<Desc/Clms Page number 1>
Anordnung zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses von Mehrphasen- transformatoren usw.
Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses von Mehrphasentransformatoren, insbesondere von Drehstromtransformatoren oder dreiphasig ge-
EMI1.1
des Transformators vorhandener Anzapfungen geschieht. Die Veränderung der Schaltung erfolgt dabei an Wicklungsteilen, welche zeitweise vom Netz abgetrennt, also stromlos sind, während der übrige Teil der Wicklungen, der an das Netz angeschlossen bleibt, das Netz in dieser Zwischenzeit zu speisen vermag oder, falls die Regelung auf der Primärseite geschieht, vom Netz gespeist werden kann.
Die dabei auf- tretende Überlastung ist jedoch für die kurze Zeitdauer des Schaltvorganges zulässig ; nach erfolgter
Veränderung der Verbindung im abgeschalteten Wicklungsteil wird derselbe wieder eingeschaltet, wodurch im allgemeinen eine Unsymmetrie des Wicklungssystems entsteht, welche einen Ausgleichstrom hervorruft, der gleichfalls eine Überlastung bildet, die für die kurze Dauer ihrer Wirksamkeit statthaft ist. Nach Durchführung einer Anzahl von Umschaltungen entsteht auf diese Weise eine neue symmetrische Anordnung, welche das gewünschte neue Übersetzungsverhältnis aufweist und dauernd belastet werden kann.
Bei den bisher bekannten, nach diesem Prinzip ausgebildeten Anordnungen sind die Wicklungen der Transformatoren auf jener Seite, wo die Veränderung der Anschlüsse geschieht, in zwei Teile geteilt, die im normalen Betrieb parallel arbeiten ; während der Umschaltung arbeitet dagegen nur der eine Teil der Wicklungen auf das Netz, während die Umsehaltung am andern, vom Netz getrennten Teil vorgenommen wird. Zu diesem Zweck besitzt jede der beiden Hälften Anzapfungen, welche über einen im stromlosen Zustande zu betätigenden Umschalter (Kommutator) zu einem unter Strom zu betätigenden Schalter (Ölschalter) führen, welch letzterer die zeitweise Abschaltung der betreffenden Wicklunghälften vornimmt.
Infolgedessen muss jede Wicklung in zwei Hälften geteilt werden und es müssen für jede Phase zwei Reihen von Anzapfungen und Anschlussleitungen, zwei Kommutatoren und zwei Ölschalter (unter Last zu betätigende Schalter) vorgesehen werden.
Es sind auch Anordnungen bekannt, bei welchen die Unterteilung der Wicklung nur auf einen Teil derselben beschränkt wird oder bei welchen die Teilung der Wicklung ganz unterbleibt. In diesen Fällen, die im allgemeinen die Verwendung eines stromdämpfenden, meist als Spannungsteiler ausgebildeten induktiven Widerstandes erfordern, sind aber gleichfalls pro Phase zwei Reihen von Anzapfungen und Verbindungsleitungen, zwei (einpolig) Kommutatoren und zwei (einpolige) Schalter notwendig.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, bei welcher es nicht notwendig ist, die Wicklung in zwei parallel arbeitende Hälften zu teilen, bei welcher aber ausserdem die Zahl der Anzapfungen, Verbindungsleitungen, Stufenschalter und Schalter auf die Hälfte verringert wird, indem für jede Phase nur eine Reihe von Anzapfungen und Anschlussleitungen, ein (einpoliger) Stufenschalter und ein (einpoliger) Schalter notwendig ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass, anstatt die Phasenwicklungen in zwei parallele Hälften zu teilen, eine Wicklung benutzt wird, welche im normalen Belastungszustand in Dreieckschaltung oder allgemein in Polygonsehaltung arbeitet oder wenigstens in Dreieck (Polygon) geschaltete, die Anzapfungen enthaltende Wicklungsteile besitzt ; für die Dauer der Veränderung der Anschlüsse wird eine Dreieckseite (Polygon-
<Desc/Clms Page number 2>
seite) vom Netz abgeschaltet und es wird sodann an ihr im stromlosen Zustand die Umschaltung vorgenommen, während die übrige Wicklung in V-Schaltung (offenem Polygon) oder im allgemeinen in jener Schaltung, welche durch die Abschaltung der Dreieckseite (Polygonseite) entsteht, das Netz weiter speist.
