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Transformator mit Stufenwicklung und Zusatztransformator Die Erfindung
bezieht sich auf einen Ein- oder Mehrphasentransformator mit einer in eine Stammwicklung
und eine Stufenwicklung unterteilten Arbeitswicklung und einem Zusatztransformator,
wobei die Stufenwicklung entweder nur eine Feinstufenwicklung oder eine solche mit
vorgeschalteter Grobstufe sein kann.
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Bei einem Transformator mit einer Stufenwicklung zur Einstellung der
Spannung und bestimmten geforderten technischen Daten (Nennleistung, Leerlaufverluste,
Kurzschlußverluste und Kurzschlußspannung) gibt es eine Ausführung mit den niedrigsten
Herstellkosten. Ein solcher Transformator hat einen bestimmten Kernquerschnitt,
eine bestimmte magnetische Induktion und eine bestimmte Stromdichte in der Wicklung.
Kernquerschnitt und Induktion bestimmen zusammen mit der Frequenz die Windungsspannung.
Da im Hinblick auf einen Parallelbetrieb von Transformatoren im Übersetzungsverhältnis
nur eine Toleranz von 0,5 % zugelassen ist, muß das Verhältnis aus Stufenspannung
zu Windungsspannung möglichst eine ganze Zahl sein oder zumindest sehr in ihrer
Nähe liegen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt werden kann, muß durch Änderung
der Windungsspannung die optimale Ausführung des Transformators verlassen werden.
Dieser Fall ist um so unangenehmer, je kleiner das Verhältnis der Stufenspannung
zur Windungsspannung wird.
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Um auch in solchen Fällen die günstigste Windungsspannung einhalten
zu können, ist eine aus Haupt- und Zusatztransformator bestehende Anordnung für
Dreiphasennetze bekannt, bei der die Erregung des Zusatztransformators einer von
den Leistungswicklungen des Haupttransformators galvanisch getrennten Stufenwicklung
entnommen wird. Es ist bekannt, daß auch eine Ausgleichswicklung als Stufenwicklung
ausgebildet werden kann. Es ist ferner eine Anordnung bekannt, bei der zur Änderung
der Übersetzung jeder Wicklungsteil der Dreieckswicklung des Haupttransformators
mit Anzapfungen versehen ist und der bewegliche Kontakt des zugehörigen Stufenschalters
mit dem einen Ende des entsprechenden Erregerwicklungsteiles des Zusatztransformators
verbunden ist, während das andere Ende dieses Wicklungsteiles an ein Ende des Dreiwicklungsteiles
angeschlossen ist. Gemeinsam bei diesen Lösungen ist, daß der Haupttransformator
auf eine konstante Spannung transformiert und nur der Zusatztransformator stufenweise
die gewünschte Zusatzspannung liefert.
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Es ist ferner eine Anordnung bekannt, bei der durch einen beweglichen
Schaltkontakt eine direkte grobstufige Einstellung und durch einen weiteren getrennt
zu bedienenden beweglichen Schaltkontakt über einen Zusatztransformator eine feinstufige
Einstellung möglich ist.
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Der Zusatztransformator wird jedoch erfahrungsgemäß zu groß, weshalb
diese Anordnung keine wirtschaftliche Lösung darstellt. Aufgabe der Erfindung ist
es, unter Beibehaltung der günstigsten Windungsspannung die Einstellung eines Teiles
der Stufenspannung durch die Stufenwicklung und des verbleibenden Teiles durch die
Zusatzwicklung eines Zusatztransformators zu bewirken, um damit die Leistung des
Zusatztransformators gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich herabzusetzen.
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Die Erfindung bezieht sich demnach auf einen Transformator mit Stufenwicklung,
bei dem durch einen Zusatztransformator eine veränderbare Zusatzspannung in den
äußeren Hauptstromkreis übertragbar ist und bei dem die Erregerwicklung des Zusatztransformators
mit einem ihrer Anschlüsse an einen beliebigen festen Anschlußpunkt der Stufenwicklung
angeschlossen ist. Bei einem derartigen Transformator wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß der zweite Anschluß der Erregerwicklung des Zusatztransformators mit demselben
beweglichen Stufenkontakt der Stufenwicklung verbunden ist, der auch im äußeren
Hauptstromkreis liegt.
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Ein Vorteil ist die sehr viel kleinere Typenleistung des Zusatztransformators
gemäß der Erfindung gegenüber dem der bekannten Ausführungen. Von besonderer Bedeutung
ist das für sehr große Transformatoren, die bahnprofilgängig sein müssen.
