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Anordnung zur stromlosen Umschaltung unter Last und zur Feinregelung
bei Stufentransformatoren Zur stromlosen Umschaltung unter Last und zur Feinregelung
bei Stufentransformatoren ist aus der Patentschrift 6oo o65 bereits eine Anordnung
bekannt, bei der zwei Stufenwähler je Phase vorgesehen sind, die über die Primärwicklung
je eines Hilfstransformators zu einer gemeinsamen Ableitung geführt sind, wobei
die Sekundärwicklungen dieser Hilfstransformatoren an einen als Stufentransformator
ausgebildeten Regeltransformator angeschlossen sind, durch dessen Regelung die Widerstände
der Sekundärstromkreise beider Hilfstransformatoren sich gegensinnig ändern. Die
vorliegende Erfindung betrifft einige für praktische Zwecke besonders zweckmäßige
Ausführungsformen dieser bekannten Anordnung. Sie zeigt namentlich, wie das stromlose
Weiterschalten der Stufenwähler vorteilhaft durch Feinregelung gesteuert wird und
wie sich das richtige Zusammenarbeiten von Stufenwählern und Feinreglern zu einem
stetig verlaufenden Regelvorgang gestalten läßt. Erfindungsgemäß wird der an die
Sekundärwicklungen der beiden Hilfstransformatoren angeschlossene Stufentransformator
durch einen Stufenschalter mit kreisförmig angordneten Kontakten und mit kreisförmig
bewegtem Kontakthebel (Kommutatorfeinregler) gesteuert, und die beiden Stufenwähler
sind z. B. über einen Ialteserkreuzantrieb mit dem Feinregler so gekuppelt, daß
durch Betätigen des Feinreglers in
einem bestimmten gleichbleibenden
Sinn, z. B. Rechtslauf, die gewünschten Regelvorgänge (Spannungsänderung, Übergang
des Stromes von einem Stufenwähler auf den anderen und stromloses Weitersehalten
des ersten) zwangläufig und in der richtigen Reihenfolge vor sich gehen.
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Fig. i zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel für Einphasenstrom.
Es bezeichnet i die am Netz liegende Primärwicklung eines Stufentransformators,
dessen Sekundärwicklung 2 mit sechs Anzapfungen 3 bis 8 versehen ist. Auf den Anzapfungen
gleiten zwei Stufenwähler 9 und io, die über die Primärwicklungen der beiden Transformatoren
i i und 12 zu der gemeinsamen Ableitung 13 führen. An die Sekundärwicklungen dieser
Transformatoren ist der als Spartransformator ausgeführte Überbrückungstransformator
14. angeschlossen, der mit sieben Anzapfungen 15 bis 21 versehen sein soll. Diese
Anzapfungen sind in der dargestellten Weise an die Segmente eines Kommutatorfeinreglers
angeschlossen. Die Endanzapfungen 15 und 21 führen zu je einem breiten Segment (Lamelle),
die sich diametral gegenüberstehen. Die dazwischenliegenden schmalen Lamellen sind
an die restlichen Anzapfungen 16 bis 20, wie gezeigt, angeschlossen, derart, daß
sich Lamellen gleichen Potentials auf jeder Umfangshälfte befinden. Über die feststehenden
Lamellen gleitet ein beweglicher Bürstenträger 22, der mittels einer Welle 23 gedreht
werden kann und- über einen auf dieser Welle sitzenden Schleifring 24 zu dem Verbindungspunkt
25 der Sekundärwicklungen von ii und i2 führt. Wenn der bewegliche Bürstenträger
22 auf der unteren breiten Lamelle steht, die mit der Endanzapfung 15 verbunden
ist, ist .der Transformator 12 kurzgeschlossen, der ganze Belastungsstrom wird also
über den unteren Stufenwähler. io fließen, während der Stufenwähler 9 bis auf den
geringen Erregerstrom stromlos ist. Dieser Zustand ist in Fig. 2 a noch einmal schematisch
angedeutet, lediglich mit den Anzapfungen 8, 7, den beiden Stufenwählern 9 und io,
