DE1277435B

DE1277435B - Adjustable autotransformer

Info

Publication number: DE1277435B
Application number: DEG35675A
Authority: DE
Inventors: Richard Allen Rawson; Peter Luke Soldato; Joseph Patrick Stefani
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1961-08-09
Filing date: 1962-08-08
Publication date: 1968-09-12

Description

Einstell-Spartransformator Die Erfindung bezieht sich auf einen Einstell-Spartransformator mit einer auf einem ringförmigen Kern aufgebrachten Wicklung, einem bewegbaren Stromabnehmer, der auf einem mittels einer Welle drehbaren Träger befestigt ist und die Wicklung an der Stirnseite abgreift, und mit einer Leitungsanordnung, bestehend aus einem Kontaktring mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, einem elektrischen Leiter zwischen dem Kontaktring und dem bewegbaren Stromabnehmer, einem mit dem Kontaktring zusammenarbeitenden ortsfesten Schleifkontakt sowie einem den ortsfesten Schleifkontakt mit der äußeren Schaltung verbindenden elektrischen Leiter.Adjustable autotransformer The invention relates to an adjustable autotransformer with a winding applied to an annular core, a movable current collector, which is mounted on a support rotatable by means of a shaft and the winding taps on the front side, and with a line arrangement consisting of one Contact ring with high electrical conductivity, an electrical conductor between the contact ring and the movable current collector, one cooperating with the contact ring stationary sliding contact as well as a stationary sliding contact with the outer one Circuit connecting electrical conductor.

Bei einem bekannten derartigen Transformator ist der Stromabnehmer an einem mit der Welle fest verbundenen, als Federarm ausgebildeten Träger angebracht und über einen radial nach innen geführten Leiter mit einem Kontaktring verbunden, der einen relativ kleinen Querschnitt sowie einen Durchmesser aufweist, welcher kaum größer als derjenige der Betätigungswelle des Transformators ist: Der mit diesem Kontaktring zusammenarbeitende ortsfeste Schleifkontakt ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und mit einem als Außenanschluß dienenden Fortsatz versehen. Auf Grund des verhältnismäßig kleinen Durchmessers des Kontaktringes und der entsprechend kleinen Kontaktfläche ist hier der elektrische Stromübergang nicht optimal, so daß beim Betrieb des Transformators unerwünscht hohe Wärme auftreten kann. Da der Kontaktring bei der bekannten Ausführung auf der Betätigungswelle isoliert aufgebracht und ebenso wie der ortsfeste Schleifkontakt nur eine relativ kleine Oberfläche besitzt, ist auch die Wärmeabführung entsprechend schlecht. Außerdem ermöglicht die Leitungsanordnung dieses Transformators nicht ohne weiteres einen leichten Austausch der Verschleißteile.In a known transformer of this type, the pantograph is the pantograph attached to a support, which is firmly connected to the shaft and designed as a spring arm and connected to a contact ring via a radially inwardly guided conductor, which has a relatively small cross section and a diameter which is hardly larger than that of the transformer's operating shaft: the one with this one Contact ring cooperating stationary sliding contact is also ring-shaped formed and provided with an extension serving as an external connection. Because of the relatively small diameter of the contact ring and the corresponding small contact area, the electrical current transfer is not optimal here, so that when operating the transformer, undesirably high levels of heat can occur. Because the contact ring in the known design applied to the actuating shaft in an isolated manner and likewise how the stationary sliding contact only has a relatively small surface the heat dissipation is correspondingly bad. In addition, the line arrangement enables this transformer does not readily allow easy replacement of the wearing parts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Mängel zu beseitigen und einen Einstell-Spartransformator zu schaffen, bei dem die kontaktgebenden Teile einen guten elektrischen Stromübergang gewährleisten und folglich nur eine geringe Wärmeentwicklung haben sowie zwecks Überprüfung und Austauschen leicht zugänglich sind.The invention is based on the object of eliminating the above shortcomings and to provide an adjustable autotransformer in which the contact-making parts ensure a good electrical current transfer and consequently only a low one Have heat generation and are easily accessible for checking and replacement are.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Einstell-Spartransformator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der drehbare Träger eine mit der Welle fest verbundene kreisrunde Platte ist, deren Durchmesser etwa gleich ist dem Durchmesser des ringförmigen Kernes, und daß der Kontaktring am Außenumfang dieser Platte aufgebracht ist. Kontaktring und ortsfester Schleifkontakt erhalten auf Grund dieser Anordnung eine relativ große Oberfläche, was zu einem guten elektrischen Stromübergang und damit nur zu einer minimalen Wärmeentwicklung führt. Der elektrische Widerstand des einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweisenden Kontaktringes am Außenumfang der Trägerplatte ist entsprechend klein. Dadurch, daß der Kontaktring, der Stromabnehmer und der ortsfeste Schleifkontakt am Außenumfang der Trägerplatte angeordnet sind, lassen sie sich leicht austauschen und eine Abnutzung dieser Teile, die einen Austausch erforderlich macht, kann leicht festgestellt werden, ohne daß irgendwelche Teile hierfür ausgebaut werden müssen, wie dies bei bekannten Transformatoren erforderlich ist.According to the invention, this object is achieved in a setting autotransformer the aforementioned type solved in that the rotatable carrier is one with the Shaft is firmly connected circular plate, the diameter of which is about the same Diameter of the annular core, and that the contact ring on the outer circumference of this Plate is applied. Contact ring and stationary sliding contact received due to this arrangement has a relatively large surface area, resulting in a good electrical Current transfer and thus only leads to minimal heat generation. The electric one Resistance of the contact ring, which has a relatively large cross section on the outer circumference of the carrier plate is correspondingly small. Because the contact ring, the pantograph and the stationary sliding contact on the outer circumference of the carrier plate are arranged, they can be easily replaced and wear and tear on these parts, which requires replacement can easily be determined without any parts have to be removed for this purpose, as is the case with known transformers is required.

