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Die Erfindung bezieht sich auf einen Säulenstelltransformator mit
verstellbarem Abgriff zum Einstellen einer Wechselspannung. Derartige Stelltransformatoren
sind bekannt. Wegen der Kernbauform des Säulentransformators - große Schenkellänge
im Verhältnis zu kleiner Jochbreite - neigt der magnetische Fluß dieses Transformatortyps
zu starken Streuungen. Zur Unterbindung oder Abschwächung dieser Streuungen sind
die sogenannten Schubwicklungen eingeführt worden. Bei dieser Schubwicklung werden
die Teilspulen der Schubwicklung, die auf die Schenkellänge -des Transformators
gleichmäßig verteilt werden, in jeweils gleicher Windungszahl unter der Hauptwicklung
angebracht, wobei Anfänge und Enden der Teilspulen parallel miteinander verbunden
sind.-Die Wirkung der bekannten Schubwicklung beruht darauf, daß bei unterschiedlicher
Induktion längs des Schenkels infolge magnetischer Streuung unterschiedliche elektromagnetische
Kräfte in den einzelnen Teilspulen entstehen, die zu Ausgleichsströmen in den Spulen
führen. Diese Ströme wirken der Streuung entgegen. Die Güte und die Wirkung der
Schubwicklung wächst mit ihrem Anteil am gesamten Wickelraum und mit der Zahl der
parallelgeschalteten Teilspulen. Da die Schubwicklung am Energietransport wenig
beteiligt ist, sinkt die Typenleistung eines solchen Stelltransformators bei gegebener
Baugröße mit Vergrößerung des Schubwickelvolumens ab. Zudem ist die Herstellung
der Schubwicklung wegen ihrer Zerlegung in Teilspulen verhältnismäßig kostspielig.
Die Erfindung dient zur Beseitigung dieser Nachteile.
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Ferner sind Säulenstelltransformatoren mit doppelseitigen, gegenläufig
angetriebenen Stromabnehmern bekannt. Sie dienten bisher in der Regel der Erzeugung
einer durch Null gehenden und dabei ihre Phase umkehrenden Spannung. Diese Bauart
wird beim Säulenstelltransformator nach der Erfindung benutzt.
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Bekannt ist schließlich ein Einphasentransformator mit parallelgeschalteten,
vollkommen gleich ausgeführten, auf zwei Schenkel verteilten, angezapften Wicklungen,
deren Anzapfungen dauernd parallel verbunden sind, wobei die Wicklung des einen
Schenkels gegenüber derjenigen auf dem anderen Schenkel umgekehrt aufgesteckt ist
und die Wicklungsenden sowie die gleich weit von diesen liegenden Anzapfungen kreuzweise
miteinander verbunden sind. Dieser bekannte Transformator geht von der Aufgabenstellung
aus, die Wicklungen einheitlich herzustellen, um die Fabrikation zu erleichtern
und die Kosten zu senken. Die Verwendung einheitlicher Wicklungen wurde hierbei
dadurch möglich gemacht, daß die Wicklungsenden kreuzweise miteinander verbunden
wurden.
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Die Erfindung geht demgegenüber von der Aufgabenstellung aus, bei
Säulenstelltransformatoren, die im Verhältnis zur Jochbreite eine sehr große Schenkellänge
haben, den Materialaufwand zu verringern. Bei den bekannten Säulenstelltransformatoren
neigte der magnetische Fluß des Transformators zu starken Streuungen. Um diese Streuungen
zu verringern, war es erforderlich, Schubwicklungen mit einem sehr großen Materialaufwand
einzubauen. Die Vermeidung einer solchen aufwendigen Schubwicklung war die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen zweischenk-Ligen Säulenstelltransformator
mit je Schenkel einer Spule, die miteinander parallel geschaltet sind, und mit je
Schenkel einem Stromabnehmer, die mechanisch gegenläuilg angetrieben sind, und besteht
darin, daß die Spulen gleichen Wickelsinn besitzen, die Parallelschaltung der Spulen
- ihrer räumlichen Anordnung entsprechend - über Kreuz erfolgt und die Stromabnehmer
elektrisch miteinander verbunden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Einspeisung des Netzes in die Spulen an einer Wicklungsanzapfung
vorgesehen. Erfindungsgemäß können ferner zwei oder mehr Einheiten zu zwei- oder
mehrphasigen Stelltransformatoren mit mechanisch gekuppelten Stromabnehmern zusammengefaßt
sein. Die Erfindung ergab die Möglichkeit, die Schubwicklung einzusparen und damit
den Kupferverbrauch um mindestens die Hälfte zu verringern, so daß als weitere Folge
auch der Raumbedarf sich erheblich verkleinerte. Dadurch wurde auch die Möglichkeit
eines leichteren Einbaues geschaffen.
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In der Zeichnung ist ein Stelltransformator bekannter Schaltung und
Konstruktion dargestellt, dem anschließend Darstellungen verschiedener Ausführungsformen
der Erfindung folgenden.
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F i g. 1 zeigt das Schaltschema einer bekannten Schubwicklung; F i
g. 2 zeigt einen bekannten Säulenstelltransformator mit doppelseitigen, gegenläufig
angetriebenen Stromabnehmern; F i g. 3 zeigt das Schaltschema zu F i g. 2; F i g.
4 zeigt die schematische Darstellung eines Stelltransformators nach der Erfindung;
F i g. 5 zeigt ein Schaltschema der Anordnung nach Fig.4; F i g. 6 zeigt als Schaltschema
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Einspeisung des Netzes
in die Spulen an einer Wicklungsanzapfung erfolgt; F i g. 7 zeigt ein Schaltschema,
bei dem drei Einheiten zu einem dreiphasigen Stelltransformator zusammengefaßt sind;
F i g. 8 und 9 zeigen die Vorderansicht und Seitenansicht eines Stelltransformators,
bei dem drei Einheiten wie in F i g. 7 zusammengefaßt sind.