dem Bürstenträger 22 und den. beiden breiten Lamellen 15 und 21. Der Bürstenträger
befindet sich in; Fig. 2 a noch auf dem linken Ende der Lamelle 15 und wird weiter
entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Während die Bürste über die Lamelle 15 wandert,
ändert sich die Stromverteilung auf die beiden Stufenwähler nicht. Während dieser
Zeit kann daher der Stufenwähler 9 auf die Anzapfung 7 gebracht werden, was am besten
durch Antrieb des Stufenwählers mit Malteserkreuz erfolgt. In Fig. 2b ist der Übergang
vollzogen, beide Stufenwähler 9 und io befinden sich jetzt auf der Anzapfung 7,
der ganze Strom wird jedoch noch von io geführt, während 9 stromlos ist, der Bürstenträger
verläßt gerade die breite Lamelle 15. Er wandert nun über die dazwischenliegenden
schmalen Lamellen nach der oberen breiten Lamelle 21, wobei der Strom allmählich
vom Stufenwähler i o auf 9 übergeht (Fig. 2 b') . In Fig. 2 c hat 22 die obere Lamelle
21 erreicht, der Strom isst völlig auf 9 übergegangen, während io stromlos ist,
die Stufenwähler selbst blieben während dieser Zeit unverändert auf 7 stehen. Bei
weiterer Drehung des Bürstenträgers 22 über die Lamelle 21 hinweg bleibt die Stromverteilung
unverändert, dagegen kann durch Malteserantrieb der stromlose Stufenwähler io auf
die nächste Anzapfung 6 gebracht werden (Fig..2d). Durch weitere Drehung des Bürstenträgers
(Fig. 2 d') verschiebt sich der Strom wieder von 9 auf io, wobei gleichzeitig die
Ableitung 13 vom Potential der Anzapfung 7 auf das der Anzapfung 6 übergeht. In
Fig. 2 e ist dieser Zustand erreicht, der dem der Fig. 2 a entspricht, lediglich
mit dem Unterschied, daß die Stufenwähler um je eine Anzapfung weitergerückt sind.
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Wählt man nun die Stellungen Fig. 2 a bis 2e als Dauerstellungen,
so ergibt sich der Nachteil, daß stets nur ein Stufenwähler den vollen Strom führt,
während der andere stromlos ist. Man kann dies vermeiden und den Gesamtstrom gleichmäßig
auf beide Wähler verteilen, wenn man zur Dauerstellung diejenige Stellung wählt,
bei der der Bürstenträger 22 auf den Lamellen steht, die mit der mittleren Anzapfung
18 des Überbrückungstransformators 1q. verbunden sind. Hierfür gibt es zwei Möglichkeiten.
Bei der einen (Fig.2b'), die der Mittelstellung zwischen Fig. 2 b und 2 c entspricht,
befinden sich beide Stufenwähler auf einer Anzapfung, die Hilfstransformatoren 11,
12 und 1,4 führen dabei praktisch keine Spannung und werden: daher magnetisch überhaupt
nicht beansprucht. Bei der Stellung Fig.2d', die zwischen Fig.2d und 2e liegt, befinden
sich dagegen beide Stufenwähler auf verschiedenen Anzapfungen. Die Transformatoren
i i und i? -müssen dabei die halbe, der überbrückungstransformator 14 die volle
Stufenspannung verarbeiten. Diese Stellung ist daher weniger günstig. Die Tatsache,
daß bei der erstgenannten Stellung (Fig. 2b)
vorn den Transformatoren keine
Spannung verarbeitet-werden müß, kann man dazu benutzen" den Feinregler zu vereinfachen.
Da nämlich beim Übergang von Stellung Fig. 2 b nach Fig. 2 c zwischen den Lamellen
15 und 21 kein Spahnungsunterschied besteht, können die dazwischenliegenden Lamellen
wegfallen und durch die eine Mittellamelle 18 ersetzt werden, die zu einem entsprechend
breiten Segment erweitert wird. In Fig. 3 ist ein derart vereinfachter Feinregler
angedeutet. Zugleich ist noch eine andere zweckmäßige Maßnahme dargestellt. In der
Dauerstellung fließt über den Schleifring 24 und den Bürstenträger 22 ein dem Belastungsstrom
entsprechender Strom, und es besteht die Möglichkeit, daß sich die Bürsten auf den!
