AT116968B - Einphasentransformator. - Google Patents

Description

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   In dem Stammpatent ist beschrieben, wie man die Leistung von   Einphasentransformatoren   ohne Vergrösserung der Bauhöhe dadurch steigern kann, dass man sie mit drei oder mehr bewickelten Schenkeln ausführt. Eine besonders zweckmässige Anordnung der auf drei Schenkel verteilten Wicklungen erhält man nach der vorliegenden Erfindung, wenn man die Wicklungen zweier Schenkel parallel und mit der des dritten Schenkels in Serie schaltet. Dabei ist es zweckmässig, zur Parallelschaltung die Wicklungen der Aussenschenkel zu benutzen. Ein solcher Aufbau ist in Fig. 1 dargestellt. 



   Der Strom tritt am oberen Wicklungsende   A des Mittelsehenkels b   ein und teilt sich dann vom unteren Ende aus symmetrisch in die parallelgeschalteten Wicklungen der beiden Aussenschenkel a und   c.   



  Die Enden dieser Wicklungen sind zweckmässig ausserhalb des Kastens zu einer gemeinsamen Klemme B geführt. Bei gleichen Amperewindungen auf den drei Schenkeln muss der Mittelschenkel halbe Windungszahl und doppelten Windungsquerschnitt wie die beiden anderen Schenkelwicklungen erhalten. 



   Die Anordnung eignet sich besonders für das Zusammenschalten von drei   Einphasentransformatoren   zu einem Drehstromsystem, einer sogenannten Bank, mit geerdetem Nullpunkt. Die am Eingang   A   liegende Wicklung lässt sich dabei leicht mit grösseren Isolationsabständen und stärkerer Drahtisolation ausführen, während die beiden anderen Schenkelwieklungen schwächer isoliert sein können. Während bei den bekannten Einphasentypen mit ein oder zwei Schenkeln die Abstufung der Isolation gewöhnlich eine   ungleichmässige Verteilung   der Amperewindungen pro Schenkel zur Folge hat, die axiale Kurzschlusskräfte auslöst, ist natürlich bei einer Verteilung der Wicklung über drei Schenkel die Möglichkeit der Isolations-Abstufung wesentlich besser, da sie schenkelweise erfolgen kann.

   Bei der beschriebenen Wicklung erhalten alle drei Schenkelwicklungen den gleichen Wickelsinn. Dadurch nähert sich diese Anordnung auffallend dem fünfschenkligen Drehstromtransformator mit sterngeschalteter Wicklung. 



  Es fehlt nur die Gleichheit der Windungszahl und des   Windungsquerschnitts   der drei Schenkelwicklungen. Wenn man die Windungszahl auf allen drei Schenkeln gleich machen, mithin dem Mittelschenkel doppelt so viel Amperewindungen geben würde wie jedem der beiden parallelen Aussenschenkel, so würde 
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 herauf. Dies vermeidet man, wenn der Mittelschenkel doppeltkonzentrische Wicklungsanordnung erhält. 



  Öffnet man nun die Verbindung bei B, so kann man den Transformator ohne Änderung der inneren Schaltung als Drehstromtransformator benutzen. Hiebei bewirkt die doppelkonzentrische Wicklunganordnung des Mittelschenkel eine Angleichung der Streuung der ja mit   grösseren   Isolationsabständen versehenen Mittelschenkelwicklung an die Streuung der mit kleineren Streukanälen aber einfach konzentrisch arbeitenden    Aussenschenkelwicklung.   



   Im Einphasentransformator sollten sich die Windungsquersehnitte von Schenkel b zu Schenkel   a,   c verhalten wie 2 zu 1 + 1. Sie können aber im Rahmen zulässiger thermischer Flächenbelastung der Wicklungen ohne weiteres zugunsten der Aussenschenkel verschoben werden. Macht man das Verhältnis nicht 2 : 1 : 1, sondern z. B. 1'66 : 1'17 :   1-17.   wobei der Gesamtkupferaufwand nicht geändert ist, so wird bei Einphasenbetrieb die Wicklung des Mittelschenkel um zirka 17% über-und die beiden Aussen- 

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 schenkelwicklungen um zirka 17% gegenüber dem Mittelwert unterlastet, während bei Drehstrombetrieb der Mittelschenkel um zirka   17% unter-,   dagegen die Aussenschenkel um zirka 17% überlastet sind. 



