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Transformator mit unveränderlichem Eisenkern und mehreren induktiv
gekoppelten Wicklungen Zur Messung der Leistung von Transformatoren kann man beispielsweise
eine zusätzliche Wicklung, eine sogenannte Tertiärwicklung; auf einem Schenkel des
Transformators aufbringen und diese Wicklung mit einem Meßgerät verbinden, das unmittelbar
die Leistung des Transformators anzeigt. U m den Verbrauch möglichst klein zu halten,
muß dafür Sorge getragen werden, daß die Wicklung sowohl eine verhältnismäßig kleine
Spannung besitzt als auch von einem verhältnismäßig kleinen Strom durchflossen wird.
Dies wird dadurch erreicht, daß man eine Wicklung mit verhältnismäßig kleiner Windungszahl
verwendet. Eine derartige Wicklung besitzt jedoch einen verhältnismäßig geringen
Wechselstromwiderstand, weshalb die Gefahr besteht, daß bei einem Kurzschluß diese
Wicklung durchbrennt und dabei die anderen Wicklungen des Transformators gefährdet.
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Durch die Erfindung wird diese Gefahr beseitigt. Erfindungsgemäß wird
bei einem Transformator mit unveränderlichem Eisenkern und mehreren induktiv gekoppelten
Wicklungen zwecks Erhöhung der Kurzschlußreaktanz ein Teil der Windungen einer Wicklung
dem anderen Teil der Windungen derselben Wicklung entgegengeschaltet, wobei der
erste Teil mehr Windungen hat als der zweite. Man erhält auf diese Weise an den
Enden der beiden Wicklungen eine verhältnismäßig kleine Spannung, deren Größe gleich
der Differenz der beiden Spannungen in den beiden Wicklungsteilen ist.' Dabei braucht
die Wicklung nicht, wie es beispielsweise zur Messung der Transformatorleistung
vorteilhaft ist, als Tertiärwicklung ausgebildet zu sein, sie kann auch mit einer
anderen Wicklung zusammengeschaltet werden. Dies ist beispielsweise bei der Anwendung
der Erfindung auf Spartransformatoren der Fall.
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Handelt es sich beispielsweise um einen an Hochspannung angeschlossenen,
diese auf Netzspannung transformierenden Spartransformator, so besteht bekanntlich
die Gefahr. daß durch die Wicklungen infolge der galvanischen Verbindung der Primär-
und der Sekundärwicklung u. U. Wanderwellen in, den Netzstromkreis eindringen können.
Dies ist ganz besonders dann der Fall, wenn verhältnismäßig wenig Windungen zwischen
der
Hochspannungszuleitung und, beispielsweise bei Reguliertransformatoren,
der Anzapfstelle für die Niederspannungsleitung vorhanden sind. Gernä ß der Erfindung
besteht in diesem Fall der zwischen Hochspannung und Niederspannung liegende Wicklungsteil
aus zwei einander entgegengeschalteten Windungsgruppen verschiedener Windungszahl.
Dadurch wird die Reaktanz dieses Windungsteils erheblich vergrößert und ein Eindringen
von Wanderwellen in die -Niederspannung erschwert.
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An Hand zweier Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert
werden.
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In Fig. i ist eine schematische Ansicht eines Transformators mit einer
Tertiärwicklung dargestellt, dessen Schaltungsanordnung die Fig. 2 zeigt. Dabei
ist in Fig: i der T ransformatorkern i i mit der Hochspannungswicklung io und der
Niederspannungswicklung i-2 versehen. Ferner ist auf dem Kern i i eine Hilfs- oder
Tertiärwicklung 13 angebracht. Die Tertiärwicklung 13 setzt sich aus zwei Spulen
14 und 15 zusammen, die beide hintereinandergeschaltet und so gewickelt sind, daß
die in der Spule 1.1. induzierte Spannung der in der Spule 15 induzierten Spannung
entgegengesetzt gerichtet ist. Die Spannung an den Klemmen der Tertiärwicklung 13
stellt deshalb die Differenz zwischen der in der Spule 14 und der in der Spule 1
5 induzierten Spannung dar. Die Wicklung 13 erzeugt somit eine kleine Spannung aus
einer Wicklung von einer verhältnismäßig großen Windungszahl. Die Wicklung 13 ist
daher hinreichend gegen Kurzschluß geschützt. ' Aus der Fig. 2 ist die Beziehung,
,die zwischen den in den Wicklungen io, 12 und 13 induzierten Spannungen besteht,
zu erkennen. Die Wicklung io liefert an die Wicklungen 12 und 13 Energie, und das
Übersetzungsverhältnis zwischen den einzelnen Wicklungen ist in bekannter Weise
proportional zu den Windungszahlen der entsprechenden Wicklungen. Weiterhin ist
aus der in der Fig. 2 gezeigten Verbindung der Spulen 14., 15 zu ersehen, daß die
Spule 14 etwas mehr Windungen aufweist als die Spule 15 und daß die in den Spulen
induzierten Spannungen einander entgegengesetzt gerichtet sind, wodurch die resultierende
Spannung so klein wird, daß ihre Größe nur einigen Windungen der Wicklung 14 entspricht.
