DE831116C - Anordnung zur stromlosen Umschaltung unter Last und zur Feinregelung bei Stufenumspannern - Google Patents

Description

• Anordnung zur stromlosen Umschaltung unter Last und zur Feinregelung bei Stufenumspannern Es sind Anordnungen bekannt (vgl. Patentschrift 6oo o65), die bei ein- oder mehrphasigem Wechselstrom eine Spannungsregelung unter Last ohne besondere Lastschalter und zugleich eine Feinregelung ermöglichen. Es ist dabei ein Stufenumspanner mit einigen wenigen Anzapfungen (Hauptumspanner) vorgesehen, und die Spannung zwischen zwei Anzapfungen kann durch zwei Hilfsumspanner überbrückt werden, deren Erstwicklungen in Reihe geschaltet sind, und an deren gemeinsamen Verbindungspunkt der Belastungsstromkreis angeschlossen ist. Die Zweitwicklungen der Hilfsumspanner sind so an die mit Anzapfungen verseliene Wicklung eines Regelumspanners angeschlossen, <laß mit Hilfe eines an diesen Anzapfungen entlang bewegten Stufenschalters die Zweitwicklungen der Hilfsumspanner abwechselnd und allmählich kurzgeschlossen werden. Der jeweils kurzgeschlossene Hilfsumspanner führt in seiner Erstwicklung den vollen Strom, während der andere bis auf den Erregerstrom stromlos ist. In der Mittelstellung des Stufenschalters verteilt sich der Gesamtstrom zu gleichen Teilen auf die beiden Hilfsumspanner. Die Hilfsumspanner können mittels nahezu stromlos betätigter Stufenwähler an den Anzapfungen des Hauptumspanners entlang geschaltet werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Hilfsumspanner durch einen Stufenschalter mit kreisförmig angeordneten Kontakten und mit kreisförmig betätigtem Kontakthebel (Feinregler) zu steuern und den Stufenwähler des Hauptumspanners mit dem Feinregler so zu kuppeln, daß durch Betätigen des Feinreglers in einem bestimmten gleichbleibenden Sinn die gewünschten Regelvorgänge (Spannungsänderung, Übergang des Stromes von einem Stufenwähler auf den anderen und stromloses Weiterschalten des ersten) zwangsläufig und in der richtigen Reihenfolge vor sich gehen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird für die leiden Hilfsumspanner ein gemeinsamer dreischenkliger Eisenkern vorgesehen. Die Erst- und "Zweitwicklung des einen Hilfsumspanners werden auf dem ersten Schenkel, die entsprechenden Wicklungen des anderen Umspanners auf dem anderen Schenkel und die Wicklung des Regelumspanners auf dem dritten Schenkel untergebracht. Die Wicklungen sind so geschaltet, daß der Schenkel, welcher die Wicklung des Regelumspanners trägt, den vollen Fluß führt, welcher der Spannung zwischen zwei Stufen des Hauptumspanners entspricht. Je nach der Stellung des Stufenschalters des Regelumspanners (Feinreglers) schließt sich dieser Fluß über Gien einen oder den anderen oder über beide Schenkel, welche die Wicklungen der Hilfsumspanner tragen. Zweckmäßig wird auf dem Mittelschenkel die Wicklung des Regelumspanners aufgebracht, während der eine äußere Schenkel die Erst- und Zweitwicklung des einen Hilfsumspanners, der andere äußere Schenkel die Erst- und Zweitwicklung des anderen Hilfsumspanners trägt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der Fig. i der Zeichnung bedeutet i die Oberspannutigswicklung eines Einphasenumspanners, z. B. eines Lokomotivumspantiers, 2 seine Unterspannungswicklung mit den Attzapfungen 3 bis 8, auf denen die beiden Stufenwähler 9 und io entlang bewegt werden können. Für die beiden Hilfsumspanner und den Regelstufenumspanner ist erfindungsgemäß ein dreischenkliger Eisenkern i i vorgesehen, der auf seinem Mittelschenkel die mit Anzapfungen versehene Wicklung 16 des Regelstufenumspanners, auf seinem oberen Außenschenkel die Erstwicklung 12 und die Zweitwicklung 14 des einen Hilfsumspanners und auf seinem unteren Außenschenkel die Erst-,vicklung 13 und die Zweitwicklung 15 des anderen Umspanners trägt. Vom Stufenwähler 9 führt eine Leitung über die Erstwicklung 12 und vom Stufenwähler io eine andere Leitung über die Erstwicklung 13 zu einer gemeinsamen Ableitung 17, welche den Gesamtstrom dem Verbraucher zuführt. Die Zweitwicklungen 14 und 15 sind in der dargestellten Weise mit der Regelwicklung 16 und mit dem Feinregler 18 verbunden. Der Feinregler besteht aus einer Anzahl breiter Segmente i9, 25 und 26 und einer Anzahl schmaler Segmente 20 bis 24. Die breiten Segmente i9 und 25 sind mit den Enden der Regelwicklung 16, die schmalen Segtnente 16 bis 24 mit den übrigen Anzapfungen dieser Wicklung verbunden. Das breite Segment 26 ist ebenso wie das schmale Segment 22 mit der Mittelanzapfung der Regelwicklung 16 verbunden. Mit Hilfe des umlaufenden Bürstenträgers 27 können die miteinander verbundenen Enden der Zweit-