Lamellen b.zw. dem Schleifring einbrennen. Ferner müßte der ganze Feinregler für
Dauerbelastung größere Abmessungen erhalten. Man kann diese Nachteile vermeiden,
wenn man in der Dauerstellung die Mittelanzapfung 18 mit dem Verbindungspunkt 25
durch einen besonderen Schalter 26 kurzschließen läßt. Dieser kann Kommando erhalten,
sobald der Bürstenträger 22 über dem breiten Segment 18 steht. Dieses Kommando erhält
zweckmäßig Verzögerung, damit es nur wirksam wird, wenn 22 irr Dauerstellung über
18 steht, während der Schalter 26 beim Regeln nicht anzusprechen
braucht.
Auf diese 'Weise erhält man kleinste Abmessungen sowohl des Feinreglers als auch
der Hilfstransformatoren. Der Feinregler kann ferner noch dadurch verkleinert werden,
daß man die breite Lamelle 18 (Fig. 3) wesentlich schmaler ausführt, da ja die in
Fig.3 angedeutete Breite und auch die diametrale Stellung der breiten Lamellen 15
und 2I nicht erforderlich sind. Der Durchmesser des Feinreglers wird dadurch wesentlich
kleiner. In Fig. 4. ist ein derartiger Regler angedeutet. Zwischen den Lamellen
des Feinreglers tritt nur eine Spannung auf, wenn die Stufenwähler g und io auf
verschiedenen Anzapfungen stehen. Damit diese Spannung, die beim Regeln von Bürsten
kurzgeschlossen wird, nicht von den Bürsten allein aufgenommen werden muß, ist es
zweckmäßig, in die Verbindungsleitung zwischen den Lamellen 16 bis 2o des Feinreglers
und den zugehörigen Anzapfungen des Überbrückungstransformators Widerstände einzuschalten.
Für die breite Lamelle 18 ist dies nicht erforderlich, weil bei der Stellung des
Bürstenträgers auf dieser Lamelle (Fig. 2b') die Spannung zwischen allen Lamellen
Null ist. Auch für die breiten Lamellen 15 und 21 ist kein Widerstand erforderlich.
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Für Drehstrom kann man drei KQmmutatorfeinregler verwenden und die
drei Bürstenträger in geeigneter Weise kuppeln. Die Schleifringe 24 fallen dabei
weg, weil der Nullpunkt im Bürstenträger liegt. Man kann aber auch die drei Kommutatorregler
in einen vereinigen, wie schematisch in Fig. 5 angedeutet. Die Lamellen jeder Phase
sind in der dargestellten Weise am Umfang angeordnet und werden durch drei zu einem
Sternpunkt vereinigte Bürstenträger 22Q, 22b und 22, bestrichen. Man
kann nun durch Drehen des Bürstenträgers stets im selben Sinn die gleiche Wirkung
erzielen wie bei drei einzelnen Bürstenträgern auf drei getrennten Kommutatoren.
In der dargestellten Stellung gibt der Bürstenträger 22" für die Lamelle 2iR Verbindung
zum Sternpunkt. Beim Drehen des Bürstenträgers kommt schließlich der Bürstenträger
22" auf die Lamelle i8R zu stehen. Bei weiterem Drehen müßte der Bürstenträger 22,
beim Einzelkommutator wieder die Lamelle 2iR mit dem Nullpunkt verbinden. An seine
Stelle tritt jedoch nun der Bürstenträger 22, während 22" die Lamelle eis mit dem
Nullpunkt verbindet. Die Überlegungen zu dem Bürstenträger 22, gelten sinngemäß
auch für die Bürstenträger 22b und 22, sowie für die Lamellen I8T, I5T, 2IT
sowie 18s, Iss und 2iS. Das Betätigen der Stufenwähler durch Malteserantrieb geschieht
wieder, während die Bürstenträger über die Lamellen 15 und 21 wandern, ebenso das
Schalten des Kurzschlußschützes in der Dauerstellung 18. Man erhält auf diese Weise
äußerst einfache Kommutatorregler. In ähnlicher Weise läßt sich der Kommutatorregler
auch für eine andere Phasenzahl ausbilden.