DE1035264B

DE1035264B - Einphasentransformator, insbesondere zur Speisung von Bahnmotoren

Info

Publication number: DE1035264B
Application number: DEM28801A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Pierre Leyvraz
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1955-06-01
Filing date: 1955-11-15
Publication date: 1958-07-31
Also published as: CH329524A; CH338492A; FR1150272A; GB799004A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasentransformator, insbesondere zur Speisung von Bahnmotoren, mit dreischenkligem Kern, der Leistungstransformatorwicklungen und auf einem der Schenkel eine mit Anzapfungen versehene Regulierwicklung trägt.

Zur Speisung von Einphasen-Bahnmotoren werden oft Transformatoren mit Spannungsregelung auf der Oberspannungsseite verwendet, um damit das Schalten von hohen Strömen auf der Sekundärseite zu vermeiden. Die Hochspannungsregelung erfordert einen als Potentiometer wirkenden Reguliertransfortnator und einen für die volle Motorleistung bemessenen Leistungstransformator, dessen Primärwicklung an verschiedene Teilspannungen der Regulierwicklung angeschlossen wird. Die beiden Transformatoren können auf zwei getrennten Kernen angeordnet sein. Es sind jedoch auch Anordnungen bekannt, bei welchen die magnetischen Kreise der beiden Transformatoren teilweise miteinander verbunden sind.

Fig. 1 zeigt das Schema einer solchen bekannten Anordnung, wie sie im Bahnbetrieb verwendet wird. Auf einem lameliierten Eisenkern mit drei Schenkeln 1, 2 und 3 sind Wicklungen angeordnet. Der Schenkel 1 trägt eine Regulierwicklung 4, welche über einen Stromabnehmer 6 und eine Erdleitung 7 an eine konstante Primärspannung angeschlossen ist. Ein Stufenschalter 5 greift an Anzapfungen 4' der Wicklung 4 die benötigte Spannung ab, mit welcher eine auf dem Schenkel 2 angeordnete Leistungstransformator-Primärwicklung 8 gespeist wird. Auf dem gleichen Schenkel 2 ist auch die Leistungstransformator-Sekundärwicklung 9, welche die Fahrmotoren 10 speist, angeordnet. Die Wicklungen 8 und 9 sind je für die volle Motorleistung bemessen, so daß die Wicklungsleistung auf dem Schenkel 2 der doppelten Motorleistung gleicht. Die Wicklung 4 ist dagegen infolge der Sparschaltung nur für etwa zwei Drittel der Motorleistung bemessen. Die Wicklungsleistung auf dem Schenkel 2 betragt somit etwa das Dreifache der Wicklungsleistung auf dem Schenkel 1. Diese bekannte Anordnung ergibt demzufolge sehr ungleichmäßige Wicklungsvolumina auf den Schenkeln 1 und 2, während der Schenkel 3 überhaupt nicht bewickelt ist. In bezug auf Form und Herstellung des Kessels ist daher diese Anordnung ungünstig.

Für diese bekannte Anordnung zeigen die Fig. 2 und 3 vereinfacht den Verlauf der magnetischen Flüsse im Eisenkern.

Wie Fig. 2 zeigt, sind im Eisenkern zwei voneinander unabhängige Flüsse Φ₁ und Φ_χ vorhanden. Der konstante Fluß Φ_χ wird durch Erregung der Wicklung 4 erzeugt, während ein von Null bis zu einem Maximalwert veränderlicher Fluß Φ_χ durch Erregung Einphasentransformator,

insbesondere zur Speisung

von Bahnmotoren

Anmelder:

Maschinenfabrik Oerlikon,
Zürich-Oerlikon (Schweiz)

Vertreter: Ph. Frhr. v. Habermann, Rechtsanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 1. Juni 1955

Dipl.-Ing. Pierre Leyvraz, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

der Wicklung 8 erzeugt wird (Fig. 3). Die Flüsse Φ_χ und Φ_χ bilden im Schenkel 3 einen resultierenden Fluß Φ₃ = Φ_χ — Φ_ν Um bei Nullast keinen übermäßigen Leerlaufstrom zu erhalten, wird in der Regel der Eisenquerschnitt des unbewickelten Schenkels 3 größer bemessen als der Querschnitt des Schenkels 1, was nachteiligerweise das Kerngewicht des Transformators vergrößert.

Die geschilderten Nachteile lassen sich vermeiden, wenn bei einem Transformator der vorher beschriebenen Art mit einer Regulierwicklung auf einem der Schenkel erfindungsgemäß auf den beiden anderen Schenkeln je ein Teil der Primär- und der Sekundärwicklung der Leistungstransformatorwicklung angeordnet wird.

