DE1513992A1 - Anordnung von Stufenschaltern in Transformatoren mit Regelwicklungen - Google Patents

Description

• Anordnung von Stufenochaltern In Transformatoren mit Regelwicklungen Zur Spannungeregelung unter Last mittels Stutenacbaltern stehen bisher einige Stutenenbaltungsanordnungen, wie z# B, Pig. 1 bin 4 zur Wabl. In Pigo 1 bin 4 und In den folgenden wird stete die Einntellwicklung 20 mit 9 Stufen angenommen. Die Anzapfungen werden stete mit 1 bin 10 bezeichnet.
• Zur Sternpunktregelung an leistungstrannformatoren wird meistenn ein Stufenschalter gezU Pig. 1 und%2 angewendet. Er beoteht aus einem Wähler mit den Isautkontakten 16 und 17 und aus einem Lasteebalter 15, mit Umlenkung der Peinstufenwicklung 20 mittels eines Wendern 19 zu den Anzapfungen 11 aclar 129 oder mit mehrmaliger Umlenkung der Yeinstufenwicklung 20 mittel* einen Grobwählern 18 an die Anzapfungen 11 bin 14. par eine Eingangeregelungt wie s# B, bei SpßrtraU0fOrmt0rOn« Pig. 3 und Pig, 4 mit Serienwicklung 22 und Parallelwicklung 23 wird oft @in Stutennebaltgr mit Einfach»nder 26 bzw- mit Doppelwender 27 angewendet wobei dUrch Vertauschen der Netzanaoblünee die Umkebrung das Regeleinnes der Stufenwicklung erfolgt. Bekannt ist aueb eine Umkehrung den Regeleinnee der Stutenwicklung durch eine Doppelnebaltung Pig. 51 die aue zwei Wählern mit zwei Kontaktfabnen 50 und 51 und zwei Lanteabaltern 15 und 38 besteht.
• Die Auslegung den Transformators., besondere die Festlegung der Wicklungeabetffle wie s. B. die Abstände 399 40 und 41 in der geo»triscben Daretellung den Wicklungeaufbaus eines Spartransformatore Fig. 8 richtet.sich bauptoäeblicb nach den auftretenden leansprucbungen bei Überspannung, besondere bei Stofispannung4vorgängen in den betreffenden Wicklungen bzw. Wicklungeteilen, Auf die Höhe der Otoßspannung können viele Paktoren Einfluß haben. Sehr ungünstig auf die Stoßbeanspruchung wirken je- doch die Wicklungnenden, die nicht an Erde angeseblossen sind, d. b, Wicklungen bzw. Wicklungstelle. die zum freien Schwingen angeregt worden können. Je größer die Windungezahl solcher freischwingender Wicklungetelle ist, um so höher ist die auftretende Stoßbewupruehung In den schon erwähnten Ab- ständen 391 40 und 41 in Zig. 8. Bei den meinten bekannten Anordnungen von Stufennebaltern ergeben nieb Stufenschalter-

  Gtellungen, bei denen es zum freien Schwingen von Wicklunge-

  teil-en kommt, Bei den üblichnn Anordnungen Fig, 1 bie A# be-

  13ond9,##', hei Fig, 3 und 4. die hier speziell betrachtpt wer-

  #e,i, bei Nennutellung, d. b, wenn der Laufkontakt 17

  ,#n l' 3tiife% und der Laufkontezt i6 auf Klem-

  litufe# liegt, die ganre GlizfenwJ(-kLunf#

  Di r, vei-ursi.ez-liten hoben Stoßbeazinpruci),ii.I#en

  -)ci großeln colche Wertr, daL eie zu

  Wicklungeabständf-,n. Es muß dann in "3n'tIirzi)

  fern cuidf-"rc-, W#cklungocnordnungen niebt vori-,ezogen kör-

  nen, durch aufweiidJCe Uberspannungssehutranordnungen Abl)tIfe

  geaCaffen

  Alo BeiaDiel wird In Fig, 6 und 7 ein l-,inphasenLqpar,tr##.nnfor-

  mator, der a)9 ei.nrm 111aupttransforrator mit den Wicklunlen

  22, '1213 und der Ti-rtiärwicklung 28 besteht und mit einer Re-

  ge.1..tran,-formator aus einer Stufenwl,i-I#.lung 20 -und Erregerwirk-

  lung 291 im unterge-bMcht ist, dargestellt,

  .Mi ii Uber

  Ppannungssehutz Dir die.ge WJcklung wird nun

  21

  #,iÄfg 3 A')lettern 32, 33, 3A ge.,rK:iß Fiel 6 aus zwei

  AbleItern 36 und 37 gc-Täß Fic. 7 a-usgeführt.

