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Transformator mit regelbarer Sekundärspannung Die Erfindung betrifft
einen Transformator mit regelbarer Sekundärspannung, der einen Eisenkern mit mindestens
drei Schenkeln hat. Von diesen dient mindestens ein Schenkel ohne Leistungswicklungen
als Rückschlußschenkel.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Transformator derart auszubilden,
daß bewegliche Eisenkerne und Wicklungen vermieden werden und trotz feinstufiger
Regelbarkeit vom Spannungsmaximum bis auf den Spannungswert Null herunter ,ein einfacher
Aufbau und einfache Schalteinrichtungen verwendet werden können. Erfindungsgemäß
wird das dadurch erreicht, daß der die Sekundärwicklung tragende Schenkel, der von
Leistungswicklungen freie Rückschlußschenkel sowie Teile dieser Schenkel mit schaltbaren
Kurzschlußwindungen versehen sind, und daß die Kurzschlußwindungen dieser Schenkel
derart geschaltet werden, daß immer bei dem einen Schenkel ein Teilquerschnitt für
den Kraftflußdurchtritt geöffnet wird, während bei dem anderen Schenkel ein Teilquerschnitt
gesperrt wird. Der Transformator gemäß der Erfindung kann z. B. für Netzregelung,
für die Regelung von Verbrauchern, für Schweißzwecke, Ofenbetrieb, Prüfzwecke und
Meßinstrumente verwendet werden.
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Man hat zwar schon zur Kraftflußsteuerung in mehreren Eisenkernen
oder mehreren Kernteilen des gleichen Kernes auf diesen durch Widerstände belastbare
Hilfswicklungen vorgesehen oder die Kerne mit regelbaren Gleichstromvormagnetisierungen
ausgerüstet. Auch durch Elektronenröhren regelbare Wechselstromvormagnetisierungen
des Eisenkernes sind zu Regelzwecken bekanntgeworden. Alle diese Regelarten haben
aber den Nachteil, daß sie zusätzliche Hilfseinrichtungen und Apparate erfordern.
Bei den Kernen mit Gleich- oder Wechselstromvormagnetisierungen wird außerdem keine
wirtschaftliche Ausnutzung des Eisenkernes erzielt, weil der Eisenkern oder die
Eisenkernteile je nach
der Einstellung der die Vormagnetisierung
regelnden Apparate auf veränderlichen Arbeitspunkten der Magnetisierungskennlinie
arbeiten.
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Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel des Regeltransformators
gemäß der Erfindung wieder.
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Fig. i zeigt einen Einphasenregeltransformator mit einem dreischenkellgen
Eisenkern i. Der Schenkel 2 trägt die Erregerwicklung 3. Auf dem Schenke14 ist die
Sekundärwicklung 5 oder ein Teil derselben angeordnet, während der Schenkel 6 als
Rückschlußschenkel unbewickelt bleibt. Der die Sekundärwicklung tragende Schenkel
4, der von Leistungswicklungen freie Rückschlußschenkel6 sowie Teile dieser Schenkel
sind mit schaltbaren Kurzschlußwindungen 7 bzw. 8 versehen. Die Kurzschlußwindungen
beider Schenkel sind an einen unter Last schaltenden Stufenschalter 9 angeschlossen.
Dieser hat den beweglichen Schaltkontakt io, der über die festen Kontakte i i bis
18 gleitet. Will man den Kontaktabbrand am Stufenschalter verhindern, so empfiehlt
sich die Verwendung eines stromlos zu schaltenden Stufenschalters und eines besonderen
Lastschalters, der den Laststrom beim Ü berschalten übernimmt.