  wicklungen 14 und 15 über den Schleifring 28 der

  Reihe nach an die.'#,iizapfuiigeii der Regelwicklung

  16 gelegt werden. Je nach der Stellung des um-

  laufenden Bürstenträgers ist bald die eine, bald die

  andere Zweitwicklung kurzgeschlossen, oder die

  Amperewindungen der beiden Wicklungen stehen in

  einem bestimmten gegenseitigen Verhältnis, das

  durch die mit dem Bürstenträger verbundene An-

  zapfung der Wicklung 16 bestimmt ist. Dement-

  sprechend verteilt sich auch der dem Verbraucher

  zufließende Belastungsstrom auf die beiden Wick-

  lungen und damit auch auf die zugehörigen Stufen-

  wähler. Diese können nach Belieben stromführend

  oder stromlos gemacht «-erden.

  An Hand der Fig. 2 a bis 2 d soll dies verdeut-

  licht werden. In diesen Figuren ist der Feinregler

  nicht gezeichnet, sondern es sind nur die je nach

  seiner Stellung entstandenen Verbindungen ange-

  geben.

  In Fig. 2a befindet sich der Stufenwähler 9 auf

  der obersten Anzapfung £; und führt den vollen Be-

  lastungsstrom, während der Stufenwähler io bis

  auf den Erregerstrom stromlos ist. Damit dies

  möglich ist, muß die Zweitwicklung 14 kurz-

  geschlossen sein. Das ist dann der Fall, wenn sich

  der Bürstenträger 27 auf der Anzapfung i9 befin-

  det. Zugleich ist die Zweitwicklung 1.5 auf die

  volle Windungszahl der Regelwicklung 16 geschal-

  tet. Sie ist also über eine sehr große Induktivität

  geschlossen und ebenso wie die zugehörige Erst-

  wicklung 13 und wie der Stufenwähler io nahezu

  stromlos. Der der vollen Stufenspannung zwischen

  den Anzapfungen 8 und 7 entsprechende Fluß

  durchsetzt hierbei die Wicklungen 13, 15 und 16.

  wie es in der Figur gestrichelt angedeutet ist. Die

  Wicklungen 12 und 14 sind ohne Fluß.

  In Fig. 21i ist der Bürstenträger 27 auf die

  Mittelanzapfung 22 vorgerückt. Demgemäß sind

  die Zweitwicklungen 1:I und i 5 je auf die halbe

  Winclungszahl der Wicklung 16 geschaltet. Da sich

  die Amperewindungen der so entstandenen beiden

  Zweige dieser \N'icklung gegenseitig aufheben, hat

  dies zur Folge, daß in den Zweitwicklungen 14, 15

  und damit auch in Gien zugehörigen Erstwicklungen

  12, 13 und Stufenwählern 9 und io gleiche Ströme

  fließen. Der gesamte Belastungsstrom verteilt sich

  daher je zur Hälfte auf die beiden Stufenwähler o

  und io. Der Fluß, welcher der Stufenspannung

  entspricht, durchsetzt leide Außenschenkel und den

  Mittelschenkel.

  In Fig. 2c befindet sich der Bürstenträger auf der

  Anzapfung 25. Die Zweitwicklung 15 ist kurz-

  geschlossen. Der Belastungsstrom fließt in voller

  Höhe von dem Stufenwähler io über die Erstwick-

  lung 13. Der Stufenwähler 9 ist jetzt bis auf den

  Erregerstrom stromlos: der volle Fluß durchsetzt

  die Wicklungen 12, 14 und 16, während der Fluß

  aus den Wicklungen 13 und 15 lierausgedrängt ist.