  Die Ansehlüs#ip zu den Ahleitern müssen herausgeführt erei-den"

  vian außer der Stroiidii,r-liführung 30. die der unge.#ebützte

  geltransformator benötigt, noch zusätzliche aufwendige Lobr-

  fc,1c)idurcbf»Ubrutigen 31 erfordert. Bei kleineren riegelbereichen,

  bei denen größere Wiekl-ungaabstände noch obne Überspannungs-

  sehutz ausgeführt werden Unnen, muß auch mit einer VerteuerunR

  #ervoll:nit we rtien. (ift wegen größerer radialer Atmennungen der

  20 und dtr S'erlenwicklung 22 mehr Wicklungeku-

  J.9t. Davon eind die meinten Spartranaformiato--

  rrn b(#troffün, die An FügelwIeklung eJrit- Stufenwl(-klung Elit

  ju-- ond tz 9 durth Netzvf#i,tauf-(-hiine

  1)(#ncl-.riebezie holie Aufwand kann nach der Ei-I'Iii-.iiin4! ent-

  ,vr--dr)- t#-anz #-,ufirnhoben od-r zurrAndent vei"j4.1i(1f,i,1 wer-

  Ple litetrifft rine Anordnutir von 01.ufntitii.IinIt(,rn

  ii, 'fr,tnnformf,ilor(,n inilt die nieht in ii.1 Ion

  t,il.Pill-iniyqi i ol 1"41.,-ndig vom Betrieb",utrom tliii (lif 1 üaaen

  -#iid bei der (Irr geregelte Spannutigrilini-c.i(-li mil üiner

  1 (1(-:i 1 a 1 ben ly-eregel ten Sp,-iniiizngi31)PI,( i (llen

  Eitieltpft;lii,t, ititg dadurrli pekennzeielinet, dnß vorre-

  t4:3lien ninfl, durch v-f Iche bAJ allen Stellungen der frei endi,#ildn,

  voni T#:?t.-it.I)rintror nicht durchflüsEiene Teil der in Reihe re.-

  höchstens etwa die halbe Rege.Iviii!-

  einnimmt, irsi auf din k3rhaltunrpn 1 - 4 anweild-

  bar- Die (-i«,t-iI'(?n Wirkungen werden Insbesondere di11.01

  einen aua einem M'Her und einem entsprechenden Jon-

  der beetelienden 01-1., f ter erreIeht. der mit der 'Stuf eil-

  wiel.lllnß 00 #-Irdl daß sich die Nennel#ell.ullf, in dir

  LAtte der Stufenwieltlung befindet, Und daß bei a21en Stel-

  lungen der frei endende vor Strom nicht durchflossene Teil

  der In Reihe geschjt#I.teten Regelwindungen höchstens etwa die

  halbe Regelwl,ndungnzalil einnimte Der Bügelwindungezahl ent-

  SPricht dabei definitlonsgo%U beispielsweise 11 % der Nenn-

  Spannung, wenn dpr 'Regelbereieb 11 % der Nennspannung betrHgt,

  Die Umkehrung des Regeleinnes erfolgt dabei wie bei bekannten

  Anordnun"en durch Vertauschen der Netz#infiplilitfj.je.

  In 21.ir. 10 int im PrInzip die Erfindung

  zeigt die detaillierte Schaltung, während In Pig. 12 biß 21

  einige Phasen den Stufenechaltungsverlaufs anlYegeben sind

  Die Wender 50 und 48 von Pig. 10 sind In 21-,1, 11 durch einen

  Doppelwender 53 dargestellt.

  Der Wähler 46 und der mit Ihm stets vorbuniene Lastechalter

  47 werden dabei In den betrachteten Ochaltetellungen Fig. 12

  bis 21 mit 54 bezeichnet und vereinfaebt dargestellt.

  6

  Aiifjgeljeii(1 von der Nelinntgilung (pig. 12)! bei der höchstens

  5 Stufen mit freiem Ende vom Strom nicht durcbfloscen werden,

  vei-I,;#iiift (lle Aufwärteregelung bis zu 4-4 Stuten, die dureb

  den Pfeil 55 In Pig. 13 dargestellt ist, durch den Wähler_

  und Lastechalter 54 wie übl ich. Vor einer weiteren Aufwärts-

  schaltet der Wender 48 vom Lastschalter 54 über die

  Verbindung 49 auf die auf dem gleichen Potential stehende An-

  zapfung 1 um. Danach (Fig. 14) wird der Wähler und Lantscbal-

  ter 54 im stromlosen Zustand bis zur Anzapfung 5 geschaltet.