In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele zwei Schaltungsanordnungen gemäss der Erfindung veranschaulicht, wobei nur jene Wieklungsseite (Primär-oder Sekundärseite), auf welcher die Veränderung der Anschlüsse geschieht, dargestellt ist, da die andere Transformatorseite in üblicher Weise ausgeführt werden kann.
Fig. 1 zeigt das Sehaltungsschema für eine Wicklung, die in Dreieck geschaltet ist, Fig. 2 das Schaltungsschema für eine Wicklung, die im wesentlichen in Stern geschaltet ist, wobei aber die drei Phasenwicklungen im normalen Belastungszustand an ein aus den mit den Anzapfungen versehenen Wicklungsteilen der drei Phasen gebildetes Dreieck angeschlossen sind (sogenannte Sterndreieckwieklung).
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist jede der drei untereinander im Dreieck ver-
EMI2.1
Der Anzapfungspunkt 0 kann über die Schalter Sa bzw. Sb bzw. So je nach der Stellung des zugehörigen
Stufensehalters Ca bzw. Ob bzw. Ce mit den Punkten 1, 2, J oder 4 verbunden werden. Die Stufen- schalter können natürlich für eine beliebige Zahl von Anschlüssen ausgebildet und vorgesehen werden.
Zur Erklärung der Arbeitsweise sei beispielsweise angenommen, dass der Transformator bei einer
Stellung der Stufensehalter, welche die Verbindungen 0 1 herstellt, belastet ist und dass sein Über- setzungsverhältnis auf jenen Wert gebracht werden soll, der den Verbindungen 0 2 der StufenschaltrI' entspricht. Zu diesem Zweck wird z. B. zunächst der Schalter Sa geöffnet und in der hiedurch vom
Netz abgetrennten Phase a am Stufensehalter Ca die Verbindung 0 2 hergestellt.
Hierauf wird der
Schalter Sa wieder geschlossen und sodann der Schalter Bb geöffnet und am Stufenschalter Cb die Ver- bindung 0 2 hergestellt ; es wird dann der Sehalter Cb wieder geschlossen, der Schalter Se geöffnet und am Stufenschalter Ce die Verbindung 0 2 hergestellt. Wird nunmehr auch der Schalter Se wieder geschlossen, so befindet sich der Transformator C in normaler Arbeitsschaltung, jedoch mit dem ge- wünschen neuen Übersetzungsverhältnis. Durch Wiederholung der eben beschriebenen Schaltvorgänge kann jedes bei dem Transformator vorgesehene Übersetzungsverhältnis eingestellt werden.
Bei diesem Schaltvorgang wird in den Zwischenzeiten, in welchen durch Öffnen eines der Schalter eine Phase vom Netz abgetrennt ist, das Netz von den andern beiden Phasen in V-Sehaltung gespeist ; in jenen Zwischenzeiten, in denen das Dreieck geschlossen ist, die Anschlussänderung jedoch erst in einer
Phase oder in zwei Phasen vorgenommen worden ist, fliesst in dem Dreieck ein durch die Verschiedenheit der Windungszahlen der drei Dreieekseiten bedingter Ausgleiehstrom. In beiden Fällen ergibt sich daher gegenüber den Stromverhältnissen bei normalem Betrieb eine Überlastung, die aber in beiden Fällen 'geringer ist als bei den bekannten Anordnungen mit parallel geschalteten Wicklungshälften.