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Aus Fig.2 geht die Anordnung der einzelnen Kurzschlußwindungen und
der Anschluß derselben an den Stufenschalter hervor. Fig. 2 ist eine Draufsicht
auf die Eisenkernschenkel entsprechend dem Schnitt A-B in Fig. i. Die Kurzschlußwindung
i9 umfaßt den Eisenkernschenkel4 vollständig, desgleichen die Kurzschlußwindung
2o den Eisenkernschenkel 6. Teile des Schenkels 4 werden von den Teilkurzschlußwindungen
21 bis 26 umschlungen, während die Teilkurzschlußwindungen 27 bis 32 Teile des Rückschlußschenkels
6 umschlingen. Es ist nun an dem ersten Stufenkontakt i i und an dem beweglichen
Kontakt io des Stufenschalters 9 die den ganzen Schenkel 4 umschließende Kurzschlußwindung
i9 angeschlossen, während die den ganzen Schenkel 6 umschließende Kurzschlußwindung
2o mit dem Stufenkontakt i 8 und dem beweglichen Kontakt io verbunden ist. Die Teilkurzschlußwindung
32 ist mit der Teilkurzschlußwindung 21 in Reihe geschaltet und mit dem Stufenkontakt
12 verbunden. An den Stufenkontakt 13 sind die beiden in Reihe geschalteten Teilkurzschlußwindungen
31 und 22 angeschlossen. In ähnlicher Weise sind auch die übrigen Teilkurzschlußwindungen
mit dem Stufenschalter 9 verbunden, wie Fig. 2 erkennen läßt. Wenn nun der bewegliche
Stufenschalterkontakt io auf den ersten Kontakt i i geschaltet wird, dann ist die
Kurzschlußwindung i9 geschlossen und der die Sekundärwicklung 5 durchdringende Fluß
bis auf geringfügige Streuflüsse unterdrückt. Der von der Erregerwicklung gelieferte
Kraftfluß schließt sich dann über den Schenkel 6. Die Spannung an der Sekundärwicklung
5 ist daher Null. Wird der Stufenschalter g auf den nächsten Kontakt 12 geschaltet,
dann ist von der den Schenkel 4 umschließenden Kurzschlußwindung i9 die Teilwindung
21 abgeschaltet, während die Teilwindung 32 des Schenkels 6 geschlossen wird. Dadurch
wird ein Teil des den Schenke16 durchsetzenden Flusses in den Schenke14 hinübergeleitet.
Beim weiteren Fortschalten des Stufenschalters 9 werden am Schenkel 4 weitere Teilwindungen
abgeschaltet und am Schenkel 6 weitere Teilwindungen geschlossen, bis beim Einschalten
des Kontaktes 18 die den Schenkel 6 vollständig umschließende Kurzschlußwindung
20 geschlossen wird. Nunmehr durchsetzt der gesamte Erregerkraftfluß den Schenkel
4, während er im Schenkel 6 abgedrosselt ist. Die Spannung an der Sekundärwicklung
5 hat ihren Maximalwert. Es empfiehlt sich, die Lage der Teilkurzschlußwindungen
so zu wählen, daß sich beim Schalten der Windungen die Reluktanz des Schenkels 6
im gleichen Maße vermindert, wie sich die Reluktanz des Schenkels 4. erhöht oder
umgekehrt.
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Die Teilkurzschlußwindungen können aus einzelnen die Eisenkernschenkel
durchdringenden Schienen oder Bolzen bestehen, oder es können Wicklungen mit mehreren
Windungen sein. Zur Herstellung der Nuten im Eisenkern für die Kurzschlußwindungen
werden, wie Fig.3 erkennen läßt, vorteilhafterweise verschieden lange Blechlamellen
34 bzw. 35 verwendet. Die Nuten können natürlich an sich an irgendeiner Stelle längs
des Schenkels vorgesehen sein. Um den Eisenkern bequemer zusammenbauen zu können
und die Zugänglichkeit zu den Kurzschlußwindungen zu erleichtern, empfiehlt es sich
jedoch, die Nuten 33 an den Schenkelenden anzuordnen, und zwar an der Stoßstelle
zwischen Joch 36 und Schenkel 4 bzw. 6. Nach Abheben des Joches 36 liegen dann die
Nuten 33 frei.