  Hat der Wähler diese Stellung erreicht9 so schaltet der Wen-

  der 50 von der bisherigen Verbindung 51 über die Verbindung

  52 auf die Anzapfung 5 umg die das Potential der Verbindung

  51 besitzt. En wird ein Schaltzuatand entsprechend Pig. 15 er-

  reiLlit, der durch des Wählers und Lantschal-

  Lers 54 bis zur Anzapfung 10 die weitere Aufwärturefzelung biß zur höcbsten Spannung (Fig. 16y Pfeil 56) ermöglicht. Bei Abwärtsregelung Fig. 17 bis 20 er7eben sich die gleichen Schaltnühritte wie beschrieben" jedoch in umgekehrter Reihenfolge. 3eim Errelehen ler Ausgangsetellung (Jennstellung) entL9prechend #iv, 20 bzw- 12 kann die Umkehrung dei Regel.sinnes durch die des Doppelwendere 27 (Fig, 21) erfolgen, Der me-Stufenschaltungsvorgatig bei Gegensch-,Iltung ist der gleiche wie bei Zuschaltung.
• Durch die vorstehende erfindungegemäße Anordnung des Stufenwird erreicht, daß bei Spartrannforriiatoren mit Lagenwicklungen, bei denen die aus einer oder mehreren Peinlagen bestehende Stufenwicklung 20 zwiechen der Serien- und Parallelaicklung angeordnet Ist (Pig. 8) durch die bei NenneteLlung erreichte Halbierung den frei schwingenden Wielclungetelles "regenüber der Serien 2-2 -- und Parallelwicklung 23, die Stoßbeansprurhungen zwiachen der Parallelwicklung und Stufenwicklung und zwiijcben der Sorlenwicklung und Stufenwicklung stark vermindert werden.
• #it Hilfe der Erfindung wird eine Verrin""erung bis auf etwa-60 3# den entzprüchenden bieberigen Beanspruchungswerteti erreicht. (Der Pfeil 42 zeigt hier die Richtung der radialen t> Zunahme der Lagendurchmaso6r).
• Stärker noch als die Beanispruchungen verringern sich die

  Xl( k] '49, 40 und 4 1, da das Ver jül 1 tilti der Steh--

  -#u deni flir enteprechenden Lagenabntend mit ab--

  Llil-:i vA steigende T(?n(leiir, zeigt,

  weitere i«l( der vurminderten oft

  l* Yzi ü(-r ri 0 nct not.w(#r-d-, (-rill EI (11111 Z-

  V#le 10, lit '21g# 6 bzw. 'l E3i-id, err(A hl

  worden.

  Ein t-illriii(lier Vorte-J-1 wird auch bei Ti-.-iii(ilorm-ittii-t.n Dlit

  13. in Fig. 9

  mit Hilfe der neuen Anordnung des Stufezis(.lial.tei-s erreiebt,

  Mit 44 Ist die mit 43 die UIS-Wicklung und mit

  45 der Abstand zur Stufenwicklung KnO ber.eivlinet. Der Abntand

  45 müßte bei der bii#lierJUPn Scheillungst.,nordnung, ft-:r die Stoß-

  beat21)ruchung, die Jm JirJtJ.gclisten Prill längs der voll, ochwin-

  genden Stufenwicklunr, (bislieri(.Ye Nennatellung) auftreten kann,

  bmessen sein, dagegen miiß bei der neuen Anordnun, deE Stufen-

  -ichalters 2 dieser A.botand nur für (Iie Stoßbe.anspruchun, g 1:i- Z -ißo

  der Stufenwicklung ir iitromdureliflouBenen Zurtand, d, h. #MIr

  die, die bei "Höchste Spannung" oder 111'

  Spannung" auftreten kann, bemessen werden, Wie bcht

  die Beanspruchung längs der stromdurchflossenen StufenwIckluns

  bedeutend geringer, als die längs der frei schwingenüen Stufen-

  wicklung"

