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Einrichtung zur unabhängigen Regelung der Spannungen nach Größe und
Phase beim Zusammenschalten von Mehrphasennetzen, insbesondere Drehstromnetzen Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Spannungen nach Größe und Phase
beim Zusammenschalten von Mehr-. phasennetzen, insbesondere Drehstromnetzen, und
zwar sind dabei die Einzelleiter der Mehrphasennetze durch .im Leitungszug liegende
regelbare, spargeschaltete Transformatorenwicklungen miteinander verbunden.
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Erfindungsgemäß sind zur unabhängigen Regelung der Größe und Phase
voneinander auf dem Eisenkern dieser regelbaren Transformatorenwicklungen Erregerwicklungen
angebracht, von denen jede zwischen Anzapfpunkten der Regelwicklungen anderer Phasenleiter
eingeschaltet ist. Die Einrichtung eignet sich besonders für das Zusammenschalten
von Drehstromnetzen. Hier sind die Erregerwicklungen in Dreieck geschaltet und dessen
Eckpunkte je mit einer Anzapfstelle derjenigen Regelwicklung verbunden, die von
der Erregerwicklung der gegenüberliegenden Dreieckseite induziert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf Drehstromnetze
ist in den Zeichnungen dargestellt.
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Abb. 1 zeigt ein Schaltbild der Einrichtung. Abb. 2 zeigt ein Wicklungsschema
der Transformatorwicklungen vor der Regelung. Abb. 3 ist das Vektordiagramm der
Spannungen zu Abb.2.
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Abb.4 zeigt ein Wicklungsschema, wobei eine Veränderung in der Lage
der einzelnen Wicklungen zueinander vorgenommen ist.
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Abb. 5 ist .das Vektordiagramm der Spannungen zu Abb. 4.
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Im Wicklungsschema der Abb.6 ist eine zweite Veränderung in der Lage
der Transformatorenwicklungen vorgenommen und das dazugehörige Spannungsvektordiagramm
in der Abb. 7 dargestellt.
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Aus der Abb. 1 ist ersichtlich, daß drei Transformatoren 1o in denLeitungszug
zweier Drehstromnetze 11, 12 eingeschaltet sind, welche die Spannungsdifferenz der
Drehstromleitungen 11, 12 und die Phasenverschiebung der Spannungskomponenten zwischen
den Drehstromleitungen 11, 12 regeln sollen. Die Reihentransformatoren 1o bestehen
aus drei Spartransformatoren 13, 14, 15, von welchen jeder in die entsprechende
Phase der Drehstromleitungen 11, 12 geschaltet ist. Jeder der drei Spartransformatoren
13, 14, 1-5 hat zwei Anzapfschalter, von welchen der eine jeweils die Leiter 16,
17, 18 an den Wicklungen 13, 14, 15 entlang führt und der andere den Anzapfpunkt
der Leiter
22, 23, 24 des Drehstromsystems 12 an den Spartransformatoren
13, 14, 15 verändert. Die Schaltungsweise der einzelnen Wicklungen ist aus den Abb.
2, 4, 6 deutlich zu ersehen, und es sind beispielsweise die Erregerwicklungen 1g,
20, 21 über die Leiter 16, 17, 18 in Dreieckschaltung zwischen Anzapfpunkte der
Regelwicklungen 13, 14, 15 gelegt. Beispielsweise sind die Erregerwicklungen i9
und 20 mit ihrem Eckpunkt 18 an eine Anzapfstelle der Regelwicklung 15 gelegt, die
von der Erregerwicklung 21 der gegenüberliegeirden Dreieckseite induziert wird.
Beim Schalten der Anzapfschalter für die Leiter 22, 23, 24 an den Spartransformatorenwicklungen
13, 14, 15 wird die wirksame Windungszahl der Wicklung 13 zwischen den Leitern 22
und 25 sowie der Wicklung 14 zwischen den Leitern 23 und 26 und der Wicklung 15
zwischen den Leitern 24 und 27 verändert, und auf diese Weise können die Phasenlagen
der Spannungen -der Drehstromleitungen 11, 12 beliebig verändert werden. Die in
den verschiedenen Wicklungen der Abb. 2 auftretenden Spannungen sind in der Abb.
