DE1293331B

DE1293331B - Variable transformer arrangement in three- or multi-phase design

Info

Publication number: DE1293331B
Application number: DE1965R0041214
Authority: DE
Original assignee: WOLFF REO BORIS VON
Current assignee: WOLFF REO BORIS VON
Priority date: 1965-07-31
Filing date: 1965-07-31
Publication date: 1969-04-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stelltransformator-Anordnung in Drei- oder Mehrphasenausführung, bestehend aus mindestens sechs Stelltransformator-Elementen ohne Schubwicklung mit parallellaufendem gemeinsamem Antrieb der Stromabnehmer, bei dem je speisende Netzphase mindestens zwei Elemente ein- und ausgangsseitig elektrisch parallel geschaltet sind und bei dem die Elemente konstruktiv nebeneinander angeordnet und zu den Phasen des speisenden Netzes zyklisch vertauscht geschaltet sind, nach Patent 1247 476.The invention relates to a variable transformer arrangement in Three- or multi-phase version, consisting of at least six variable transformer elements without thrust winding with parallel common drive of the pantograph, with at least two elements on the input and output side for each feeding network phase are electrically connected in parallel and in which the elements are structurally adjacent to one another arranged and switched cyclically reversed to the phases of the feeding network are, according to patent 1247 476.

Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, bei einer Stelltransformator-Anordnung der vorstehend genannten Art Maßnahmen zur gleichmäßigen Verteilung des abgegebenen Stromes auf die Elemente der einzelnen Phasen zu erreichen, wodurch eine weitere Verbesserung eintritt.The present invention is based on the object in a Variable transformer arrangement of the type mentioned above measures for uniform To achieve distribution of the output current to the elements of the individual phases, whereby a further improvement occurs.

Eine ungleichmäßige Stromverteilung kommt der unterschiedlichen Belastung der einzelnen Stelltransformatoren gleich und ist nachteilig. Von dieser Belastung werden insbesondere die aus Kohle bestehenden Stromabnehmerrollen spezieller Stelltransformatoren nachteilig betroffen. Ihr fallender Temperaturkoeffizient verschiebt bei einmal eingetretener Erwärmung die Belastung in Richtung des an sich bereits höher belasteten Elements. Ohne die erfindungsgemäße Anordnung können daher Schäden auftreten oder Beschränkungen hinsichtlich der Typenleistung nötig werden.An uneven current distribution comes from the different load of the individual variable transformers and is disadvantageous. From this burden in particular, the current collector roles of special variable transformers made of coal adversely affected. Their falling temperature coefficient shifts at once Once the temperature has occurred, the load in the direction of what is already higher in itself Elements. Without the arrangement according to the invention, damage can therefore occur or Restrictions regarding the type performance become necessary.

Die vorliegende Erfindung beruht demgegenüber auf der Erkenntnis, daß zwecks einer weiteren Verbesserung eine gleichmäßige Verteilung des für jede Phase abgegebenen Stromes auf die einzelnen Stelltransformatoren bzw. Stelltransformatoren-Elemente erfolgen muß, so daß eine gleichmäßige Belastung und ein übereinstimmender Spannungsabfall der zusammengehörigen Elemente erreicht wird.In contrast, the present invention is based on the knowledge that for the purpose of further improvement an even distribution of the for each Phase of the current delivered to the individual variable transformers or variable transformer elements must be done so that an even load and a corresponding voltage drop of the related elements is achieved.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Säulenstelltransformatoren beschränkt, ebenso nicht auf Stelltransformatoren, die konstruktiv als ein- oder mehrphasige Einheiten aufgebaut sind. Die Erfindung erstreckt sich vielmehr auf die Zusammenschaltung von Stelltransformatoren beliebiger Bauform - z. B. auch Ringstelltransformatoren - von jeweils gleicher Typenleistung. Vorausgesetzt wird lediglich, daß durch die mechanische Kupplung der Stromabnehmer der einzelnen Elemente untereinander ein hinreichender Leerlaufspannungsgleichlauf gewährleistet ist.The present invention is not directed to variable column transformers limited, also not to variable transformers, which are constructive as one or multi-phase units are built. Rather, the invention extends to the interconnection of variable transformers of any design - z. B. also toroidal transformers - of the same type performance in each case. The only requirement is that the mechanical coupling of the pantographs of the individual elements with one another Sufficient no-load voltage synchronization is guaranteed.

