DE4300707C1 - Schaltungsanordnung zur Spannungseinstellung bei einer Wicklungsanordnung und Umsteller hierzu - Google Patents

Description

Für die Umstellung der Spannung bei einem Stufentransformator wird die sogenannte Anzapfschaltung verwendet. Dabei ist einer Stammwicklung eine Stufenwicklung in Reihe nachgeschaltet. Die Anzapfungen der Stufenwicklungen werden dann über einen Umsteller abgegriffen und zu einem Spannungsausgang geführt. Dabei ergibt sich, daß die maximal auftretenden Beanspruchungen in den Wicklungen und im Umsteller sich als Differenzspannung zwischen Anfang und Ende des in der Stellung "niedrigste Spannung" freischwingenden Umstellerteils der Stufenwicklung auftreten. Sowohl Wicklung als auch Umsteller müssen diesen Beanspruchungen genügen. Dies ist besonders kritisch bei Hochspannungstransformatoren.

Aus der DE-AS 16 38 379 ist bei einer Wicklungsanordnung mit Grobstufenwicklung die Verwendung eines sogenannten Wenders bekannt, mit dem die Grobstufenwicklung zu- oder abgeschaltet werden kann.

Aus dem Fachbuch "Die Transformatoren", Springer Verlag, 2. Auflage, 1966, Abb. 171a, ist die Verwendung eines Wenders zum Umpolen der Stufenwicklung bekannt. Die Verbindung zur Stammwicklung wird dabei von einem zum anderen Ende der Stufenwicklung umgeschaltet. Eine derartige Umpolung der Stufenwicklung ist auch aus AT-PS 2 47 982 bekannt.

Der aus der DE-AS 24 03 762 bekannte Wender dient zum unterbrechungsfreien Umschalten bei einer Stufenwicklung. Ein Hinweis auf die hier vorliegende Problematik ist nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs­ anordnung anzugeben, bei der die Spannungsbeanspruchung für eine Wicklungsanordnung mit Umsteller verringert ist, sowie einen hierfür geeigneten Umsteller.

Die Lösung der ersten Teilaufgabe gelingt mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Ausbildung der Schaltungsanordnung ist dabei sehr ein­ fach. Es werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt. Der freischwingende Anteil der Stufenwicklung in der Nennstel­ lung beträgt nur noch 50% der bisher üblichen Ausführung. Dadurch wird gegenüber der bisherigen Ausführung ein we­ sentlicher Teil des Isolieraufwands an den Wicklungen und am Umsteller eingespart. Andererseits kann bei gleichblei­ benden Isolieraufwand eine Erhöhung der Umstellbereiche oder eine Erhöhung der Bemessungsspannungen erzielt werden. Bevorzugt ist der eine Abgriff mit einer Mittelanzapfung der Stufenwicklung verbunden. Dadurch ist eine gleichmäßige Spannungsverteilung auf der Stufenwicklung möglich, wobei ein gleichmäßiger Spannungsbereich erzielt wird. Bevorzugt ist die Mittelanzapfung - elektrisch gesehen - in der Mitte der Spule angeordnet. Eine unsymmetrische Anordnung ist für Spezialanwendungen denkbar.

Bevorzugt kann jedoch der weitere Abgriff ebenfalls von einem Umsteller gebildet sein. Auf diese Weise ist eine weitere Reduzierung des Wicklungsaufwandes in der Stufen­ wicklung möglich. Der freischwingende Anteil der Stufen­ wicklung beträgt nur noch 25% der herkömmlichen Anordnung nach dem Stand der Technik. Ausgehend von einer gleich­ bleibenden Stellungszahl m für entsprechende Spannungsein­ stellungen werden gegenüber einer früheren Stufenanzahl n nunmehr nur noch n/2 Stufen benötigt.

Die Lösung der weiteren Teilaufgabe erfolgt mit den Merk­ malen des Anspruchs 4. Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich nach den Ansprüchen 5 bis 7. Diese eignen sich bevorzugt zur Realisierung der Schaltungsanordnung nach An­ spruch 1 bis 3.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nachfolgend an­ hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Spannungseinstellung;

Fig. 2 eine zweite Schaltungsanordnung;

Fig. 3 eine dritte Schaltungsanordnung;

Fig. 4 einen Schiebeumsteller für eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 einen Drehumsteller für eine Schaltungsanordnung ge­ mäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung 1 gezeigt, welche eine Stammwicklung 3 und eine Stufenwicklung 5 aufweist.

