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Drehstromtransformator Es ist bereits ein Drehstromstreutransformator
bekannt, der aus drei Einphasenkerntransformatoren besteht, die stern- oder strahlenförmig
zur Transformatorlängsachse aufgestellt sind und bei dem in dem Raum zwischen den
nächstliegenden Schenkeln; der Eisenkerne zwei Brückenstücke angeordnet sind, von
denen wenigstens da"s eine in Richtung der Transformatorlängsachse verschiebbar
ist. Diese Ausführung mit verschiebbaren Brückenstücken (Streujochen) hat den Nachteil,
daß diese Brückenstücke erheblichen magnetischen Zugkräften ausgesetzt sind und
zu ihrem Festhalten in der jeweiligen Regelstellung und zu ihrer Bewegung starke
mechanische Kräfte aufgewendet werden müssen. Hierdurch wird nicht nur der mechanische
Teil des Transformators verhältnismäßig teuer, sondern es wird auch die Genauigkeit
der Einstellung erschwert. '
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehstromstreutransformator
zu schaffen, der keine beweglichen Streujoche aufweist und trotzdem eine genaue
Einstellung der Streuung gestattet. Sie betrifft einen Drehstromtransformator, der
aus drei Einphasenkerntransformatoren zusammengesetzt ist, von denen jeder auf dem
einen Schenkel eine Primärwicklung und auf dem anderen Schenkel eine Sekundärwicklung
trägt. Sowohl die oberen als auch die unteren joche der Einphasenkerne sind durch
ein oder mehrere Streujoche fest miteinander verbunden.
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Erfindungsgemäß ist eine einstellbare Gleichstromvormagnetisierung
der Streujoche vorgesehen. Ein solcher Transformator eignet sich insbesondere zur
Speisung von Lichtbögen z. B. in Schweißanlagen oder bei Kinogleichrichtern. Auch
ist er in Anlagen zur Erzeugung von Strömen für galvanische Bäder und in Anlagen
zur Aufladung von Batterien u. dgl. brauchbar.
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Es ist nun zwar bei Einphasentransformatoren bekannt, zusätzliche,
in der verschiedensten Art angeordnete Eisenwege zu verwenden und hierauf eine einstellbare
Gleichstromvormagnetisierung vorzusehen. Diese Transformatoren für Einphasenstrom
erfordernaber viel zusätzliches Eisen; auch werden hier keine Streujoche vormagnetisiert
und damit die Streuung geregelt, sondern es wird durch die Vormagnetisierung die
Größe der induktiven
Übertragung von der primären zur sekundären
Wicklung geändert. Aus diesen bekannten. Konstruktionen für Einphasenstrom läßt
sich also nicht ohne weiteres der Drehstromtransfortnatorem@i1:@ der Erfindung herleiten.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt.
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Nach Fig. i sind drei Einphasentransformatoren mit rechteckigen Kernen
k" !r_, k3 parallel nebeneinander angeordnet. Jeder Transformator trägt auf dem
einen Schenkel die Primärwicklung p und auf dem anderen Schenkel die Sekund,-ii-«-ickluitg
s. Sowahl an den oberen Jochen v als auch an den unteren jochen liegt je ein Streiijocli
jt bzw. j2 an. Jedes Streujoch trägt zwei Erregerwicklungene, und e - von denen
jede zwischen zwei Transformatoren liegt. Diese Wicklungen sind in Reihe geschaltet
und «-erden aus einer Gleichstromquelle (x über einen Regelwiderstand a,
gespeist. Bei starker Sättigung der Jochei, und j2 ist der Streuflut des in der
vorgenannten Weise aufgebauten Drelistrointransformators praktisch aufgehoben und
dessen Leistung am gröf:4teti. Sie vermindert sich entsprechend der Abnahme der
Vormagnetisierttng.
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Bei der Anordnung nach Fig. i ist die Streuung zwischen den äußeren
Kernen k, und k3 eine andere als die zwischen einem äußeren Kern und dem Mittelkern
k." so daß auch die Stromlieferung der I),rehstromphasen verschieden ist. Gemäß
Fig.2 wird dieser Nachteil dadurch vermieden, da.ß außer den Streujochen j, und
j.2 noch weitere Streujoche j3 und jt vorgesehen sind, die die äußeren Transforniatorkerne
k, und 1,:; unmittelbar miteinander verbinden. Es steht dann zwischen dein mittleren
Transformatorkern und den Außenkernen für den gleichstromerregten Eisenkreis der
einfache Querschnitt, zwischen den Außenkernen dagegen der zweifache Querschnitt
bei doppelter Weglänge zur Verfügung, so daß der magnetische Widerstand der Streukreise
für die drei Phasen gleich ist. Jedes Joch j3 bzw. j., trägt eine Wicklung e3. Diese
Wicklungen sind mit den Wicklungen ei, c°? in Reilie geschaltet und an die Gleichstromquelle
g angeschlossen. Die Anordnung hat nicht nur den Vorteil, daß die Streuflüsse zwischen
sämtlichen Transformat or 'k ernen praktisch gleich b sind, sondern auch den, daß
der magnetische Gleichfloß nicht die Schenkel der Transformatorkerne durchsetzt,
so daß `-erzerrungen der sekundären Wechselspannunäen und -ströme vermieden werden.
