DE451434C - Spannungsregelung in Drehstromnetzen durch einen einzigen Zusatztransformator ohne Anzapfungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 27. OKTOBER 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE

S 62773 VHIfad² Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 6. Oktober 1927.

Siemens-Schuckertwerke G.m.b.H. in Berlin-Siemensstadt*).

Spannungsregelung in Drehstromnetzen durch einen einzigen Zusatztransformator

ohne Anzapfungen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. April 1923 ab.

Zur Spannungsregelung von Wechselstromanlagen verwandte man bisher Stufentransformatoren oder Drehtransformatoren. Stufentransformatoren erfordern Windungsschalter, die für die Betriebsspannung gegen Erde isoliert und für den vollen Strom der Durchgangsleistung bemessen werden müssen. Die bei Windungsschaltern auftretenden Schwierigkeiten können wohl durch geeignete .Funkenentzieher mit Übergangswiderständen ge- ίο

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Johannes Sessinghaus in Berlin-Charlottenburg.

mildert, jedoch nie ganz beseitigt werden; ein gewisser Verschleiß wird sich, entsprechend der Häufigkeit der Regelbewegungen, immer ergeben. Die Verwendung von Drehtransformatoren dagegen verbietet sich infolge ihres zu hohen Preises.

Auch Zusatztransformatoren werden, um eine gewisse Regelbarkeit zu ermöglichen, mit Abstufungen (Anzapfungen) ausgeführt. Es ίο ist hierbei bekannt, die Sekundärwicklung solcher Zusatztransformatoren in die Hauptleitungen zu legen, während die Primärwicklung aus dem Netz gespeist wird. Die Primärwicklung erhält dann die Anzapfungen, mit denen die geschilderten Nachteile verbunden sind. Sofern man sich mit einer geringen Regelbarkeit, z. B. mit zwei Stufen; zufrieden gibt, ist es bereits bekannt, die Anzapfungen zu vermeiden, indem die Primärwicklung einmal aus dem Netz gespeist und das andere Mal in sich kurzgeschlossen wird. Für eine größere Anzahl von Stufen sind nur Anordnungen bekannt, bei denen der Zusatztransformator, d.h. seine Prirnärwicklung, wiederum Anzapfungen erhält. Bei einer solchen Anordnung ist auch schon vorgeschlagen worden, die Zu- und Gegenschaltung der Zusatzspannung anzuwenden. Die mit den Anzapfungen verbundenen Nachteile zu vermeiden, ist eine Aufgäbe der Erfindung. Erfindungsgemäß werden zwei weitere Spannungsstufen bei einem Dreiphasenzusatztransformator ohne Anzapfungen dadurch gewonnen, daß seine Primärwicklungen auch von Stern auf Dreieck umgeschaltet werden. Die Stemdreieckumschaltung ist für die Wicklungen elektrischer Drehstrommaschinen bekannt und bietet hier mancherlei Vorteile. Man hat indessen bisher noch nicht versucht, eine solche Umschaltung auch für Zusatztransformatoren anzuwenden. Die Stemdreieckumschaltung läßt sich bei Zusatztransformatoren zweimal durchführen, sowohl wenn die Primärwicklung im Sinne der Netzspannung als auch wenn sie gegen die Netzspannung geschaltet ist. Die Anwendung der SterndTeieckumschaltung neben dem bekannten Schaltarten ermöglicht daher eine Regelung in fünf Stufen, die für praktische Zwecke ausreichend sind.