Der Einstell-Spartransformator kann vorzugsweise senkrecht aufgestellt werden. Dann liegen die äußere Umfangsfläche des Kontaktringes und die Arbeitsfläche des ortsfesten Schleifkontaktes lotrecht, wodurch die Gefahr verringert wird, daß an diesen Teilen Schmutz und Abrieb haften bleiben, die den guten elektrischen Stromübergang nachteilig beeinflussen würden. Der Kontaktring steht auch nicht, wie bei bekannten Ausführungen üblich, unter Federvorspannung, und es wird der ortsfeste Schleifkontakt durch Federkraft von außen gegen die äußere Umfangsfläche des Kontaktringes gedrückt, wodurch eine bauliche Vereinfachung und sichere Kontaktgabe über lange Zeiträume gewährleistet ist.The setting autotransformer can preferably be set up vertically will. Then there are the outer peripheral surface of the contact ring and the working surface of the stationary sliding contact perpendicular, which reduces the risk that dirt and abrasion stick to these parts, which ensure good electrical current transfer would adversely affect. The contact ring is also not, as is the case with known ones Versions common, with spring preload, and it is the stationary sliding contact pressed by spring force from the outside against the outer circumferential surface of the contact ring, through which a structural simplification and secure contact via long periods of time is guaranteed.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische, isometrische, teilweise aufgeschnitten dargestellte Ansicht eines Einstell-Spartransformators gemäß der Erfindung.The invention will then be described with reference to the drawing of an exemplary embodiment explained in more detail. The drawing shows a schematic, isometric, partial A cut-away view of a setting autotransformer according to FIG Invention.