  Da der Stufenwähler 9 jetzt bis auf den Erreger-

  strom stromlos ist, kann er nahezu stromlos auf die

  Anzapfung 7 gebracht werden, was durch die Kupp-

  lung des Feinreglers mit dem Stufenwähler, z. B.

  über ein nicht dargestelltes Malt`heserkreuz, erfolgt.

  Weiiii die Stufenwähler als Schaltschlitten ausgebildet sind, erfolgt ihre Bewegung stetig mit dem Feinregler.
• Bringt man nun den Bürstenträger 27 auf das breite Segment 26, das ebenfalls mit der Mittelanzapfung der Regelwicklung 16 verbunden ist, dann verteilt sich, wie in Fig.2d dargestellt, der Belastungsstrom wieder gleichmäßig auf beide Stufenwähler. Man wird diese Stufe als Dauerstufe wählen. Wird der Bürstenträger weitergedreht, so kommt er auf die Lamelle i9 und der Strom geht völlig auf den Stufenwähler 9 über, während der Stufenwähler io stromlos ist. Durch den Antrieb kann nunmehr, während der Bürstenträger die Lamelle i9 bestreicht, der stromlose Stufenwähler io auf die nächste Anzapfung 6 gebracht werden. Durch weitere Drehung des Bürstenträgers wiederholt sich das Spiel von neuem.
• Im Ausführungsbeispiel ist die Schaltung für eine einphasige Anordnung angegeben. Man kann die Anordnung nach der Erfindung auch für mehrphasigen Strom anwenden. So ist in Fig.3 eine Phase einer Anordnung für Drehstrom angedeutet. Diese unterscheidet sich von der einphasigen Schaltung nach Fig. i nur dadurch, daß an den Zweitwicklungen 14 und 15 Sternpunkte gebildet sind. Man kann drei Feinregler mit gekuppelten Bürstenträgern ohne Schleifringe verwenden, da der Nullpunkt im Bürstenträger liegt, oder man kann auch die drei Feinregler zu einem einzigen vereinigen. Für jede der Phasen wird man zweckmäßig einen besonderen dreischenkligen Umspanner für das Überschalten und zur Feinregelung verwenden, doch kann man auch eine mehrschenklige Ausführung für alle drei Phasen wählen.
• Das abwechselnde Stromloswerden der Stufenwähler durch die Betätigung des Feinreglers gilt nur in bezug auf den Belastungsstrom, der dem Verbraucher zufließt. Es verbleibt dagegen noch der Erregerstrom, der je nach der Sättigung des Umspanners auch größere Werte erreichen kann. Uni auch bei großer Sättigung ein nahezu stromloses Umschalten zu gewährleisten, kann man den Erregerstrom des Umspanners durch einen Kondensator liefern. Dieser wird zweckmäßig an die Regelwicklung 16 angeschlossen, die auch beim Feinregeln den vollen Fluß umfaßt, welche der Spannung zwischen zwei Anzapfungen des zu regelnden Hauptumspanners entspricht, solange sich die Stufenwähler auf zwei benachbarten An'zapfuiigen befinden. Da als Dauerstufe eine solche gewählt werden kann, bei der sich beide Stufenwähler auf der gleichen Anzapfung befinden, sind im Dauerbetrieb der Überschaltumspanner und der Kondensator ohne Spannung und brauchen daher nur für eine kurzzeitige Beanspruchung mit Spannung bemessen zu werden.

Claims (3)

1. PATEN T A N S P R I: C H E i. Anordnung zur stromlosen Umschaltung unter Last und zur Feinregelung bei Stufenumspannern, bei denen die Spannung zwischen zwei Anzapfungen durch zwei Hilfsumspanner überbrückt wird, deren Sekundärwicklungen an einen als Stufenumspanner ausgebildeten Regelumspanner angeschlossen sind, durch dessen Regelung die Widerstände der beiden Hilfsumspanner sich gegensinnig ändern, dadurch, gekennzeichnet, daß für beide Hilfsumspanner und für den Stufenregelumspanner ein gemeinsamer dreischenkliger Eisenkern vorgesehen ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Schenkel die Wicklung des Stufenregelumspanners trägt, während die Erst- und Zweitwicklung des einen Hilfsumspanners auf dem einen Außenschenkel, die Erst- und Zweitwicklung des anderen Hilfsumspanners auf dem anderen Außenschenkel vorgesehen sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom des Regelumspanners durch Kondensatoren geliefert wird.