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Stufentransformator
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stufentransformator, von dem mindestens eine der Wicklungen für jede Phase mindestens aus einer Stammwicklung, zwei Windungsschichten für die grobe Regelung und eiwrwindungsschicht mitanzapfungen für die feine Regelung besteht und wobei die Wicklung mit einem zusammengesetzten Stufenschalter zusammenarbeitet, mit dessen Hilfe das eine Ende (z. B. der Sternpunkt) des an dieser Wicklung angeschlossenen äusseren Stromkreises über eine durch den Stufenschalter gewählte Anzapfung der Schicht für die feine Regelung und den eingeschalteten Teil dieser Schicht entweder mit der Stammwicklung oder mit der Reihenschaltung der Stammwicklung und einer oder mehrerer Schichten für die grobe Regelung verbunden werden kann.
Bei den bekannten Stufentransformatoren dieser Art sind die Schichten für die grobe Regelung dauernd, d. h. auch wenn die Schichten nicht im Betrieb sind, in Reihe miteinander und mit der Stammwicklung geschaltet * Sowohl während des normalen Betriebes als auch, wenn die Wicklung von einer Spannungswelle mit steiler Front (Stossspannung) getroffen wird, werden in diesen Schichten für die grobe Regelung Spannungen induziert, die sich addieren, so dass, wenn die Schichten für die grobe Regelung ausgeschaltet sind, d. h. der Transformator für Regelung des niedrigsten Spannungsbereiches geschaltet ist,
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che Spannungsdifferenz auftritt.
Im normalen Betrieb bietet diese Spannungsdifferenz wenig Schwierigkeiten, es sei denn, dass der Regelbereich nicht gross ist, denn die bei der Betriebsfrequenz in diese Schichten induzierten Spannungen haben einen verhältnismässig geringen Wert. Dies wird aber anders beim Eindringen einer Stossspannungs- welle, in welchem Falle sehr hohe Spannungen in den verschiedenen Windungsschichten erzeugt werden können, die es notwendig machen, zusätzliche Isolation anzubringen und den Transformator und den Stu- fenschalter grösser auszuführen.
Die Erfindung hat den'Zweck, die bei Stufentransformatoren der erwähnten Art vorhandenen Schwie- rigkeiten wesentlich zu mildern. Sie besteht darin, dass der Stufenschalter derart ausgeführt ist und die Schichten für die grobe Regelung derart am Stufenschalter angeschlossen sind, dass in den Stellungen des Stufenschalters, in denen alle Schichten für die grobe Regelung ausser Betrieb sind, jede dieser Schichten unmittelbar oder lediglich über den Stufenschalter mit dem Ende der Stammwicklung verbunden ist und in allen andern Lagen des Stufenschalters jede ausgeschaltete Schicht für die grobe Regelung unmittelbar mit dem Anfang der am nächsten liegenden eingeschalteten Schicht für die grobe Regelung verbunden ist.
In diesem Falle werden die in die verschiedenen, sich nicht im Betrieb befindenden Schichten für die grobe Regelung induzierten Spannungen nicht zusammengezählt, und die Spannungsdifferenz zwischen be- nachbarten Windungen verschiedener Schichten beträgt dann höchstens die in einer Schicht erzeugte Spannung.
Diese und andere Merkmale der Erfindung gehen aus der untenstehenden Beschreibung der in der Zeichnung schematisch angedeuteten Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor. In der Zeichnung sind :
Fig. 1 das einphasig gezeichnete Schema einer bekannten Transformatorwicklung mit Stufenschalter,
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Schema einer andern Transformatorwicklung mit Stufenschalter nach der Erfindung bei fünf verschiedenen Stellungen dieses Schalters.