Ein Einstell-Spartransformator 10 mit gleitendem Stromabnehmer 15 weist einen ringförmigen magnetischen Kern 11 auf, der von einer Isolation 12 umgeben ist, über die ein isolierter Leiter gewickelt ist, welcher die ringförmige Wicklung 13 darstellt. Die Wicklung 13 ist mit einer Abgriffsfläche 14 versehen, wie sie z. B. bei Entfernung der Isolation von benachbarten Windungen der Wicklung durch Abschleifen der Windungen erzielt wird. Ein Stromabnehmer 15 mit hohem Widerstand aus Graphit oder kohlenstoffhaltigem Material gleitet über die Abgriffsfläche 14 und steht in elektrischem Kontakt mit ihr, so daß eine elektrische Verbindung für den Einstell-Spartransformator hergestellt wird. Die Enden der Wicklung 13 sind über Leiter 16 und 17 mit einer Speisequelle, die eine Wechselspannung E liefert, verbindbar. Der Ausgang des Einstell-Spartransformators kann durch Verbinden einer Anschlußklemme 18 mit einem Eingangsleiter 16 und der anderen Anschlußklemme 19 mit dem Stromabnehmer 15 erhalten werden. Ein Verbraucherkreis 20 ist parallel zu den Anschluß'klemmen 18 und 19 geschaltet. Der Einstell-Spartransformator wird auf einer Grundplatte 21 gehalten, an der eine Anschlußplatte 22 befestigt ist. Die Wicklung 13 umschließt den Kern nicht vollständig, so daß ein freier Raum bei 23 entsteht. Dadurch kann die Anschlußplatte 22 und ein darauf angebrachter Schleifkontakt 31 in der Nähe des Raumes 23 vorgesehen werden, ohne daß die Bewegung des Stromabnehmers 15 über die wirksamen Windungen der Wicklung hinweg behindert wird.An adjustable autotransformer 10 with sliding pantograph 15 has an annular magnetic core 11 which is surrounded by insulation 12 over which an insulated conductor is wound, which is the annular winding 13 represents. The winding 13 is provided with a tapping surface 14, like them z. B. by removing the insulation from adjacent turns of the winding Grinding of the turns is achieved. A current collector 15 with high resistance made of graphite or carbonaceous material slides over the contact surface 14 and is in electrical contact with it, so that an electrical connection for the adjustable autotransformer is produced. The ends of the winding 13 are Via conductors 16 and 17 with a supply source that supplies an alternating voltage E, connectable. The output of the adjustable autotransformer can be connected by connecting a Terminal 18 with one input conductor 16 and the other terminal 19 can be obtained with the pantograph 15. A consumer circuit 20 is parallel to the terminals 18 and 19 switched. The adjustable autotransformer is switched on a base plate 21 held to which a connection plate 22 is attached. the Winding 13 does not completely surround the core, so that a free space at 23 arises. This allows the connection plate 22 and a sliding contact attached to it 31 can be provided in the vicinity of the space 23 without affecting the movement of the pantograph 15 is hindered over the effective turns of the winding.

Der Stromabnehmer 15 ist auf einem Träger bzw. auf einer kreisrunden Platte 25 befestigt, der die durch den Stromabnehmer und andere Teile des Einstell-Spartransformators erzeugte Wärme nach außen ableitet. Der Träger 25 kann in der Weise hergestellt sein, daß er aus einem Metall mit verhältnismäßig niedriger elektrischer Leitfähigkeit gegossen wird; er ist auf einer Welle 26 angebracht, die drehbar in der Grundplatte 21 gelagert ist. Ein Einstellknopf 27 aus Isoliermaterial kann auf der Welle 26 befestigt sein, so daß eine Einstellung des Stromabnehmers von Hand in die gewünschte Stellung auf der Abgriffsfläche 14 erleichtert wird. Eine Spiralfeder 29 hält einen gewünschten elektrischen Kontaktdruck zwischen dem Stromabnehmer 15 und der Abgriffsfläche 14 aufrecht.The current collector 15 is mounted on a carrier or on a circular plate 25, which dissipates the heat generated by the current collector and other parts of the adjustable autotransformer to the outside. The carrier 25 can be made in such a way that it is cast from a metal with relatively low electrical conductivity; it is mounted on a shaft 26 which is rotatably mounted in the base plate 21. An adjusting knob 27 made of insulating material can be fastened on the shaft 26 so that an adjustment of the current collector by hand into the desired position on the tapping surface 14 is facilitated. A spiral spring 29 maintains a desired electrical contact pressure between the current collector 15 and the tapping surface 14.