Die Erfindung besteht bei einer Stelltransformator-Anordnung der eingangs genannten Art darin, daß die Stromabnehmer der Elemente gleicher Phase über Stromverteilungsdrosseln zusammengeschaltet sind. Derartige Stromverteilungsdrosseln zum Ausgleich der Ströme mehrerer Stromabnehmer von Stelltransformatoren sind an sich bekannt.The invention consists in a variable transformer arrangement of the above mentioned type in that the pantographs of the elements of the same phase via power distribution chokes are interconnected. Such power distribution chokes to balance the currents several current collectors of variable transformers are known per se.

Bei den hier beschriebenen dreiphasigen Systemen findet die Erfindung in zwei Ausführungsformen Anwendung: 1. Bei der Zusammenschaltung von zwei oder dem Vielfachen von zwei dreiphasigen Stelltransformatoren werden mittenangezapfte Stromverteilungsdrosseln benutzt. Die Stromabnahme erfolgt an der Mittelanzapfung.The invention applies to the three-phase systems described here Application in two embodiments: 1. When interconnecting two or multiples of two three-phase variable transformers are center-tapped Power distribution chokes used. The current is drawn from the center tap.

z. Bei der Zusammenschaltung von drei oder dem Vielfachen von drei dreiphasigen Stelltransformatoren werden Stromverteilungsdrosseln ohne Anzapfung benutzt. Die Stromabnahme erfolgt an der sternpunktförmigen Zusammenschaltung der Stromverteilungsdrosseln.z. When interconnecting three or multiples of three Three-phase variable transformers are power distribution chokes without a tap used. The current is drawn from the star-point interconnection of the Power distribution chokes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand mehrerer Abbildungen beschrieben.Embodiments of the invention are based on several illustrations described.

A b b.1 zeigt die Grundschaltung bei der Zusammenschaltung von zwei dreiphasigen Stelltransformatoren; A b b. 2 zeigt die Grundschaltung bei der Zusammenschaltung von drei dreiphasigen Stelltransformatoren; A b b. 3 zeigt die Zusammenschaltung von vier dreiphasigen Stelltransformatoren unter Benutzung der Grundschaltung von A b b.1; A b b. 4 und 5 zeigen die kaskadische Zusammenschaltung von zwölf Stelltransformatoren unter Benutzung der Grundschaltungen gemäß A b b.1 und 2; A b b. 6 zeigt den Verlauf der Phasenspannungen bei der Zusammenschaltung von zwei Stelltransformatoren gemäß A b b.1 unter Belastung; A b b. 7 zeigt den Verlauf der Phasenspannungen bei der Zusammenschaltung von drei Stelltransformatoren gemäß A b b. 2 unter Belastung.A b b.1 shows the basic circuit when two are interconnected three-phase variable transformers; A b b. 2 shows the basic circuit for interconnection of three three-phase variable transformers; A b b. 3 shows the interconnection of four three-phase variable transformers using the basic circuit of A b b.1; A b b. 4 and 5 show the cascading interconnection of twelve variable transformers using the basic circuits according to A b b.1 and 2; A b b. 6 shows the course of the phase voltages when connecting two variable transformers according to A b b.1 under load; A b b. 7 shows the curve of the phase voltages in Interconnection of three variable transformers according to A b b. 2 under load.

A b b. 1 zeigt die Grundschaltung bei der Zusammenschaltung von zwei dreiphasigen Stelltransformatoren. Darin sind 1 und 2 zwei gleichdimensionierte, jeweils aus drei Elementen bestehende Stellentransformatoren und A die Stromverteilungsdrossel. Die äußeren Anschlüsse einer Stromverteilungsdrossel sind mit den Stromabnehmern des Stelltransformators 2, und zwar jeweils mit den zur gleichen Phase gehörenden Elementen des Stelltransformators, verbunden. Die Stromverteilungsdrossel A ist äußerlich ähnlich einem dreiphasigen Transformator in dreischenkliger (oder fünfschenkliger) Bauart aufgebaut, was durch die strichpunktierte Umrandung der Spulen angedeutet werden soll. An Stelle dieser Bauart können hier auch drei einzelne, im Fluß nicht verkettete Drosseln verwendet werden.A b b. 1 shows the basic circuit when two are interconnected three-phase variable transformers. 1 and 2 are two equally dimensioned, Variable transformers each consisting of three elements and A the power distribution choke. The external connections of a power distribution choke are with the pantographs of the variable transformer 2, each with the belonging to the same phase Elements of the variable transformer connected. The power distribution reactor A is externally similar to a three-phase transformer in three-legged (or five-legged) Type of construction, which is indicated by the dash-dotted line around the coils shall be. Instead of this type of construction, three individual ones can also be used here, but not in the river Chained chokes are used.