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Das Schaltschema in F i g.1 zeigt das Beispiel für eine Schubwicklung,
die aus vier Teilspulen besteht, die auf die Schenkellänge des Transformators gleichmäßig
verteilt sind und von denen jede eine gleiche Windungszahl aufweist. Anfänge und
Enden der Teilspulen sind parallel miteinander verbunden.
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Die Darstellung in F i g. 2 und 3 zeigt einen Säulenstelltransformator
mit doppelseitigen und gegenläufig angetriebenen Stromabnehmern. Auf den Schenkeln
des Kerns 1 sind die parallelgeschalteten Spulen 2 und 3 angeordnet. Die Stromabnahme
erfolgt mittels der Stromabnehmer 4 und 5, die durch Antriebswellen 10 und 11 gegenläufig
bewegt werden. Die Parallelschaltung der Stromabnehmer kann hierbei über an sich
bekannte, nicht dargestellte Ausgleichsdosseln erfolgen, die die infolge der Fabrikation
unvermeidlich auftretenden Spannungsunterschiede ausgleichen: Der Antrieb der Wellen
10 und 11 erfolgt durch die Antriebswelle 12 über Kegelräder. Das Schaltschema in
F i g. 3 zeigt insbesondere die parallelgeschalteten Spulen 2 und 3.
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F i g. 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kern
1, die Spulen 2 und 3, die
Stromabnehmer 4 und 5 sowie die Antriebsmittel
10, 11, 12 sind mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie der Stelltransformator
nach F i g. 2, weil sich diese Teile nicht geändert haben. Die erfindungsgemäße
Bauform verfolgt unter Benutzung des Konstruktionsprinzips der gegenläufigen Stromabnehmer
die Aufgabe, durch geeignete Anordnung und Beschaltung der Spulen in Verbindung
mit der Parallelschaltung der beiden Stromabnehmer die bisher nötige Schubwicklung
einzusparen, ohne daß dadurch die Streuung des Transformators wesentlich erhöht
wird. Die Beseitigung der Nachteile der schlechten Typenausnutzung und der hohen
Herstellungskosten der Schubwicklung wird dadurch erreicht, daß im Prinzip die Hauptwicklung
selbst als Schubwicklung wirkt. Auf dem Schenkel des Eisenkerns 1 sind die Spulen
2 und 3 angeordnet. Anfänge und Enden der Spulen sind - unter Berücksichtigung des
richtigen Wickelsinns - über Kreuz miteinander parallel und an die Phasen R und
MP des speisenden Netzes geschaltet. Die Stromabnehmer 4 und 5 werden durch
einen mechanischen Antrieb zueinander gegenläufig bewegt und sind ebenfalls parallel
geschaltet. Die Parallelschaltung über Kreuz ist in der Darstellung mit 7, 8 bezeichnet.
Die veränderliche Schaltung wird zwischen den Klemmen 6 und MP abgenommen.
Das Schaltschema in F i g. 5 zeigt ganz klar, wie die Schaltung über Kreuz zu verstehen
ist.
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Mit der gezeigten Anordnung läßt sich die abgegebene Spannung zwischen
Null und dem Maximalwert verändern. Der Maximalwert wird erreicht, wenn sich der
Stromabnehmer 4 in der oberen, der Stromabnehmer 5 in der unteren Endlage befindet.
In jeder beliebigen Zwischenlage wirken die Wicklungsteile zwischen den Stromabnehmern
und den Spulenanschlüssen wie die Teilspulen einer Schubwicklung. Die Anordnung
ist deswegen besonders vorteilhaft, weil die Ausgleichströme die ihnen zugeordnete
Durchflutung örtlich dort erzeugen, wo der Sprung in der Durchflutung des Schenkels
infolge der Entnahme des Laststromes am Stromabnehmer eintritt. Hierdurch wird die
Streuung des Transformators stark herabgesetzt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt das Schaltschema
der F i g. 6. Die erfindungsgemäße Anordnung wirkt in gleicher Weise, wenn die Einspeisung
der Netzspannung in den Transformator nicht an den Enden der Spulen, sondern auf
einem Teilabschnitt erfolgt. Die maximal abgebbare Spannung ist dann höher als die
Speisespannung. Für die Darstellung in F i g. 6 wurden übrigens die gleichen Bezugszeichen
wie in der Darstellung nach F i g. 4 und 5 gewählt.
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Das Schaltschema in F i g. 7 zeigt die Anordnung eines Säulentransformators,
bei der drei Einheiten zu einem Säulentransformator zusammengefaßt sind, so daß
ein dreiphasiger Stelltransformator entsteht. Ein konkretes Ausführungsbeispiel
dieses Typs ist in F i g. 8 und 9 dargestellt. Bei dieser Darstellung wurden die
gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 4 bis 6 benutzt. Die Einheiten des Stelltransformators
sind zwischen Jochträgern 15 angeordnet, die durch Spannsäulen 14 miteinander verbunden
sind. Im übrigen erkennt man aus der Darstellung in F i g. 8 die Parallelschaltung
über Kreuz 7, B.
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Zu der Darstellung in F i g. 8 und 9 wird schließlich bemerkt, daß
nur die beiden äußeren Schenkel eines Dreiphasen-Transformators oben und unten jeweils
eine metallische Verbindung zu den Jochträgern haben dürfen. Zwischen dem mittleren
Schenkel einerseits und den Jochträgern und äußeren Schenkeln andererseits darf
eine metallische Verbindung nicht bestehen.