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Einrichtung zur Übertragung großer Blindleistungen bei Kaskadenschaltung
von Transformatoren In Abb. i ist zur Erklärung der Erfindung vorab die übliche
Kaskadenschaltung von, Transformatoren wiedergegeben. Es ist als Beispiel !eine
dreistufige Anordnung gewählt worden, bei welcher drei Transformatoren mit je drei
Wicklungen zur Verwendung kommen. Die erste Stufe nimmt aus einer Energiequelle
mit ihrer Unterspannungswicklungeine Energie N auf. Die aufgenommene Energie wird
verteilt. Die eigentliche Hochspannungswicklung des Transformators nimmt davon nur
1/3 auf und gibt dieses auch weiter. Dagegen werden 2/3 auf die dritte Wicklung,
nämlich auf die auf dem Oberpotential der ersten. Transformatorenstufe liegende
Übertragungswicklung, abgegeben. Diese Energie wandert von Transformator i , zur
Unterspannungswicklung der Transformatorstufie 2. Im Transformator 2 findet wiederum
eine Verteilung der ankommenden Energie statt. Gewöhnlich nimmt nämlich die Hochspannungswicklung
wieder 1/3 für sich auf und gibt diesen Teil auch weiter an das Prüfobjekt. Das
andere Drittel nimmt die hier befindliche Übertragungswicklung auf dem Hochpotential.
des zweiten Transformators auf und gibt sie weiter an die Unterspannungswicklung
des dritten Transformators. Der dritte Transformator braucht grundsätzlich nur Z,weiwicklungstransformator
zu sein, denn die von ihm aufgenommene Energie braucht nur noch eine Hochspannungswicklung
zu speisen. Die hier beschriebene Energiewanderung gilt aber nur, wenn die Belastung
der drei in Serie geschalteten Hochspannungswicklungen .eine induktionsfreie ist.
Das kommt aber bei Prüfanlagen eigentlich überhaupt nicht vor; man wird vielmehr
in den meisten fällen entweder Kapazität darstellende Prüfkörper oder induktive
Prüfkörper zu prüfen haben, d. h. eigentlich sind die von der Hochspannungswicklung
jeweils abgegebenen Leistungen reine Blindleistungen. Wäre die Belastung der drei
in Serie liegenden Hochspannungswicklungen eine reine Wirkbelastung, dann ließe
sich an der beschriebenen Energiewanderung an sich nichts ändern.
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Es ist nun sehr erwünscht und auch schon vorgesehen worden, in solchen
Anlagen die einzelnen Transformatoren der Kaskadenstufen gleichartig durchzubilden,
sowohl nach Leistung als auch hinsichtlich ihres Aufbaues. Das bringt den großen
Vorteil, da.ß man die Transformatoren untereinander ;austauschen kann, daß man sie
ferner parallel schalten und auch in Drehstromschaltungen bringen kann. Auch ist
natürlich die Herstellung einfacher, wenn die Stufen gleich werden. Eine derartige
gleichartige Durchbildung ist aber unwirtschaftlich, wenn die beschriebene ungleiche
Belastung der einzelnen Wicklungen bestehen bleibt. Auch ist es von Vorteil,
jedem
Transformator lauf der Oberspannungs.-wicklung eine ;Schutzwicklung gegen Spannungsstöße
zu geben. Die bei Stufen x und z erwähnte Übertragungswicklung ist von Natur aus
sehr gut dafür geeignet. Man braucht nur in bezug auf die Isolation und die Form
dieser Wicklung einige Regeln zu beobachten und wird erreichen, daß diese Wicklung
jeden Spannungsstoß von der Hochspannungswicklung, mit der sie verbunden ist, abhält.
Es wäre daher auch widersinnig, wenn man eine solche Schutzwicklung bei der Transformatorstufe
3 fortlassen wollte, und man wird selbstverständlich auch dort auf jeden Fall eine
Schutzwicklung vorsehen. Diese kann man dann einfach auch als Übertragungswicklung
durchbilden.