Die Wicklung einer Stromverteilungsdrossel ist fortlaufend und im gleichen Sinn ausgeführt. Bei der Hälfte der Windungszahl ist eine Mittelanzapfung angebracht, von der der Gesamtstrom an U, V oder W abgenommen wird. Die Zuführung der beiden Teilströme erfolgt über die äußeren Wicklungsenden. Die Stromverteilung erfolgt in bekannter Weise dadurch, daß bei ungleicher Durchflutung durch die Teilströme eine EMK in der Spule entsteht, die - bei gleicher EMK beider Einspeisungen -die Summe der treibenden Teilspannungen so weit verändert, bis Amperewindungsgleichgewicht besteht. Sind die Windungszahlen der beiden Teilspulen einander gleich, so folgt daraus, daß auch die Teilströme gleich sind.The winding of a power distribution choke is continuous and in executed the same sense. There is a center tap at half the number of turns attached, from which the total current at U, V or W is taken. The feed of the two partial currents takes place via the outer winding ends. The power distribution takes place in a known manner in that with unequal flow through the partial flows an EMF arises in the coil, which - with the same EMF of both feeds - the Sum of the driving partial voltages changed until ampere-turn equilibrium consists. If the number of turns of the two sub-coils is the same, it follows from the fact that the partial flows are also the same.

Bei der hier beschriebenen Anordnung handelt es sich bei jeder Stromverteilungsdrossel um ein abgeschlossenes System. Der mittlere Fluß ist Null, die Stromverteilung erfolgt allein in den miteinander verketteten Teilspulen einer Phase. Deshalb bleibt die Bauart - einzelne Stromverteilungsdrosseln je Phase oder dreiphasige Kombination - ohne Einfluß auf die Wirksamkeit der Anordnung. Aus wirtschaftlichen Gründen wird man häufig die dreiphasige Kombinationsbauart bevorzugen. Bei 2, 4, 8 und 16 Stelltransformatoren usw. erfolgt die Kaskadenschaltung unter ausschließlicher Verwendung mittelangezapfter Stromverteilungsdrosseln nach dem hier beschriebenen Prinzip.The arrangement described here applies to any power distribution reactor a closed system. The mean flow is zero and the flow is distributed only in the interlinked sub-coils of a phase. That's why the Design - individual power distribution chokes per phase or three-phase combination - Without affecting the effectiveness of the arrangement. For economic reasons the three-phase combination design is often preferred. With 2, 4, 8 and 16 variable transformers etc. the cascade connection is carried out using only medium-tapped Power distribution chokes based on the principle described here.

A b b. 2 zeigt die Grundschaltung bei der Zusammenschaltung von drei dreiphasigen Stelltransformatoren. Darin sind 1, 2 und 3 drei gleichdimensionierte Stehtransformatoren und E, F und G drei Stromverteilungsdrosseln. über die Stelltransformatoren gilt das zu A b b. 1 Gesagte. Die Stromverteilungsdrosseln E, F und G sind ebenfalls untereinander gleich. Ihre Bauart bzw. Schaltart unterscheidet sich jedoch gegenüber derjenigen von A b b. 1. Jeder Phase U, V oder W ist eine separate Stromverteilungsdrossel zugeordnet. Wegen der erforderlichen Aufteilung des abgegebenen Stromes einer Phase in drei einspeisende Teilströme muß in diesem Fall der durch eine Spule erzeugte Fluß die beiden anderen Spulen durchsetzen. Das führt zur Verwendung einer dreischenkligen Kernbauform, wie sie für Drehstromtransformatoren üblich ist. Windungssinn und Windungszahl sind auf allen Schenkeln gleich. Bei dieser Bauform und Schaltung stellt sich Gleichheit der Summenflüsse in den drei Schenkeln und damit Amperewindungsgleichheit ein: Die drei den Stelltransformatoren entnommenen Teilströme sind einander gleich.A b b. 2 shows the basic circuit when three three-phase variable transformers are interconnected. There are 1, 2 and 3 three equal-sized standing transformers and E, F and G three power distribution chokes. The same applies to A b b for the variable transformers. 1 said. The power distribution chokes E, F and G are also the same as one another. However, their design or switching type differs from that of A b b. 1. Each phase U, V or W is assigned a separate power distribution choke. Because of the necessary division of the output current of one phase into three feeding partial currents, the flux generated by one coil must pass through the other two coils in this case. This leads to the use of a three-legged core design, as is common for three-phase transformers. The sense of the windings and the number of windings are the same on all legs. With this design and circuit, the cumulative flows in the three legs are equal and thus the ampere turns are equal: The three partial currents taken from the variable transformers are equal to each other.

