DE2712640C3 - Einstelltransformator mit Stufenwicklungen und Stufenschalter für hohe Leistungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einstelltransformator der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Art. Ein derartiger t.instelltransformator ist aus der DE-OS 15 13 97! bekannt.

Bei Regeltransformatoren für hohe Stufenleistungen werden bekannterweise zur Erzielung einer Stromteilung die Wicklungen oder Wicklungsteile des Regeltransformators in mehrere parallele, galvanisch getrennte Wicklungszweige aufgete-lt, wobei die einzelnen Parallelleiter der Wicklungen räumlich direkt nebeneinander liegen. Außerdem lassen sich durch Parallelschaltung von Schaltstrecken im Lastumschalter des Regeltransformators mit Stromteilung durch vorgeschaltete Induktivitäten sowohl die zulässigen Stufenschaltleistungen als auch die Lebensdauer der Abbrandbeläge des Lastumschalters erhönen. Damit in solchen Fällen tatsächlich eine gleichmäßise Stromaufteilung erzielt wird, müssen an den Streuinduktivitäten zwischen diesen Parallelzweigen bestimmte Spannungsabfälle auftreten. Zu beachten ist, daß in diesem Sinn nicht der gesamte induktive Spannungsabfall des mit Parallelzweigen ausgeführten Wicklungsteiles maßgebend ist. sondern nur der Anteil des induktiven Spannungsfalles, der jeweils mit dem einen Zweig verkettet ist, d. h. entscheidend ist hier lediglich die Streuinduktivität zwischen den Parallelzweigen.

Bei Regeltransformatoren mit Stufenschaltern sind theoretisch drei Möglichkeiten einer Stromteilung gegeben, um auf optimale Stufenleistungen zu kommen.

Die erste Möglichkeit sieht eine Stromaufteilung bei ruhenden geschlossenen Kontakten vor. Dabei muß der induktive Spannungsabfall an der jedem Kontakt vorgeschalteten Einzelinduktivität größer als der ohm'sche Spannungsabfall des Kontaktes sein.

Als zweite Möglichkeit bietet sich die Stromaufteilung am Lastumschalter zur Verminderung des Kontaktabbrandes an. Da der Kontaktabbrand mit etwa der 1.8ten Potenz des Lichtbogenstromes steigt, läßt sich durch Aufteilung des Stromes auf mehrere parallel brennende Lichtbögen die Kontaktlebensdauer der Abbrandkontakte in Lastumschaltern wesentlich erhöhen. Dami'i bei parallelgeschalteten Lastumschalterkontakten die Lichtbögen in jedem Parallelzweig bis zum Stromnulldurchgang etwa gleichmäßig brennen, muß der induktive Spannungsabfall an der jedem Kontakt vorgeschalteten Einzelinduktivität größer als die Lichtbogenspannung sein.

Als dritte Möglichkeit bleibt die Stromteilung zur Erhöhung der Schaltleistung des Lastumschalters. Durch Parallelschaltung zweier galvanisch getrennter Schaltstrecken läßt sich die von einem Lastumschalter gegebener Bauart beherrschbare Schaltleistung verdoppeln. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß sich der Laststrom auch während des Umschaltvorganges des Lastumschalters selbst gleichmäßig auf die beiden Parallelzweige aufteilt. Auch wenn die beiden Schaltstrecken gleichmäßig öffnen, muß stets damit gerechnet werden, daß der Lichtbogen in der einen Schaltstrecke z. B. beim ersten Stromnulldurchgang und in der

to zweiten Schaltstrecke erst beim zweiten Stiomnulldurchgang löscht. Handelt es sich z. B. um die Hauptkontakte, dann liegt nach dem Löschen des ersten Kontaktes in diesem Zweig außer der vorgeschalteten Einzelinduktivität auch noch der dem Hauptkontakt

parallelgeschaltete Überschaltwiderstand, während im jnderen Zweig lediglich die Einzelinduktivität mit dem Lichtbogenwiderstand in Reihe liegt.

Da der Ohmwert des Lichtbogens nur einen Bruchteil im Vergleich zum Überschaltwiderstand beträgt, muß nach dem Löschen der ersten Schaltstrecke die zweite mehr als die Hälfte des Stromes übernehmen, so daß dori eine entsprechend höhere Schaltleistung auftritt. Dies wird besser, wenn der induktive Spannungsabfall an der jedem Kontakt vorgeschalteten Einzelinduktivitat größer als der ohm'sche Spannungsabfall am Überschaltwiderstand ist. Für eine gleichmäßige Stromaufteilung sollte der induktive Spannungsabfall an jeder Einzelinduktivität entsprechend groß sein. Zu beachten ist dabei, daß diese Induktivitätswerte in allen Stellungen vorliegen müssen, d. h. eine Auftrennung in galvanisch getrennte Parallelzweige ist sowohl in der Einstellwicklung als auch in der Stammwicklung notwendig.