Die Schaltungsanordnung 1 findet bevorzugt Anwendung bei einstellbaren Transformatoren im Energiebereich. Sie ist sinngemäß auch bei Spulen oder Drosseln anwendbar. Die Stufenwicklung 5 weist beispielhaft fünf Stellungen mit vier Stufen auf. Das der Stufenwicklung 5 zugewandte Ende der Stammwicklung 3 (gegebenenfalls die Oberspannungsseite) ist über einen Umstellerabgriff 7 in elektrischen Kontakt mit der Stufenwicklung 5. Während das freie Ende der Stamm­ wicklung 3 den einen Spannungsanschluß der Schaltungsanord­ nung 1 bildet, wird der zweite Spannungsanschluß von einer Mittelanzapfung 9 an der Stufenwicklung 5 gebildet. Bei dieser Ausführung liegt zwischen dem Spannungsanschluß an der Mittelanzapfung 9 und zwischen dem Umstellerabgriff 7 bei Stufe 1 oder 5 nur die halbe Wicklungsspannung der ge­ samten Stufenwicklung 5 an. Zur Erhöhung einer vorgegebenen Gesamtspannung an der Schaltungsanordnung 1 muß zwar die Stammwicklung 3 in ihrer Spannung erhöht werden. Dieser Aufwand ist jedoch ungleich geringer gegenüber dem Isola­ tionsaufwand am Umsteller und an der Stufenwicklung 5, so daß hier erhebliche Einsparungen möglich sind.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführung, bei der die Ver­ bindung von Stammwicklung 3 und Stufenwicklung 5 über die feste Mittelanzapfung 9 erfolgt. Der Umstellerabgriff 7 bildet dabei den Spannungsanschluß der Schaltungsanord­ nung 1a.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung der Schaltungsanordnung 1c. Die Stufenwicklung 5 ist dabei gegenüber der oben be­ schriebenen Ausführung um 50% verkleinert. Der Isolations­ aufwand beträgt gegenüber dem Stand der Technik nur noch 25%. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß der oben beschriebene feste Abgriff an der Mittelanzapfung 9 nunmehr ebenfalls als Umstellerabgriff 7a ausgebildet ist. Das in der oben beschriebenen Ausführung durchgeführte Zu- oder Gegenschalten einer Spannung zur Stammspannung wird in dieser Ausführung durch ein Umpolen der Stufenwicklungs­ spannung erzielt. Die dafür benötigten Umsteller sind derart miteinander verschaltet, daß alle benötigten Schalt­ stellungen Schritt für Schritt anwählbar sind. Die Umstel­ lerabgriffe 7, 7a sind mechanisch miteinander gekoppelt.

Fig. 4 zeigt eine Kontaktanordnung eines hierfür geeigneten Schiebeumstellers 10a. Der Schiebeumsteller 10a weist dabei fünf Schaltstellungen I bis V auf, durch die alle sinnvoll brauchbaren Spannungsvarianten der Schaltungsanordnung 1b bildbar sind. Die Schaltungsanordnung 1b mit dem dazuge­ hörigen Schiebeumsteller 10a ist auch für Stufenwicklungen mit mehr als den gezeigten Anzapfungen geeignet. Dazu muß am Umsteller lediglich eine geeignete Anzahl von Kontakten, Kontaktgruppen und Schaltstellungen vorgesehen werden.

Der Umsteller kann alternativ auch als Drehumsteller 10b, wie in Fig. 5 gezeigt, ausgebildet sein. Beispielhaft ist hier eine Ausführung mit zwei Schaltebenen 11, 12, gezeigt, welche eine gemeinsame Drehachse d aufweisen. Auf jeder Schaltebene 11, 12 ist dabei eine Gruppe von Kontakten an­ geordnet, die je Schaltebene 11, 12 von einem getrennten Umstellerabgriff 7, 7a mit der gemeinsamen Drehachse d an­ wählbar sind. Die elektrische Verbindung des Drehumstellers 10b erfolgt sinngemäß wie beim Schiebeumsteller 10a mit den gleichnamig bezeichneten Anschlüssen der Stufenwicklung 5 in Fig. 3.

Die gezeigten Kontaktanordnungen eignen sich insbesondere für Umsteller, die bei Hochspannungstransformatoren Anwen­ dung finden. Dies betrifft insbesondere ölgekühlte Trans­ formatoren, bei denen der Umsteller im Kessel des Trans­ formators angeordnet ist. Die Betätigung der Umsteller er­ folgt im spannungslosen Zustand für eine Grundeinstellung des Transformators. Die Kontaktanordnung eignet sich je­ doch auch für andere einstellbare Spulenanordnungen.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung (1, 1a, 1c) zur Spannungseinstellung bei einer Wicklungsanordnung, wobei einer Stammwicklung (3) eine Stufenwicklung (5) mit endseitigen Anzapfungen und zumindest einer Mittelanzapfung zugeordnet ist, welche über einen Umstellerabgriff (7) und einen weiteren Abgriff (9) an der Mittelanzapfung (9) elektrisch ankoppelbar sind, wobei ein Abgriff an die Stammwicklung (3) geführt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der weitere Abgriff als weiterer Umstellerabgriff (7a) ausgebildet ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Wicklungen (3, 5) Teile eines Transformators sind.

4. Umsteller für eine Stufenwicklung (5) einer Wicklungs­ anordnung mit zumindest zwei Kontaktgruppen, welchen je­ weils ein Umstellerabgriff (7, 7a, 9) zugeordnet sind, die mechanisch miteinander gekoppelt sind, wobei jeder An­ zapfung der Stufenwicklung (5) zumindest ein Kontakt einer jeden Kontaktgruppe zugeordnet ist, und wobei so viele Schaltstellungen (I bis V) vorhanden sind, daß jede mög­ liche Stufenspannung zumindest einmal zwischen den Um­ stellerabgriffen erzeugbar ist.

5. Umsteller nach Anspruch 4, wobei ein Umstellerabgriff (7, 9) mit einer Stammwicklung (3) der Wicklungsanordnung verbindbar ist.

6. Umsteller nach einem der Ansprüche 4 oder 5, welcher als Schiebe- oder Drehumsteller ausgebildet ist.

7. Umsteller nach einem der Ansprüche 4 bis 6, welcher als Transformatorstufenumsteller ausgebildet ist.