DE3033890C2 - Drehstrom-Transformatorgruppe - Google Patents
Drehstrom-TransformatorgruppeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drehstrom-Transformatorgruppe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
!.Einederartige Drehstrom-Transformatorgruppe
ist bekannt aus der »ASEA-Zeitschrift«. Bd. 5 (1960), Heft 3, S. 122-130.
Ein Hochspannungstransformator für einen Gleichstromumformer ist im allgemeinen in einem Frequenzwandler
mit einem Gleichstrom-Kontaktglied zur Verbindung von elektrischen Stromübertragungssystemen,
die jeweils elektrische Ströme unterschiedlicher Frequenz übertragen, oder in einem Wechselsirom/GleichstronvUmformer
in einem Hochspannungs-Gleichsmimübertragungssystcm
angeordnet. F.iu Beispiel für einen Gleichstromumformer ist schcniatisch im vereinfachten
Schaltbild von Fig. 1 veranschaulicht. Der Umformer gemäß F i g. 1 wandelt durch Zwölfphasen-Gleichrichtung
eine an eine Dreiphasen-Wechsclstromeingangsleitung 2 angelegte Drehphasen-Wcchsclspannung
in eine hohe Gleichspannung um und legt diese an Gleichspannungsleiuingcn 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-Gieichrichtung in die hohe Gleichspannung
umgeformt Gemäß F i g. 1 sind beim ersten Horh-Spannungstransformator
8 wechselspannungsseitige Primärwicklungen 20 in Sternschaltung angeordnet; gleichspannungsseitige Sekundärwicklungen 22 sind
ebenfalls in Sternschaltung angeordnet, während Tertiärwicklungen 24 in Dreieckschaltungen vorliegen. Jm
zwe&en Hochspannungstransformator 14 sind die
wechselspannungsseitigen Primärwicklungen 28 in Sternschaltung und die gleichspannungsseitigen Sekundärwicklungen
30 in Dreieckschaltungen angeordnet
Die Drehstrom- oder Dreiphasen-Transformatoren 8 und 14 dieser Art müssen die folgenden Bedingungen erfüllen:
Die Drehstrom- oder Dreiphasen-Transformatoren 8 und 14 dieser Art müssen die folgenden Bedingungen erfüllen:
1. Gemäß F i g. 2, die ein Äquivalentschaltbild für den
Umformer nach Fig. 1 zeigt, muß die Bedingung Zl + Z 2 = 74 für äquivalente Impedanzen Zl,
Z 2, Z 3 und Z 4 erfüllt sein, welche die Impedanzen zwischen den Wicktangen 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
und den gleichspannungsseitigen Anschlüssen 35, 37 verteilten Impedanzen erhalten wird, muß die
Äquivalentimpedanz an der Wechselspannungsseitc ausreichd klein sein und vorzugsweise Null
betragen, um Schwankungen der Speisegleichspannung
zu verhindern, die durch zn die gleichspannungsseitigen
Anschlüsse 35, 37 angeschlossene Lasten hervorgerufen werden können.
3. Ein Ultrahochspannungs-Drehstromtransformator wird üblicherweise so gebaut, daß er in drei Einphasentransformatoren
unterteilt ist. Die Gründe hierfür liegen
1. in der Erfüllung der Transporterfordernisse und
2. in der einfachen Einhaltung eines Isolierungsso abstandes zwischen den Büchsen bzw. Durchführungen.
Aus diesem Grund wird der Drehstromtransformator im Herstellwerk in drei Einphasentransformatoren
unterteilt, die zu einem Aufstellort befördert und dort zu einer Drehstrom-Transformatorgruppe
zusammengesetzt werden. Diese Einphasentransformatoren müssen jedoch bezüglich der Abmessungen
ebenfalls innerhalb der für den Transport zulässigen Grenzen liegen.
