DE3033890A1

DE3033890A1 - Hochspannungstransformator.

Info

Publication number: DE3033890A1
Application number: DE19803033890
Authority: DE
Inventors: Tadayasu Yamato Kanagawa Hamano
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1981-03-12
Also published as: CA1143435A; JPS5640218A; SE446786B; JPS6257085B2; SE8006257L; US4329674A; DE3033890C2; BR8005757A

Description

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Hochspannungstransformator

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungstransformator für einen Wechselstrom/Gleichstrom-Umformer und insbesondere eine Transformatoreinheit dafür.

Ein Hochspannungstransformator für einen Gleichstromumformer ist im allgemeinen in einem Frequenzwandler mit einem Gleichstrom-Kontaktglied (DC link) zur Verbindung von elektrischen Stromübertragungssystemen» die jeweils elektrische Ströme unterschiedlicher Frequenzen übertragen» oder in einem Wechselstrom/Gleichstrom-Umformer in einem Hochspannung-Gleichstromübertragungssystem angeordnet. Ein Beispiel für einen solchen Gleichstromumformer ist schematisch im vereinfachten Schaltbild von Fig.1 veranschaulicht. Der Umformer gemäß Fig. 1 wandelt durch Zwölfphasen-Gleichrichtung eine an eine Dreiphasen-Wechselstromeingangsleitung 2 angelegte Dreiphasen-Wechselspannung in eine hohe Gleichspannung um und legt diese an Gleichspannungsleitungen 4» 6 an. Dabei wird die hohe Dreiphasen-Wechselspannung einem ersten Abschnitt 12 aus einem ersten Hochspannungstransformator 8 und einer ersten Thyristorgruppe 10 sowie einem zweiten Abschnitt 18 aus einem zweiten Hochspannungstransformator 14 und einer zweiten Thyristorgruppe 16 zugeführt» und die diesen beiden Abschnitten zugeführten hohen Wechselspannungen werden jeweils durch Sechsphasen-Gleichrichtung in die hohe Gleichspannung umgeformt. Gemäß Fig. 1 sind beim ersten Hoch-

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Spannungstransformator 8 wechselspannungsseitige Primärwicklungen 20 in Sternschaltung angeordnet; gleichspannungsseitige Sekundärwicklungen 22 sind ebenfalls in Sternschaltung angeordnet, während Tertiärwicklungen 24 in Delta- oder Dreiecksschaltung vorliegen. Im zweiten Hochspannungstransformator 14 sind die wechselspannungsseitigen Primärwicklungen 28 in Sternschaltung und die gleichspannungsseitigen Sekundärwicklungen 30 in Dreiecksschaltung angeordnet.

Die Dreiphasen-Transformatoren 8 und 14 dieser Art müssen die folgenden Bedingungen erfüllen:

1. Gemäß Fig. 2, die ein Äquivalentschaltbild für den Umformer nach Fig. 1 zeigt, muß die Bedingung Z1 + Z2 = Z4 für äquivalente Impedanzen Z1» Z2, Z3 und Z4 erfüllt sein, welche die Impedanzen zwischen den Wicklungen 20, 22, 24, 28 und 30 der Transformatoren 8 und 14 darstellen. Dies dient dem Zweck, eine Vergrößerung der Ausrüstung für die Beseitigung von Welligkeit in der umgeformten Gleichstrom-Hochspannung zu vermeiden.

2. In einer nicht dargestellten Äquivalentschaltung, die durch Sternschaltungs-Umformung der zwischen dem wechselspannungsseitigen Anschluß 32 uud den gleichspannungsseitigen Anschlüssen 35, 37 verteilten Impedanzen erhalten wird, muß die Äquivalentimpedanz an der Wechselspannungsseite ausreichend klein sein und vorzugsweise Null betragen, um Schwankungen der Speisegleichspannung zu verhindern, die durch an die gleichspannungsseitigen Anschlüsse 35» 37 angeschlossene lasten hervorgerufen werden können.

3. Ein Ultrahochspannung-Dreiphasentransformator wird üblicherweise so gebaut, daß er in drei Einzelphaeen-

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Transformatoreinheiten unterteilt ist. Die Gründe hierfür liegen

1. in der Erfüllung der Transporterfordernisse und

2. in der einfachen Einhaltung eines Isolierungsabstands zwischen den Büchsen bzw. Durchführungen.