   Untersucht man die   Spannungsverhältnisse   bei Drehstrom-und Einphasenbetrieb dieses Transformators, und setzt man die Schenkelspannung des   Ürehstromtransformators   = 1/\/3, so ist seine verkettete Spannung = 1 und die des   Einphasentransformators,   die ja gleich der doppelten Schenkelspannung ist, = 2   X     1/\/3.   Bei Betrieb von drei   Einphasentransformatoren   in einer   sterngeschalteten   Drehstrombank ist die verkettete Drehstromspannung = (2 x 1/\/3) x   V3 = 2.   Die Leistung der als Drehstromtransformator benutzten Einheit verhält sich zu der aus drei   Einphasentransformatoren   zusammengesetzten Drehstrombank wie 1 zu 3. Ihre Spannungen stehen im Verhältnis 1 zu 2.

   Die Leistung ist also verdreifacht, die Betriebsspannung verdoppelt worden, ohne dass bei diesem Übergang an der Oberspannungswicklung des Transformators irgendeine Umschaltung notwendig geworden wäre. Es sind drei   Durchführungen   vorhanden, u. zw. für Drehstrombetrieb mit z. B. 110   KV,   später übergehend   auf 220X7 ; eine für 220 X7für Anschluss an die Mittelsehenkelwicklung und je eine für 110X7 zum An-   schluss an die beiden   Al1ssenschenkelwicklungen. Hiebei   ist die Neutrale bei Drehstrombetrieb mit 110   KV   voll isoliert. Bei Drehstrombetrieb mit 220   KV   ist sie für 110   KV,   also etwa die Phasenspannung isoliert und kann natürlich gegebenenfalls geerdet werden. 



   Die Erfindung löst somit eine Aufgabe, die in   der Elektrizitätswirtschaf t   häufig gestellt wird : Zunächst ein Betrieb mit etwa halber Spannung und geringer Leistung und später Übergehen auf die höhere Spannung und möglichst grosse Leistung, ohne bei diesem Übergang neue Grosstransformatoren beschaffen zu müssen, und dieses unter den beiden schweren Bedingungen, dass auch bei grössten Anforderungen an Leistung und Spannung die Bahntransportfähigkeit in komplettem Zustand erhalten bleibt und ferner, dass ein Öffnen des Transformators zwecks Umschaltung an Ort und Stelle nicht erforderlich ist. 



   In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des beschriebenen Transformators dargestellt. Auf dem Mittelschenkel b ist die   Oberspannungswicklung d   mit grossem axialem Abstand gegen die Joche, also hochisoliert zwischen zwei   Niederspannungswickdungen   e aufgebracht ; die gesamte Wicklung besitzt also doppeltkonzentrische Anordnung. Auf den Aussenschenkeln sind die   Oberspannungswicklungen f für   geringere Spannung isoliert und gegenüber je einer Niederspannungswicklung g angeordnet. Die Unterspannungswicklung kann ebenso wie die Oberspannungswicklungoder auch beliebig anders geschaltet sein. 



   An den beiden   Aussenschenkeln lassen sich   ausserdem bequem nach Fig. 3 Schaltspulen, d. h. kurz-   schusssichere   Regulierwieklungen   h   anbringen, die eine Regulierung der Einphasentransformatoren am Nullpunkt der Drehstrombank in der Weise gestatten, dass man wechselseitig die beiden parallelen Stromkreise auf den Aussenschenkeln abschaltet und dann die Schalter   t völlig spannungslos,   den Umschalter 7c jedoch unter einer Teillast schaltet. 