F.in bisheriger F.inphascniransformiitor 38 für die Zusammenstellung
der DrehsiromtransfonTuiloren 8, 14,
welche den erwähnten Anforderungen genügt, besitzt den beispielsweise in den Fig.3 und 4 dargestellten
b5 Aufbau. Dieser Einphasentransformator 38 steht für ein Beispiel, bei dem zwei Einphasentransformatoren 40,42
zusammenmonticrt sind. Der Transformator 40 entspricht dabei einem Phasenteil des ersten Drehstrom-
it transformators 8 gemäß F i g. 1, während der Transfor-
qj mator42 einem Phasenteil des zweiten Drehslromtrans-
S formators 14 gemäß F i g. I entspricht. Auf einem in
If einem ölbehälter 45 untergebrachten Eisenkern 44 des
j| Einphasentransformators 38 gemäß Fig.4 und 5 sind
"fä Wicklungen 20-1, 22-1 und 24-1, die jeweils einer Pha-
?3 senwicklung der Primär-, Sekundär- und Tertiärwick-
jf3 lung 20,22 bzw. 24 des ersten Drehstromtransformators
ii 8 entsprechen; sowie Wicklungen 28-1 und 30-1 mon-1?
tiert, die jeweils einer Phasenwicklung der Primär- und
ft Sekundärwicklung 28 bzw. 30 des zweiten Drehstrom-
^ transformators 14 entsprechen. Die Wicklungen 20-1,
4; 22-1 und 24-1 des Transformators 8 des ersten Ab-
;' Schnitts 12 sowie die Wicklungen 28-1 und 30-1 des
■■; Transformators 14 des zweiten Abschnitts 18 gemäß
ί F i g. 1 sind auf verschiedene Schenkel 46,48 gewickelt,
um den oben genannten Bedingungen 1. und 2. zu genüi
gen. 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,
■;;i 54-1, 54-2, 56-1 und 56-2 verbunden, die über Büchsen
Ai oder Durchführungen aus dem ölbehälter 45 hcrausge-
lu ■ führt sind. Die Anschlüsse des Einphasentrannbrmators
i i 38 werden am Aufstellort mit den Anschlüssen der bei-
W den anderen, ähnlich aufgebauten Einphasentransfor-
Ή matoren so verbunden, daß die Wicklungen in Dreiecksy
oder Sternschaltung an die Wicklungen der anderen
■).· Transformatoren angeschlossen und die Transformato-
i;> ren somit zu einem Drehstromtransformator einer An-
r i Ordnung oder Batterie zusammengesetzt sind.
$'] Die Einphasentransformatoren 38 gemäß Fi g. 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 einem einzigen
■';. Eisenkernschenkel gewickelten Wicklungen wird
r größer, so daß sich auch die Breite W des Ölbehälters
45 vergrößert Bei größerer Stromleistung (in ; ■ kVA) der Drehstromtransformatoren 8,14 kann die
■ : Breite W ggf. das größte zulässige Maß für den
Eisenbahntransport übersteigen. Gemäß Fig.5, welche die Einheit nach F i g. 3 im Schnitt längs der
Linie V-V zeigt, ist es erforderlich, daß der Spalt c/2
zwischen Tertiär- und Sekundärwicklung 24-1 bzw. 22-1 sowie der Spalt c/3 zwischen Sekundär- und
Primärwicklung 20-1 jeweils eine ausreichend große Isolierstrecke für die Spannung zwischen der
gleichspannungsseitigen Sekundärwicklung 22-1 und Masse bilden, während der Spalt c/3 zwischen
den Wicklungen 22-1 und 20-1 sowie der Spalt c/4 zwischen Primärwicklung 20-1 und Innenfläche des
Ölbehälters 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 c/2,
c/3 und t/3 praktisch der Wicklungsdicke entsprechen
oder ein Mehrfaches dieser Dicke betragen. Infolgedessen vergrößert sich die Breite Wdes Ölbehälters
45 weiter, so daß die zulässigen Abmessungen für Eisenbahntransport überschritten und
der Transport der Einheit erschwert wird,
(ii) Gemäß Fig.5 bestimmen sich die Strecke c/6 zwischen einer von der gleichspannungsseitigen Sekundärwicklung 22-1 abgehenden Zuleitung 60-1 und der wechselsparinungsseitigen Primärwicklung 20-1 sowie die Strecke c/5 zwischen der Zuleitung
(ii) Gemäß Fig.5 bestimmen sich die Strecke c/6 zwischen einer von der gleichspannungsseitigen Sekundärwicklung 22-1 abgehenden Zuleitung 60-1 und der wechselsparinungsseitigen Primärwicklung 20-1 sowie die Strecke c/5 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 c/5 und d6 ausreichend groß sein müssen. Bei hohen Ausgangsgleichspannungen
der Umformer-Transformatoren 8,14 sind daher die Strecken c/5 und c/6
groß, wodurch sich auch die Höhe des Ölbehälters 45 vergrößert, so daß es schwierig ist, den Transformator
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.
