DE3033890C2

DE3033890C2 - Drehstrom-Transformatorgruppe

Info

Publication number: DE3033890C2
Application number: DE3033890A
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: 1984-08-16
Also published as: CA1143435A; BR8005757A; JPS6257085B2; JPS5640218A; SE8006257L; DE3033890A1; SE446786B; US4329674A

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:

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-

l^u ■ 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

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.

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,

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.

Eine Vergrößerung des Außendurchmessers der er-

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.

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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.

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40 Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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.