   Gegenüber ähnlichen bekannten Anordnungen bei Einphasentypen mit weniger als drei bewickelten Schenkeln hat die vorliegende einen wesentlichen Vorteil. Bei Voraussetzung gleicher Schaltung primär und sekundär und Regulierung auf der Sekundärseite kann durch gleichzeitiges, beim Abschalten des zu regulierenden Stromkreises erfolgendes Unterbrechen des entsprechenden Primärkreises der zugehörige-Schenkel praktisch flusslos gemacht werden. Kurzschlüsse von Wicklungsteilen durch den Schaltvorgang auf diesem Schenkel sind daher ohne Gefahr für die Wicklung, so dass es in diesem Falle auch möglich wäre, bei Deffektwerden eines der beiden   Aussenschenkel,   mit dem Mittel-und dem gesunden Aussenschenkel mit etwa zwei Drittel der Vollast den Betrieb aufrechtzuerhalten.

   Liegen die Regelwindungen in der Primärwicklung, dann genügt das Öffnen des Sehalters k allein, um den einen oder anderen Aussenschenkel flusslos zu machen. 



   Bringt man auch auf dem Mittelschenkel eine Schaltspule an, so kann man diese bei dem Einphasentransformator als äussere   Unterspannungswicklung   (e in Fig. 2) der doppeltkonzentrischen Anordnung benutzen, während sie bei Verwendung einer Einheit als Drehstromtransformator zusammen mit den Regelwindungen der Aussenschenkel zur Regelung der drei Phasenspannungen dienen kann. 



   PATENT-ANSPRÜCHE    :   
1. Einphasentransformator nach Patent Nr. 109116 mit drei bewickelten Schenkeln, dadurch gekennzeichnet, dass die   Ober- (d, f)   oder Unterspannungswicklungen (e, g) oder die Ober-und Unterspannungswicklungen zweier Schenkel parallel und mit der des dritten Schenkels in Serie geschaltet sind.

Claims (1)

1. 2. Einphasentransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen der Aussenschenkel (a, c) parallel und mit der des Mittelschenkel (b) in Serie geschaltet sind.

   3. Einphasentransformator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom vollen Strom durchflossene Wicklung (cl) zu einem doppelt konzentrischen, die beiden parallelen Wicklungen (f) zu einem einfach konzentrischen Wicklungsaufbau gehören.

   4. Einphasentransformator nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungs- zahlen der Wicklungen der drei Schenkel gleich sind. <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 dichte in der vom vollen Strom durchflossenen Wicklung grösser als in den parallel geschalteten Wicklungen ist.

   6. Einphasentransformator nach den Ansprühen 1-5. in seiner Verwendung bei einer stern- geschalteten Drehstrombank. dadurch gekennzeichnet, dass die vom vollen Strom durchflossenen Wick- EMI3.2 lungen am neutralen Punkt liegen.

   7. Eihphasentransformator nach den Ansprüchen 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom vollen Strom durchflossene Wicklung, für die volle verkettete Spannung, die parallel geschalteten Wieklungen nur für eine Teilspannung (z. B. die Phasenspannung) isoliert sind.

   8. Einphasentransformator nach den Ansprüchen 1-7. dadurch gekennzeichnet, dass die dem oberen Joch zugekehrten Enden der wicklungen aller drei Schenkel aus dem Ölkasten herausgeführt sind.

   9. Einphasentransformator nach den Ansprüchen 1-8. dadurch gekennzeichnet, dass an den parallel geschalteten Wicklungen Anzapfungen zur Regulierung der Spannung angeordnet sind.

   10. Einphasentransformator nach den Ansprüchen 1-9. dadurch gekennzeichnet, dass die Anzapfungen an der Primärwicklung angeordnet sind.

   11. Transformator nach den Ansprüchen 1-9. dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Mittelschenkel konzentrisch über der Oberspannungswieklung eine Schaltspule angeordnet ist, die bei Einphasenbetrieb des Transformators als äussere Unterspannungsspule der doppeltkonzentrisehen Anordnung benutzt wird. bei Betrieb als Drehstromtransformator jedoch in Verbindung mit den Sehaltspulen der beiden Aussenschenkel die Spannungsregulierung des Drehstromtransformators ermöglicht. EMI3.3