Aus diesem Grund wird der Dreiphasen-Transformator im Herstellwerk in drei Einzelphasen-Transformatoreinheiten unterteilt» die zu einem Aufstellort befördert und dort zu einer Dreiphasen-Transformatoranordnung zusammengesetzt werden. Diese Einzelphasen-Transformatoreinheiten müssen jedoch (bezüglich der Abmessungen) ebenfalls innerhalb der für den Transport zulässigen Grenzen liegen.

Eine bisherige Einzelphasen-Transformatoreinheit 38 für die Zusammenstellung der Dreiphasen-Transformatoren 8» 14» welche den erwähnten Anforderungen genügt, besitzt den beispielsweise in den Pig. 3 und 4 dargestellten Aufbau. Diese Einzelphasen-Transformatoreinheit 38 steht für ein Beispiel» bei dem zwei Einzelphasen-Transformatoren 40, 42 zusammenmontiert sind. Der Transformator 40 entspricht dabei einem Phasenteil des ersten Dreiphasen-Transformators 8 gemäß Fig. 1, während der Transformator 42 einem Phasenteil des zweiten Dreiphasen-Transformators 14 gemäß Fig. 1 entspricht. Auf einem in einem Ölbehälter 45 untergebrachten Eisenkern 44 des Einzelphasen-Transformators 38 gemäß Fig.4 und 5 sind Wicklungen 20-1, 22-1 und 24-1» die jeweils einer Phasenwicklung der Primär-, Sekundär- und Tertiärwicklung 20, 22 bzw. 24 des ersten Dreiphasen-Transformators 8 entsprechen, sowie Wicklungen 28-1 und 30-1 montiert, die jeweils einer Phasenwicklung der Primär- und Sekundärwicklung 28 bzw. 30 des zweiten Dreiphasen-Transformators 14 entsprechen. Die Wicklungen 20-1» 22-1 und 24-1 des Transformators des ersten Abschnitts 12 sowie die Wicklungen 28-1 und 30-1 des Transformators 14 des zweiten Abschnitts 18 gemäß Fig. 1

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sind auf verschiedene Schenkel 46» 48 gewickelt, um den oben genannten Bedingungen (1) und (2) zu genügen. Die Wicklungen 20-1, 22-1, 24-1, 28-1 und 30-1 sind mit entsprechenden Anschlüssen 50-1, 50-2, 52-1, 52-2, 54-1» 54-2, 56-1 und 56-2 verbunden, die über Büchsen oder Durchführungen aus dem Ölbehälter 45 herausgeführt sind. Die Anschlüsse der Einheit 38 werden am Aufstellort mit den Anschlüssen der beiden anderen, ähnlich aufgebauten Einzelphasen-Transformatoren so verbunden, daß die Wicklungen in Dreiecks- oder Sternschaltung an die Wicklungen der anderen Einheiten angeschlossen und die Einheiten somit zu einem Dreiphasen-Transformator einer Anordnung oder Batterie zusammengesetzt sind.

Die Einzelphasen-Transformatoreinheiten 38 gemäß Fig. 3 und 4 erfüllen zwar bis zu einem gewissen Grad die Bedingungen (1) bis (3)» doch sind sie mit den im folgenden beschriebenen Problemen behaftet.

(i) Die Isolierstrecke zwischen den auf einen einzigen Eisen(kern)schenkel gewickelten Wicklungen wird größer, so daß sich auch die Breite W des Ölbehälters 45 vergrößert. Bei größerer Stromleistung (in kVA) der Dreiphasen-Transformatoren 8, 14 kann die Breite W ggf. das größte zulässige Maß für den Eisenbahntransport übersteigen. Gemäß Fig. 5, welche die Einheit nach Fig. 3 im Schnitt längs der Linie V-V zeigt, ist es erforderlich, daß der Spalt d2 zwischen Tertiär- und Sekundärwicklung 24-1 bzw. 22-1 sowie der Spalt d3 zwischen Sekundär- und Primärwicklung 20-1 jeweils eine ausreichend große Isolierstrecke für die Spannung zwischen der gleichspannungsseitigen Sekundärwicklung 22-1 und Masse (Erde) bilden, während der Spalt d3 zwischen den Wicklungen 22-1 und 20-1 sowie der Spalt d4 zwischen Primärwicklung 20-1 und Innenfläche des ölbehäl-