Eine elektrische Verbindung zwischen dem bewegbaren Stromabnehmer 15 und der festen Anschlußklemme 19 wird durch elektrisches Verbinden des Stromabnehmers mit Hilfe einer Leitung 28 mit einem Kontaktring 30 aus elektrisch gut leitendem Material am Außenumfang des Trägers 25 hergestellt. Die äußere Oberfläche des Kontaktringes 30 berührt dauernd einen ortsfesten Schleifkontakt 31. Der Schleifkontakt 31 kann ein Stromabnehmer aus Kupfer-Graphit, Silber-Graphit oder aus anderem ähnlichem Material mit geringem Widerstand und geringer Reibung sein. Der Schleifkontakt 31 ist z. B. in einer Öffnung 32 in der Anschlußplatte 22 angeordnet. Der Schleifkontakt 31 wird mit Hilfe einer Spezialfeder 33 nachgiebig in Eingriff mit dem Kontaktring 30 gebracht. Der Kontaktring 30, der Schleifkontakt 31 und die Feder 33 liegen alle in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse 34 der Wicklung 13, so daß die Feder 33 eine Kraft erzeugt, die in der Ebene dieser Elemente wirkt. Eine derartige Anordnung erzeugt einen verhältnismäßig hohen steuerbaren elektrischen Kontaktdruck zwischen dem Kontaktring 30 und dem Schleifkontakt 31 und verhindert den Verlust an Kontaktdruck, der üblicherweise bei Spiralfederanordnungen auftritt. Die äußere Oberfläche des Kontaktrings 30 verläuft etwa parallel zur Mittelachse 34 der Wicklung. Wenn die Grundplatte 21 auf einer horizontalen Fläche aufliegt, verläuft die äußere Oberfläche des Kontaktrings 30 senkrecht und es können sich kein Staub oder andere verschmutzende Substanzen ansammeln. Der Schleifkontakt 31 ist elektrisch mit der äußeren Anschlußklemme 19 z. B. über einen Leiter 35 verbunden, so daß die Feder 33 keinen Strom zu führen braucht. Der Schleifkontakt 31 und die Anschlußplatte 22 liegen in radialer Richtung gegenüber dem Raum 23, so daß sie nicht in die Bewegungsbahn des Stromabnehmers 15 längs der Abgriffsfläche 14 eingreifen.An electrical connection between the movable current collector 15 and the fixed connection terminal 19 is established by electrically connecting the current collector with the aid of a line 28 to a contact ring 30 made of a material with good electrical conductivity on the outer circumference of the carrier 25. The outer surface of the contact ring 30 constantly touches a stationary sliding contact 31. The sliding contact 31 can be a current collector made of copper-graphite, silver-graphite or other similar material with low resistance and low friction. The sliding contact 31 is z. B. arranged in an opening 32 in the connection plate 22. The sliding contact 31 is flexibly brought into engagement with the contact ring 30 with the aid of a special spring 33. The contact ring 30, the sliding contact 31 and the spring 33 all lie in a plane perpendicular to the central axis 34 of the winding 13, so that the spring 33 generates a force which acts in the plane of these elements. Such an arrangement generates a relatively high controllable electrical contact pressure between the contact ring 30 and the sliding contact 31 and prevents the loss of contact pressure which usually occurs in spiral spring arrangements. The outer surface of the contact ring 30 runs approximately parallel to the central axis 34 of the winding. When the base plate 21 rests on a horizontal surface, the outer surface of the contact ring 30 is perpendicular and no dust or other polluting substances can collect. The sliding contact 31 is electrically connected to the outer terminal 19 z. B. connected via a conductor 35 so that the spring 33 does not need to carry any current. The sliding contact 31 and the connection plate 22 lie in the radial direction opposite the space 23 so that they do not intervene in the movement path of the current collector 15 along the tapping surface 14.

Der gut leitende Kontaktring 30 kann in einer Nut 40 in der äußeren Umfangskante des Trägers 25 vorgesehen sein. Die Enden des Kontaktringes können in kurzem Abstand voneinander enden, so daß ein Spalt entsteht, in dem der Stromabnehmer 15 geführt ist. Der Träger 25 ist mit einem Überzug versehen, der ihn elektrisch von dem Kontaktring isoliert, so daß kein Strom durch den Träger geleitet wird. Damit wird eine Erwärmung des Trägers auf Grund der J2R-Verluste verhindert, wodurch wiederum die Wärmeübertragung verbessert wird.The highly conductive contact ring 30 can be provided in a groove 40 in the outer peripheral edge of the carrier 25 . The ends of the contact ring can end at a short distance from one another, so that a gap is formed in which the current collector 15 is guided. The carrier 25 is provided with a coating which electrically isolates it from the contact ring so that no current is conducted through the carrier. This prevents the carrier from heating up due to the J2R losses, which in turn improves the heat transfer.