Ein Beispiel für die Ausführung der Erfindung zeigt Abb. i. Hier bedeutet ι den Zusatztransformator, dessen Sekundärwicklungen in Serie mit dem Verbraucher in einem Drehstromnetz 2 mit den Phasen R, S, T liegen, während die Primärwicklungen mit ihren Wicklungsenden ti, v, w und x, y, ζ an gleichlautend bezeichnete Schleifkontalcte angeschlossen sind, die in dem gezeigten Beispiel in zwei Reihen auf einer Schaltwalze angeordnet sind. Die Sekundärwicklungen des Zusatztransformators können für den Zweck einer Ausbesserung überbrückt und ferner für den Zweck der Umschaltung noch mit einem Nebenschluß versehen werden, in dem Kondensatoren liegen (wie in der Abbildung gezeigt). Die Schleif bürsten gleiten von einer SchaltsteHung zur anderen über Kontaktflächen einer Schaltwake. Hierbei ergeben sich durch die Lage und Form der Kontaktflächen verschiedenartige elektrische Verbindungen. Aus einer Nullstellung I₀ läßt sich die Schaltwalze über die'Stellungen-II und III (Hauptstellungen, in der Abbildung durch —χ—χ—χ— gekennzeichnet) nach der einen oder anderen Seite bis zur Anschlagstellung Q drehen, so daß die einzuhaltende Schaltfolge gesichert ist. Bei der Drehung gleitet stets nur die eine Bürstenreihe leitend über die Kontaktflächen, während die andere Reihe in derselben Zeit abgehoben oder auf einen nichtleitenden Teil der Walze aufgesetzt wird.

Die Schaltung von einer Spannungsstufe zur anderen erfolgt über Zwischenstellungen

(in der Abbildung durch gekennzeich-

net) ohne eine Stromunterbrechung. Zu diesem Zweck sind außer den Bürstengruppen ti, V₁ w und x, y, ζ und außer den vom Erregertransformator 3 gespeisten Bürsten R, S, T der beiden Bürstenreihen noch besondere Hilfsbürsten A, B, C, D, E, F vorgesehen. Zwischen diesen Hilfsbürsten und den Hauptbürsten liegen die Schutzwiderstände, z. B. zwischen u und A, zwischen ν und B usw. In der Zwischenstellung zwischen I und II ist z. B. der zwischen den Bürsten F und T gelegene Schutzwiderstand wirksam, während er in der . Hauptstellung II überbrückt wird.

Der Hilfstransformator 3, dessen Sekundärseite an entsprechende Bürsten R, S, T angeschlossen ist, gibt auch bei 'Hochspannung des Netzes einen Erregerstrom < niedriger Spannung, was für die Bemessung der Schaltwalze vorteilhaft ist.

Die den einzelnen Schaltstellungen, Haupt- und Zwischenstellungen, entsprechenden Schaltungen sind schematisch in Abb. 2 dargestellt. Die Schutzwiderstände sind hierbei durch Rechtecke bezeichnet. Der Anfangsstellung I₀ in der Abb. 1 entspricht in der Abb. 2 die Stellung H\ der Reihe c; beim Schalten nach der Seite mit negativer Zusatzspannung werden der Reihenfolge nach die Stellungen Z₁ der Reihe c, Hu —, Z₂ und Z₁ der Reihet sowie endlich die Stellung jHjii— der Reihen durchlaufen.

Beim Zuschalten von positiver Zusatzspannung werden zunächst die Stellungen Z₁ sowie Hu -f- der Reihe b, hierauf Stellung Z₂ Z₁ und Hm-)- der Reihe« durchlaufen. In den Zwischenstellungen Z₁ sind die Schutzwiderstände in Reihe, in den Stellungen Z₂

Claims (4)