  Die gleiche Wirkung wie die Stufenschaltungsanordnung nac-b

  Fig. 11 bietet eine Stufenschaltungeanordnung mit zwei getrenn-

  ten Wählerhälften FJg, 22. Die mit 57 und 58 bezeichneten Lauf-

  kontakte gehören zu der mit der oberen und unteren Kontakt-.bahn 59 und 60 und dem oberen und unteren Schleifring 61 und 62 dargestellten linken Wählerhälfte, die stets nur die Stufenwicklungshälfte von Anzapfung 1 bis 5 schaltet.
• Die Laufkontakte 63 und 64, die obere und untere Kontaktbahn 65 und 66 und der obere und untere Schleifring 67 und 68 stel-],en die rechte Wählerhälfte dar, die wiederum stets nur die Stutenwicklungehälfte von Anzapfung 5 bis 10 schaltet, Die Schaltungeweiee verläuft hier wie folgts Ausgehend von der Nennetellung bei Aufwärteregelung Pig. 22 wJrd die Regelung bis zur Stellung 4 Stufen Uber liennotellung durch die linke Wählerhälfte und mit Ihr verbundenen Lastschalter 47 bewirkt" Während dieser Schaltphone ruht die rochte Wählerhälfte und der mit ihr verbundene laeteobalter 69. Erreicht der Laufkontakt 57 die Anzapfung 1 und der Lau tochalter 47 die Stellung wie in Fig. 22t so schaltet ein Getriebe (hier nicht gezeigt) den Antrieb von der linken auf die rechte Wühlerbälfte um, die dann die Regelung bis zur Grenzst31-lung + 9 Stufen (Höchate Spannung) fortsetzt.
• Bei Abwärtoregelung ergibt eicb der gleiche Schaltungsverlauf wie beschrieben nur in umgekehrter Reihenfolge.
• Auch hier is# der mechanische S#ufenschaltungsvorgang bei gegenschaltung der gleiche wie bei Zuscbaltung, und auch hier wird bei'Nennetellung Fig. 22 die Umkehrung des Regeleinnes durch die Umschaltung deo Doppelwendere 27 bewirkt. Die Piguren 11 und 22 stellen nur zwei Beispiele der Erfindung dar" Hier wurden als Beispiele Sparregeltranntormatoren gezeichnet, bei denen die RegelwIcklung als Stufenwicklung zu-bzw. gegengenebaltet und an die Verbindung zwischen Serien-und ParalleIwicklung angeschlossen wird. Hierbei wird die US-Seite geregelt. Eine OS-aeitige Regelung kann nach den gleichen Prinzip erfolgen, ebenfalls eine Regelung von Transformatoren mit getrennten Wicklungeng die oben in Sternpunkt angeordnet wird. Pig. 9 kann auch als Wicklungsaufbau fUr eine solche Wicklung angesehen wordeng wobei nur eine Stutenwicklung 20 angenommen wurde, die zur Oberopannungenta»wicklung 44 zu- bzw* gegangeschaltet wird* Das gleiche Prinzip nach der Erfindung ist auch anwendbar# wenn die Regelwicklung gemäß Fig. 1 aus einer ßtutenwicklung 20 bentabtg die mit Umlenkung zu einer an die Steüerwicklung 21 angeschlossenen sogenannten Grobwicklung mittel@ Wender 19 verbunden ist. Hierbei ist eine köglichkeit der.Anwendung der Erfindung gegeben, wenn man die Stufensahl der Stutenwicklung ungeändert läßt, jedoch der Stufengebalter gemäß Pig. 11 bzw. 22 no geschaltet Ist, daß bei allen Stellunon der frei endende vom Strom nicht durabflonsene Teil der Stufenwicklung böcbnte» die halbe Zabl der in Reihe geschalteten Stuten einni»t" da sich die Nennetellung in Stufenwicklungemitte befindet. In ist aber auch möglich, bei einer solchen Stufenwicklung etwa nach Pig. 1 nur die halbe Zahl der Stuten annunapfen und den Reutteil tur em Anfang und Ende anzunapfen, wobei ein zusätzlicher Wender te eine Unlenkm« des istutenweiee angesapiten Tolle der Regel- wie'-lung am Anfang bzw. Ende den unangezapften Teiln der Regelwicklung sorgt. Diese Regelwicklung kann sowohl zur Aauptwicklung zu- oder gegengeochaltet werden durch Umkebrung den Regeleinnea gemäß Fig. 3 oder umgelenkt werden bei gleichem Regeleinn gemäß Pig. 1.
• Der letztere Pall sei an Hand der Fig, 23 näher erläutert, 2ig. 23 zeigt eine uScbaltung naoh der Erfindung, bei der der geregelte Spannungebereich die findungezahlen der Wicklungateile 71 - 74 umfast. Die Stufenwicklung 71 hat 4 Stufen. Die Regelwindungezahl entspricht der Tindungezahl von 9 bzw. 10 Stufen. Jede der Wicklungen 72 - 74 hat eine Windungezahl, die je 5 Stufen entspricht.
• Erfindungegemäß sind 4 Wendersebalter 75, 76, 77, 78 vorgesehen, durch welche bei allen Stellungen der frei endende vom Betriebaetrom nicht durchfloaaene Teil der in Reihe geschalteten Regelwindungen höchst ens etwa*die halbe Regelwindungezahl gegenüber den bisherigen AusfUhrungen (5 Stufen) einnimrt. Hier haben nicht nur die Peinwicklung 71, sondern alle vom Betriebaatrom mitunter nicht-durebflossaneri Wicklungstelle 71 - 74 höchstens die halbe Regelwindin,!",szahl, Der Schaltungsverlauf wäre dann folgendert Bei niedrigster Stellung steht der Wähler und mit lem ihm verbundenen Stufenachalter 54 ad 2. Ir wandert von 2 bis 5 zur Einstellung höherer Spannung, wobei stets die Wender 75 bin 78t wie in Pig. 23 gezeichnet, eingestellt sind. Der Wender 78 schaltet um, wenn 54 die Annapfung 6 erreicht hat. Dann ist 74 voll eingeschaltet und 71 auageschaltet. 71 wird wieder nacheinander in gleicber Weise stufenweise zugeechaltet, bie der Wähler 54 wieder auf 5 steht, was der Nennstellung enspricht Bei weiterer Spannungesteigerung wird zunlichet der Wender 75 betätigt, wodurch das untere Ende von 73 auf die vorgewählte Stufe 6 g ebracht wird, Steht nun 54 auf 6, so wird durch Schaltung deu Wenders 77 der Wicklungsteil 73 dazugeschaltet, Die weitere Spannungesteigerung wird wieder durch die Zuechaltung der Stufen von 2 bis 5 der Feinwicklung 11 bewirkt. Ähnlich wird durch Betätigung der Wender 75 und 76 der Wieklungsteil 72 in Reihe dazugeschaltet, was schließlich die-Regelung ble zur höchoten Spannung ermögliebt, In all diesen Beispielen wird der geregelte Spannungebereich mit einer Regel-wicklung erreicht, deren Regelwindungezahl dem halben geregelten Spannungsbereich entspricht, so daß Begelwindungen n-rht immer vom Betriebestrom durchflossen werden. Scbalturgen, bei denen dies immer der Fall. J.st (Durchgängeregelung), uind von der ErfJndung nicht betroffen, Sie erfordern die doppelte Regelwindungszabl, In den Figuren und all-en zuletzt beschriebenen Erfindungsbeispielen bewirken die Schalter nach der ErfJndung, daß bei allen Stellungen der frei endende vom Betriebsetrom nicht durchfloseene Teil der in Reibe geschalteten Regelwindungen höchstens die halbe Regelwindun3azabl einnimmt, so daß die Stoßbeanspruchungen erheblich verringert worden, wodurcb die erbebliche hinsparung an Wickelraum bzw, ein Verzicht auf äußere aufwendige Uber. spannungeschutzanordnungen ermöglicht wird.,