Die Spule 15 verursacht deshalb eine zusätzliche Reaktanz in der Tertiärwicklung
13.
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Wenn beispielsweise eine derartige Tertiärwicklung für Meßzwecke verwendet
wird, kann die Anordnung dieser Wicklung auf dem Kern so getroffen werden, daß,
wenn die Hauptwicklungen belastet sind, die Spannung der Tertiärwicklung proportional
zu der Spannung einer der Hauptwicklungen ist. Auf diese Weise kann mittels der
Tertiärwicklung die Leistung auf der Primärseite oder auf der Sekundärseite des
Transformators gemessen «-erden. Die Tertiärwicklung kann auch sonstwie als Spannungsquelle
verwendet werden, ohne daß ein besonderer Spannungswandler erforderlich ist.
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111 Fig.3 ist eine schematische Ansicht eines Spartransformators,
bei welchem ein Teil der Windungen in Gegenschaltung liegt, dargestellt, dessen
Schaltung aus Fig..I hervorgeht. Der Spartransformator besteht aus einem Kern 16
eines Manteltransformators, der mit mehreren Spulen umwickelt ist. Die Primä rspannungsquelle
ist an die Leiter 17 und 18 angeschlossen und speit die vollständige Wicklung, die
sich aus den einzelnen Teilwicklungen 19, 20, 21 und 22 zusammensetzt; letztere
sind sämtlich in Reihe geschaltet. Die Sekundär- oder Niederspannun- des Spartransformators
wird zwischen den Leitern 17 und 23 abgenommen; sie kann je nach Wunsch durch Verbindung
der Anzapfstellen 24 mit den Anzapfstellen 25 verändert werden, wodurch ein Teil
der Teilwicklungen 2o oder 21 der Transformatorwicklung ausgeschaltet wird. Auf
diese Weise wird die Zahl der wirksamen Windungen zwischen den primären Zuleitungen
17 und 18 vermindert. Die zwischen den Zuleitungen 17 und 18 liegenden Wicklungsteile
stellen in' diesem Fall die Primärwicklung und der zwischen den Zuleitungen 17 und
23 liegende Teil die Sekundärwicklung dar. Selbstverständlich kann die Betätigung
des Spartransformators auch in umgekehrter Weise erfolgen.
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Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, stellt die Kombination aus den
Wicklungsteilen ig, 2o und 21 den wirksamen Teil der Transformatorwicklung dar,
nämlich den Teil, der die Richtung der Spannung zwischen den Leitungen 17 und 23
bestimmt. Die Hilfswicklung 22 hat entgegengesetzte Polarität zu den Wicklungsteilen
i9, 2o und 21 und ist in Reihe mit diesen Wicklungsteilen und im Anschluß an die
Wicklung 2i zwischen diese Wicklung und die Zuleitung 18 geschaltet. Der Wicklungsteil
-22, dessen Polarität der Polarität der Haupttransformatorwicklung im Serienstromkreis
des Spartransformators entgegengesetzt ist, ermöglicht den Schutz der Endwindungen
der T ransformatorwicklung vor Sprungwellen, die in der Speiseleitung auftreten
können.
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In Fig. .4 ist die entgegengeschaltete Wicklung 22 so gezeichnet,
daß sie die Wicklungen 20 und 21 so weit überdeckt, als ihre Spannung deren Spannung
aufhebt. Wäre also die entgegengeschaltete Wicklung 22 nicht vorhanden, so müßte,
um die gleiche Spannungsdifferenz
zwischen dem Leiter 23 und 18
zu erreichen, der Leiter 18 im Schnittpunkt seiner Verlängerung an der Wicklung
2o angeschlossen werden. Dadurch würde der für die Anzapfungen zur Verfügung stehende
Wickelraum erheblich kleiner werden. Dieser Nachteil wird bei der Erfindung ebenfalls
vermieden, da der Wickelraum, der für die Anzapfungen in Frage kommt, ungefähr um
die Länge der Spule 21 vergrößert ist. Es steht also für die Anordnung der Anzapfvorrichtung
erheblich mehr Platz zur Verfügung. Ferner kommen die Anzapfschalter nicht unmittelbar
an die Endwindungen des Transformators zu liegen, da immer noch die Wicklung -22
und ein Teil der Wicklung 21 zwischen dem Leiter 18 und den Anzapfleitungen 25 vorhanden
ist. Dadurch ist infolge der Reaktanz der stets vor der Anzapfvorrichtung liegenden
Wicklung 22 ein Ein-(]ringen einer Wanderwelle bis zum Anzapfpunkt unmöglich. Die
Anordnung der Wicklung 22 gewährleistet daher eine erhöhte Sicherheit für das Schalten
der Anzapfvorrichtung.