Bei dem bekannten Stufentransformator nach Fig. 1 ist 1 die Stammwicklung der regelbaren Wicklung, sind 2a und 2b Windungsschichten für die grobe Regelung und ist 3 eine Windungsschicht mit Anzapfungen 4 für die feine Regelung. Die Schichten 2a und 2b sind dauernd miteinander und mit der Stammwicklung 1 in Reihe geschaltet. Der mit dieser zusammengesetzten Wicklung zusammenarbeitende Stufenschalter besteht aus zwei Teilen 5 und 6, von denen der Teil 5 die Schicht 3 für die feine Regelung wahlweise unmittelbar oder über eine oder mehrere in Reihe geschaltete Schichten 2a, 2b für die grobe Regelung in Reihe mit der Stammwicklung schalten kann und der Teil 6 zur Zusammenarbeitung mit den Anzapfungen 4 der Schicht 3 dient. Mit 7 ist ein elektrisch leitender Schirm für die Potentialsteuerung zwischen den Schichten 2b und 3 angedeutet.
Dieser Schirm ist für eine schnelle Verteilung der Stols- spannungswelle über die ganze Höhe der Wicklung erforderlich.
Sind die Schichten 2a und 2b nicht im Betrieb, was in der gezeichneten Stellung des Schalters 5 der Fall ist, so wird zwischen dem Schirm 7 und dem unteren Ende der Schicht 2b eine Spannungsdifferenz auftreten, die der Summe der in die Schichten 2a und 2b induzierten Spannungen gleich ist. Beim Auftreten von Stossspannungen kann diese Spannungsdifferenz grolde Schwierigkeiten hervorbringen. Diese Spannungsdifferenz und die dadurch verursachten Nachteile werden mit dem Regelbereich grösser.
Erfindungsgemäfj wird nun die Schaltung der verschiedenen Teile der Stufenwicklung derart ausgeführt, dass zwischen den Schichten dieser Wicklung unter sich und zwischen Schichter, derselben und Schirmen für die Potentialsteuerung auch beim Auftreten von Stossspannungswellen keine unzulässig hohen Spannungsdifferenzen erzeugt werden.
Ein Beispiel einer solchen Schaltung ist in den Fig. 2 - 5 dargestellt. Die Stufentransformatorwicklung besteht in diesem Falle aus der Stammwicklung 1, den Schichten 2a. 2b und 2c für die grobe Regelung und der Schicht 3 mit Anzapfungen 4 für die feine Regelung. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass für jede Phase die erste Schicht 2a für die grobe Regelung dauernd in Reihe mit der Stammwicklung 1 verbunden ist und dass der Teil 5 des Stufenschalters 5,6 für jede der Schichten 2b und 2c für die grobe Regelung mit einem Umschalter 8a bzw. 8b versehen ist, mit dessen Hilfe die betreffende Schicht entweder mit der Stammwicklung oder mit dem Anfang einer vorhergehenden, sich im Betriel befindenden Schicht für die grobe Regelung verbunden werden kann.
In Fig. 2 sind alle Schichten 2a, 2b, 2c für die grobe Regelung ausser Betrieb, und sie sind alle am Ende der Stammwicklung 1 angeschlossen. Auch die Schicht 3 für die feine Regelung ist unmittelbar mit der Stammwicklung in Reihe geschaltet. In Fig. 3 sind die Stammwicklung 1, die Schicht 2a und die Schicht 3 in Reihe geschaltet, und die Schichten 2b und 2c sind ausser Betrieb gesetzt, und sie sind durch die Umschalter 8a, 8b unmittelbar mit dem Ende der Stammwicklung 1 oder, was dasselbe ist, mit dem Anfang der Schicht 2a verbunden.
In Fig. 4 verbindet der Stufenschalter mittels der Umschalter 5, 8a und 8b sowohl die Stammwicklung 1, die Schichten 2a, 2b und die Schicht 3 in Reihe miteinander als auch die sich ausser Betrieb befindende Schicht 2c für die grobe Regelung mit dem Anfang lez vorhergehenden Schicht 2b, d. h. mit dem Anfang der am nächsten liegenden Schicht für die grobe Regelung, an deren Ende die Schicht 3 für die feine Regelung angeschlossen ist. In Fig. 5 sind alle Schichten der Stufenwicklung im Betrieb.
Es wird klar sein, dass die Wicklung nach Fig. 2-5 auch mit zwei oder mit mehr als drei Schichten für die grobe Regelung versehen sein kann.
