-
Stufentransformator mit Flußabdrängung Es sind bereits Stufenmanteltransformatoren
mit Flußabdrängungvorgeschlagen worden, bei denen der Stromabnehmer auf der blanken
Regelwicklung längs des Mittelschenkels verschiebbar ist. Die Regelwicklung besteht
hier aus zwei verschiedenen Windungsarten. Die eine Windungsart umfaßt nur den Mittelschenkel,
während -die andere den Mittelschenkel und die als Rückschlüsse dienenden
Außenschenkel des Transformatorkernes umfaßt. Längs der durch die Regelwicklung
gebildeten Kontaktbahn wechseln die Windungen der einen Art mit den Windungen der
anderen Art ab. Durch diese besondere Ausbildung der Regelwicklung wird erreicht,
daß bei Spannungsregelung unter Last der auf dem als Kontaktbahn ausgebildeten Teil
der Regelwicklung gleitende Stromabnehmer in keiner Stellung den gesamten Erregerfluß
kurzschließt. Bei der Regelung wird derErregerHuß abwechselnd von dem Mittelschenkel
und dem einen Außenschenkel auf den Mittelschenkel und den anderen Außenschenkel
abgedrängt.
-
Die Ausbildung der Regelwicklung derart, daß ihre Windungen abwechselnd
den Mittelschenkel oder den Mittelschenkel und die beiden Außenschenkel umfassen,
bringt es mit sich, daß die Herstellung der vorerwähnten
Transformatoren
verhältnismäßig umständlich ist. Weiter hat sich gezeigt, daß, falls diese Transformatoren
unter Last geregelt werden, ein hoher induktiver Spannungsabfall auftritt, der durch
diejenigen Windungen hervorgerufen wird. welche den :Mittelschenkel und die beiden
Außenschenkel umfassen. Der induktive Spannungsabfall kommt in seiner Wirkung einer
vorgeschalteten Drosselspule gleich. Diese Spannungsabsenkung wird in manchen Fällen
so groß, daß sie nicht mehr vernachlässigt werden kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Stufentransformator mit Flußabdrängun`
z u schaffen, bei dem die Herstellung der Regelwicklung einfacher und billiger ist
und bei dem der bei der Spannungsregelung um,-er Last äuftretende induktive Spannungsabfall
an der Regelwicklung vermieden wird. Die Erfindung betrifft einen Stufentransfornia
toi mit Flußabdrängung, bei dem der odr die Stromabnehmer auf der blankgemachten
Reg,- 1-wicklung gleiten.
-
Erfindungsgemäß umfaßt die Regelwicklung zwei Teilschenkel eines Schenkels,
Arid die zwischen den beiden Teilschenkeln liegenden Wicklungsteile sind in einer
Ebene angeor@.lriet und bilden eine oder zwei Schaltbahnen.
-
An Hand der Abbildungen wird der Erfindungsgegenstand näher erläutert.
-
Abb. i zeigt einen einphasigen Regeltransformator gemäß der Erfindung.
Der die Wicklungen tragende Schenkel des Eisenkerns ist in zwei Teilschenkel ; und
8 aufgeteilt. 9 ist der Rückschlußschenkel. Die primäre Wicklung besteht aus der
Spule io auf dein Teilschenkel ; und der Spule i i auf dem Teilschenkel B. Beide
Spulen sind in Reihe geschaltet, wobei der Wicklungssinn so gewählt ist. daß die
Flüsse in den Teilschenkeln ; und S, die je thl2 betragen, gleiche Richtungen haben.
Ini Rückschlußschenkel9 setzen sich die beiden Flüsse 012 zu dem Fluh 1)
zusammen. Die sekundäre Wicklung 12 Umfaßt die beiden Teilschenkel ; und B. wie
aus der Abb. i a zu ersehen ist. Die Abb. i b und i c zeigen zwei verschiedene 1Iöglichkeiten,
wie die sekundäre Wicklung zwischen den Teilschenkeln; und ß in eine Ebene durchgedrückt
werden kann, so daß eine bzw. zwei Schaltbahnen entstehen. Auf diesen Schaltbahnen
gleiten die Stromabnehmer (Rollen oder Bürsten) 13 und i.[. Bei der Stellung der
Stromabnehmer. gemäß Abb. i a hat die sekundäre Spannung, die an den Klemmen U.,
und L-2 abgenommen wird, das Maximum. Soll die sekundäre Spannung verkleinert den
so so wird der eine Stromabnehmer, z. B. 14..