Als Materialien für den Kontaktring 30 kommen z. B. Aluminium, Kupfer, Silber und Messing in Frage. Es können auch Kombinationen bzw. Legierungen dieser Metalle verwendet werden, ferner auch lamellierte Materialien, wie z. B. Messing, das mit Silber überzogen ist. Das letzterwähnte überzogene Material hat den Vorteil, daß verhältnismäßig billiges Messing als Grundmaterial verwendet werden kann, daß jedoch die Vorteile des gegen Oxydation unempfindlichen Silbers auf der äußeren Oberfläche erhalten werden. Eine andere Anordnung sieht vor, daß die Nut im Träger 25 weggelassen und die Umfangskante des Trägers 25 mit einem Ring aus gut leitendem Material überzogen wird, z. B. durch Sprühen, Plattieren oder durch andere Verfahren.As materials for the contact ring 30 , for. B. aluminum, copper, silver and brass in question. Combinations or alloys of these metals can also be used, as well as laminated materials, such as, for. B. Brass that is coated with silver. The last-mentioned coated material has the advantage that relatively cheap brass can be used as the base material, but that the advantages of the oxidation-resistant silver on the outer surface are retained. Another arrangement provides that the groove in the carrier 25 is omitted and the peripheral edge of the carrier 25 is coated with a ring of highly conductive material, e.g. By spraying, plating or other methods.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß bei der praktischen Ausführung der Erfindung ein elektrischer Kontakt zwischen dem gleitenden Stromabnehmer 15 des Einstell-Spartransformators und einer festen Anschlußklemme 19 dadurch aufrechterhalten wird, daß der Stromabnehmer am äußeren Umfang oder Rand des Trägers 25 befestigt ist. Bei einer derartigen Anordnung lassen sich die Schwierigkeiten, die bisher bei Hebelfederanordnungen auftraten, beseitigen. Die Abgriffsfläche 14 des Spartransformators und die kommutatorähnliche äußere Oberfläche des Kontaktringes 30 sind an der gleichen Stirnseite des Einstell-Spartransformators angeordnet, beide Oberflächen sind leicht zugänglich und von außen einsehbar, so daß eine Wartung, Reparatur und ein Wiedereinsetzen beschädigter Teile, wie der Federn 29 und 33, einfach durchgeführt werden kann. Ferner liegt bei senkrechter Aufstellung die elektrische Kontaktoberfläche des Kontaktringes 30 nicht in einer horizontalen Ebene, so daß Staub und andere Verunreinigungen nicht leicht haften bleiben und keine nachteiligen Wirkungen ergeben.From the foregoing it will be seen that electrical contact is maintained between the sliding current collector 15 of the adjustable autotransformer and a fixed terminal 19 in the practice of the invention by attaching the current collector to the outer periphery or edge of the support 25. With such an arrangement, the difficulties previously encountered with lever spring arrangements can be eliminated. The tapping surface 14 of the autotransformer and the commutator-like outer surface of the contact ring 30 are arranged on the same end face of the adjustable autotransformer, both surfaces are easily accessible and visible from the outside, so that maintenance, repair and reinsertion of damaged parts, such as the springs 29 and 33, can be easily done. Furthermore, if the contact ring 30 is set up vertically, the electrical contact surface of the contact ring 30 does not lie in a horizontal plane, so that dust and other contaminants do not easily adhere and do not result in any adverse effects.

Wird die Nut im Träger weggelassen, so kann der Kontaktring auch einfach am äußeren Rand des Trägers 25 angebracht werden.If the groove in the carrier is omitted, the contact ring can also be simple be attached to the outer edge of the carrier 25.

Claims

Claims: 1. Adjustment autotransformer with one on one annular core applied winding, a movable current collector that is on is attached to a support rotatable by means of a shaft and the winding on the Tears off the end face, and with a line arrangement consisting of a contact ring with high electrical conductivity, an electrical conductor between the contact ring and the movable current collector, one cooperating with the contact ring stationary sliding contact as well as a stationary sliding contact with the outer one Circuit connecting electrical conductor, characterized in that the rotatable Carrier is a circular plate (25) fixedly connected to the shaft (26), the The diameter is approximately the same as the diameter of the annular core (11,12,13), and that the contact ring (30) is applied to the outer circumference of this plate (25).

2. Adjustment autotransformer according to claim 1, characterized in that the circular Plate (25) consists of a material with low electrical conductivity.

3. Adjustment autotransformer according to claim 1 or 2, characterized in that a groove (40) is provided in the peripheral edge of the circular plate (25), in which is the contact ring (30).

4. Setting autotransformer according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the contact ring (30) is split and the Current collector (15) is guided in the gap thus formed.

5. Adjustable autotransformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the stationary sliding contact (31) in a connection plate (22), which at the same time is the external connection terminals (18,19) carries, is resilient.

6. Setting autotransformer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stationary sliding contact (31) is arranged in the region of the two mutually facing ends of the winding (13) . References considered: U.S. Patent No. 2,985,857.