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ters 45 jeweils eine ausreichend große Isolierstrecke für die Spannung zwischen der wechselspannungsseitigen Primärwicklung 20-1 und Masse festlegen. Wenn die den Umformer-Transformatoren 8» 14 einzuspeisende Wechselspannung oder die von ihnen abzugebende Gleichspannung sehr groß werden, müssen die genannten Strecken d2, d3 und d4 praktisch der Wicklungsdicke entsprechen oder ein Mehrfaches dieser Dicke betragen. Infolgedessen vergrößert sich die Breite W des Ölbehälters weiter, so daß die zulässigen Abmessungen für Eisenbahntransport überschritten und der Transport der Einheit erschwert wird.

(ii) Gemäß Pig. 5 bestimmen sich die Strecke d6 zwischen einer von der gleichspannungsseitigen Sekundärwicklung 22-1 abgehenden Zuleitung 60-1 und der wechselspannungsseitigen Primärwicklung 20-1 sowie die Strecke d5 zwischen der Zuleitung 60-1 und einem Spannstück 66 zum Verspannen des Eisenkerns 44 und der Wicklungen durch eine für hohe Gleich- und hohe Wechselspannung geforderte Isolierstrecke, so daß diese Strecken d5 und d6 ausreichend groß sein müssen. Bei hohen Ausgangsgleichspannungen der Umformer-Transformatoren 8, 14 sind daher die Strecken d5 und 6 groß, wodurch sich auch die Höhe des Ölbehälters 45 vergrößert, so daß es schwierig ist, die Transformatoreinheit 38 innerhalb der zulässigen Abmessungsgrenzen für den Eisenbahntransport zu halten. Da weiterhin die Zuleitung 60-1 gegenüber der Gleichstrom-Hochspannung isoliert sein muß, ist ein großer Arbeitsaufwand für das Isolieren der Zuleitung 60-1 erforderlich«

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Transformatoreinheit für einen Wechselstrom/Gleich-

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strom-Umformer» welche die Impedanzerfordernisse für Transformatoren solcher Umformer erfüllt, dabei aber die Eisenbahntransport-Grenzwerte bezüglich Breite» Höhe und Gewicht nicht überschreitet.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Insbesondere kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Transformat ο reinheit für einen Wechselstrom/Gleichstrom-Umformer durch einen ersten (Eisen-)Kernschenkel, eine auf letzterem angeordnete erste Wicklungseinheit, die eine erste Primärwicklung und eine mit dieser elektromagnetisch gekoppelte erste Koppelwicklung umfaßt, einen zweiten Kernschenkel, eine auf diesem montierte zweite Wicklungseinheit mit einer zweiten, mit der ersten Primärwicklung Jn Reihe geschalteten Primärwicklung, einer zweiten, mit der ersten Koppelwicklung parallelgeschalteten und elektromagnetisch an die zweite Primärwicklung angekoppelten Koppelwicklung und einer ersten Sekundärwicklung, die elektromagnetisch an zweite Primär- und zweite Koppelwicklung angekoppelt ist, einen dritten Kemschenkel und eine auf diesem angeordnete dritte Wicklung^einheit, die eine mit der ersten Koppelwicklung parallelgeschaltete dritte Koppelwicklung und eine elektromagnetisch mit letzterer gekoppelte zweite Sekundärwicklung aufweist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes (single-line) Schaltbild eines Wechselstrom/Gleichstrom-Umformers eines allgemeinen Hochspannung-Gleichstromübertragungssystems oder eines Frequenzwandlersystems_s

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Pig, 2 ein Äquivalentschaltbild der Schaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Beispiels für eine von drei bisherigen Einzelphasen-Transformatoreinheiten, die zum Umformer-Transformator gemäß Fig. 1 zusammengesetzt sind,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Anordnung und Anschluß der die Wicklungseinheiten gemäß Fig. 3 bildenden Wicklungen,

Fig. 5 einen lotrechten Schnitt längs der Linie V-V in Fig.3,

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer Transformatoreinheit mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung von Anordnung und Anschluß für die die Wicklungseinheiten in der Transformatoreinheit gemäß Fig. 6 bildenden Wicklungen,

Fig. 8 ein vereinfachtes Schaltbild eines Wechselstrom/-Gleichstrom-Ümformers mit einem Umformer-Transformator, der aus drei Traneformatoreinheiten gemäß Fig. 6 zusammengesetzt ist,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 6,

Fig. 1OA bis 1OC graphische Darstellungen der Amperewindungsverteilung bei der Transformatoreinheit gemäß Fig. 6 und

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Transfonnatoreinheit gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

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Die Pig. 1 bis 5 sind eingangs bereits erläutert worden.