-
festgehalten und der andere Stromabnehmer 13 bewegt, und zwar in diesem
Fall nach oben. Bevor der Stromabnehmer 13 die Schalt-Bahnlamelle i verläßt. berührt
er die Schaltbahnlamelle 2: in dieser Stellung ist der Teilschenkel S kurzgeschlossen.
Der in ihm fließende Fluß wird auf den Teilschenkel abgedrängt, so daß der Teilschenkel
; in dieser Stellung des Stromabnehmers den vollen Fluß rh führt. In der durch den
Stromabnehmer 13 kurzgeschlossenen Windung kann nun keine Spannung und auch kein
Kurzschlußstrom erzeugt werden. Bei seiner \V eiterbewegung verläßt der Stromabnehmer
13 die Schaltbahnlamelle i und berührt nur noch die Schaltbahnlamelle 2: in dieser
Stellung sind keine kurzgeschlossenen Windungen vorhanden. so daß der Fluß, wie
ursprünglich. ;ich auf die beiden Teilschenkel; und 8 je zur Hälfte verteilt. ZVird
der Stromabnehmer 13 noch weiterbewegt. so berührt er schließlich die beiden Schaltbahnlarnellen
2 und 3: in dieser Stellung ist der Teilsclieril-zel; kurzgeschlossen und sein Fluß
auf den Teilschenkel S abgedrängt. In der kurzgeschloserien @@"induri@ wird wieder
kein Kurzschlußtrom erzeugt. In der geschilderten Weise kann der Stromabnehmer 13
vollkommen gefahrlos längs der ganzen Schaltbahn bewegt werden. Stellt er schließlich
auf der obersten Schaltbahnlamelle V. auf der sich auch der Stromabnehmer is befindet.
dann ist die sekundäre Spannurig Null. Nun kann der Stromabrielimer 14. nach unten
bewegt werden. 1t-obei das L berschalten von einer -'#,clialtbaiirilamelle zur anderen
ebenso gefahrlos geschieht. wie vorher mit dem Stromabnehmer 13. Die sekundäre Spannung
wächst wieder an. hat jedoch die umgekehrte Richtung. homrnt der Stromabnehmer 14
auf die unterste Schaltbahnlamelle i zu stehen, so hat die sekundäre Spannung bei
umgekehrter Richtung ihr lIaxinium. Falls die Regelung der sekundären Spannung nur
in einer Richtung. d. h. von Null bis zum Maximum. erforderlich ist. kann ein Stromabnehmer
weggelassen werden: an seiner Stelle wird dann ein Ende der sekundären Wicklung
zur Stromabnahme benutzt.
-
In Abb. i a hat der Eisenkern einen Luftspalt. der folgende Bedeutung
hat: Nimmt man z. B. an, daß der Stromabnehmer 13 die Schaltbahnlamellen i und 2
berührt und der Stromabnehmer 14 auf der Schaltbahnlamelle G steht, so wird der
Schenkel 8 voneiner elektri sch wirksamen sekundären Windung weniger umfaßtalsderSchenkel;.
DieprimäreWindungszahl dagegen ist auf beiden Schenkeln gleich. Bei Belastung ist
in dieser Stellung das Amperewindungsgleichgewicht gestört. und der Strom in der
sekundären Wicklung erzeugt einen zusätzlichen Fluh. der eine Spartnung und einen
Kurzschlußstrorn in der kurzgeschlossenen Windung zur Folge hat. Die
Höhe
dieses Kurzschlußstroms hängt von der Größe des zusätzlichen Flusses ab. Der letztere
ist um so kleiner, je größer der magnetische Widerstand seines Weges ist. Durch
die Einführung des Luftspaltes, der einen großen magnetischen Widerstand verursacht,
kann somit der zusätzliche Fluß beliebig verkleinert werden: Andererseits hat die
Einführung des Luftspalts den Nachteil, daß die Abdrängung des durch die Netzspannung
bedingten. Flusses erschwert wird. Es gibt also eine bestimmte Größe des Luftspalts,
bei der für dein betreffenden Regeltransformator die Schaltarbeit des Stromabnehmers
beim Abschalten von Kurzschlußwindungen am kleinsten ist.
