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Zur selbsttätigen Regelung der einem Einphasenwechselstromnetz entnommenen
Spannung dienender Transformator Es sind Regeltransformatoren bekannt, mit deren
Hilfe eine Wechsel- oder Gleichspannung an einem Verbraucher zwischen Leerlauf und
Vollast konstant gehalten wird. Eine besondere Bedeutung haben diese Regelanordnungen
in den Fällen erlangt, in d eisen sie zur Speisung von Metalltrockengleichrichtern
dienen. Der mit steigender Gleichstrombelastung am Trock engleichrichterelernent
auftretende nicht unerheblicheSpannungsabfa11 kann durch Vorschaltu:ng eines der
bekannten Spanuunlgsregler selbsttätig ausgeglichen werden.. Auch für die Pufferladung
von Akkumulatorenbatterien sind die bekannten Regelanordnungen; häufig verwendet
worden. Bei :diesen Ladeschaltungen hat sich durch die Vereinigung :der Eigenschaften
der Regelanordnungen mit der Eigenschaft einer Akkumulatorenbatterie, derzufolge
mit fortschreitender Ladung :die Klemmenspannung der Batterie ansteigt, der besondere
Verlauf :der Ladekennlinie ergeben, der durch das Kippen :des Ladestromes an zwei
bestimmten Punkten der Kennlinie gekennzeichnet ist.
Die bekannten
Regelanordnungen mit den obengenannten Eigenschaften sind entweder mit besonderen
Regeldrosseln ausgerüstet. oder es sind als Regeltransformatoren ausgei bildete
Netztransformatoren. Bei diesen bekannten Drosseln oder Transformatoren erfolgt
die Regelung sehr häufig durch die Beeinflussung ihres Eisenkernes durch den Verbraucher
strom. Es sind aber auch schon selbsttätige Spannungsregler bekanntgeworden, bei
denen die Regelung durch einen auf einem Schenkel der Anordnung aufgebrachten Schwingungskreis
erfolgt.
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Die bekannten Regelanordnungen mit einer vormagnetisierenden Wicklung,
die sogenannteil Kippdrosselschaltungen, machen, sobald sie zur Speisung eines Gleichrichters
dienen. wofür sie oft verwendet werden. besondere Vorkehrungen und damit einen besonderen
Aufwand an Material und Arbeit notwendig, tim Wechselspannungen von dem Gleichstromkreis
fernzuhalten. Auch die bekannten Regelschaltungen mit einem Resonanzkreis erfordern
eine Spezialausführung des Eisenkernes. einen 1lehraufwand an Wicklungen und eine
ganz erhebliche des Transformators, oder sie benötigen eine besondere Resonanzkippdrossel.
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Gemäß der Erfindung dient zur selbsttätigen Regelung der einem Einphasenwechselstrom-Hetz
entnommenen Spannung ein Spannungsausgleichstransformator. der nach einer neuartigeii
lZesonanzschaltung arbeitet und in bekannter Weise einen dreischenkligen Eisenkern
besitzt, dessen einer Schenkel unbewickelt ist.
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Erfindungsgemäli trägt der eine Transformatorschelikel die Wicklung
eines aus einem Kondensator und dieser Wicklung gebildeten Stromresonanzkreises
und der andere Transformatorschenkel zusammen mit der Sekundärwicklung die Primärwicklung,
die mit dein Kondensator einen Spannungsresonanzkreis bildet. Diese beiden Resonanzkreise
liegen hintereinandergeschaltet an der -Netzspannting und sind so bemessen, daß
die Spannung an der Sekundärwicklung einer gewünschten Kennlinie folgt.
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Der technische Vorteil dieses Regeltransformators gegenüber den bekannten
derartigen und ähnlichen Einrichtungen ist der geringe Aufwand an 'Mitteln, der
sehr einfache Aufbau von Transformator und Wicklungen, die genaue Vorausberechnungsmöglichkeit
der letzteren. die besonders einfache Einstellung des Regel- bzw. bei Batterieladung
des Kippvorganges und seine schnelle Regelwirkung. Auch sind bei diesem Regeltransformator
keinerlei Vorkehrung ,en für die Fernhaltung einer Wechselspannung von dem Gleichstromkreis
zu treffen. In derZeichnung ist der grundsätzliche Aufbau einer Einrichtung gemäß
der Erfindung dargestellt.
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Auf einem normalen Drehstronitratisformatorkern E sind auf dem einen
Schenkel eine Primärwicklung I und eine Sekundärwicklung II und auf einem der beiden
anderen Schenkel eine Wicklung III aufgebracht. Der dritte Schenkel des Transformators
ist unbe-,vickelt. Der Wickelsinn der beiden Wicklungen I und 111 ist so
gewählt, daß die von diesen Wicklungen induzierten magnetischen Kraftflüsse den
unbewickelten Transformatorscheinkel im gleichen Sinne durchfließen. Parallel zu
der Wicklung III und in Reihe mit der Primärwicklung I ist ein Kondensator C geschaltet.
Das freie Ende der Primärwicklung und das mit dem Kondensator C verbundene freie
Ende der Wicklung III liegen an der Spannung eines Einphasenwecliselstromnetzes
mit den Klemmen a, h. An die Sekundärwicklung II kann ein beliebiger Stromverbraucher
angeschlossen werden. In der Zeichnung ist an die Sekundärwicklung ein Trockengleichrichter
Gl in Graetzschaltung angeschlossen, auf dessen Gleichstromseite eine Glättungsdrossel
Dr eingeschaltet ist. Diese Glättungsdrossel ist bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
nur erforderlich, wenn erhöhte Anforderungen all die Oberwellenfreiheit des gleichgerichteten
Stromes gestellt «-erden.