Fig. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Einzelphasen-Transformatoreinheit 70 zum Zusammenstellen eines Transformators für einen Wechselstrom/Gleichstrom-Umformer gemäß der Erfindung. Gemäß Fig. 6 ist ein Eisenkern 74 mit fünf Schenkeln 72-1 bis 72-5 in einem ölbehälter 45 angeordnet. Auf den drei Schenkeln 72-2 bis 72-4 des Eisenkerns 74 sind jeweils eine erste, eine zweite und eine dritte Wicklungseinheit 76, 78 bzw. 80 montiert. Die Wicklungseinheiten 76 - 80 sind am Eisenkern 74 mit Hilfe eines Spannstücks 66 befestigt.

Gemäß Fig. 7 umfaßt die erste Wicklungseinheit 76 eine erste Koppelwicklung 82 und eine wechselspannungsseitige erste Primärwicklung 84. Die erste Koppelwicklung 82 ist innerhalb der wechselspannungsseitigen ersten Primärwicklung 84 gewickelt. Zwischen der ersten Koppelwicklung 82 und der Primärwicklung 84 sind mehrere Isolierzylinder montiert. Die Primärwicklung 84 ist in einen oberen Teil 84-1 und einen unteren Teil 84-2 unterteilt, die parallelgeschaltet sind. Der Mittelteil der ersten Primärwicklung ist über eine Zuleitung mit einem Hochspannung-Wechselstromleitungsanschluß 86 verbunden, während oberer und unterer Endabschnitt der Primärwicklung 84 durch eine Leitung zusammengeschaltet sind. Die Stromleistung (kVA) der ersten Koppelwicklung 82 ist dieselbe wie derjenigen der ersten Primärwicklung 84. Die zweite Wicklungseinheit 78 umfaßt eine zweite Koppelwicklung 88, eine zweite, wechselspannungsseitige Primärwicklung 90 und eine erste, gleichspannungsseitige Sekundärwicklung 92. Die Anordnung ist so getroffen, daß die zweite Koppelwicklung 88 im Inneren, die erste Sekundärwicklung 92 an der Außenseite und die zweite Primärwicklung 90 zwischen den beiden Wicklungen gewickelt sind. Zwischen je zwei Wicklungen sind mehrere Isolierzylin-

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der eingefügt. Die zweite Koppelwicklung 88 ist über eine Leitung mit der ersten Koppelwicklung 82 der ersten Wicklungseinheit 76 parallelgeschaltet; das obere Ende der zweiten Primärwicklung 90 ist über eine Leitung an den gemeinsamen Verbindungspunkt der ersten Primärwicklung 84 angeschlossen; das untere Ende der zweiten Primärwicklung 90 ist über eine Leitung mit einer Neutralpunktklemme 94 verbunden. Die gleichspannungsseitige erste Sekundärwicklung 92 ist mit Gleichspannungs-Leitungsanschlüssen 96 und 98 verbunden. Die Stromleistung der zweiten Koppelwicklung 88 entspricht dem Unterschied zwischen den Leistungen der ersten Sekundärwicklung 92 und der zweiten Primärwicklung Mit anderen Worten: die Summe aus den Stromleistungen der zweiten Koppelwicklung 88 und der wechselspannungsseitigen zweiten Primärwicklung 90 entspricht der Leistung der gleichspannungsseitigen ersten Sekundärwicklung 92. Die dritte Wicklungseinheit 80 umfaßt eine dritte Koppelwicklung 100 und eine gleichspannungsseitige zweite Sekundärwicklung 102. Letztere ist außenseitig um die dritte Koppelwicklung 100 herumgewickelt. Zwischen den Wicklungen 102 und 100 sind mehrere Isolierzylinder angeordnet. Wie im Fall der zweiten Koppelwicklung 88, ist die dritte Koppelwicklung 100 über eine Leitung mit der ersten Koppelwicklung 82 parallelgeschaltet» während die zweite Sekundärwicklung 102 über Leitungen mit Gleichspannung-Leitungsanschlüssen 104 und 106 verbunden ist. Die Stromleistung der dritten Koppelwicklung 100 entspricht derjenigen der Sekundärwicklung 102.