-
Abb. 2 zeigt einen Regeltransformator gemäß der Erfindung für Drehstrom.
Der Eisenkern hat drei in Teilschenkel aufgeteilte Schenkel. Zu jeder Phase gehören
zwei Teilschenkel 15 und 16 bzw. 17 und 18 bzw. 19 und 2o. Als Rückschlüsse dienen
hier immer vier Teilschenkel. Jede primäre Phasenwicklung 21 bzw. 22 bzw. 23 besteht
aus zwei Spulen. Die drei Phasenwicklungen sind in Abb. 2 in Stern geschaltet gezeichnet,
können aber ebensogut in Dreieck geschaltet werden. Jeder sekundären Wicklung sind
zwei Stromabnehmer zugeordnet. Bei symmetrischer Regelung in allen drei Phasen werden
die Stromabnehmer a,4, 25 und 26 gleichzeitig bewegt, während die Stromabnehmer
27, 28 und 29 stillstehen. Umgekehrt- können auch die Stromabnehmer 27, 28 und 29
gleichzeitig bewegt werden, während die Stromabnehmer 24, 25 und 26 stillstehen.
Die sekundären Phasenspannungen werden von den Klemmen U2 X2, V2 Y2 und W2 Z2 abgenommen.
Die Klemmen X2 Y2 und Z2 können auch miteinander verbunden sein. Dann sind die sekundären
Wicklungsteile in Stern geschaltet. 'Schließlich ist es noch möglich, die sekundären
Wicklungsteile in Dreieck zu schalten.
-
Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform für den Antrieb der Stromabnehmer.
Mit 30 ist der Eisenkern des Transformators bezeichnet, und mit g 1 ist die Schaltbahn
angedeutet. Die beiden Stromabnehmer 32 und 33 befinden sich auf verschiedenen Seiten
der Schaltbahn. Die Kette 3q., die durch die Kettenräder 35 und 36 angetrieben wird,
besitzt zwei Mitnehmerstifte 37 und 38. Bei der Bewegung der Kettenräder in der
Pfeilrichtung stößt der Stift 38 auf das Isolierstück 39, das mit dem Stromabnehmer
32 starr verbunden ist. Der Stromabnehmer 32 wird längs der Stromableitungsstange
4o:, die gleichzeitig als Führung dienen kann, nach unten bewegt. In der untersten
Stellung. des Stromabnehmers 32 stößt er auf einen mechanischen Anschlag oder bei
Motorantrieb auf den Endausschalter .I1, der den Motor abschaltet. Bei der entgegengesetzten
Drehung der Kettenräder stößt der Mitnehmerstift 38 auf die Klinke 42, die ebenfalls
an dem Stromabnehmer 32 befestigt ist, und zieht den Stromabnehmer 32 wieder nach
oben. Kommt der Stromabnehmer 32 in seine oberste Endstellung, so wird die Klinke
42 durch den Anschlag 43 nach rechts bewegt, wodurch der Mitnehmerstift 38 von dem
Stromabnehmer 32 entkuppelt wird. Bei weiterer Drehung der Kettenräder entgegengesetzt
der Pfeilrichtung kommt der Mitnehmerstift 37 mit dem Isolierstück 44 in Berührung
und bewegt in der gleichen Weise den Stromabnehmer 33 'nach unten und bei Drehung
der Kettenräder in der Pfeilrichtung wieder nach oben, bis die Klinke 45 durch den
Anschlag 46 ausgeklinkt wird. Mit 47 und 48 sind mechanische Anschläge für die Stromabnehmer
angedeutet. Auf die geschilderte Art und Weise ist es möglich, die Stromabnehmer
auf der Schaltbahn so gleiten zu lassen, daß immer nur ein Stromabnehmer bewegt
wird, während der andere in seiner Endstellung stillsteht. Die Kettenräder können
entweder von Hand oder durch einen Motor usw. angetrieben werden.