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Der erfindungsgemäßeResonanztransformator kann auch zur Regelung der
Spannung an einem Wechselstrornverbraucher dienen.
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Das besondere Merkmal der Erfindung sind die beiden an der -Netzspannung
liegenden und in Reihe geschalteten Resonanzkreise, die aus dem von der Transformatorwicklung
III und dem Kondensator C gebildeten Stromresonanzkreis und dem von der Primärwicklung
I und dem gleichen Kondensator C gebildeten Spanriungsresonanzkreis bestehen.
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Die Wicklung III ist dabei mit dem Kondensator C so abgeglichen. daß
dieser Kreis bei Leerlauf in Resonanz ist, während der von der Primärwicklung I
und dem Kondensator C gebildete Kreis so bemessen ist, daß er sich bei voller Belastung
der Anordnung seinem Spanliuiigsresonalizpunkt nähert. Ist der aus der Wicklung
III und dem Kondensator C bestehende Stromkreis im Leerlauffalle in Resonanz, so
ist sein Scheinwiderstand sehr hoch, und der größte Teil der Netzspannung wird infolgedessen
von diesem Resonanzkreis verbraucht. An der Primärwicklung I liegt dann nur ein
Teil der -Netzspannung, der in der Wicklung 1I eine solche Sekundärspannung iliduziert,
daß auch bei Leerlauf an den Gleichstromanschlußklemilen -i- und - die Betriebsspannung
nicht über ihren -Nennwert Misteigen kann.
Wird jetzt der Verbraucherkreis
belastet, so steigt zunächst der Strom. in,der Sekundärwicklung II. Damit fließt
auch in den Wicklungen I und III ein größerer Strom. Durch die durch den erhöhten
Stromfluß hervorgerufene größere Sättigung im Schenkel der Wicklung III wird der
Stromresonanzkreis aus der Resonanzlage gebracht. Hierdurch sinkt der Scheinwiderstand
dieses Kreises. Mit dem Sinken des Scheinwiderstandes tritt nun eine Phasendrehung
der Kondensatorsparnnung ein, dergestalt, daß die Spannung an der Primärwicklung
ansteigt. Die erhöhte Spannung an der Primärwicklung hat eine erhöhte Sättigung
.des zu den Wicklungen I und II gehörigen Transformatorschenkels zur Folge. Die
Primärwicklung ist nun so be-
messen, daß sich der Spanmungsresonanzkreis
mit größer werdender Sättigung des Transformatorschenkels seinem Resonanzpunkt mehr
und mehr nähert. Bekanntlich steigen in einem Spannungsresonanzkreis die Teilspannungen,
d. h. in unserem Beispiel die Spannungen am Kondensatät' C und an der Wicklung I,
mit Annäherung an den Resonanzpunkt.
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Mit zunehmender Belastung des Gleichstromkreises steigt also die Spannung
in der Primärwicklung an, und zwar einmal infolge des sinkenden Scheinwiderstanides,des
Stromresonanzkreises (Kondensator C, Wicklung III) und zum anderen infolge der dann
durch den Anstieg des Kraftlinienflusses im Eisenkern der Wicklung I bewirkten Näherung
des Spannungsresonanzkreises (Kondensator C, Wicklung I) an seinen Resonanzpunkt.
Der unbewickelte Transformatorschenkel dient bei der erfindungsgemäßen Anordnung
zum Ausgleich des beim Regelvorgang hin und her flutenden Kraftlinienflusses.
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,Die bei dem Regeltransformator gemäß der Erfindung in Reihe geschalteten
Resonanzkreise wirken also beide bei zunehmender Belastung desTransformators auf
eineErhöhung der Spannung an der Primärwicklung I und damit auch an der Sekundärwicklung
II hin. In der gleichen Weise, aber in entgegengesetztem Sinne wirken die beiden
Resonanzkreise bei abnehmender Belastung. Die Wicklungen des Transformators und
der Kondensator C sind nun so bemessen, daß der Spannungsanstieg an,der Primär-
und Sekundärwicklung die Spannungsverluste am Verbraucherkreis bei zunehmender Last
gerade deckt. Die Spannung am Verbraucher bleibt infolgedessen auch bei schwankender
Belastung konstant. Der Regeltransformator kann aber auch so bemessen werden, d
aß -die Spannung am Verbraucher nicht konstant bleibt, sondern einer gewünschten
Kennlinie fälgt. Durch die im gleichen Sinne erfolgende Regelung zweier Resonanzkreise
wird bei dem Resonanztransformator gegenüber den bekannten, dem gleichen Zweck dienenden
Einrichtungen eine besonders kräftige und genaue Regelung derSekundärspannung erreicht.
Auch ist der Regelverlauf über einen verhältnismäßig weiten Bereich sehr gleichmäßig,
weil infolge der engen Kopplungen zwischen Primär- und Sekundärwicklungen bei dieser
Anordnung, im Gegensatz zu den bekannten, praktisch keine Streuverluste auftreten
können.
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Wird der erfindungsgemäße Resonanztransformator zur Pufferung einer
Akkumulatorenbatterie verwendet, so ist eine Umschaltung von Dauerladung auf Schnelladung
in besonders einfacher Weise :durch bloße Ausschaltung des Kondensators C und nötigenfalls
eines Teiles der Wicklung III möglich. Der dann in Reihe mit der Primärwicklung
I an der Netzspannung verbleibende Teil der Wicklung III wirkt in diesem Falle wie
eine Ladedrossel.