäre Gegenwicklung, die mit der sekundären Hauptwicklung 2 gegensinnig in Reihe geschaltet ist und .auf dem Außenschenkela liegt, q. die Hilfswicklung, an die der Kondensator C angeschlossen ist und die auf dem Schenkel c liegt.
Der von .der Primärwicklung i hervorgerufene magnetische Fluß durchsetzt ohne wesentliche Streuverluste die sekundäre Hauptwicklung 2. Die Spannung an dieser ist bei konstanter Netzspannung deshalb ebenfalls praktisch konstant. Der magnetische Fluß verteilt sich nun auf die beiden Schenkela und c im unbelasteten Zustand der Anordnung gleichmäßig. Bei Belastung des Sekundärkreises und entsprechender Wahl der Kapazität des Kondensators läßt sich mit steigender Last eine Spannungsverminderung an der sekundären Gegenwicklung 3 erreichen. Infolged,essen steigt die mit U bezeichnete Gesamtspannung mit steigender Last an.
Bei Verwendung von Gleichrichtern, beispielsweise Trockengleichrichtern, kann man die Vorrichtung dazu benutzen, einen Ausgleich des inneren Spannungsabfalls des Trockengleichrichters zu bewirken, um damit eine konstante Gleichspannung zu erzielen. Ferner kann man auch eine ansteigende oder eine gekrümmte Kennlinie mit einem ansteigenden und einem abfallenden Ast erreichen, wodurch z. B. bei Batterieladung eine selbsttätige Aus- und Einschaltung des Ladestromes ohne Relais bewirkt wird. Von besonderem Vorteil ist bei dieser Schaltung, daß der erzeugte Gleichstrom nicht zur Vor-*magnetisierung durch eine Transformatorvormagnetisierungswicklung geleitet werden muß, wodurch er erheblich verzerrt werden würde. Außerdem tritt kein Ohmscher Spannungsverlust in einer Gleichstromvormagnetisierungswicklung ein, da eine solche Wicklung im Gegensatz zu den vorgeschlagenen Ausführungen überhaupt nicht vorhanden ist.
Da bei den vorgeschlagenen Schaltungen mit Gleichstromvormagnetisierungswicklung der vom Gleichrichter erzeugte Gleichstrom zur Vormagnetisierung benutzt wird, muß die Gleichstromwicklung der Größe des Gleichrichters angepaßt werden. Da eine rechnerische Ermittlung derselben wegen der vielen Einflüsse, wie Streuung, Eisenverluste. Ohmsche Spannungsabfälle in den Wicklungen und Form der Magnetisierungskurve, unmöglich ist, kann man die richtige Größe nur durch Ausprobieren finden. In üblicher Weise werden deshalb Wicklungen mit verschiedenen Windungszahlen .angefertigt. Die günstigste Wicklung wird sodann für die Schaltung verwendet. Dieses Verfahren ist zeitraubend und umständlich, weil die Glei.chstromvormagnetisierungswicklung für verschiedene Eisenquerschnitte und Sättigungen ausprobiert werden muß, so daß also verschiedene Versuchstransformatoren angefertigt werden müssen, bei denen das Windungszahlverhältnis der sekundären -Haupt- und Gegenwicklung außerdem noch in gewissen Grenzen verändert werden muß.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung dagegen genügt es, auf dem Schenkel e eine Hilfswicklung q. aufzubringen, die ungefähr so viel Windungen hat, daß die Spannungsfestigkeit, also die größte lieferbare Blindleistung des Kondensators, voll ausgenutzt wird. Die gewünschte Kennlinie läßt sich ohne Schwierigkeit durch die passende Kapazität des Kondensators ermitteln, die in einfacher Weise durch Ausprobieren mit einem Stufenkondensator gefunden wird.
Die beschriebene Vorrichtung kann zur Spannungsregelung auch für andere Belastungseinrichtungen und somit nicht nur für Gleichrichter nutzbringend verwendet werden. Da diese Schaltung durch Vermeidung jeglicher Kontakte die bekannten Nachteile mechanisch gesteuerter Schaltungen nicht besitzt, so ist sie besonders vorteilhaft in Anlagen, bei denen eine überwachung nur in sehr großen Zeitabständen erfolgt.
Die für den Anschluß an ein Einphasennetz beschriebene Vorrichtung kann selbstverständlich auch an ein Mehrphasennetz angeschlossen werden, wenn man sie hierfür entsprechend ausbildet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Spannungsregelung in Wechselstromkreisen mit einem Transformator mit dreischenkligem Eisenkern, dessen einer Schenkel die Primärwicklung trägt, mit auf verschiedene Schenkel unterteilter sekundärer Haupt- und Gegenwicklung in gegensinniger Reihenschaltung und mit einer rein kapazitiv belasteten Hilfswicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Schenkel die Primär- und die sekundäre Hauptwicklun, der eine Außenr# schenkel die .sekundäre Gegenwicklung und der andere Außenschenkel die rein kapazitiv belastete Hilfswicklung trägt und daß die Sättigung der einzelnen Transformatorschenkel, das Windungszahlenverhältnis der sekundären Haupt- und Gegenwicklung und die Größe der Kapazität des Kondensators so gewählt sind, daß mit steigender Belastung die Gegenspannung der sekundären Gegenwicklung abnimmt und dadurch die resultierende Sekundärspannung ansteigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i für den Anschluß von Gleichrichtern, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung, daß unter Mitwirkung der Stromspannungskennlinie des Gleichrichters auf der Gleichstromseite eine horizontale, steigende, fallende oder auch gekrümmte Spannungskennlinie erzielt wird, um den Gleichrichter den verschiedenen Belastungsbedingungen, wie sie beispielsweise bei Widerstandsbelastung und Batterieladung auftreten, anzupassen.