Die Drehstrom-Transformatorgruppe nach der eingangs bereits genannten »ASEA-Zeitschrift«, 1960,
Heft 3, Seiten 122 bis 130, besteht aus Einphasentransformatoren mit je 200 MVA, von ilsnen jeder zwei
IS-kV-Wicklup.gen mit großer Reakisnz zwischen den
Wicklungen aufweist, was eine Begrenzung der Kurzschlußströme ermöglicht Die auf zwei Schenkel verteilten
400-kV-Wicklungen sind parallelgeschaltet, während die 18 kV-Wicklungen voneinander getrennt sind.
Neben bestimmten Stromspannungswerten, einer kleinen Reaktanz zwischen den 18- und 400 kV-Wicklungen,
einem betriebssicheren Dauerbetrieb, Kurzschlußfestigkeit der Wicklungen und Kabelendverschlüssen
auf der 400 kV-Seite sollte diese Transformatorgruppe kein höheres Transportgewicht als 1801 aufweisen. Infolge
der beiden Schenkel sind die Abmessungen der Einphasentransformatoren beträchtlich, was Transportprobleme
mit sich bringt Aus Rudolf Richten »Elektrisehe Maschinen«, Basel-Stuttgart, 1954, Seiten 160 und
161, ist es weiterhin bekannt, Schaden der Umsymmetrie dadurch zu vermeiden, daß zusätzlich zur Primärwicklung
und zur Sekundärwicklung nocii eine dritte Wicklung vorgesehen wird, die aus parallel geschalteten
Teilen besteht und die ungleiche Strombeläge der Sekundärwicklung ausgleichen soll. Solche sogenannten
Schubwicklungen dienen also zum Ausgleich von Durchflutungsunsymmetrien.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Drehstromtransformatorgruppc der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß diese mit möglichst geringen Abmessungen der Einphasentransformatoren aufgebaut werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Drehstrom-Transformatorgruppe nach dem Oberbegriff des Patentan-Spruchs 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Drehstromtransformatorgruppc der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß diese mit möglichst geringen Abmessungen der Einphasentransformatoren aufgebaut werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Drehstrom-Transformatorgruppe nach dem Oberbegriff des Patentan-Spruchs 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Erfindung ist also ein dritter Kernschenkel V9rg.,sehen, auf dem die andere Sekundärwicklung aufgebracht
ist. Dadurch wird die Isolation zwischen Gleichspannungsstite und Primärwicklung vereinfacht,
was bedeutet, daß der Durchmesser der Wicklungen verringert werden kann. Weiterhin wird durch die Reihenschaltung
der beiden Primärwicklungen und durch die Koppelwicklungen auf den Kernschenkeln einabge-
bO glichener und wirtschaftlicher Aufbau der Einphasentransformatoren
erzielt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Allerdings ist es aus
»Elektrische Bahnen«, 1968, Heft 3, Seiten 65 bis 68, be-
b5 reits bekannt, einen Kern mit vier Schenkeln auszuführen,
wobei alle Wicklungen so geschaltet sind, daß bestimmte Flüsse entgegengerichtet sind. Bei geeigneter
Wahl der Flüsse können die Querschnitte der Schenkel
verringert werden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 bis 5 angegeben.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines Wechselstrom/Gleichstrom-Umformers
eines allgemeinen Hochspannungs-Gleichstromübertragungssystems
oder eines Frequenzwandlersystems,
oder eines Frequenzwandlersystems,
F i g. 2 ein Äquivalentschaltbild der Schaltung gemäß Fig. I,
Fig.3 eine schematische Schnittansicht eines Beispiels
für eine von drei bisherigen Einphasen-Transformatoreinheiten.
die zum Umformer-Transformator gemäß F i g. 1 zusammengesetzt sind,
F i g. 4 eine schematische Darstellung von Anordnung und Anschluß der die Wicklungseinheiten gemäß F i g. 3
bildenden wicklungen,
F i g. 5 einen lotrechten Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3,
F i g. 6 eine schematische Schnittansicht eines Transformators mit Merkmalen nach der Erfindung,
F i g. 7 eine schematische Darstellung von Anordnung und Anschluß für die die Wicklungseinheiten im Transformator
gemäß F i g. 6 bildenden Wicklungen,
Fig.8 ein vereinfachtes Schaltbild eines Wechselstrom/Gleichstrom-Umformcrs
mit einer Umformer-Transformatorgruppe. die aus zwei Transformatoren
gemäß F i g. 6 zusammengesetzt ist,
F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in F i g. 6,
Fig. 1OA bis IOC graphische Darstellungen der Amperewindungsverteilung
beim Transformator gemäß F i g. 6 und
Fig. 11 eine schematische Dastellung eines Transformators
gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Die F i g. 1 bis 5 sind eingangs bereits erläutert worden.