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Nach den Fig. 3 und .l sind die drei Transformatorkerne
kt, k;;. k.3 dreieckförmig liziv. sternförmig angeordnet. Die Streujoche
i, j2, 13 greifen etwa in der Mitte der Transformatorenjoche v an. Ein derartiger
Transformator hat den Vorzug, daß er aus symmetrisch zueinander liegenden Teilen
besteht. Da auch die Streujoche völlig symmetrisch zueinander und zu den Transformatorkernen
liegen, kommen hier selbst die kleinen Längenunterschiede in Fortfall, die beispielsweise
die Joche j, und j3 in Fig. 2 noch aufweisen.
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Die Fig.5 und 6 zeigen Anordnungen, bei denen die drei Tratisformatorkertte-
k" ky, kg in einer Ebene nebencinanderliegen. In Fig. 5 werden diese Kerne von rechteckigen
Streujochen j5, j6 überbrückt, auf denen die Gleichstromerregerwicklungen ei, c'=,
e3 etwa entsprechend der Anordnung stach Fig.2 verteilt sind. Die Anordnung nach
Fig.6 gleicht grundsätzlich derjenigen nach Fig.5. Hier sind nur unterschiedlich
die Transformatorkerne einschließlich der Streujoche aus einander überlappenden
Blechpaketen zusammengesetzt. Die zwei Schenkel eines Transformatorkernes verbindenden
Jochteile erhalten zweckmäßig einen gröl;eren Querschnitt als die äußeren Streujoche
j,,. Die Gleichstromerregerwicklungen können über die Streujoche j5, jf verteilt
oder, wie dargestellt, nur auf den beiden äußeren Streujochen j5 angeordnet sein.
Der Querschnitt der zwischen den Schenkeln benachbarter Transformatorkerne liegenden
Streujochteile j6 kann gegenüber dem der angrenzenden Jochteile verkleinert werden,
damit die Sättigung für die Streuflüsse im wesentlichen hier und in den Außenjochen
j5 auftritt.
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Die Fig.7 zeigt eine Anordnung, bei der die die Wicklungen tragenden
Transformatorschenkel im Kreis angeordnet und oben und unten durch ringförmige Joche
j7 verbunden sind. Die Vormagnetisierungswicklungen ei, e_, e3 sind unmittelbar
.auf diesen Jochen angeordnet. Die Joche j7 können, wie in Fig. 8 gezeigt, absatzweise
mit verschiedenem Querschnitt ausgeführt werden. Die Sättigung tritt dann nur in
den Jochteilen in auf, die den kleineren Querschnitt besitzen und die Vormagnetisierungswicklungen
tragen.
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Die Gleichstromerregung der Str ujoche der beschriebenen Ausführungsformen
kann unmittelbar aus einer Gleichstromquelle oder in ebenfalls bekannter Weise aus
einem Wechselstromnetz über einen Gleichrichter erfolgen. Ein Ausführungsbeispiel
für die Speisung über Gleichrichter ist in Fig.9 rein schematisch daigestellt. Zwischen
den drei an ein Drehstromnetz angeschlossenen Einphasentransformatoren kI,
k2, k3 sind Streujoche il, j2, j3 mit den Gleichstromerregerwicklungen
e1, e2, e3 angeordnet. Die Transformatoren speisen über drei Gruppen von
Trockengleichrichtern gt, "r2, g3 einen Lichtbogen
b. Der Vormagnetisierungsstromkreis
ist über einen Regler r in ebenfalls bekannter Weise an die Lichtbogenspannung angeschlossen,
so daß bei deren Erhöhung auch die Erregung der Streujoche zunimmt und damit die
Streuwirkung geschwächt und der Sekundärstrom erhöht wird.
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Fig. i o zeigt die Kennlinien eines derartigen Drehstromstreutransformators.
Da die Gleichstromerregung bei sekundärem Kurzschluß Null ist, ergibt sich für alle
Kennlinien derselbe kleine Kurzschlußstrom fh, der ohne jede Vormagnetisierung vorhanden
ist. Der steile Spannungsaustrag bei etwa gleichbleibender Stromstärke im Bereich
mittlerer Gleichspannung ist für Lichtbo.genspeisung, insbesondere für Schweißzwecke,
besonders günstig. Die Regelungsart ist aber auch da gut brauchbar, wo es darauf
ankommt, bei veränderlicher Belastung konstante Spannung zu haben, beispielsweise
bei Gleichstromnetzbetrieb.
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Neben der geschilderten Spannungsregelwug kann gleichzeitig noch eine
Regelung angewandt werden, die von 'der Stromstärke im Lichtbogenkreis abhängig
ist. Zu diesem Zweck muß dann in' den Lichtbogenkreis ein Widerstand weingeschaltet
werden, an dessen Endklemmen ein zweiter Satz von Streuspulen angeschlossen ist.
Je nach der beabsichtigten Gesamtwirkung können die verschiedenen Gleichstromspulen
magnetisch hinter- oder gegeneinandergeschalbet werden. Durch die zusätzliche, vom
'Lichtbogenstrom abhängige Vormagnetisierung lassen sich die Kennlinien des Transformators
weitgehend beeinflussen, wie. beispielsweise wie Fg. i I zeigt.
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Um von Schwankungen der den D.rehstromtransformator speisenden Netzspannung
unabhängig zu werden, müssen die Gleichstromerregerwicklungen von einem über eine
gesättigte oder vormagnetisierte DToss:elspute.an das Drehstromnetz angeschlossenen
Gleichrichter gespeist werden. '