Claims (1)

1. Patentans-R-rüche 1., Anordnung von Stufenschaltern in Transformatoren mit Regelwicklungen, die nicht in allen Schaltetellungen vollständig vom Detrieboetrom durcbfloooen eindg und bei der der geregelte Spannungebereich mit einer Regelwindungezahl des halben geregelten Spannungsbereiches ausgeführt int.. dadurch gekennzeichnet, daß Schalter vorgesehen sind, durch welche bei allen Stellungen der frei endende, vom Betriebestrom nicht durchtlosseiie Teil der in Reihe ge- schalteten Regelwindungen höchstens etwa die halbe Regelwindungezahl einnimmt., 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet$*daß ein Stufenachalter mit der Stufenwicklung so geschaltet wird, daß sich die Nennetellung in der Regelwicklungemitte befindet, und daß bei allen Stellungen der frei endende" vom Strom nicht durchflossene Teil der in Reihe geschalteten Regelwindungen höchstens etwa'die halbe Regelwindungezahl einnimmt. 3. Anordnung nach den InaprUchen 1 und 2, dadurch gekennzeich.-net, daß der Stufenachalter aus einem Wähler? einem Lastachalter und einem Doppelwender zur Umlenkung des Betriebestromen einmal vom Wähler und Lastschalter auf eine unmittelbare Verbindung zum Stufenwicklungsende und zurUck und ein anderes Mal von der unmittelbaren Verbindung zur Mittelarzapfung auf den Wähler und Laatschalter und zurück bentebt (Pig, 11)# Anordnung nach den AnsprUchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenachalter durch zwei elektrisch getrennte Wäblerhälften und zwei laatochalter wechselweise betrieben wird (?lg. 22).