A b b. 3 zeigt die Weiterentwicklung der Grundschaltung gemäß A b b. 1 für die Zusammenschaltung von vier dreiphasigen Steiltransformatoren. Hierin sind 1, 2, 3 und 4 vier gleiche dreiphasige Steiltransformatoren. A, B und C sind Stromverteilungsdrosseln in der Bauart gemäß der Beschreibung zu A b b. 1, vorzugsweise in dreischenkliger Bauart. Die Stromverteilungsdrosseln A und B unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Baugröße von der Stromverteilungsdrossel C, da die Stromverteilungsdrossel C den doppelten Strom derjenigen der Stromverteilungsdrosseln A und B aufnehmen muß. Im Prinzip und Funktion stellt die Anordnung also die Kaskadierung der Anordnung gemäß A b b. 1 dar.A b b. 3 shows the further development of the basic circuit according to A b b. 1 for the interconnection of four three-phase step-up transformers. Here 1, 2, 3 and 4 are four identical three-phase step-up transformers. A, B and C are power distribution chokes of the type described for A b b. 1, preferably in a three-legged design. The power distribution chokes A and B differ in terms of their size from the power distribution choke C, since the power distribution choke C has to absorb twice the current of that of the power distribution chokes A and B. In principle and function, the arrangement represents the cascading of the arrangement according to A b b. 1 represents.

Bei einer weiteren Vervielfachung der Transformatoren auf z. B. 8 oder 16 dreiphasige Transformatoren wird in gleicher Weise in ein bzw. zwei Stufen kaskadiert. Bei z. B. 12 dreiphasigen Transformatoren muß in Abweichung hiervon eine Kombination der Schaltungen gemäß A b b.1 und 2 vorgenommen werden. So können zunächst drei Vierergruppen gemäß A b b. 3 kaskadiert werden. Diese drei Gruppen werden sodann nach dem Prinzip gemäß A b b. 1 zusammengefaßt, wie es in einem Blockschaltbild in A b b. 4 angegeben ist. Es können andererseits zunächst vier Dreiergruppen gemäß A b b. 1 geschaltet und sodann nach dem Prinzip gemäß A b b. 2 kaskadiert werden, wie es in einem Blockschaltbild in A b b. 5 angegeben ist.With a further multiplication of the transformers on z. B. 8 or 16 three-phase transformers will work in the same way in one or two stages cascaded. At z. B. 12 three-phase transformers must deviate from this a combination of the circuits according to A b b.1 and 2 can be made. So can initially three groups of four according to A b b. 3 can be cascaded. These three groups are then according to the principle according to A b b. 1 summarized as it is in a block diagram in A b b. 4 is indicated. On the other hand, there can initially be four groups of three according to A b b. 1 switched and then according to the principle according to A b b. 2 can be cascaded, as shown in a block diagram in A b b. 5 is indicated.

Die A b b. 4 und 5 sind der übersichtlichkeit halber symbolisch dargestellt.The A b b. 4 and 5 are shown symbolically for the sake of clarity.

In A b b. 4 enthält die erste Zeile 12 Steiltransformatoren gleicher Bauart, entsprechend den Ziffern 1 bis 4 in A b b. 1 bis 3. Die zweite Zeile enthält sechs Stromverteilungsdrosseln gleicher Bauart vom Typ A in A b b. 3. Die dritte Zeile enthält drei Stromverteilungsdrosseln gleicher Bauart vom Typ C in A b b. 3. Die vierte Zeile enthält eine Stromverteilungsdrossel vom Typ E (bzw. F, G), jedoch der Leistung entsprechend.In A b b. 4 the first row contains 12 step-up transformers of the same type Type of construction, corresponding to numbers 1 to 4 in A b b. 1 to 3. The second line contains six power distribution chokes of the same type of type A in A b b. 3. The third Line contains three power distribution chokes of the same type of type C in A b b. 3. The fourth line contains a power distribution choke of type E (or F, G), but according to the performance.

In A b b. 5 enthält die erste Zeile 12 Steiltransformatoren gleicher Bauart, entsprechende den Ziffern 1 bis 4 in A b b. 1 bis 3. Die zweite Zeile enthält vier Stromverteilungsdrosseln gleicher Bauart vom Typ E (bzw. F, G) in A b b. 3. Die dritte Zeile enthält zwei Stromverteilungsdrosseln vom Typ A in A b b. 3, jedoch der Leistung entsprechend. Die vierte Zeile enthält eine Stromverteilungsdrossel vom Typ C in A b b. 3, jedoch der Leistung entsprechend. Die Kaskadierung anderer, in den Beispielen nicht genannter Zahlen von Stelltransformatoren erfolgt durch sinngemäße Verwendung der Stromverteilungsdrosseln von der Bauart Typ A und Typ E, jeweils der Leistung entsprechend.In A b b. 5, the first row contains 12 step-up transformers of the same type Type of construction, corresponding to numbers 1 to 4 in A b b. 1 to 3. The second line contains four power distribution chokes of the same design of type E (or F, G) in A b b. 3. The third row contains two type A power distribution chokes in A b b. 3, however according to the performance. The fourth row contains a power distribution choke of type C in A b b. 3, but according to the performance. Cascading others, in the examples not mentioned numbers of variable transformers is carried out by Appropriate use of the type A and type power distribution chokes E, in each case according to the performance.

