DE565175C - Anordnung zur Regelung der Spannung nach Groesse in Mehrphasentransformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur stetigen Regelung der Sekundärspannung nach Größe in Mehrphasentransformatoren, die gegenüber den bisher für diesen Zweck verwendeten Doppeldrehtransformatoren den Vorteil besitzt, daß nur ein normaler Drehtransformator für die halbe Leistung und außerdem nur noch ein oder zwei normale Schenkeltransformatoren ebenfalls für die halbe Leistung erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil besteht in dem Wegfall der bei Doppeldrehtransformatoren erforderlichen mechanischen Kupplung zwischen den beiden drehbaren Teilen, ■ so daß die Regelung bei der Anordnung nach der Erfindung ebenso einfach ist, wie bei Einfachdrehtransformatoren mit der Phase nach regelbarer Sekundärspannung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Spannungsgrenze für den unmittelbaren Netzanschluß wesentlich höher liegt. Die Erhöhung der Spannungsgrenze beruht vor allem darauf, daß es möglich ist, die Spannung für den drehbaren Teil von der Netzspannung unabhängig und frei wählbar zu machen. Erfindungsgemäß sind zwei getrennte magnetische Kreise mit hintereinandergeschalteten Primär- und hintereinandergeschalteten Sekundärwicklungen und mit gegensinniger Schaltung einer Primär- oder einer Sekundärwicklung vorgesehen, und die Flüsse der beiden magnetischen Kreise werden bezüglich der Zeitpunkte, in denen sie die hintereinandergeschalteten Wicklungen einer Phase mit maximaler Größe durchsetzen, zweckmäßig kontinuierlich gegeneinander verschoben bzw. verdreht.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Abb. ι zeigt eine Ausführungsform, die sich besonders für solche Fälle eignet, wo die vorhandene Primärspannung so hoch ist, daß die Verwendung eines Drehtransformators in direkter Reihenschaltung ausscheidet. 1 bedeutet das primäre Drehstromnetz, das in diesem Fall ein Hochspannungsnetz sein kann. 2 und 3 sind gewöhnliche Schenkeltransformatoren, in denen die magnetischen Flüsse im Sinne der Erfindung gegeneinander zeitlich verschoben werden. 4 ist der die Verschiebung herbeiführende Drehtransformator. Beide Schenkeltransformatoren besitzen je drei Wicklungen. Die beiden Primärwicklungen 5 und 6 liegen in Reihe, desgleichen die beiden Sekundärwicklungen 7 und 8, wobei die Wicklung 7 in der Reihenschaltung gegensinnig geschaltet ist. Die Tertiärwicklung 9 ist mit der Wicklung 11, die Tertiärwicklung 10 mit der Wicklung 12 des Drehtransformators 4 verbunden. Die Wicklungen 5 und 6 bzw. 7 und 8 besitzen je gleiche Windungszahlen; ebenso, die Wicklungen 9 und 11 bzw. 10 und 12. Da die Spannungen an den Wicklungen 9 und 11 bzw. 10 und 12 miteinander in Phase sein müssen,

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

Dipl.-Ing. Hermann Harz in Berlin-Siemensstadt.

