DE583932C - Reihenstufentransformator zur stufenweisen Regelung des Wirk- oder Blindleistungsflusses zwischen gekuppelten Netzteilen - Google Patents

Reihenstufentransformator zur stufenweisen Regelung des Wirk- oder Blindleistungsflusses zwischen gekuppelten Netzteilen

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DE583932C
DE583932C DEJ40314D DEJ0040314D DE583932C DE 583932 C DE583932 C DE 583932C DE J40314 D DEJ40314 D DE J40314D DE J0040314 D DEJ0040314 D DE J0040314D DE 583932 C DE583932 C DE 583932C
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Dr-Ing Bernhard Jansen
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Dr-Ing Bernhard Jansen
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings

Description

  • Reihenstufentransformator zur stufenweisen Regelung des Wirk- oder Blindleistungsflusses zwischen gekuppelten Netzteilen In Leitungsnetzen, die im Ring geschlossen sind ofler, die die Verbindung zwischen mehreren Kraftquellen bewirken, hat das Zusetzen von positiven oder negativen Spannungsgrößen zur Netzspannung nicht nur den Zweck, die Spannung auf einer bestimmten Höhe zu halten, sondern auch vielfach den Zweck, den Wirk- oder Blindleistungsfluß in dem betreffenden Netz willkürlich zu beeinflussen. Es ist bekannt und z. B. im Patent 489 953 beschrieben, daß man zum Zwecke dieser Wirk- und Blindleistungsregelung nicht allein mit einem Zusatz von Spannungsgräßen in Richtung der Phasenspannung auskommt, sondern daß man auch in hierzu senkrechter Richtung Spannungsgrößen zusetzen muß. Diese senkrecht zur Phasenspannung zugesetzten Spannungsgrößen bewirken keine eigentliche Spannungserhöhung, sondern hauptsächlich eine Winkelverdrehung zwischen der ungeregelten und der geregelten Spannung.
  • Die Aufgabe, entweder den Wirk- oder Blindleistungsfluß in dem gekuppelten Netz willkürlich zu beeinflussen, erfüllt jedoch bei einer solchen bereits bekannten Schaltung nur ein gleichzeitiger Zusatz von Spannungsgrößen in Richtung oder senkrecht zur Phasenspannung. Der Grund hierzu liegt in der Tatsache, daß jede der beiden Spannungsänderungen zu gleicher Zeit auf die Wirkleistung wie auf die Blindleistung, wenn auch in verschiedener Weise, einwirken. Es muß deshalb z. B. bei einer beabsichtigten Wirkleistungsänderung, die mit der Spannungsquerkomponente unerwünscht verbundene Blindleistungsänderung durch den Zusatz einer entsprechenden Spannungslängskomponente ausgeglichen werden, so daß die Summe der Blindleistungsänderungen von Quer- und Längskomponenten gleich Null und die Summe der Wirkleistungsänderungen beider Komponenten gleich der gewünschten Größe wird. Der gewünschte Effekt ist also nur durch eine gleichzeitige Betätigung der Quer- und Längsregelung bewirkt worden.
  • Will man durch eine Regeltätigkeit auch nur eine Leistungskomponente, also entweder die Wirkleistung oder die Blindleistung, beeinflussen, so muß man zu der Phasenspannung eine Zusatzspannung unter einem zwischen o und go ° liegenden Winkel bzw. unter einem hiergegen um go° verdrehten Winkel zusetzen. So erreicht man z. B. eine ausschließliche Beeinflussung der Wirkleistung, indem man die Spannungskomponente in der Richtung des Wirkspannungsabfalles, der durch die Ohmschen bzw. induktiven Widerstände des zwischen den Kupplungsstellen liegenden Netzes bedingt ist, hinzusetzt. Die zur Beeinflussung des Blindstromflusses notwendige Spannungsgröße liegt vektoriell senkrecht hierzu, also in der Richtung des Blindleistungsspannungsabfalles.
  • Ein bisher bekannter Weg, eine solche vektorielle Lage der Zusatzspannung zu erreichen, besteht darin, den Eisenkern des Zusatztransformators durch eine Hilfsspannung zu erregen, die man durch Hintereinanderschalten der Sekundärwicklungen zweier Erregertransformatoren erhält, die durch ihre in Stern bzw. Dreieck geschalteten Primärwicklungen aus dem Netz gespeist werden. Durch Veränderung der sekundären Windungszahlen der Erregertransformatoren erhält man die für den Reihenstufentransformator benötigte Erregerspannung, die -ja nach dem beabsichtigten Zweck die vektorielle Lage des Wirk- bzw. Blindleistungsspannungsabfalles hat. Dieser Weg ist jedoch, da mehrere Eisenkerne benötigt werden, verhält-; nismäßig umständlich und wird durch die vorliegende Erfindung wesentlich vereinfacht.