jedoch parallel zur zugehörigen Primärphase des Zusatztransformators geschaltet. In den Hauptstellungen H ist der Transformator sowohl für positive wie für negative Zusatzspannung, bei Hu in Stern, bei Hm in Dreieck geschaltet; ferner sind in diesen Hauptstellungen die Bürsten R1 S1 T über den Transformator 3 an das Netz angeschlossen. Bedeutet E die Netzspannung vor dem Zusatztransformator pro Phase und e die in einer Phase des Transformators induzierte Zusatzspannung, so ergeben sich für die Schaltstellungen I, II und III die Spannun- gen E, E .+ -7=, E +_ e. Bei einem Ver-'3 gleich, z. B. der Stellung Hn, zwischen dem Schema der Abb. 2 (Reihe b) und der Abb. ι erkennt man, daß die Bürsten ti', V1 w' auf den schmalen und langen Kontaktflächen liegen, die miteinander elektrisch verbunden sind, so daß die Primärwicklung des Zusatztransformators hier ihren Nullpunkt hat; die Primärseite des Transformators 1 ist daher in Stern geschaltet. Dabei sind die Schutzwiderstände, die z. B. zwischen R' und D liegen, kurzgeschlossen und die zwischen ti' und A usw. liegenden stromlos, weil die Bürsten a, b, c auf Lücken stehen. Die gleiche Schaltung ist auch bei einer Anordnung mit nur einer Bürstenreihe mög- | lieh (gemäß Abb. 3). Hier bewegen sich die I Bürsten beim Drehen der Walze in der glei- ' chen Gruppierung wie vorher über die Kon- j taktflächen; jedoch folgen einer Bewegung : »nicht alle Bürsten, sondern einige bleiben zurück, da sie zu Beginn des Schaltvorganges, etwa durch Abheben, ausgeschaltet werden. Zur Erleichterung der Übersichtlichkeit sind bei der Abb. 3 in die Bürsten Pfeile eingezeichnet, die angeben, welche Bürsten der einen oder der anderen Bewegungsrichtung folgen. Man erkennt hieraus, daß die Bürstengruppen ti, V1 w und x, y, ζ in beiden Richtungen bewegt werden. Von den übrigen Bürsten folgen jedoch bei einer Schaltung nach der Seite mit positiver Zusatzspannung nur die Bürsten B, R, E, S1F1 T und Ä, V1C1 bei einer Schaltung in der Gegenrichtung dagegen nur die Bürsten A1B1C und D',R',E', S', F', T'. Die Schutzwiderstände liegen dabei je nach der Bewegungsrichtung immer zwischen solchen Bürsten, die der Bewegung folgen. Z. B. liegt der erste Schutzwiderstand links in Abb. 3, bei Schaltung1 nach der positiven Seite zwischen D- und R, bei Schaltung in der Gegenrichtung dagegen zwischen ti und A'. Bei der Schaltung wird über die Schaltstellungen schnell hinweggeschaltet, wenn die Schutzwiderstände nur kurze Zeit belastet werden sollen. Diese Schaltung mit fünf Spannungsstufen ist für viele Betriebsverhältnisse ausreichend und sowohl für Abzweig- wie für Kupplungsleitungen von Kraftwerken, ferner für die Regelung von Einankerumformern und Gleichrichtern wertvoll. Der erzielte Vorteil liegt besonders in der Vereinfachung der Schalteinrichtungen für die Spannungsregelung. Die Schalterzahl wird verringert, und besondere Regelvorrichtungen, die neben dem Ein- und Ausschalten nötig waren, entfallen. Betriebsstörungen, die durch die starke Abnutzung bisheriger Regelanordnungen bedingt waren, werden ebenfalls vermieden. P Λ T IC N ϊ Λ N S P H Ü C H E :

1. Spannungsregelung in Drehstromnetzen durch einen einzigen Dreiphasenzusatztransformator ohne Anzapfungen, der zur Erzielung von drei Spannungsstufen ohne Betriebsunterbrechung der Netzspannung zu- oder gegengeschaltet sowie kurzgeschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Spannungsstufen durch Umschalten der Primärwicklung des Zusatztransformators von Stern auf Dreieck gewonnen werden.

2. Spannungsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Zusatztransformators an beiden Enden herausgeführt wird.

3. Spannungsregelung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung- der richtigen Schaltfolge in an sich bekannter Weise eine die Kontaktfedern tragende Walze als Schaltorgan benutzt wird.

4. Spannungsregelung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Verwendung für Hochspannung in an sich bekannter Weise ein Herabtransformieren der Erregerenergie für den Zusatztransformator erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.