In der Tat wird bei der erfindungsgemässen Anordnung nur ein Drittel der Wicklung abgeschaltet, während bei dem bekannten System der Parallelschaltung die Hälfte der Wicklung abgeschaltet wird ; der Strom steigt dabei nur im Verhältnis 3 : 1 anstatt im Verhältnis 2 : 1. Beim Schliessen des Dreiecks mit verschiedenen Windungszahlen der Seiten arbeitet die Spannung einer Sehaltgruppe in der neuen
Anordnung auf die Impedanz der drei für den Ausgleichstrom in Serie geschalteten Wicklungen, während bei der Parallelschaltung der beiden Hälften mit ungleicher Windungszahl die Spannung einer
Schaltgruppe auf die Impedanz der zwei für den Ausgleiehstrom in Serie geschalteten Wicklungen arbeiten würde.
Verzichtet man auf den Vorteil geringerer Überlastung, lässt man also eine bestimmte Überlastung für die Übergangszeit zu, so kann bei der erfindungsgemässen Anordnung im Vergleich zu den bekannten Anordnungen die Zahl der Anzapfungen vermindert werden, so dass als weiterer Vorteil gegenüber der bekanntenAnordnung der Parallelschaltung derWicklungshälften die weitere Reduzierung derAnzapfungen, Anschlussleitungen und Kontakte der Stufenschalter unter die Hälfte hinzutritt. Hiedurch wird die Ausführung des Transformators und des Stufensehalters einfacher und billiger bei gleichzeitiger Verminderung des Raumbedarfes der Apparatur.
Diesen bedeutenden Vorteilen gegenüber kommt es praktisch kaum in Betracht, dass der Strom, welcher von den Schaltern ein-und ausgeschaltet und von den Kontakten des Stufenschalters geführt wird, um etwa 15% höher ist als beim Parallelst stem (der Dreieckstrom tritt an Stelle des halben Netzstromes) und dass der Schaltvorgang in drei Stufen vor sich geht, anstatt, wie in den praktischen Ausführungen des Parallelsystems, in zwei Stufen (an die Stelle der Schaltung von zwei dreipoligen Schaltern und Stufensehaltern tritt die Schaltung von drei einpoligen
Schaltern und Stufenschaltern) ;
dass dieser Umstand praktisch von unwesentlicher Bedeutung ist, ist leicht einzusehen, wenn man berücksichtigt, dass bei der erfindungsgemässen Anordnung die Gesamtzahl der zu bewegenden Kontakte viel geringer ist.
Das Schaltungsschema der Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel die Anwendung der Erfindung auf einen Dreiphasentransformator oder eine Gruppe von drei Einphasertransformatoren, deren Wicklungen im wesentlichen in Stern geschaltet und an das aus den angezapften Wicklungsteilen 0-3 ge-
EMI2.2
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
geschlossen und befinden sich die Stufenschalter Ca, C%, Ce in jener Stellung, die in allen Phasen eine Verbindung miteinander entsprechenden Anzapfungen herstellt, so ist das Wieklungssystem vollkommen symmetrisch.
Soll nun die Übersetzung des Transformators geändert werden, so wird zunächst ein
Schalter, etwa Sa, geöffnet und der zugehörige stromlose Stufensehalter, etwa Ca, im gewünschten
Sinne betätigt ; es wird sodann der Schalter Sa wieder geschlossen und hierauf die Phase b und schliess- lich die Phase c in gleicher Weise umgeschaltet. Am Ende des ganzen Schaltvorganges befindet sich der Transformator wieder in vollkommen symmetrischer Schaltung, jedoch auf neuer Übersetzungsstufe.
Im Laufe der Umschaltung ist das Dreieck eine Zeitlang mit verschiedenen Windungszahlen der drei Dreieckseiten geschlossen. Um den hiebei auftretenden Ausgleichsstrom auf ein zulässiges
Mass zu beschränken, sind die Drosselspulen Ba, Bb und Be vorgesehen. Diese drei Drosselspulen werden zweckmässigerweise auf einen einphasigen Eisenkern so angeordnet, dass sich im normalen Belastungs- zustand, d. h. bei vollkommen symmetrischer Wieklungsanordnung (gleiche Windungszahl in jeder
Dreieckseite des Wicklungsdreieckes des Haupttransformators), die den Kern magnetisierenden Ampere- windungen vollkommen aufheben und dass daher an den Drosselspulen ausser dem praktisch vernach- lässigbaren Ohmschen Spannungsabfall kein weiterer Spannungsabfall auftritt.