-
In Abb. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Antrieb der
Stromabnehmer dargestellt. Die Mitnehmerstifte 37 und 38 greifen in die Federn .I9
bzw. 5o ein. Bei dieser Ausführung ist zu berücksichtigen, daß die Reibung des Stromabnehmers
an der Stromableitungsstange und an der Schaltbahn groß genug sein muß, damit bei
der Bewegung nach unten der Mitnehmerstift in die Feder tatsächlich eingreift. Andererseits
darf aber die Reibung nicht so groß sein, daß der Mitnehmerstift bei der Bewegung
nach oben aus der Feder herausspringt, bevor der Stromabnehmer seine oberste Endlage
erreicht hat. Durch entsprechende Formgebung der Federn 49 und 50 läßt sich dies
ohne Schwierigkeiten erreichen.
-
Bei großer Dicke der Eisenkerne kann es tinter-Umständen schwierig
sein, die Stromabnehmer so lang auszuführen, daß sie über den Kern vorstehen und
hier von der Kette geführt werden. In solchen Fällen kann, wie Abb. 5 zeigt, durch
zusätzliche Räder 51, 52, 53 und 5.4 Abhilfe geschaffen werden. Zweckmäßig werden
dann die Antriebsräder je in zwei Räder 35' und 35" bzw. 36' und 36" zerlegt.
-
Da eine ioo°/oige Flußabdrängung von einem Teilschenkel auf den anderen
niemals möglich ist, sondern immer ein gewisser Rest des Flusses in dem Teilschenkel
bleibt, bei dem eine Windung kurzgeschlossen ist, wird der Stromabnehmer beim Abschalten
von kurzgeschlosisenen Windungen immer eine
g@wis@s@ Schaltarbeit
leisten müssen. Diese Schaltarbeit wächst mit der Gesamtleistung des Regeltransformators.
Bei sehr großen Leistungen kann die Schaltarbeit Werte annehmen, bei denen die Abnutzung
der Stromabnehmer ein für praktische Zwecke nicht mehr tragbares -Maß erreicht.
In solchen Fällen zerlegt man den Regeltransformator in zwei oder mehrere Einzeltransformatoren,
die dann übereinander gesetzt werden. Abb.6 zeigt übereinander gesetzt zwei Eisenkerne
eines aus zwei Einzeltransformatoren bestehenden Regeltransformators für Drehstrom.
-
Abb. j zeigt die Seitenansicht desselben Regeltransformators. Jede
Phase besitzt insgesamt vier Stromabnehmer. Durch entsprechende Ausbildung des Antriebes
läßt sich erreichen. daß zwei Stromabnehmer derselben Phase, die sich auf der gleichen
Seite des Eisenkerns befinden, gleichzeitig oder nacheinander bewegt werden.
-
In der Abb. 8 sind zwei Möglichkeiten der Schaltung der sekundären
Wicklungen von zwei Kernen gleicher Phase angedeutet. In Abb. 8 a sind die beiden
sekundären Wicklungen parallel geschaltet. In diesem Fall müssen die miteinander
verbundenen Stromabnehmer, z. B. 55 und 56, zur Vermeidung von Ausgleichsströmen
gleichzeitig bewegt werden. In Abb. gb sind die beiden sekundären Wicklungen in
Reihe geschaltet, wobei auch eine getrennte Bewegung der Stromabnehmer möglich ist.
-
Bei dem übereinandersetzen von Kernen kann dafür Sorge getragen werden,
daß die Flüsse in den benachbarten Jochen, z. B. 57 und 58 der Abb. 6, verschiedene
Richtung haben. Dann heben sich die Flüsse in den benachbarten Jochen normalerweise
auf. Erst wenn in dem einen Eisenkern eine Flußabdrängung und in dem anderen Eisenkern
keine Flußabdrängung stattfindet, fließt ein Fluß. 1n diesem Fall ist der gesamte
Fluß in den htnachbarten Jochen gleich dem Fluß im obersten bzw. im untersten Joch,
so daß die benachbarten joche durch ein joch ersetzt «-erden können, das denselben
Ouerschnitt hat wie das oberste bzw. unterste Joch. Eine derartige Anordnung ist
in Abb. 9 wiedergegeben. Das Mitteljoch 59 hat hier denselben Ouerschnitt wie das
oberste Joch 6o bzw. das unterste Joch 61.
-
Der Regeltransformator gemäß der Erfindung ist einfach im Aufbau sowie
betriebssicher.