DE327986C

DE327986C - Schaltung zur Umwandlung von Zweiphasen- in Dreiphasenstrom oder umgekehrt, wobei nur ein Transformator mit drei Kernen verwendet wird

Info

Publication number: DE327986C
Application number: DE1917327986D
Authority: DE
Original assignee: KARL MAERKY
Current assignee: KARL MAERKY
Priority date: 1917-05-15
Filing date: 1917-05-15
Publication date: 1920-10-20

Description

Schaltung zur Umwandlung von Zweiphasen- in Dreiphasenstrom oder umgekehrt, wobei nur ein Transformator mit drei Kernen verwendet wird. . Seit langem ist das Prinzip bekannt, Zwei-und Dreiphasennetze miteinander zu verbinden. Hierzu bedient man sich zweier Einphasentransformatoren, die mit der sogenannten Skottschen Schaltung verbunden sind. Diese ziemlich oft benutzte Lösung des Problems besitzt den Nachteil, daß man zwei getrennte Transformatoren braucht, um den angestrebten Zweck zu erreichen. In vielen Fällen,- also vor allem dort, wo es sich um kleine zu übertragende Leistungen handelt, wird diese Anordnung verhältnismäßig teuer. Es ist daher erwünscht, die Leistungsumwandlung von, Zwei- auf Dreiphasenstrom oder umgekehrt mit e i n e m -Transformator erreichen zu können.
Auch hierfür sind schon Lösungen bekannt. Eine solche ist z. B. von Vidmar in Elektrotechnik und Maschinenbau igii, Heft 24, Seite 487 und folgend angegeben worden. Es ist hier ein aus drei Kernen bestehendes Gestell von einem zweiphasigen Kraftfluß durchsetzt, der in den Wicklungen die erstrebte zwei- bzw. dreiphasige Spannung erzeugt. Diese Lösung besitzt den Nachteil, daß -die Größe des Feldes in den einzelnen Kernen verschieden groß ist, so daß man letztere, wenn das Material wirtschaftlich ausgenutzt werden soll, mit verschieden großen Querschnitten ausführen muß, d. h. "man kann für diese Lösung keine normalen Drehstromgestelle verwenden.
Im Gegensatz hierzu kann-man die Wicklung so bemessen, daß die Felder in den drei Kernen im wesentlichen gleichgräß und um etwa i2o° gegeneinander zeitlich phasenverschoben sind, so daß ein normales Dreiphasen-Gestell benutzt werden kann. F,ig. i zeigt ein solche Lösung der Aufgabe. i ist ein dreiphasiges Gestell, auf dem die dreiphasig zusammengeschalteten Wicklungen 9, i o und i i sowie die Zweiphasenwicklungen 13, 12, 14 aufgebracht sind. Jene wird mit ihren Klemmen 2; 3, 4 an ein Dreiphasennetz, diese mit ihren Klemmen 5, 6 und 7, 8 an ein Zweiphasennetz angeschlossen. Die Wicklungen 13 der einen Phase liegen dabei auf dem mittleren Kern, die Wicklungen 12, 14 der zweiten Phase auf den beiden Außenkernen. Durch richtige Wahl der Windungsezahlen der Wicklungen 9, i o und i i einerseits sowie der Windungszahlen. der Wicklung 13, 12, 14 anderseits läßt es sich erreichen, daß die Sekundärseite des Transformators richtige Zwei- bzw. Dreiphasenspannung ergibt, wenn die Primärseite an ein richtiges Drei- bzw. Zweiphasennetz angelegt wird, ohne daß dabei die Größe der Felder in den drei Kernen des Transformators merklich verschieden wird.
Eine andere Lösung findet sich z. B. in »A r n o 1 d und L a C o u r, Die Transforinatoren igio«, Fig. 117a, b, Seite 124.