Dem gleichen Zweck können auch andere, in bekannter Weise wirkende Anordnungen der Drosselspulen dienen ; letztere können beispielsweise auf einen dreiphasigen Kern angeordnet sein, so dass das Hauptfeld verschwindet, und es kann zur Aufhebung der Streufelder entweder jede Phasenwieklung in auf verschiedenen Schenkeln des Kerns angeordnete Teilwieklungen zerlegt werden oder es kann zu diesem Zweck eine im Dreieck geschlossene sekundäre Kompensationswicklung angeordnet werden.
Auf dem Eisenkern, welcher die Drosselspulen trägt, kann ferner eine besondere Wicklung (Hilfs- wicklung) so angeordnet werden, dass in ihr dann und nur dann eine Spannung induziert wird, wenn im Stromsystem der Schaltgruppen des Transformators eine Unsymmetrie auftritt. An diese Hilfs- wicklung kann ein mit entsprechender zeitlicher Verzögerung arbeitendes Relais angeschlossen werden, welches in an sich bekannter Weise, wenn infolge eines Fehlers in der Schalteinrichtung (z. B. an den
Bürsten des Stufenschaltfrs) eine durch dauernde Unsymmetrie bewirkte Stromüberlastung in der
Schaltung auftritt, die Abschaltung des Transformators bzw. der Transformatoren veranlasst.
Die Anordnung der Fig. 2 bietet die gleichen Vorteile der Verringerung der Zahl der Anzapfungen,
Ansehlussleitungen, Kommutatoren und Schalter wie die Anordnung der Fig. 1 und weist dieser An- ordnung gegenüber noch den weiteren Vorteil auf, dass die Überlastung auf einen kleinen Wicklungsteil beschränkt wird, der leicht und ohne grosse Kosten reichlich dimensioniert werden kann. Allerdings benötigt die Anordnung nach Fig. 2 Drosselspulen, welche bei der Anordnung nach Fig. 1 fehlen können.
Beide Anordnungen können zur automatischen Regelung der Übersetzung in bekannter Schaltung verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses von Mehrphasentrausformatoren oder mehrphasig geschalteten Gruppen von Einphasentransformatoren unter Last, mit Hilfe von Wicklungsanzapfungen und Stufenschaltern, wobei die Umschaltung nach und nach an Wieklungsteilen oder Kontakten erfolgt, welche für die Zeit des Schaltvorganges vom Netz getrennt sind, während die übrigen Teile der Wicklung weiter mit dem Netz zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die
EMI3.2
wobei in jeder Anzapfungen enthaltenden Polygonseite ein Schalter vorgesehen ist, um diese Seite für die Zeit der Umschaltung stromlos machen zu können.
<Desc / Clms Page number 1>
Arrangement for changing the transformation ratio of multi-phase transformers etc.
The invention relates to arrangements for changing the transformation ratio of multi-phase transformers, in particular three-phase transformers or three-phase ge
EMI1.1
of the transformer of existing taps happens. The change in the circuit takes place on winding parts that are temporarily disconnected from the network, i.e. without current, while the remaining part of the windings that remain connected to the network is able to feed the network in the meantime or, if the control takes place on the primary side , can be fed from the grid.
The resulting overload is however permissible for the short duration of the switching process; after
If the connection is changed in the disconnected winding part, the same is switched on again, which generally results in an asymmetry in the winding system, which causes an equalizing current which also forms an overload which is permissible for the short duration of its effectiveness. After a number of switchings have been carried out, a new symmetrical arrangement is created in this way, which has the desired new transmission ratio and can be continuously loaded.