so wird durch die gegenseitige Verdrehung der Wicklungen ii und 12 am Drehtransformator auch eine zeitliche Phasenverschiebung der Spannungen an den Wicklungen 9 und 10 der beiden Schenkeltrahsformatoren erzwungen. Dementsprechend werden auch die magnetischen Flüsse der Schenkeltransformatoren für die zugeordneten Phasen zeitlich gegeneinander verschoben. Diese kontinuierliche Verschiebung der magnetischen Flüsse in den Schenkeltransformatoren bewirkt dann eine kontinuierliche Regelung der Sekundärspannung an den nach außen fühlenden Enden der hintereinandergeschalteten Sekundärwicklungen 7 und 8, wie an Hand des Ausführungsbeispieles der Abb. 2 und des Diagramms der Abb. 3 erläutert ist. Man kann ohne weiteres die beiden Sekundärwicklungen 7 und 8 (Abb. 1) in offener Schaltung betreiben und so die Sekundärspannung als Zusatzspannung zur Regelung in Hochspannungsnetzen verwenden. Eine derartige Schaltung ist durch den gestrichelt eingezeichneten Linienzug 20 angedeutet.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 bezeichnet ι ein Drehstromnetz mit der ungeregelten Primärspannung. Auf dem normalen Schenkeltransformator 2 befinden sich zwei Wicklungen 3 und 4 und ebenso auf dem als Drehtransformator ausgebildeten Transformator 5 zwei Wicklungen 6 und 7. Die Wicklungen mögen nun zunächst alle gleiche Windungszahl haben und sind in folgender Weise zusatnmengeschaltet (Anfang und Ende jeder Wicklung sind mit A bzw. E bezeichnet). Anfang von Wicklung 3 liegt am Primärnetz, das Ende ist einmal mit dem Anfang der Wicklung 7 und mit dem Ende der Wicklung 4 verbunden. Ferner liegt die Wicklung 6 noch parallel zur Wicklung 3, d. h. Anfang ist mit Anfang und Ende mit Ende verbunden. In der Nullstellung (Wicklung 6 und 7 gleichachsig) entfällt dann von der Netzspannung 0 b (Abb. 3) der Anteil ο a₀ auf die Wicklung 7 und der Anteil a₀ b auf die zwei parallel geschalteten Wicklungen 3 und 6. In der Wicklung 4 wird, da sie entgegengesetzten Wickelsinn wie die Wicklung 3 hat, auch die entgegengesetzte Spannung O₀ C₀ erzeugt. Zwischen 0 c (Abb. 2) ist demnach die Summe der Spannungen von 7 und 4, nämlich 0 a₀ + a₀ C₀ wirksam, die sich beide in der Nullstellung aufheben. Verdreht man dagegen die Wicklung 7 gegenüber der Wicklung 6 um einen Winkel α nach einer Richtung, so verteilt sich die Netzspannung auf die beiden Wicklungen des Drehtransformators nach dem Linienzug 0 ab. Die gesamte wirksame Windungszahl zur Aufnähme der Primärspannung ist kleiner, und die Flüsse in beiden Transformatoren sind demnach größer geworden. An der Wicklung 7 liegt dann die Spannung 0 a, die gegen die Ausgangsspannung 0 a₀ um den Winkel a nach einer Richtung verdreht ist und an der Wicklung 3 und 6 die Spannung α b, die gegen die ursprüngliche Spannung a₀ b um den gleichen Winkel nach der entgegengesetzten Seite gedreht ist. In der Wicklung 4 erscheint diese Spannung ab in der umgekehrten Richtung. Sie fügt sich unter dem Winkel 2a zur Spannung 0 a, so daß die Summe der beiden, nämlich 0 c, auftritt. Wie man aus dem Diagramm leicht erkennt, ändert diese Spannung 0 c bei Änderung des Winkels α ihre Phasenlage nicht, sondern nur ihre Größe. Geht man aus der Nullage nach der entgegengesetzten Richtung, so kehrt auch die Spannung 0 c ihr Vorzeichen um. Bei einem Verdrehungswinkel von 45 ° aus der Nullstellung wird die Sekundärspannung so groß wie die primäre, und man geht über diese Stellung nicht hinaus, da sonst der Fluß zu stark anwachsen würde.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip läßt verschiedene Ausführungsmöglichkeiten zu. So brauchen z. B. nicht alle Wicklungen gleiche Windungszahl zu haben. Man macht davon Gebrauch, wenn man das Übersetzungsverhältnis der Primärspannung g₀ zu der bei 45 ° auftretenden Sekundärspannung von ι verschieden machen will. Eine derartige Anordnung zeigt Abb. 4. Zur Herabsetzung der Spannung erfolgt der Anschluß der Wicklung 4 an die Wicklung 7 bei O₁ und zur Erhöhung bei a₂- Die Windungszahl der Wicklung 4 ist dann jeweils so groß zu wählen, wie sie der zwischen 0 a_t bzw. 0 CZ₂ liegende Wicklungsteil besitzt. Die Sekundärspannung wird in diesen Fällen durch die Summe 0 a_± C₁ bzw. ο a₂ C₂ gebildet (Abb. 3). Es ist auch ohne weiteres möglich, die als Sparwicklung ausgebildete Wicklung 7 in zwei getrennte Wicklungen aufzulösen.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, wenn man die Netzspannung von dem drehbaren Teil des Drehtransformators fernhalten will, die Anordnung nach Abb. 5 zu treffen. Die Wicklung 7, die mit den Wicklungen 3 und 4 des Schenkel tr ansformators in Reihe geschaltet ist, befindet sich dabei auf dem feststehenden Teil des Drehtransformators, wobei die Wicklungen 3 und 7 innerhalb der Gesamtanordnung die beiden hintereinandergeschalteten Primärwicklungen und die Wicklungen 4 und 7 infolge Sparschaltung die beiden gegensinnig hintereinandergeschalteten Sekundärwicklungen darstellen. Die Wicklung 6 auf dem drehbaren Teil des Drehtransformators und eine weitere Wicklung 8 auf dem Schenkel transformator