A b b. 6 zeigt den Verlauf der Phasenspannungen bei der Zusammenschaltung von zwei Stelltransformatoren gemäß A b b. 1 unter Belastung. Die verbleibenden Abweichungen rühren von der Unvollkommenheit des Ausgleichs der Streuung zwischen den Säulen her, wie sie bei der Zusammenschaltung zweier dreischenkliger Säulenstelltransformatoren gemäß Patent 1247 476 verbleibt. Die Abweichungen fallen jedoch infolge der erfindungsgemäßen Stromverteilung erheblich kleiner aus.A b b. 6 shows the curve of the phase voltages when two variable transformers are interconnected according to A b b. 1 under load. The remaining discrepancies are due to the imperfection of the compensation of the dispersion between the columns forth as it remains in the interconnection of two three limb column transformers according to Patent 1,247,476. However, the deviations are considerably smaller as a result of the current distribution according to the invention.

A b b. 7 zeigt den Verlauf der Phasenspannungen bei der Zusammenschaltung von drei Steiltransformatoren gemäß A b b. 2 unter Belastung. Hierbei zeigen sich bei der Messung nach der erfindungsgemäßen Anordung keine erkennbaren Abweichungen mehr.A b b. 7 shows the curve of the phase voltages during the interconnection of three step-up transformers according to A b b. 2 under load. This shows no discernible deviations when measured according to the arrangement according to the invention more.

Zusammenfassend wird festgestellt, daß die erfindungsgemäße Anordnung erhebliche Vorteile in bezug auf Betriebssicherheit, Ausnutzbarkeit und Übereinstimmung des Spannungsabfalls in den Phasen mit sich bringt. Dies wird durch Stromverteilung erreicht, die bei der Zusammenschaltung von zwei oder deren Vielfachen von Transformatoren durch im Prinzip einphasige mittelangezapfte Stromverteilungsdrosseln, bei der Zusammenschaltung von drei oder deren Vielfachen von Transformatoren durch auf dreischenkligen Kernen aufgebrachte Stromverteilungsdrosseln erzeugt wird. Bei der Zusammenschaltung größerer Zahlen von Transformatoren wird durch Stromverteilungsdrosseln der einen und/oder der anderen Bauart kaskadiert.In summary, it is stated that the arrangement according to the invention significant advantages in terms of operational safety, usability and consistency of the voltage drop in the phases. This is done through power distribution achieved when interconnecting two or multiples of transformers by means of, in principle, single-phase, center-tapped power distribution reactors when interconnected of three or their multiples of transformers through on three-legged cores applied power distribution chokes is generated. When interconnecting larger Numbers of transformers is determined by power distribution reactors of the one and / or the other of the other type cascaded.

Claims

Claims: 1. Variable transformer arrangement in three- or multi-phase design, consisting of at least six variable transformer elements without thrust winding with parallel common drive of the pantograph, in which at least two elements are connected electrically in parallel on the input and output side and in which the elements structurally arranged next to each other and switched cyclically reversed to the phases of the feeding network, according to patent 1247467, characterized in that the current collectors of the elements of the same phase are interconnected via current distribution chokes (A, B, C, E, F, G).

2. Variable transformer arrangement according to claim 1, characterized in that two current collectors are identical Phase are connected to a center tap by means of a power distribution choke and the outgoing current of the respective phase of the center tap of this current distribution choke can be found (A b b. 1).

3. Variable transformer arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that three power distribution chokes on a three- or five-leg transformer core are applied.

4. Variable transformer arrangement according to claim 1, characterized in that three current collectors of the same phase are connected by means of three identical current distribution chokes jointly mounted on a three-legged transformer core in a star connection with a star point led out and the outgoing current of the respective phase can be taken from the star point of this star connection ( From b. 2)

5. Variable transformer arrangement according to one or more of claims 1 to 4, marked. characterized by a cascade connection multiple power distribution chokes (A b b. 3 to 5).