In the previously known arrangements designed according to this principle, the windings of the transformers are divided into two parts on the side where the connections are changed, which work in parallel during normal operation; During the switchover, on the other hand, only one part of the windings works on the network, while the switchover is carried out on the other part which is separate from the network. For this purpose, each of the two halves has taps, which lead via a changeover switch (commutator) to be operated in the de-energized state to a switch (oil switch) that is operated when there is no current, the latter temporarily disconnecting the relevant winding halves.
As a result, each winding has to be divided in half and two rows of taps and connection lines, two commutators and two oil switches (switches to be operated under load) must be provided for each phase.
Arrangements are also known in which the subdivision of the winding is limited to only part of the same or in which the division of the winding is omitted entirely. In these cases, which generally require the use of a current-damping inductive resistor, usually designed as a voltage divider, two rows of taps and connecting lines, two (single-pole) commutators and two (single-pole) switches are also required per phase.
The invention relates to an arrangement in which it is not necessary to divide the winding into two halves working in parallel, but in which the number of taps, connecting lines, step switches and switches is reduced to half by only one for each phase A series of taps and connection lines, a (single-pole) step switch and a (single-pole) switch is necessary.
This is achieved in that, instead of dividing the phase windings into two parallel halves, a winding is used which, in the normal load state, works in a delta connection or generally in a polygon configuration or at least has winding parts connected in a triangle (polygon) containing the taps; for the duration of the change in the connections, a triangle side (polygon
<Desc / Clms Page number 2>
side) is switched off from the mains and the switchover is then carried out on it in the de-energized state, while the rest of the winding is in V-connection (open polygon) or generally in the circuit that is created by switching off the triangle side (polygon side), the network continues to feed.
In the drawing, two circuit arrangements according to the invention are illustrated as exemplary embodiments, only that side (primary or secondary) on which the connections are changed is shown, since the other side of the transformer can be implemented in the usual way.
Fig. 1 shows the schematic for a winding which is connected in delta, Fig. 2 shows the circuit diagram for a winding which is essentially connected in star, but with the three phase windings in the normal load condition to one of the winding parts provided with the taps the triangle formed by the three phases are connected (so-called star triangle waveform).
In the embodiment shown in FIG. 1, each of the three is triangularly
EMI2.1
The tapping point 0 can be switched via the switches Sa or Sb or So depending on the position of the associated
Step holder Ca or Ob or Ce are connected to points 1, 2, J or 4. The step switches can of course be designed and provided for any number of connections.
To explain how it works, it is assumed, for example, that the transformer is at a
Position of the tap changer, which establishes the connections 0 1, is loaded and that its transmission ratio should be brought to the value that corresponds to the connections 0 2 of the tap changer I '. For this purpose z. B. initially the switch Sa opened and in the meantime from
Network disconnected phase a on step holder Ca, the connection 0 2 established.
Then the
Switch Sa closed again and then switch Bb opened and connection 0 2 established at step switch Cb; the switch Cb is then closed again, the switch Se is opened and the connection 0 2 is established at the step switch Ce. If the switch Se is now closed again, the transformer C is in the normal working circuit, but with the desired new transformation ratio. By repeating the switching processes just described, each transmission ratio provided for the transformer can be set.
During this switching process, in the interim times in which one phase is separated from the network by opening one of the switches, the network is fed from the other two phases in V-position; in those intermediate times in which the triangle is closed, the connection change only occurs in one
Phase or in two phases, a compensating current flows in the triangle due to the difference in the number of turns on the three sides of the triangle. In both cases there is therefore an overload compared to the current ratios during normal operation, but in both cases this is less than in the known arrangements with parallel-connected winding halves.
In fact, only one third of the winding is switched off in the arrangement according to the invention, while half of the winding is switched off in the known system of parallel connection; the current only increases in a ratio of 3: 1 instead of a ratio of 2: 1. When the triangle closes with different numbers of turns on the sides, the voltage of one safety group works in the new one
Arrangement based on the impedance of the three windings connected in series for the equalizing current, while when the two halves are connected in parallel with an unequal number of turns, the voltage of one
Vector group would work on the impedance of the two windings connected in series for the balancing current.