Drei Transformatoreinheiten 70 der vorstehend beschriebenen Art werden im Herstellerwerk gefertigt und vormontiert. Diese drei Einheiten werden sodann zum Aufstellort transportiert und zu einem Umformer-Transformator der in Fig. 8 dargestellten Art zusammengesetzt. Dabei sind die zweiten Sekundärwicklungen 102 eines ersten Abschnitts 12 über die An-

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Schlüsse 106 in Sternschaltung angeordnet» während die ersten Sekundärwicklungen 92 eines zweiten Abschnitts 18 auf ähnliche Weise über Leitungsanschlüsse 96, 98 in Dreiecksschaltung geschaltet sind, um die Sekundärwicklungen 22, 30 der beiden Abschnitte des Umformer-Transformators zu bilden. Die Neutralpunktanschlüsse 94 sind zusammengeschaltet und die einzelnen Leitungsanschlüsse 86 sind an Dreiphasen-Wechselstromleitungen angeschlossen. Die in Reihe geschalteten ersten und zweiten Primärwicklungen 84 bzw. 90 sind in Sternschaltung angeordnet, um die Primärwicklungen 108 des Umformer-Transformators zu bilden. Zum Anschließen einer tertiären Last an den Umformer-Transformator gehen gemäß Pig. 7 Leitungen vom oberen und unteren Ende der Koppelwicklung 82 zum Anschluß an Tertiäranschlüsse 87, 89 außerhalb der Einheit 70 ab. Diese Anschlüsse 87, 89 sind in Dreiecksschaltung mit den betreffenden Anschlüssen der anderen Transformatoreinheiten sowie mit der tertiären Last verbunden. In diesem Fall ist die Stromleistung der betreffenden Koppelwicklungen 82, 88 so festgelegt, daß sie größer ist als die oben angegebenen Werte.

Wenn eine Phasenkomponente der elektrischen Dreiphasen-Wechsel spannung zwischen den Wechselspannung-Leitungsanschluß 86 und den Neutralpunkt-Anschluß 94 angelegt wird, werden in jeder Transformatoreinheit 70 eines solchen Umformer-Transformators die erste und die zweite Primärwicklung 84 bzw. 90 eriegt. Durch die zweite Primärwicklung 90 werden die gleichspannungsseitige erste Sekundärwicklung 92 und die zweite Koppelwicklung 88 des zweiten Abschnitts 18 erregt, wobei eine umgeformte Spannung über die gleichspannungsseitigen Anschlüsse 96, 98 der ersten Sekundärwicklung 92 erzeugt wird. Die erste Koppelwicklung 82 wird durch die erste Primärwicklung 84 erregt, während die dritte Koppelwicklung 100 durch die erregten ersten und zweiten Koppelwicklungen 82 bzw. 88 erregt wird. Infolgedessen wird die zweite Sekundärwicklung 102 des ersten Abschnitts 12 erregt,

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wobei eine umgeformte Spannung über die Gleichspannungs-Anschlüsse 104 und 106 induziert wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Transformatoreinheit 70 können die verschiedenen, eingangs erwähnten Bedingungen bzw. Erfordernisse sämtlich erfüllt werden. Zum ersten kann die Breite W des Ölbehälters 45 innerhalb der zulässigen Transportgrenzen gehalten werden. Auf den dritten Kern 72-3 sind drei Wicklungen 88, 90 und 92 aufgewickelt. Die zweite Primärwicklung 90 ist mit dem Neutralpunkt-Anschluß 94 verbunden und mit der ersten Primärwicklung 84 in Reihe geschaltet, so daß das Potential am oberen Ende der Wicklung 90 niedrig ist; beispielsweise kann das Potential am oberen Ende der zweiten Wicklung 90 praktisch die Hälfte des Potentials am Mittelabschnitt der ersten Wicklung 84 betragen. Weiterhin sind die Anschlüsse 96, 98 der ersten Sekundärwicklung 92 gemäß Fig. 8 mit der Seite niedrigen Potentials verbunden. Selbst wenn dabei die drei Wicklungen 88, 90 und 92 auf einen einzigen Kern 72-3 gewickelt sind, brauchen gemäß Fig. 9 die Strecken d1, d2, d3 und d4 zwischen den Wicklungen somit nicht besonders groß zu sein. Auf den zweiten Kern 72-2 sind zwei Wicklungen 82 und 84 aufgewickelt, von denen die Wicklung 84 mit dem Anschluß hohen Potentials verbunden ist. Da auf diesen Kern jedoch nur zwei Wicklungen gewickelt sind, kann eine ausreichend große Isolierstrecke zwischen den Wicklungen gewährleistet werden, ohne daß der Außendurchmesser der äußeren Wicklung 84 sehr groß wird. Auf ähnliche Weise sind auf den vierten Kern 72-4 zwei Wicklungen 100 und 102 gewickelt» von denen die Sekundärwicklung 102 mit der Seite hohen Potentials verbunden ist. Aus den vorstehend beschriebenen Gründen wird der Außendurchmesser der äußeren Wicklung 102 nicht sehr groß. Da weiterhin die gleichspannungsseitigen Sekundärwicklungen 92» 102 auf die Außenseite der Anordnung gewickelt sind» ist die Isolation der von den Wicklungen 92»