  • Es ist bekannt, daß man eine Regelung in Richtung der Phasenspannung ohne weiteres durch eine aus dem gleichen Netz gespeiste Sternschaltung der Erregerwicklung erzielt. Ebenso ist es bekannt, daß man eine Regelung senkrecht zur Phasenspannung durch Dreieckschaltung der Erregerwicklung erhält. In analoger Form ist es möglich, eine Regelung in einer beliebigen Vektorlage dadurch zu erreichen, daß man die Erregerwicklung in Zickzack schaltet und die hintereinandergeschalteten Teilwicklungen jeder Phase, die auf verschiedenen Schenkeln angeordnet sind, verschieden groß macht: So kann man z. B. bei der sogenannten Sternzickzackschaltung, je nachdem ob man die am Phasenende aller die am Sternpunkt liegende Teilspannung der Zickzackwicklung größer macht, den Spannungsvektor der gesamten Phasenwicklung gegenüber dem Spannungsvektor einer einzigen Schenkelwicklung um einen Winkel bis zu 6o° drehen. Durch Austausch der Zickzackteilspule eines Schenkels gegen die eines anderen Schenkels kann dieser Winkel jeweils um weitere 6o° nach Belieben weitergedreht werden. Die gleiche Wirkung wie mit Sternzickzack kann man naturgemäß auch mit Dreieckzickzack erreichen, wie weiter unten an Hand der Abbildungen noch näher erläutert wird. Als wesentlich ist zunächst festzuhalten, daß man in der vorbezeichneten Weise aus einem durch die Netzspannung mittels einer Zickzackwicklung erregten Transformator sekundärseitig jeden beliebigen Spannungsvektor abnehmen kann, wenn man das Verhältnis der Schenkelbewicklungen jeder Phase zueinander entsprechend bemißt.
  • In den Abb. i und 2 sind die Schaltungen zweier durch Sternzickzack bzw. Dreieckzickzackwicklungen erregter Dreiwicklungstransformatoren gezeichnet. Die in der Mitte vektoriell und wicklungstechnisch gezeichneten, mit A bezeichneten Wicklungen dienen 'zur Erregung eines Serientransformators. Die mit B bezeichneten Stufenwicklungen bringen eine Regelwirkung in Richtung des Wirkspannungsabfalles hervor, und die mit C bezeichneten Stufenwicklungen bringen eine Regelwirkung senkrecht zum Wirkspannungsabfall, d. h. also in. Richtung des Blindspannungsabfalles, hervor. Der Einfachheit halber wurde in sämtlichen Abbildungen gleich das Wicklungsschema für einen Dreiwicklungstransformator zur Transformierung von A auf B und C gezeichnet. Genau so gut kann natürlich jeweils nur eine Schaltung zur Beeinflussung der Wirk- oder Blindleistung von A auf B oder von A auf C angewandt werden.
  • Betrachtet man zunächst den einfacheren Fall der ausschließlichen Einwirkung auf die Wirkleistung durch Transformation von der Erregerwicklung A auf die Stufenwicklung B in Abb. r, so erkennt man, daß der Vektor der Stufenwicklung B, z. B. der Phase V, die allein auf dem Schenkel S2 untergebracht ist, gegenüber dem Vektor 0V der Erregerwicklung A den Winkel wi aufweist. Diesen Winkel kann man von o bis 6o° variieren, wenn man das Windungsverhältnis zwischen den auf dem Schenkel S, und den auf dem Schenkel S2 untergebrachten Windungen entsprechend verändert. Bringt man eine größere Zähl von Windungen auf dem Schenkel S1 unter, so wird der Winkel w,. größer; macht man jedoch den Anteil der Windungen auf dem Schenkel S2 größer, so wird der Winkel w, kleiner. Er ist gleich Null, wenn alle Windungen auf dem Schenkel S2 liegen; er wird negativ, wenn ein Teil der Windungen auf dem Schenkel S3 untergebracht ist.
  • In ähnlicher Weise kann man entsprechend Abb. 2 mit Hilfe einer in Dreieckzickzack geschalteten Erregerwicklung A auf eine in offenem Dreieck geschaltete Stufenwicklung C einen Spannungsvektor übertragen, der einen alleinigen Einfluß auf den Blindleistungsfluß ausübt. Hier ist die von der Außenleiterspannung zwischen U und V erregte Wicklung in je eine Teilwicklung UX und XV zerlegt, die auf den Schenkeln S1 und S2 untergebracht sind. Der Vektor der Stufenwicklung VV der Sekundärwicklung C, die auf dein Schenkel S1 untergebracht ist, weist damit gegenüber der Phasenspannung ÖTl einen Winkel w. auf, der wiederum durch Veränderung der auf den Schenkeln S,_ und S@ untergebrachten Wicklungsteile so lange verändert werden kann, bis er dem Winkel zwischen den Vektoren des Blindleistungsspannungsabfalles und der Phasenspannung gleich ist.