In Fig. 4 der Zeichnung ist ein Transformator nach der Erfindung schematisch dargestellt, während in Fig. 5 schematisch und in Fig. 6 diagrammatisch der Verlauf der magnetischen Flüsse im Eisenkern dieses Transformators dargestellt ist. Gemäß Fig. 4 ist auf einem Schenkel 11 des Transformators eine mit Anzapfungen 14' versehene Regulierwicklung 14 angeordnet, welche über einen Stromabnehmer 16 und eine Erdleitung 17 an ein nicht gezeigtes Primärnetz angeschlossen ist. An den Anzapfungen 14' greift ein Stufenschalter 15 die zur Speisung einer zweiteiligen Leistungstransformator-Primärwicklung 18, 18' er-

809 579/223

forderliche Spannung ab. Die Wicklung 18 ist auf einem Schenkel 12 und die Wicklung 18' auf einem Schenkel 13 des Transformators angeordnet. Eine zweiteilige Leistungstransformator-Sekundärwicklung 19, 19', weiche Triebmotoren. 20 mit veränderlicher Spannung speist, ist ebenfalls auf den Schenkeln 12 und 13 verteilt angeordnet.

Wie Fig. 5 zeigt, sind im Eisenkern zwei voneinander unabhängige Flüsse Φ_η und Φ_χ vorhanden. Der konstante Fluß Φ_η wird durch Erregung der Wicklung 14 erzeugt, während ein von Null bis zu einem Maximalwert veränderlicher Fluß Φ_χ durch Erregung der Wicklungen 18, 18' erzeugt wird (Fig. 6).

Der Fluß Φ₁₂ im Schenkel 12 setzt sich zusammen aus den Flüssen Φ_ηΙ2 und Φ_χ. Der Fluß Φ₁₃ im Schenkel 13 resultiert aus den Flüssen Φ_χ und Φ_ηΙ2. Bei einer Motorspannung E^ = 0 (Fig. 6), d. h. wenn Φ_χ = 0 ist, sind die Flüsse Φ₁₂ und Φ₁₃ je etwa halb so groß wie der Fluß Φ_η. Der Leerlauf strom ist daher verhältnismäßig klein. Da die Flüsse in den Schenkeln 12 und 13 bei E_M = 0 gleich groß sind und dieselbe Richtung haben, heben sich die induzierten Spannungen in den Teilwicklungen 19, 19' gegenseitig auf. Beim allmählichen Ansteigen der Spannung steigt der Fluß Φ_χ und erreicht bed einer relativ niedrigen Spannung· einen solchen Wert, daß der resultierende Fluß Φ,₃ im Schenkel 13 Null wird (Fig. 6). In diesem Fall wird nur in der um den Schenkel 12 gewickelten Teilspule 19 Spannung induziert. Beim weiteren Anstieg der Spannung kehrt der resultierende Fluß Φ₁₃ seine Richtung um, so daß dann die induzierten Spannungen in beiden Tedlspulen 19, 19' sich addieren. Bei der höchsten Spannung Em ist der resultierende Fluß Φ₁₃ im Schenkel 13 etwa gleich groß wie der Fluß Φ₁₁, der resultierende Φ₁₂ = Φ_χ + Φ_ηΙ2 im Schenkel 12 dagegen

Fluß etwa

doppelt so groß. Bei annähernd gleichem Wicklungsquerschnitt auf allen drei Schenkeln wird auf diese Weise erreicht, daß die Leistung der Wicklung 18, 18' und 19, 19' zusammen ungefähr das Dreifache der Leistung der Regulierwicklung 14 beträgt. Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt somit eine günstigere Wicklungsbemessung, ein kleineres Kerngewicht und eine einfachere Kesselform.

Damit die Induktion im Schenkel 12 nicht zu groß wird, ist dessen Eisenquerschnitt in an sich bekannter Weise größer bemessen als der des Schenkels 13. Der Schenkel 12 ist als mittlerer Kernschenkel angeordnet, wodurch die Jochquerschnitte kleiner werden als bei anderer Anordnung dieses Schenkels.

Zur besseren Material- und Platzausnutzung sowie zur Vereinfachung der Schenkelfabrikation sind die Schenkel 11 und 13 wie üblich mit gleichen Eisenquerschnitten ausgeführt.

Die Teilwicklungen 18 und 18' besitzen gleiche Windungszahlen, wie es bei, anderen Anordnungen mit Teilwicklungen bereits vorgeschlagen worden ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Einphasentransformator, insbesondere zur Speisung von Bahnmotoren, mit dreischenkligem Kern, der Leistungstransformatorwicklungen und auf einem der Schenkel eine mit Anzapfungen versehene Regulierwicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden anderen Schenkeln je ein Teil der Primär- und der Sekundärwicklung der Leistungstransformatorwicklung angeordnet ist.

2. Einphasentransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, die Leistungstransformatorwicklung tragenden Schenkel verschiedene Eisenquerschnitte aufweisen.

3. Einphasentransformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungstransformatorwicklung auf einem Außenschenkel und dem Mittelschenkel des Eisenkörpers angeordnet ist.

4. Einphasentransformator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelschenkel in an sich bekannter Weise einen größeren Querschnitt aufweist als die Außenschenkel.

5. Einphasentransformator nach Anspruch. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschenkel in an sich bekannter Weise gleiche Querschnitte aufweisen.

6. Einphasentransformator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe geschalteten Teile der Leistungstransformatorwicklung in an sich, bekannter Weise gleiche Windungszahlen besitzen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 672 500, 752 759, 892174;

schweizerische Patentschrift Nr. 142 560.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

@ 8« 579/223 7.58