Bei derAnordnung nachFig. 6-10 ist die Wicklung mit vier Schichten 2a, 2b, 2c, 2d für die grobe Regelung versehen. Diese Schichten sind paarweise dauernd in Reihe geschaltet. Für jedes Paar dieser Schichten ist der Stufenschalter mit zwei Umschaltern 9a, 9b bzw. 10a, 10b versehen, von denender Umschalter 9a bzw. 10a entweder den Anfang der ersten Schicht 2a, 2coder jen Knotenpunkt zwischen beiden Schichten eines solchen Paares mit einem vorhergehenden Teil der Wicklung und der Umschalter 9b bzw. 10b entweder dasEnde der zweiten Schicht 2b, 2d oder denKnotenpunbt zwischen beiden Schichten eines solchen Paares mit einem folgenden Teil der Wicklung verbinden kann.
InFig. 6 sind alle Schichten 2a, 2b, 2c, 2d für die grobe Regelung ausser Betrieb. In diesem Falle ist die Schicht 3 für die feine Regelung unmittelbar mit dem Ende der Stammwicklung verbunden und sind die Knotenpunkte der Schichtenpaare 2a, 2b, bzw. 2c, 2d an der Verbindung zwischen der Wicklung 1 und der Schicht 3 angeschlossen. In Fig. 7 ist die Schicht 2d im Betrieb. und die Schichten 2a, 2b, 2c sind ausser Wirkung. Die letzteren Schichten für die grobe Regelung sind alle mit ihrem einen Ende am Ende der Stammwicklung 1 und am Anfang der Schicht 2d für die grobe Regelung angeschlossen. Die Schicht 3 für die feine Regelung ist mit dem Ende der Schicht 2d verbunden. In Fig. 8 sind zwei Schichten 2c und 2d
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für die grobe Regelung eingeschaltet, und die Schichten 2a und 2b sind ausser Betrieb.
Die letzteren Schichten sind wieder mit dem Ende der Stammwicklung 1 und mit dem Anfang der Schicht 2c verbunden. In Fig. 9 ist nur die Schicht 2a für die grobe Regelung ausser Betrieb, und diese Schicht ist mit dem Ende der Stammwicklung l und dem Anfang der Schicht 2b verbunden. Alle sich im Betrieb befindenden Schichten 2b, 2c, 2d und 3 sind miteinander und mit der Stammwicklung 1 in Reihe geschaltet. In Fig. 10 sind alle Schichten 2a, 2b, 2c, 2d und 3 in Reihe miteinander am Ende der Stammwicklung 1 angeschlossen.
Obwohl die Wicklung nach Fig. 6 - 10 mit zwei Schichtenpaaren für die grobe Regelung versehen ist, kann sie auch mit nur einem Paar oder mit mehr als zwei Paaren solcher schichten versehen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stufen transformator, von dem mindestens eine der Wicklungen für jede Phase mindestens aus einer Stammwicklung, zwei Windungsschichten für die grobe Regelung und einer Windungsschicht mit Anzapfungen für die feine Regelung besteht und die Wicklung mit einem zusammengesetzten Stufenschalter zu- sammenarbeitet, mit dessen Hilfe das eine Ende, z.
B. der Sternpunkt, des an dieser Wicklung angeschlossenen äusseren Stromkreises über eine durch den Stufenschalter gewählte Anzapfung der Schicht für die feine Regelung und den eingeschalteten Teil dieser Schicht entweder mit der Stammwicklung oder mit der Reihenschaltung der Stammwicklung und einer oder mehrerer Schichten für die grobe Regelung verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenschalter (, 5, 6, 8a, 8b bzw. 6,9a, 9b, 10a, 10b) derart ausgeführt ist, und die Schichten (2a, 2b, 2c, 2d) für die grobe Regelung derart am Stufenschalter angeschlossen smd, Jass Ln den Stellungen des Stufenschalters, in denen alle Schichten für die grobe Regelung ausser Betrieb sind,
jede dieser Schichten unmittelbar oder lediglich über den Stufenschalter mit dem Ende der Stammwicklung (1) verbunden ist und in allen andern Lagen des Stufenschalters jede ausgeschaltete Schicht für die grobe Regelung unmittelbar mit dem Anfang der am nächsten liegenden eingeschalteten Schicht für die grobe Regelung verbunden ist.