F i g. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Einphasentransformators 70 zum Zusammenstellen einer
Transformatorgruppe für einen Wechselstrom/ Gleichstrom-Umformer. 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 parallelgeschaitet sind. Der Mittelteil
der ersten Primärwicklung 84 ist über eine Zuleitung mit einem Hochspannungs-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 diejenige 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 Isolierzylinder eingefügt Die zweite Koppelwickiung 88 ist über eine Leitung
mit der ersten Koppelwicklung 82 der ersten Wicklungseinheit 76 parallelgeschaitet; 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 Stromlcistung der zweiten Koppelwicklung 88 entspricht dem Unterschied zwischen den Leistungen der
ersten Sekundärwicklung 92 und der zweiten Primärwicklung 90. Mit arideren Worten: Die Summe a»s 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 meh: :re Isolierzylinder angeordnet. Wie im
Fall der zweiten Koppelwicklung 88 ist die dritte Kop-
jo pelwicklung 100 über eine Leitung mit der ersten Koppelwicklung
82 parallelgeschaltet, während die zweite Sekundärwicklung 102 über Leitungen viiit Gleichspannungs-Leitungsanschlüssen
104 und 106 verbunden ist. Die Stromleistung der dritten Koppelwicklung 100 entspricht
derjenigen der Sekundärwicklung 102.
Drei Transformatoren 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 F i g. 8 dargestellen Art zusammengesetzt. Dabei sind die zweiten Sekundärwicklungen 102 eines
ersten Abschnitts 12 über die Anschlüsse 106 in Sternschaltung angeordnet, während die ersten Sekundärwicklungen
92 eines zweiten Abschnitts 18 auf ähnliche Weise über Leitungsanschlüsse 96, 98 in Dreieckschaltung
geschaltet sind, um die Sekundärwicklungen 22,30 der beiden Abschnitte des Umformer-Transformators
zu bilden. Die Neutralpunktanschlüsse 94 sind zusammengeschallet, und die einzelnen Leitungsanschlüsse 86
so 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 Fig.7 Leitungen vom oberen und unteren Ende
der Koppelwicklung 82 zum Anschluß an Tertiäranschlüssen 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 Koppelwicklungcn
82, 88 so festgelegt daß sie größer ist als die oben angegebenen Werte.
Wenn eine Phasenkompop.ente der elektrischen Dreiphasen-Wechselspannung
zwischen den Wechseispannung-Leitungsanschluß 86 und den Neutralpunkt-Anschluß
94 angelegt wird, werden in jedem Transforma-
tor 70 eines solchen Umformer-Transformators die erste und die zweite Primärwicklung 84 bzw. 90 erregt.
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,
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 Kernschenkel 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 F i g. 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 d\, </2. c/3 und dA
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 86 hohen Potentials verbunden ist Da auf diesen Kern jedoch nur zwei Wicklungen gewikkelt 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 92,102 abgehenden Leitungen vergleichsweise unkompliziert so daß die
Höhe des Ölbehälters 45 nicht sehr groß zu sein braucht Wenn beispielsweise das Stromleistungsverhältnis der
wechselspannungsseitigen Primärwicklung 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 Koppel wicklung 88 und der
Primärwicklung 90, die Strecke </3 zwischen Primärwicklung 90 und Sekundärwicklung 92 sowie die Strekke t/4 zwischen Sekundärwicklung 92 und ölbehälter 45
etwa die Hälfte der betreffenden Strecken bei der bisherigen Transformatoreinheit 38 gemäß Fig.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.
sten 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
ίο 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 die Wicklungen des Umformer-Transformators erfüllt werden. Dieser Umstand geht insbesondere
aus den graphischen Darstellungen der Amperewindungsverteilung gemäß den F i g. 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. Fig. 1OA
veranschaulicht die Aperewindungsverteilung für die
betreffenden Wicklungen 82, 84, 88, 90 und 92 für den
Fall, 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 F i g. 1OB veranschaulicht die Amperewin
dungsverteilung 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 Amperewindungs
verteilung 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 durch Quadrieren der Magnetflußdichte δ und Integrieren der
resultierenden Größe in bezug auf eine Strecke s erhaltener Integrationswert ist einer Impedanz Z proportional, wie sich dies aus der folgenden Gleichung ergibt:
Z=a f Pds.