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102 abgehenden Leitungen vergleicheweise unkompliziert, so daß die Höhe des Ölbehälters 45 nicht sehr groß zu sein braucht. Wenn beispielsweise das Stromleistungsverhältnis der wechselspannungsseitigen Primärwicklungen 84 und 90 im wesentlichen auf 1:1 festgelegt wird, werden die Stromleistungen von Primärwicklung 84 und gleichspannungsseitiger Sekundärwicklung 102 im wesentlichen gleich groß. Infolgedessen sind auch die Außendurchmesser der beiden Hochpotential-Wicklungen 84» 102 praktisch gleich groß. Weiterhin können die Strecke d2 zwischen der zweiten Koppelwicklung 88 und der Primärwicklung 90, die Strecke d3 zwischen Primärwicklung 90 und Sekundärwicklung 92 sowie die Strecke d4 zwischen Sekundärwicklung 92 und Ölbehälter 45 etwa die Hälfte der betreffenden Strecken bei der bisherigen Transformatoreinheit 38 gemäß Pig. 5 betragen. Der Außendurchmesser der ersten Sekundärwicklung 92 braucht nur geringfügig größer zu sein als derjenige der ersten Primärwicklung 84 und der zweiten Sekundärwicklung 102.

Eine Vergrößerung des Außendurchmessers der ersten Sekundärwicklung 92 bedeutet nicht unbedingt, daß auch die Breite des Ölbehälters vergrößert werden muß. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Abstände bzw. Strecken zwischen den Außenflächen der Wicklungen 84 und 102 sowie der Innenfläche des Behälters 45 erweitert werden sollten, um eine vollständige Isolierung der Wicklungen 84, 102, die höhere Potentiale führen als die zweite Primärwicklung 90, sowie der ersten Sekundärwicklung 92 mit niedrigerem Potential zu erreichen. Der Ölbehälter kann somit die Wicklungen 92, 84» 102 mit praktisch denselben Isolationsabständen aufnehmen. Infolgedessen nehmen die Wicklungseinheiten 76, 78 und 80 keinen übermäßig großen Raum ein, so daß sich diese Wicklungseinheiten 76 bis 80 wirkungsvoll und zweckmäßig anordnen lassen..

Darüber hinaus können auch die Impedanzerfordernisse für

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die Wicklungen des Umformer-Transformators erfüllt werden. Dieser Umstand geht insbesondere aus den graphischen Darstellungen der Amperewindungsverteilung gemäß den Fig. 1OA bis 1OC hervor. In diesen Darstellungen sind die Bezugswerte bis zu 1,0 Amperewindungen auf der Ordinate aufgetragen, während die Wicklungen und die Haupt-Spalte bzw. -Strecken auf der Abszisse aufgetragen sind. Pig. 1OA veranschaulicht die Amperewindungsverteilung für die betreffenden Wicklungen 82, 84» 88, 90 und 92 für den Pail, daß eine Eingangsspannung an die Primärwicklungen 84 und 90 angelegt ist, die Sekundärwicklung 102 offen ist und über die Sekundärwicklung 92 eine Last geschaltet ist. Pig. 1OB veranschaulicht die Amperewindungsverteilung der betreffenden Wicklungen für den Fall, daß eine Eingangsspannung an den Primärwicklungen 84 und 90 anliegt, die Sekundärwicklung 92 offen ist und über die Sekundärwicklung 102 eine Last geschaltet ist. Weiterhin veranschaulicht sie die Amperewindungsverteilung für den Fall, daß die Primärwicklungen 84 und 90 offen sind, eine Eingangsspannung an jeder Sekundärwicklung 92 und 102 anliegt und eine Last über die beiden anderen Wicklungen geschaltet ist. Ein(e) durch Quadrieren der Magnetflußdichte B und Integrieren der resultierenden Größe in bezug auf eine Strecke s erhaltene(r)Integrationswert bzw. -größe ist einer Impedanz Z proportional, wie sich dies aus der folgenden Gleichung ergibt:

Z cc / Bds

Die Magnetflußdichte B ist der Amperewindung (AT) proportional. Somit ist eine gegenseitige Beziehung der Impedanzen aus der Amperewindung gemäß den Fig. 1OA bis 1OC ersichtlich. Die nach Fig. 1OA und 1OB erhaltenen Integrationswerte oder -großen sind einander gleich. Die Impedanz Z12 zwischen Sekundärwicklung 92 und Primärwicklungen 84» 90 entspricht der Impedanz Z13 zwischen Sekundärwicklung

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und Primärwicklung. Das Doppelte der nach Fig. 1OA oder 1OB erhaltenen Integrationsgröße ist weiterhin der nach Fig. 1OC erhaltenen Größe gleich. Die Impedanz Z23 zwischen den Sekundärwicklungen 92 und 102 entspricht daher dem Doppelten der Impedanz Z12 oder Z13 zwischen Sekundär- und Primärwicklungen. Demzufolge ergibt sich die Beziehung Z23 = 2Z12 = 2Z13. Wenn diese Impedanzen Z12, Z13 und Z23 in Sternschaltung umgeformt (star-converted) werden, entspricht die an die Wechselspannungsseite angeschlossene Impedanz Z11 = (Z12 + Z13 - Z23)/2 = 0. Auf diese Weise wird eines der Impedanzerfordernisse erfüllt. Das andere, in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Impedanzerfordernis läßt sich ohne weiteres erfüllen, weil die betreffenden Wicklungen auf verschiedene Kerne gewickelt sind.

Fig. 11 veranschaulicht eine Transformatoreinheit 110 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Fig. 11 ist ein weiterer Eisenkern-Schenkel 112 vorgesehen, um den eine vierte Koppelwicklung 114 herumgewickelt ist, die ihrerseits über eine Leitung mit der ersten Koppelwicklung 82 parallelgeschaltet ist. Um die vierte Koppelwicklung 114 ist eine Anzapfwicklung 118 herumgewickelt, von der eine Anzapfleitung 116 herausgeführt ist. Ein Umkehrschalter 120 oder ein nicht dargestellter Grob-Anzapfwähler der Anzapfwicklung 118 ist an die zweite Primärwicklung 90 angeschlossen, während die Anzapfwicklung 118 und die Primärwicklung 90 in Reihe geschaltet sind. Ein mit der Anzapfwicklung 118 verbundener Anzapfschalter 122 ist an den Neutralpunkt-AnSchluß 94 angeschlossen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 11 mit der Transformatoreinheit 110, bei welcher die Anzapfwicklung 118 zur Einstellung der Speiseseiten-Wechselspannung vorgesehen ist, können die in Reihe geschalteten Primärwicklungen 84, 90 auf getrennten Eisenkern-Schenkeln 72-2 bzw. 72-3 montiert sein, während die Sekundärwicklung 102 und die Primärwicklungen