Induktivitätswerte der hier notwendigen Größe lassen sich mit direkt nebeneinanderliegenden Parallelleitern, selbst bei galvanischer Trennung der gesamten Stammwicklung und Einstellwicklung, meist nicht erreichen. Auf diesem Wege läßt sich somit vielfach nur ein Teil der durch Parallelzweige theoretisch möglichen Leistungssteigerung ausschöpfen.

Die bereits oben genannte DE-OS 15 13 971 zeigt eine vollkommene Trennung der Wicklung in zwei elektrisch parallele Zweige, jedem derselben ist oin selbständig arbeitender Stufenschalter zugeordnet.

Diese Anordnung erfordert einen erhöhten Aufwand für die Isolierung und ermöglicht keinerlei Anpassung oder Abstimmung der magnetischen Verkettung der parallelen Zweige auf besondere Bedingungen.

Durch die DE-AS 12 82 172 ist es bekannt, die den einzelnen Stufen zugeordneten Wicklungen in einer Lagenwicklung ineinanderzuwickeln und durch äußere Umlenkverbindung nach Bedarf in Reihe zu schalten. Dadurch wird einerseits eine enge Verkettung der den einzelnen Stufen zugeordneten Windungen erzwungen und andererseits auch eine gleichmäßige Verteilung dieser Windungen auf die gesamte Wicklungslänge erzielt. Dadurch sind auch bei dieser Anordnung die Induktionswerte der hier notwendigen Größe nicht erreichbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, aus Wicklungen und Schaltern eine Anordnung zu schaffen, in der zur Parallelschaltung erforderliche Induktivitätswerte erreichbar sind, so daß eine Steigerung der Stufenleistung möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Einstelltransformaior der im Oberbegriff angegebenen Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

In Fig. 1 bis 5 sind Beispiele unterschiedlicher Ausführungen der Stammwicklung des erfindungsgemäßen Regeltransformators dargestellt.

Bei Wicklungen höherer Nennspannung dürfte es normalerweise mit Rücksicht auf die Stoßspannungsverteilung günstiger sein, im Eingangsbereich 1 der Wicklungen in jeder der dcrt untergebrachten Einzelspulen alle Parallelieiter so zu führen, wie in den F i g. I bis 5 dargestellt. Von den Einzelspulen im Bereich 2, wo es die Stoßspe^nungsbeanspruchungen erlauben, sollten jedoch die Leiter der einzelnen Parallelzweige räumlich so weit als möglich, bzw. so weit als zur Erzielung der notwendigen Induktivitäten erforderlich, auseinander geführt werden. Ausführungsbeispiele zeigen die F i g. 1 bis 5.

In F i g. 1 ist von der zehnten Einzelspuie, gerechnet vom Eingang aus, jeweils abwechselnd in einer Einzelspule nur der Leiter des ersten Parallelzweiges, in der darauffolgenden nur der Leiter des zweiten Parallelzweiges untergebracht.

Noch höhere Induktivitäten erhält man entsprechend F i g. 2, wo wiederum von der zehnten Eingangsspule ab immer abwechselnd in zwei aufeinanderfolgenden Einzelspulen nur der eine Parallelleiter, in den beiden nachfolgenden Einzeispulen nur der zweite Parallelleiter geführt wird. Alle Verbindungen zwischen direkt nebeneinanderliegenden, zum gleichen Parallelleite? gehörenden Einzelspulen liegen in Fig.2 auf der gleichen Spulenseite, nämlich links. Dagegen liegen hier alle Verbindungen von Einzelspulen der einen Gruppe zwischen den Einzelspulen der anderen Gruppe rechts.

In Fig. 3 folgen ebenfalls abwechselnd zwei Einzelspulen des einen Parallelzweiges auf zwei Einzelspulen des anderen Parallelzweiges, jedoch sind hier die ίο Verbindungsleitungen zwischen den räumlich direkt nebeneinanderliegenden Einzeispulen des einen Parallelzweiges außen, d. h. rechts und für die anderen Einzelspulen links angeordnet.

In F i g. 4 werden jeweils vom einen Parallelleiter vier unmittelbar nebeneinanderliegende Einzelspulen durchzogen, anschließend kommen vier Einzeispulen mit dem anderen Parallelleiter.

Sinngemäße Lösungen lassen sich auch für jeweils drei abwechselnd zum einen und zum anderen Parallelleiter gehörende Einzeispulen darstellen und auch für fünf, sechs usw. Einzelspulpv

Schließlich läßt sich die Auftrennung auch noch durch eine radiale Unterteilung der Einzeispulen, entsprechend F i g. 5 erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einstelkransformator mit Stufenwicklungen und Stufenschalter für hohe Leistungen mit Wicklungsteilen, die zur Erzielung einer Stromteilung in mindestens zwei parallele, gegeneinander isolierte Wicklungszweige aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen im Bereich (2) der gegeneinander aufgeteilten Wicklungszweige aus einzelnen Spulen bestehen, die jeweils mehrere Windungen enthalten, und daß in axialer Richtung abwechselnd eine Spule oder Spulengruppe dem einen und anschließend dem anderen Wicklungszweig angehört.