  • Wenn bis jetzt in Abb. T nur das Zusammenwirken zwischen der Erregerwicklung A und der Wirkleistungsregelwicklung B und in Abb.2 nur das Zusammenwirken der Erregerwicklung A mit der Blindleistungsregelwicklung C betrachtet wurde, so geschah dies nur, um die technisch einfachsten Fälle darzustellen, bei denen in einem Zweiwicklungs-Reihenstufentransformator lediglich Einfluß auf die Wirkleistung oder Blindleistung genommen wird. Soll jedoch in einem Dreiwicklungstransformator Einfluß auf beide Leistungsarten ausgeübt werden, so kann man bei der Schaltung nach Abb. i eine dritte Wicklung C, und bei der Schaltung nach Abb. 2 eine dritte Wicklung B hinzufügen. In diesen Wicklungen wird in der nach Patent 489 953 bekanntgewordenen Weise in jeder Stufe ein zur Schenkelspannung der betreffenden Phase (S=, Abb. i und S1, Abb. 2) senkrechter Spannungsvektor durch gleichschenklige Zickzackschaltung erreicht. Da nun z. B. in Abb. i die Erregerschaltung schon so gewählt wurde, daß die Schenkelspannung der Stufenwicklung B die gleiche vektorielle Lage wie der Wirkspannungsabfall hat, so erhält die auf der Schenkelspannung senkrecht stehende Stufenspannung der Stufenwicklung C automatisch die vektorielle Lage des Blindspannungsabfalles. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Schaltung nach Abb. 2. Es ist somit sowohl nach der Schaltung Abb, z wie nach der Schaltung Abb, -, die Aufgabe gelöst worden, durch einen Zwei-bzw. Dreiwicklungs-Transformator mit spezieller Erregerschaltung eine direkte Wirk-oder Blindleistungsregelung bzw. beides zu gleicher Zeit zu erreichen.
  • Dieselbe Aufgabe kann jedoch außer auf dem vorbeschriebenen auch auf dem durch die Abb. ß und 4 gekennzeichneten Weg gelöst werden. Hier sind als Schaltung der Erregerwicklung A die üblichen Stern- bzw. Dreieckschaltungen gewählt. Die gewünschte vektorielle Lage der Stufenspannungen wird hier dadurch erzeugt, daß jede-einzelne Stufenwicklung, gleichgültig, ob sie der Wirk-oder Blindleistungsregelung dienen soll, aus zwei in Zickzack geschalteten Teilwicklungen zusammengesetzt ist, die wieder in verschiedenem Windungsverhältnis auf den Schenkeln verteilt sind. Es liegt hier also gegenüber den an Hand der Abb. i und 2 beschriebenen Schaltungen lediglich eine Umkehrung in dem Sinne vor, daß Primärwicklung und Sekundärwicklung in ihrer Schaltung vertauscht worden sind, wobei man allerdings die ungleichschenklige Zickzackschaltung für jede Stufe einzeln anwenden mußte. Diese Schaltung wird insbesondere dann anzuwenden sein, wenn die Erregerschaltung festliegt. Das ist z. B. der Fall, wenn die Reihenstufenwicklung mit auf dem Schenkel des Haupttransformators untergebracht werden soll.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Reihenstufentransformator zur stufenweisen Regelung des Wirk- oder Blindleistungsflusses zwischen gekuppelten l1Tetzteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare Stufenwicklung von einer im Zickzack geschalteten Erregerwicklung gespeist wird, deren einzelne Phasenwicklungen in ungleichem Windungsverhältnis auf je zwei Transformatorschenkeln verteilt sind, und daß der Spannungsvektor der Stufenwicklung parallel oder senkrecht zum Vektor des Wirkspannungsabfalles steht.
  2. 2. Dreiwicklungs-Reihenstufentransformator nach Anspruch i zur stufenweisen Regelung des Wirk- und Blindleistungsflusses, dadurch gekennzeichnet, daß die in Zickzack geschaltete Erregerwicklung zwei Stufenwicklungen speist, deren eine einen Spannungsvektor in Richtung und deren andere einen solchen senkrecht zum Vektor des Wirkspannungsabfalles ergibt.
  3. 3. Reihenstufentransformator zur stufenweisen Regelung des Wirk- oder Blindleistungsflusses zwischen gekuppelten Netzteilen, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Dreieck bzw. in Stern geschalteter Erregerwicklung die einzelnen Stufen jeder Phase der Stufenwicklung aus in Zickzack geschalteten Wicklungsteilen bestehen, die in- ungleichem Windungsverhältnis auf je zwei Transformatorschenkeln verteilt sind, und daß der Spannungsvektor der Stufenwicklung parallel oder senkrecht zum Vektor des Wirkspannungsabfalles steht.
  4. 4. Dreiwicklungs-Reihenstufentransformator nach Anspruch 3 zur stufenweisen Regelung des Wirk- und Blindleistungsflusses, dadurch gekennzeichnet, daß die in Dreieck bzw. Stern geschaltete Erregerwicklung zwei stufenweise in Zickzack geschaltete Stufenwicklungen speist, deren eine einen Spannungsvektor in Richtung und deren andere einen solchen senkrecht zum Vektor des Wirkspannungsabfalles ergibt.
DEJ40314D 1931-01-04 1931-01-04 Reihenstufentransformator zur stufenweisen Regelung des Wirk- oder Blindleistungsflusses zwischen gekuppelten Netzteilen Expired DE583932C (de)

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DE (1) DE583932C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE752445C (de) * 1937-11-04 1952-03-31 Aeg Anordnung zur Oberwellenkompensation in Wechselstromnetzen

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