3 dargestellt, und es ist daraus zu ersehen, daß beim Schalten eines Anzapfschalters,
der die Veränderung des Anzapfpunktes :der Leiter 22, 23, 24 an den Spartransformatorenwicklungen
13, 14, 15 bewirkt, die Vektoren22-25, 23-26 und 24-27 in ihrer Länge, jedoch nicht
in der Richtung verändert werden. Bei der in .der Abb. 3 gezeigten Stellung sind
die maximalen wirksamen Windungszahlen der Spartransformatoren eingeschaltet, denn
die Spannungen -2-2-25, 23-26 und 24-27 haben in der Abb. 3 ihren Höchstwert.
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Die Spannung zwischen den Phasenleitern der Drehstromleitung i i ist
durch die Vektoren 22-23, 23-24, 24-22 dargestellt. Wenn die Länge der Vektoren
22-25, 23-26 und 24-27 verkleinert wird, wird der Winkel, den die Vektoren
25-27 und 22-24 miteinander einschließen, sowie die entsprechenden Winkel
der anderen Phasen auch verkleinert. Die Veränderung dieser Winkel hat eine Phasenverschiebung
zur Folge, die von der Größenänderung der Spannungskomponente der Vektoren
22-25, 23-26 und 24-27 abhängig ist. Obgleich eine derartige Veränderung
auch auf die Größe der durch die Vektoren 24-22, 25-27 dargestellten Spannungen
und der entsprechenden Spannungen zier anderen Phasen einen Einfluß hat, wird die
Größe aller dieser Spannungen im gleichen Verhältnis verändert, so daß das Übersetzungsverhältnis
im wesentlichen erhalten bleibt.
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Die Stellungen der in Dreieck geschalteten Erregerwicklungen ig, 2o,
21 können relativ zu den regelbaren Wicklungen 13, 14, 15 verändert «erden, um eine
Änderung im Über-Z> zu bewirken. Wenn eine Änderung der Lage der in Dreieck gesch%,lteten
Wicklungen relativ zu den Wicklungen 13, 14, 15 vorgenommen wird, wie das in der
Abb. 4 gezeigt ist, so bleibt dieselbe Gesamtwindungszahl der Spartransformatoren
13 his 15 erhalten, aber das Windungszahlenverhältnis eines jeden Spartransformators
hat sich geändert, und .auf diese Weise hat die resultierende Spannung in den einzelnen
Wicklungen ig, 2o, 21 des Dreiecks ihre Größe und ihre Phasenstellung in Übereinstimmung
mit dem Stellungswechsel des Anzapfschalters an den Spartransformatoren 13, 14,
15 geändert. In diesem Fall tritt übrigens keine relative Phasenverschiebung zwischen
den Spannungen 11, 12 auf, da die Phasenstellung der- Spannung in jeder Leitunig
um den gleichen Betrag verschoben wird.
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Wichtig ist, daß die Anzapfschalter, die die Anzapfpunkte,der Leiter
16, 17, 18 verändern, gemeinsam und um einen entsprechenden Betrag in derselben
Richtung bewegt werden müssen; dasselbe gilt auch für die Anza.pfschalter der Leiter
22, 23, 24 an -den Transformatorenwicklungen 13, 14, 15.
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Die Schaltung der Wicklungen der Abb. 4 ist dieselbe wie die der Abb.
2, mit der Ausnahme, daß die Stellung des Dreiecks relativ zu den Spartransformatorenwicklungen
13, 1-1, 15 geändert ist; mit anderen Worten, es zeigt die Abb. 4 das System
der Transformatorenwicklungen, nachdem eine Regelung vorgenommen wurde, welche wohl
das Übersetzungsverhältnis der Spannungen beeinflußthat, jedoch nicht die Phasenverschiebung
zwischen den Spannungen der Drehstromleitungen i i, 12 verändert hat.
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Aus den Abb.3 und 5 ist zu ersehen, daß der Vektor 27-25 länger
als der Vektor 27'-25' ist, -.daß jedoch der Vektor 24-=2 kürzer als der
Vektor 24'-22' ist, so daß (las Übersetzungsverhältnis der Spannungen der Drehstromleitungen
11, 12 durch die Anzapfschaltung geändert wird. Es ist ferner ersichtlich, daß der
Winkel, der durch den Schnittpunkt des Vektors 24-22 mit dem Vektor 27-25 gebildet
ist, im wesentlichen dem Winkel zwischen den Vektoren 24'-22' und 27'-25' gleich
ist, so daß keine Phasenverschiebung zwischen den Spannungen auftritt. Es ist deshalb
möglich, das Übersetzungsverhältnis der Spannungen zu verändern, indem eine Veränderung
in der Lage der in Dreieck geschalteten Wicklungen ig, 2o, 21 zu den Wicklungen
13, 14, 15 v orgenommen wird, ohne daß die Phasenverschiebung zwischen den
Spannungen der beiden Drehstromnetze ii und 12 sich wesentlich ändert.
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In der Abb. 6 ist .die Stellung de:- Wiek-
Lungen
dargestellt, nachdem ein Anzapfschalter den Anzapfpunkt zwischen den Leitern 22,
23, 24. und den Spartransformatorenwicklungen 13, 14, 15 verändert hat, so daß die
Zahl der wirksamen Windungen in den Spartransformatorenwicklungen zwischen der Leitung
i i und der Leitung 12 vermindert worden ist, um die Phasenverschiebung zwischen
den Phasenspannungen der Kraftleitungen 11, 12 zu regeln. Bei der in der Abb. 6
gezeigten Schaltung müssen die anderen Anzapfschalter für die Leiter 16, 17, 18
an den mittleren Anzapfpunkt der wirksamen Windungen der Spartransformatoren 13,
1q., 15 gebracht werden. Dadurch kann die Phasenverschiebung zwischen den Drehstromleitungen
ii, i2 geändert werden, ohne daß das Übersetzungsverhältnis der Spannung sich ändert.
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Aus der Abb.7 ist zu ersehen, daß die Spannungsvektoren 2q."-27",
23"-26" und 22'r25" kürzer als die Vektoren 2q.-27, 23-26 und 22-25 sind, daß also
alle Vektoren der Abb. 7 im Verhältnis kürzer als die Vektoren der Abb. 3 sind,
so,daß das Übersetzungsverhältnis so lange nicht gestört wird, als die Leiter 16,
17, 18 in der Mitte der wirksamen Windungen der regelbaren Wicklungen 13, 1q., 15
anzapfen. Ferner ist beachtenswert, daß der durch den Schnittpunkt der Vektoren
24"-22" und 27"-25" gebildete Winkel beträchtlich geringer ist als der Winkel, den
die Vektoren 2q.-22 und 27-25 miteinander einschließen, was zeigt, daß durch
das Anzapfen der Leiter 22, 23, 24 an den Spartransformatorenwicklungen 13,
1q., 15 die Phasenverschiebung zwischen den Spannungen der Drehstromleitungen i
i und 12 verändert werden kann, ohne daß das Übersetzungsverhältnis der Spannungen
in der Transformatoreuanlage gestört wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Leiter des
einen Mehrphasennetzes fest mit den Enden der entsprechenden regelbaren Transformatorenwicklungen
verbunden. Dies hat den Vorteil, daß bei der reinen Phasenregelung derSpannungsvektoren
die beiden Anzapfschalter einer Regelwicklung immer in gleicher Richtung fortbewegt
werden müssen, wobei der mit der Erregerwicklung verbundene Anzapfschalter die wirksamen
Windungen der Regelwicklung zwischen den beiden entsprechenden Phasenleitern halbiert.
Die Abb. 8 zeigt die bekannte Schaltung einer regelbaren Transformatorenwicklung.
Hier muß bei der Phasenregelung der Spannungsvektoren der mittlere Anzapfschalter
auf dem mittleren Punkt der wirksamen Anzapfwicklung stehenbleiben, während die
beiden äußeren, mit den entsprechenden Phasenleitern verbundenen Anzapfschalter
im gegenläufigen Sinne mit gleicher Geschwindigkeit bewegt werden müssen, so daß
zwischen jedem äußeren Anzapfschalter und dem mittleren Anzapfschalter die gleiche
Windungszahl vorhanden ist.
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Bei der neuen Ausführungsform, die die Abb. g zeigt, fällt ein äußerer
Anzapfschalter ganz weg, weil der Phasenleiter des einen Netzes fest mit dem Ende
der regelbaren Wicklung verbunden ist. Durch Bewegen der beiden Anzapfschalter in
gleichem Richtungssinne und mit nahezu gleicher Geschwindigkeit kann erreicht werden,
daß bei der reinen Phasenregelung der Spannungsvektoren der mit der Erregerwicklung
verbundene Anzapfschalter während des Regelvorganges die wirksamen Regelwindungen
zwischen den Phasenleitern halbiert.