Die Magnetflußdichte B ist der Amperewindung (AT)
proportional. Somit ist eine gegenseitige Beziehung der Impedanzen aus der Amperewindung gemäß den
Fig. 1OA bis IOC ersichtlich. Die nach Fig. 1OA und
1OB erhaltenen Integrationswerte oder -größen sind einander gleich. Die Impedanz Z12 zwischen Sekundärwicklung 92 und Primärwicklungen 84,90 entspricht der
Impedanz Z13 zwischen Sekundärwicklung 102 und Primärwicklung. Das Doppelte der nach F i g. ICA oder
ω 1 OB erhaltenen Integrationsgröße ist weiterhin der nach
Fig. IOC 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. Dem
zufolge ergibt sich die Beziehune
Z23 = 2Z12 = 2Z13. Wenn diese Impedanzen Z12,
Z13 und Z23 in Sternschaltung umgeformt werden,
entspricht die an die Wechselspannungsseite ange-
schlossene Impedanz
ZIl - (Z\2 + Z13 - Z23)/2 = 0.
io
15
20
Auf diese Weise wird eines der impedanzerfordernisse erfüllt Das andere, in Verbindung mit F i g. 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.
Nach 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 därgcsicllier Gröb-Aüzapfwähicr 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 Anzapf wicklung 118 verbundener Anzapfschalter 122
ist an den Neutralpunkt-Anschluß 94 angeschlossen. Bei der Anordnung gemäß F i g. 11 mit dem Transformator
110, bei welchem 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 84, 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 Transformatoren
gemäß den F i g. 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-Schenkeln 72-2 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 F i g. 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 eo
Wicklungseinheiten in bezug auf die ölbehälter kann in Abhängigkeit von den Transport- und lnstallationsbeditigungen
nach Bedarf variiert werden.
In Zusammenfassung wird mit der Erfindung somit eine Umformer-Transfonüatorgnippe für einen Wech- t5
selstrom/Gleichstrom-Umformer geschaffen, die am Aufstellort durch Verbindung von drei getrennten
Transformatoren zusammengesetzt wird. In den jeweiligen Transformatoren 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.
30
35
40 Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Drehstrom-Transformatorgruppe hoher Leistung,
bestehend aus Einphasentransformatoren mit Mehrschenkelkernen, wobei jeder Einphasentransformator
(70) eine erste Primärwicklung (84) auf einem ersten Kernschenkel (72-2) und eine zweite Primärwicklung
(90) auf einem zweiten Kernschenkel (72-3) aufweist, wobei ferner jeder Einphasentransformator
eine erste und eine zweite Sekundärwicklung (92, 102) besitzt, von denen die eine auf dem
zweiten Kernschenkel (72-3) aufgebracht ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die andere Sekundärwicklung (102) auf einem dritten Kernschenkel
(72-4) aufgebracht ist, daß beide Primärwicklungen
(84,90) in Reihe geschaltet sind und daß alle drei
Kernschenkel (72-2,72-3, 72-4) je eine Koppelwicklung
(82, 88, 100) tragen, die miteinander parallel geschaltet sind^i-i g. 6 und 7).
2. Drehsirom-Transfonnatorgnsppe nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einphasentransformator (70) einen vierten Kernschenkel
(112) besitzt, auf dem einerseits eine vierte Koppelwicklung
(114), die mit den übrigen Koppelwicklungen (82,88,100) parallel geschaltet ist, und andererseits
mindestens eine Anzapfwicklung (118) angeordnet
ist, die mit den beiden anderen Primärwicklungen (84,90) in Reihe liegt (Fi g. 11).
3. Drehstrom-Transformatorgruppe nach Anspruch 1 oder 2: dadurch gekennzeichnet, daß die
Wicklungen (84, 90; 92, 102; 82, 88, 100; 114, 118) und Kernschenkel (72-2,72-3,72-*; 114) gemeinsam
in einem einzigen Ölbehälter (45) untergebracht sind. ,
4. Drehstrom-Transformalorgruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Kernschenkel mit zugehörigen Wicklungen in einem gemeinsamen ölbehälter untergebracht sind.
5. Drehstrom-Transformatorgruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Kernschenkel (72-2 bis 72-4) mit seinen zugehörigen Wicklungen in einem getrennten ölbehälter untergebracht
ist.
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