If the advantage of lower overload is dispensed with, i.e. if a certain overload is allowed for the transition period, the number of taps can be reduced in the arrangement according to the invention compared to the known arrangements, so that as a further advantage over the known arrangement of the parallel connection of the winding halves the further reduction of the taps, connection lines and contacts of the tap changer by less than half. This makes the implementation of the transformer and the step holder simpler and cheaper while at the same time reducing the space required by the apparatus.
Compared to these significant advantages, it hardly comes into consideration that the current which is switched on and off by the switches and carried by the contacts of the tap changer is around 15% higher than with the parallel system (the triangular current takes the place of half Mains current) and that the switching process takes place in three stages, instead of, as in the practical versions of the parallel system, in two stages (instead of two three-pole switches and tap changers, three single-pole switches are used
Switches and multiple switches);
That this fact is practically of insignificant importance is easy to see when one takes into account that in the arrangement according to the invention the total number of contacts to be moved is much lower.
The circuit diagram of FIG. 2 shows, as an exemplary embodiment, the application of the invention to a three-phase transformer or a group of three single-phase transformers, the windings of which are essentially star-connected and are connected to the tapped winding parts 0-3.
EMI2.2
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
closed and the tap changers Ca, C%, Ce are in the position that creates a connection with each other in all phases, the weighing system is completely symmetrical.
If the translation of the transformer is to be changed, a
Switch, for example Sa, open and the associated currentless step holder, for example Ca, in the desired
Senses activated; switch Sa is then closed again and phase b and finally phase c are switched over in the same way. At the end of the entire switching process, the transformer is again in a completely symmetrical circuit, but at a new gear ratio.
During the changeover, the triangle is closed for a while with different numbers of turns on the three sides of the triangle. In order to reduce the compensating current occurring during this to a permissible
To limit the size, the choke coils Ba, Bb and Be are provided. These three choke coils are expediently arranged on a single-phase iron core in such a way that in the normal load condition, i.e. H. with a completely symmetrical weighing arrangement (same number of turns in each
Triangle side of the winding triangle of the main transformer), which completely cancel the amperage turns magnetizing the core and therefore no further voltage drop occurs at the choke coils apart from the practically negligible ohmic voltage drop.
Other arrangements of the choke coils that operate in a known manner can serve the same purpose; The latter can, for example, be arranged on a three-phase core so that the main field disappears, and to cancel the stray fields either each phase wave can be broken down into partial waves arranged on different legs of the core or a secondary compensation winding closed in a triangle can be arranged for this purpose .
A special winding (auxiliary winding) can also be arranged on the iron core, which carries the choke coils, so that a voltage is induced in it if and only if an asymmetry occurs in the current system of the transformer's vector groups. A relay operating with a corresponding time delay can be connected to this auxiliary winding, which in a manner known per se if, as a result of a fault in the switching device (e.g. to the
Brushing the step switch) a current overload in the caused by permanent asymmetry
Switching occurs, the shutdown of the transformer or the transformers caused.
The arrangement of Fig. 2 offers the same advantages of reducing the number of taps,
Connection lines, commutators and switches like the arrangement of FIG. 1 and has the further advantage over this arrangement that the overload is limited to a small winding part, which can be easily and generously dimensioned at low cost. However, the arrangement according to FIG. 2 requires choke coils, which can be absent in the arrangement according to FIG.
Both arrangements can be used for automatic control of the translation in a known circuit.
PATENT CLAIMS:
1. Arrangement for changing the transformation ratio of multi-phase transformer or multi-phase switched groups of single-phase transformers under load, with the help of winding taps and tap changers, the switching takes place gradually on weighing parts or contacts that are disconnected from the mains for the time of the switching process, while the remaining parts of the winding continue to cooperate with the network, characterized in that the
EMI3.2
a switch is provided in each polygon side containing taps in order to be able to make this side de-energized for the time of the switchover.