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84ι 90 über die Koppelwicklungen 82, 88, 100 elektromagnetisch gekoppelt sein können (vgl. Fig. 7). Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anzapfwicklung 118, im Gegensatz zu den anderen Wicklungen, auf einem getrennten Eisenkern-Schenkel 112 montiert. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Anzapfwicklung mit einem der anderen Schenkel 72-2, 72-3» 72-4 oder den Seitenschenkeln 72-1, 72-5 verbunden sein kann, so daß der spezielle Eisenkern-Schenkel 112 nicht vorgesehen zu sein braucht. Bei den Transformatoreinheiten gemäß den Fig. 6, 7» 9 und 11 ist weiterhin (jeweils) ein Eisenkern 44 in einem Ölbehälter 45 angeordnet, wobei die Wicklungseinheiten 76, 78 und 80 auf den betreffenden Eisenkern-Schenkeln72-2 bis 72-4 angeordnet sind. Die Eisenkerne entsprechend den jeweiligen Schenkeln 72-2 bis 72-4 können jedoch in getrennten Ölbehältern untergebracht sein, wobei die Wicklungseinheiten 76, 78 und 80 auf den betreffenden Eisenkernen montiert und durch Leitungen verbunden sein können, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. In diesem Fall kann die Verdrahtung zwischen den Wicklungen innerhalb einer die Ölbehälter verbindenden Ölleitung angeordnet sein, oder die Wicklungen können an Anschlüssen, die an der Außenseite der einzelnen Ölbehälter angeordnet sind, zusammengeschaltet sein. Es ist nicht nötig, die jeweiligen Wicklungseinheiten 76, 78 und 80 in völlig voneinander getrennten Ölbehältern anzuordnen, doch ist es möglich, die Wicklungseinheiten 76, 78 in einem Ölbehälter und die Wicklungseinheit 80 in einem anderen Ölbehälter anzuordnen. Die Anordnung dieser Wicklungseinheiten in bezug auf die Ölbehälter kann in Abhängigkeit von den Transport- und Installationsbedingungen nach Bedarf variiert werden.

In Zusammenfassung wird mit der Erfindung somit ein Umformer-Transformator für einen Wechselstrom/Gleichstrom-Umformer geschaffen, der am Aufstellort durch Verbindung von drei (ge-

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trennten) Transformatoreinheiten zusammengesetzt wird. In den jeweiligen Transformatoreinheiten sind drei getrennte Eisenkern-Schenkel in Ölbehältern untergebracht. Am ersten und am zweiten Eisenkern-Schenkel sind in Reihe geschaltete erste bzw. zweite Primärwicklungen montiert. Auf dem zweiten und dem dritten Schenkel sind eine erste bzw. eine zweite Sekundärwicklung angeordnet. Auf den jeweiligen Schenkeln sind parallelgeschaltete Koppelwicklungen montiert. Die Primärwicklungen und die Sekundärwicklungen sind elektromagnetisch gekoppelt.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler &■ Hänzel Patentanwälte Registered Representatives before the European Patent Office Möhlstraße 37 D-8000 München 80 TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, Kawasaki, Japan JeL:089/982085-87 i. Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid KF-55P623-2 9. September 1980 PATENTANSPRÜCHE

1. j Hochspannungs-Transformatoreinlieit mit ersten und zweiten

Primär- und Sekundärwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Primärwicklung (84, 90) auf einem ersten bzw. einem zweiten Eisenkern-Schenkel (72-1, 72-2) montiert und miteinander in Reihe geschaltet sind, daß erste und zweite Sekundärwicklung auf dem zweiten Eisenkern-Schenkel (72-2) bzw. einem dritten Eisenkern-Schenkel (72-3) angeordnet sind und daß erste, zweite und dritte Koppelwicklung (82, 88, 100) auf erstem, zweitem bzw. drittem Eisenkern-Schenkel (72-1, 72-2, 72-3) angeordnet und zur elektromagnetischen Ankopplung vom Primär- und Sekundärwicklungen (84, 90 bzw. 92, 100) parallelgeschaltet sind.

2. Transformatoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine vierte Koppelwicklung, die auf einem vierten Eisenkern-Schenkel angeordnet und mit der ersten Koppelwicklung parallelgeschaltet ist, und Anzapfwicklungen vorgesehen sind, die elektromagnetisch an die vierte Koppelwicklung angekoppelt und mit der zweiten Primärwicklung in Reihe geschaltet sind.

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3. Transformatoreinheit nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet t daß die Wicklungen und die Eisenkern-Schenkel in einem einzigen ölbehälter untergebracht sind.

4. Transformatoreinheit nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet» daß die Eisenkern-Schenkel und die auf ihnen montierten Wicklungen in verschiedenen Ölbehältern angeordnet sind.

5. Transformatoreinheit nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet» daß zwei Eisenkern-Schenkel in einem ölbehälter angeordnet sind und daß der verbleibende Eisenkern-Schenkel und die auf ihm montierten Wicklungen in einem anderen Ölbehälter untergebracht sind.

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