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Vorzugsweise liegt die Zusatzwicklung des Zusatztransformators zwischen
der Stammwicklung und der Stufenwicklung. Dadurch ist die Zusatzwicklung des Zusatztransformators
von äußeren Überspannungen,
beispielsweise Stoßspannungen, durch
die vorgeschaltete Stufenwicklung geschützt. Zwischen der Erregerwicklung und der
Zusatzwicklung des Zusatztransformators bestehen nur geringe Potentialunterschiede.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung für einen Transformator mit
zwei Wicklungen beispielsweise und schematisch erläutert.
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F i g. 1 zeigt ein einpoliges Schaltbild der Unter-und Oberspannungswicklung
eines Ein- und Mehrphasentransformators, dessen nicht einstellbare Wicklung
1 mit den Klemmen u (v, w) und x (y, z) verbunden ist. Das
Ende x ist entweder mit den Enden (y und z) der anderen Phasen (Sternschaltung)
oder dem Anfang (v) (Dreieckschaltung) der Nachbarwicklung verbunden. Die andere
Wicklung ist in die nicht angezapfte Stammwicklung 2 und die mit den Anzapfungen
a, b, c, d, e versehene Feinstufenwicklung 3 unterteilt. Zwischen dem Ende
K der Stammwicklung 2 und dem Anfang 0 der Feinstufenwicklung 3 ist die Zusatzwicklung
4 des Zusatztransformators 4, 5 eingeschleift. Die Wicklung 2, 4 und teilweise die
Wicklung 3 liegen dabei im Hauptstromkreis, der durch die an den Klemmen
U und X angeschlossenen Verbraucher oder Erzeuger geschlossen wird.
Im Hauptstromkreis können sich auch weitere Wicklungsteile der Transformatoren befinden.
Die Erregerwicklung 5 (sie bildet zusammen mit einem Teil der Regelwicklung 3 einen
Nebenstromkreis) liegt zwischen der auch dem Hauptstromkreis angehörenden Klemme
X und beispielsweise dem Anfang 0,
vorzugsweise jedoch der Mitte M der Feinstufenwicklung
3. Die Verbindung der Erregerwicklung S mit der Mitte M der Feinstufenwicklung ermöglicht
es, den Zusatztransformator 4, 5 nur für die Hälfte der bei Verbindung der
Erregerwicklung 5 mit dem Anfang 0 der Feinstufenwicklung 3 notwendigen Typenleistung
auszulegen, weil hier von Zu- und Gegenschaltung Gebrauch gemacht wird. Durch den
Schaltarm 9 wird einerseits das Übersetzungsverhältnis des Haupttransformators und
gleichzeitig die an der Erregerwicklung 5 des Zusatztransformators liegende Spannung
und damit die Zusatzspannung des Zusatztransformators geändert.
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Bei Transformatoren mit einem größeren Einstellbereich ist es üblich,
die Stufenwicklung aus Grobstufen und Feinstufen aufzubauen. Erfindungsgemäß liegt
hierbei die Erregerwicklung des Zusatztransformators an der Summenspannung von Grobstufe
und eingeschalteten Feinstufen. Eine andere Variante hierzu wird erfindungsgemäß
dadurch gewonnen, daß bei eingeschalteter Grobstufe die Erregerwicklung an der Spannung
den eingeschalteten Feinstufen, bei eingeschalteter Grobstufe jedoch an der Differenzspannung
von Grobstufe und eingeschalteten Feinstufen liegt. In den Anordnungen nach F i
g. 2 und 3 ist außer der Stammwicklung 2 und der Feinstufenwicklung 3 noch eine
Grobstufe 6 mit ihrem Anfang 7 und ihrem Ende 8 vorgesehen. Die Zusatzwicklung des
Zusatztransformators liegt zwischen dem Ende K der Stammwicklung und dem Anfang
7 der Grobstufe. Der Umschaltkontakt W erlaubt die Zu- oder die Abschaltung der
Grobstufenwicklung. In F i g. 2 ist das eine Ende der Erregerwicklung 5 mit dem
Anfang 7 der Grobstufe, das andere Ende mit der Klemme X verbunden. In F i g. 3
dagegen liegt das eine Ende der Erregerwicklung am Ende 8 der Grobstufe 6. Diese
Anordnung der Erregerwicklung vermindert die maximal an ihr liegende Spannung auf
etwa den halben Wert, denn die Zusatzspannung wechselt beim Durchlaufen der Stufen
ihr Vorzeichen. Dadurch wird die Typenleistung des Zusatztransformators etwa halbiert.