Diese beiden Ausführungen besitzen jedoch noch einen Nachteil, der ihre praktische Verwendbarkeit sehr in Frage stellt. Das Grundgesetz, für jede gute transformatorische Energieübertragung verlangt bekanntlich, daß - abgesehen vom Leerlaufstrom - die Amperewindungen der primären und der sekundären Wicklung gleichgroß und einander entgegengesetzt gerichtet sein müssen, damit sie sich in ihrer magnetisierenden Wirkung gegenseitig aufheben. Da nun die betrachteten Anordnungen drehstromseitig in Stern geschaltet sind, kommt hierzu noch die Bedingung" daß die Summe der drei dem Sternpunkt - zufließenden Ströme in jedem Augenblick gleich Null sein muß. Diese zwei Bedingungen lassen sich bei beiden Anordnungen nicht gleichzeitig erfüllen. Es bleiben also stets Amperewindungen auf den Kernen übrig, die starke Felder erzeugen müssen. Dadurch ergeben sich Spannungsabfälle, die einen guten Betrieb mit solchen Transformatoren unmöglich machen.
Um diesen Übelstand zu vermeiden, sind nach vorliegender Erfindung besondere Wicklungsanordnungen erforderlich, die dem vorstehend erwähnten Grundgesetz Rechnung tragen. Fig. a gibt beispielsweise eine derartige vollkommene Lösung des Problems an. Hier sind auf den beiden Außenkernen des Gestelles i j e zwei Wicklungen ga und 9b bzw. i ia und i ib aufgebracht, die in der bekannten Art der Doppelsternschaltung über Kreuz zusammengeschaltet sind. Sie sind ferner mit der auf dem mittleren Kern- angeordneten Wicklung io zu einer Dreiphasenwicklung verbunden. Die- Anordnung der Zweiphasenwicklung ist-die nämliche wie in Fig. i. Diese Schaltung erlaubt es, die Sekundärseite in jeder Wgise (auch einseitig) zu belasten, ohne daß dadurch unzulässige Spannungsabfälle entstehen.
Eine weitere Lösung der Aufgabe bietet Fig. 3. Die Zweiphasenwicklung ist hier anders verteilt: jede Phase ist auf zwei Kernen angeordnet (Phase 5, 6 mit Wicklung 12 auf dem ersten, mit Wicklung 13a auf dem e weiten Kern; Phase 7,8 mit Wicklung i3b auf dem zweiten, Wicklung 1q. auf dem dritten Kern), die Dreiphasenwicklung besitzt eine Phase auf dem (zweiten) Kern, der beiden Phasen der Zweiphasenseite gemeinsam ist; jeder der beiden anderen Phasen besteht *wieder aus zwei auf die beiden übrigen Teile verteilten, in Reihe geschalteten Wicklungen (ga in Reihe mit i ib, gb in Reihe mit i ia). Durch richtige Wahl der Windungszahlen gelingt es auch hier, das angestrebte Ziel zu erreichen, d. i. Gleichheit der primären und sekundären Amperewindungen jedes Kerns, welches auch immer die Stromentnahme der Sekundärseite sei.
Das- Merkmal der angeführten Beispiele, mit dessen Hilfe es gelingt, die Bedingung der völligen Amperew indungsgleichheit zu erfüllen, ist .die Spaltung von zweien der drei Drehströmphasen in je zwei Teile, die auf zwei Kernen (und zwar beide Phasen auf denselben Kerben) ängeordnet und in Reihe geschaltet sind. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, für die Amperewindungen jedes Kerns eine eigene Gleichheitsbedingung aufzustellen, die durch die Bedingungen der anderen Kerne nicht beeinflußt wird, da das Verhältnis der Windungszahlen von ga zu io und gb zu io als freie Veränderliche in diese Beziehungen eingeführt werden- kann.

Claims

PATENT-ANSPRUCIi: Schaltung zur Umwandlung von Zweiphasen- in Dreiphasenstrom oder umgekehrt, wobei nur ein Transformator mit drei Kernen verwendet -wird, derart, daß, wenn die eine der zwei Spulengruppen des Transformators an ein Zwgiphasennetz angelegt .wird, an den Klemmen der anderen Spulengruppe eine richtige Drehstromspannung entsteht oder umgekehrt, und daß auf jedem Kern Gleichheit der Amperewindungen der Primär- und der Sekundärseite erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Drehstrornpliasen auf zweien der drei Kerne angeordnet sind, und zwar so, daß jede dieser beiden Phasen -auf jedem dieser zwei Kerne eine Wicklung besitzt, wobei jeweils die zwei Wicklungen einer Phase (ga und i ib bzw, i ia und gb) in Reihe geschaltet sind, während .die dritte Phase (i o) für sich auf dem dritten Kern liegt.