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Die Erfindung (ermöglicht es nun, die Leistungsverteilung auf die
drei Transfbrmatoren physikalisch gleichzumachen, so daß eine gleiche Bauart der
Transformatoren unter Wahrung der Wirtschaftlichkeit und mit den angedeuteten Vorteilen
ermöglicht wird. Die erfindungsgemäßen Erwägungen und Maßnahmen seien -nachstehend
erörtert.
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Da, wie angedeutet, die Kaskadenschaltung zur Erzeugung von großen
Blindleistungen verwandt wird, so genügt es, nur in den Übertfagungsleitungen eine
Kompensation dieser Blindleistungen vorzunehmen. Grundsätzlich ist die Art der Energiewanderung
bei Abgabe von Blindleistungen dieselbe wie die in Abb. i dargestellte Wanderung
der Wirkleistung. Wenn man z. B. lein Kabel zwischen das höchste Potential der Prüfanlage
und Erde schaltet, dann liegt leine reine voreilende Blindleistung als Belastung
vor, und wenn man von dem ,geringen Eigenverlust der Transformatoren absieht, dann
würde sich wiederum die Notwendigkeit .ergeben, die Leistung der einzelnen Stufen
wie oben angegeben zu bemessen. Die Erfindung gestattet aber auch in diesem Falle
die Verwendung von gleichen Transformatoren und erreicht dies in der Weise, daß
in die Ü.bertragungsleitungen zwischen den einzelnen Kaskadenstufen Kompensationseinrichtungen
eingeschaltet werden, welche aus Drosselspulen bestehen, die sich möglichst verändern
lassen müssen.
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In Abb.' z ist in Paxallelschaltung zur Unterspannungswicklung und
zu den Ubertragungswicklungen lein Stromkreis gezeichnet, welcher ,einen Umschalter
lenthält, mit dem man entweder eine Induktivität oder eine Kapäzität einschalten
kann. Durcheinenanderen Schalter oder andere passende Einrichtungen muß die Induktivität
oder Kapazität verändert werden können, 'und zwar nach Möglichkeit im Betrieb, damit
mä.n sich den vorliegenden veränderlichen Verhältnissen anpassen kann. Es ist erwünscht,
so zu kompensieren, daß der von der jeweiligen Belastung kommende Blindstrom voll
und ganz aufgehoben wird. Dann braucht die jeweilige Übertragungswicklung nur -die
zur Erregung notwendige Energie zu führen und kann. somit sehr billig und leicht
ausgeführt werden. Damit tritt zugleich eine wesentliche Entlastung der Unterspannungswicklung
und der überträgungswicklung ein, wenigstens in den vorhergehenden Stufen.
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Sehr häufig steht man auch vor der Frage, große Hochspannungsinduktivitäten
prüfen zu müssen. Dann ist ges erforderlich, an Stelle der Induktivität die Kapazität
einzuschalten.
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Es ist nicht immer nötig, daß die Kompensationseinrichtung in Parallelschaltung
angebracht ,wird- Vielmehr kann man auch eine Serienschaltung wählen; auch kann
man die Induktivität etwa in Serienschaltung und die Kapazität in Parallelschaltung
verwenden.
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Besonders einfach gestaltet sich die Kompensation in Prüffeldern,
wenn man parallel zu den Übertragungsleitungen von einem Kaskadentransformator zum
anderen .eine. Synchronmotor einlegt, dessen Erregerstrom durch einen mittels einer
isolierten Welle angetriebenen Erregerwiderstand gesteuert werden kann. Bekanntlich
besteht bei Synchronmotoren die Möglichkeit, vor- und nacheilenden Strom zu erzeugen.
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Ganz besonders wichtig ist die Schaltung auch für solche Kaskadenanordnungen,
die -zum. Messen dienen. Bei diesen besteht die Möglichkeit, den Fehler, welcher
durch die Übertrag-Lmg der Erregerenergie von einem Kern zum anderen auftritt, wieder
zu beseitigen. Es wird dann eine wesentliche Erhöhung der Meßgenauigkeit erzielt.
Selbstverständlich wird man in einem solchen Falle von einer Änderung der Kompensationseinrichtung
im Betrieb Abstand nehmen können, und nur bei der Eichung wird man für allemal einen
bestimmten Kompensationswert ,einstellen.