dienen zur kontinuierlichen Regelung der am oberen Ende der Wicklung 4 abgenommenen Sekundärspannung. Die Wicklungen 6 und 8 besitzen gleiche Windungszahl und können für beliebige Spannung ausgeführt werden. Je nach der räumlichen Verdrehung der Sekundärwicklung 6 am Drehtransformator gegenüber der Wicklung 7 ergibt sich eine zeitliche Verschiebung der Phasenlage des magnetischen Flusses im Drehtransformator gegenüber dem magnetischen Fluß im Schenkeltransformator und damit die gewünschte Regelung.

Claims (8)

1. Patentansprüche:
2. i. Anordnung zur Regelung der Spannung nach Größe in Mehrphasentransformatoren, bei der zwei getrennte magneto tische Kreise mit hintereinandergeschalteten Sekundärwicklungen vorgesehen sind und die Flüsse der beiden magnetischen Kreise bezüglich der Zeitpunkte, in denen sie die hintereinandergeschalteten Wicklungen einer Phase mit maximaler Größe durchsetzen, gegeneinander verschoben bzw. verdreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden magnetischen Kreisen mindestens der eine in einem Schenkeltransformator erzeugt, die Primärwicklungen der beiden magnetischen Kreise hintereinandergeschaltet und eine Primär- öder eine Sekundärwicklung gegensinnig geschaltet ist.
   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung der magnetischen Flüsse zusätzliche oder an sich vorhandene Wicklungen der beiden magnetischen Kreise an die gegeneinander verdrehbaren Wicklungen eines Drehtransformators angeschlossen sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide magnetischen Kreise aus Schenkeltransformatoren bestehen, auf die je zur Hälfte Primär- und Sekundärwicklung entfallen, und daß die beiden Primärwicklungen gleichsinnig, die beiden Sekundärwicklungen gegensinnig in Reihe geschaltet sind, während ein Drehtransformator mit seiner Ständerwicklung an einer Wicklung gleicher Windungszahl des einen Schenkeltransformators und mit seiner Läuferwicklung an einer Wicklung gleicher Windungszahl des anderen Schenkeltransformators liegt und der durch gegenseitige Verdrehung seiner beiden Wicklungsachsen eine entsprechende Verdrehung der in den beiden Schenkeltransformatoren pulsierenden Flüsse zur Folge hat.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtransformator den einen der beiden magnetischen Kreise bildet.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Sparschaltung miteinander vereinigten Primär- und Sekundärwicklungen des Drehtransformators auf einem seiner beiden gegeneinander verdrehbaren Teile untergebracht sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schenkel transformator und einen Drehtransformator, bei der sowohl die Primär- als auch die Sekundärwicklung des Schenkeltransformators (die letztere jedoch gegensinnig) mit der einen Wicklung des Drehtransformators in Reihe geschaltet sind, während die zweite Wicklung des Drehtransformators zu der Primärwicklung des Schenkeltransformators parallel geschaltet ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der algebraischen Summe der primären Windungen zu der algebraischen Summe der sekundären Windungen auf den beiden magnetischen Kreisen von 1 abweichende Werte besitzt.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen offengeschaltet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen