DE642679C

DE642679C - Multi-phase mains coupling transformer with adjustable voltage both in terms of size and phase position, the windings of which are tapped at one end of the winding for each phase

Info

Publication number: DE642679C
Application number: DEA62482D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-06-28
Filing date: 1931-06-28
Publication date: 1937-03-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Transformatoren, die im besonderen zur Kupplung von Netzen bestimmt sind. Um zwei mehrphasige Wechselstromnetze miteinander zu -kuppeln, genügt es in vielen Fällen nicht, die Spannungen der Größe nach zu regeln, sondern es ist auch erforderlich, die Spannungen der Phasenlage nacheinander entsprechend dem Phasenverschiebungswinkel der beiden Netze anzufassen. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Netze an mehreren Stellen miteinander, gekuppelt werden sollen und zwischen den einzelnen Kupplungspunkten längere Leitungen vorhanden sind, denen Impedanz nicht vernachlässigt werden kann. Würde man nämlich in derartigen Fällen die Phasenverschie¹-bung nicht berücksichtigen, so würden Aüs-.gleichströme entstehen, die eine zusätzliche Belastung der Transformatoren darstellen, zusätzliche Verluste hervorrufen und im besonderen' die Leistungsverteilung in unerwünschter Weise beeinflussen würden. Bisher 'hat man nun Netzkupplungseinrichtungen, die die obengenannten Bedingungen erfüllen, in der Weise ausgebildet, daß man zwei getrennte Regelaggregate anordnete, von denen das eine . eine Zusatzspannung liefert, die mit der Netzspannung phasengleich ist, während das andere eine Zusatzspannung liefert, die auf der Phasenspannung senkrecht steht. Derartige Regeleinrichtungen werden verhältnismäßig kompliziert und erfordern infolgedessen hohe Anschaffungskosten.The invention relates to transformers which are particularly intended for coupling networks. In order to couple two multiphase alternating current networks with each other, it is not sufficient in many cases to regulate the voltages according to their magnitude; This is always the case when the networks are to be coupled to one another at several points and there are longer lines between the individual coupling points, the impedance of which cannot be neglected. If one were to consider that is not ^one -bung in such cases, the phase shifters so Aue-.gleichströme would arise, which represent an additional burden of the transformers which cause additional losses and would affect, in particular, 'the power distribution in an undesirable manner. So far 'one has now network coupling devices that meet the above conditions, designed in such a way that one arranged two separate control units, one of which. one additional voltage supplies which is in phase with the mains voltage, while the other supplies an additional voltage which is perpendicular to the phase voltage. Control devices of this type are relatively complicated and consequently require high acquisition costs.

Die Erfindung gestattet eine Regelung der Spannung sowohl der Größe als auch der Phase nach mit !einfachsten Mitteln und unter Verwendung nur 'eines einzigen regelbaren MJehrphasentransformators, dessen Wicklungen je Phase an einem Wicklungsende mit Anzapfungen versehen sind. Zu diesem Zweck ist der Transformator erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die angezapften Wicklungsteile der Wicklungen aller Phasen in Polygon geschaltet sind und daß die Spanniungsänderung durch Neubildung' eines oder mehrerer Eckpunkte der in Polygon geschalteten angezapften Wicklungsteile unter Verwendung anderer Anzapfpunkte erfolgt. Hierdurch läßt sich die für die Netzkupplung erforderliche Einstellung der Spannungsverhältnisse sowohl der Größe als auch der Phasenlage nach ohne -weiteres erzielen. Der wesentliche Unterschied des Gegenstandes der Erfindung von den bekannten Regeltransformatoren besteht darin, daß nicht wie sonst die Netzanschlüsse an den Transformatoranzapfungen entlang ge-The invention allows control of both the magnitude and the voltage Phase after with the simplest means and using only one adjustable MJehrphasentransformators, whose windings per phase at one winding end with Taps are provided. For this purpose the transformer is according to the invention in such a way formed that the tapped winding parts of the windings of all phases in polygon are switched and that the voltage change by new formation 'one or more Using corner points of the tapped winding parts connected in polygons other tapping points takes place. This allows the required for the network coupling Adjustment of the voltage ratios according to both the size and the phase position without achieving anything else. The main difference of the subject invention from the known regulating transformers consists in the fact that not the mains connections as usual along the transformer taps

schaltet werden, wobei eine Regelung der Phasenlage nicht zu erzielen wäre, sondern daß die Netzanschlüsse im allgemeinen mit bestimmten Wicklungspunkten fest verbüß? den sind und die Regelung in neuartigst Weise durch Neubildung der sonst fest riif einander verbundenen Eckpunkte einer Poly-' gonschaltung erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Umschaltung wird das durch einen ίο Teil der Wicklungen gebildete Spannungspolygon, bei Dreiphasenstnom ist das Polygon ein. Dreieck, in. bezug auf seine Größe oder seine Phasenlage oder beide Merkmale verändert und hierdurch jede beliebige RegeliS stellung erzielt.be switched, whereby a regulation of the phase position would not be achieved, but that the network connections in general with certain winding points permanently serve? which are and the regulation in the most innovative way by the new formation of the otherwise fixed riif interconnected corner points of a poly 'gon circuit takes place. By the invention Switching is the voltage polygon formed by a part of the windings, with three-phase stnom the polygon is a. Triangle, changed in terms of its size or its phase position or both features and thereby achieves any control setting.

Um für alle Regelstellungen symmetrische Lage und Gleichheit der resultierenden Spannungsvektoren zu erhalten, erfolgt die Verkettung der Phasen in der Weise, daß die miteinander verbundenen Anzapfpunkte beim Durchlaufen der Phasen in cyclischer Reihenfolge gleich weit von den Enden einer jeden Wicklung entfernt Hegen. Auch erfolgt die Regelung meistens gleichzeitig in allen Phasen. Man kann aber auch die einzelnen Verkettungspunkte unter Zulassung einer zeitweiligen Unsymmetrie nacheinander umschalten und erhält auf diese Weise noch eine Anzahl von Zwischenstufen. Um eine Grob- und Feinregelung zu erzielen, kann man die Anzapfstufen an den beiden Enden jeder Phasenwicklung mit verschiedener Größe ausführen. Die !erfindungsgemäße Anordnung kann entweder an der in. beliebiger Schaltung arbeitenden Wicklung eines Transformators mit getrennter Primär- und Sekundärwicklung oder auch eines Spartransformators ausgeführt werden. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß keine besondere Regelwicklung vorgesehen zu werden braucht, wie das bei den bekannten Einrichtungen zur Regelung der Größe und Richtung der Spannung erforderlich ist.In order to have symmetrical position and equality of the resulting voltage vectors for all control settings to get, the chaining of the phases takes place in such a way that the interconnected tapping points at Go through the phases in cyclic order equidistant from the ends of each Winding away Hegen. The regulation also usually takes place simultaneously in all phases. But you can also use the individual chaining points with the approval of a temporary Switch asymmetry one after the other and in this way still get a number of intermediate levels. To a coarse and To achieve fine control, one can use the tapping stages at the two ends of each phase winding run with different size. The arrangement according to the invention can either on the winding of a transformer working in any circuit separate primary and secondary winding or an autotransformer will. This has the advantage that no special control winding is provided needs to be, as is required in the known devices for regulating the magnitude and direction of the voltage is.

Der zur Regelung erforderliche Regelschal-4-5 ter hat bei der erfindungsgemäßen Anordnung zwei Aufgaben zu erfüllen: Regelung der Windungen innerhalb der Phasenwicklung und Neubildung der Verkettungspunkte der Phasen. Er muß also so eingerichtet sein, S° daß er einen" beliebigen Punkt der einen Phase mit einem beliebigen Punkt der anderen Phase verbindet. Praktisch ist es aber meistens nicht erforderlich, Spannungsgröße und-richtung ganz unabhängig voneinander zu regeln. Man kommt alsdann auch mit einem einzigen normalen Regelschalter aus, der bekanntlich einen, festen Punkt mit einem beliebigen anderen Punkt verbindet. Es braucht in diesem Falle lediglich eine Neubildung der Verkettungspunkte zu erfolgen. Man erhält dadurch eine Regelung sowohl der Größe als auch der Richtung der Spannung, allerdings in einer ganz bestimmten Abhängigkeit von-, pinander.The control switch required for regulation 4-5 ter has to fulfill two tasks in the arrangement according to the invention: regulation of the turns within the phase winding and re-creation of the interlinking points of the phases. So it must be arranged S ° that he is an "arbitrary point of the one Phase connects to any point on the other phase. But it is mostly practical it is not necessary to regulate the voltage magnitude and direction completely independently of each other. You can then get by with a single normal control switch, which is known connects a fixed point to any other point. It takes in this If only a new formation of the interlinking points is to take place. One obtains thereby a regulation of both the size and the direction of the voltage, but with a very specific dependence on -, pinander.

'^>r.'i«i In den Abb. ι bis io sind Spannungs- ^jeljfcigramme für verschiedene Schalterstellun-■i*gy£fi wiedergegeben, wobei eine Regelung der " Spannung in einem bestimmten Prozentsatz ihrer Größe und die Richtungsregelung um einen bestimmten Winkel α vorgesehen ist. Die Abb. 1 bis 6 beziehen sich hierbei auf die Hoch- bzw. Niederspannungsseite eines Transformators mit getrennten Wicklungen, während die Abb. 7 bis 10 für einen Spartransformator gelten. In allen Ausführungsbeispielen haben die gleich weit von den Enden liegenden Anzapfungen in jeder Phase die gleiche Ziffer erhalten. Die Bezeichnung der Anschlußpunkte erfolgt in üblicher Weise mit UVW bzw. uvw. Außerdem sind die Anschlußpunkte durch Kreise und die Verkettungspunkte durch schwarze Punkte besonders hervorgehoben.'^{> r} .'i «i In Fig. 1 to io, voltage charts are shown for various switch positions, with regulation of the voltage in a certain percentage of its size and direction regulation by a certain percentage Angle α is provided. Figures 1 to 6 relate to the high and low voltage side of a transformer with separate windings, while Figures 7 to 10 apply to an autotransformer Taps are given the same number in each phase. The connection points are designated in the usual way with UVW or uvw. In addition, the connection points are specially highlighted by circles and the interlinking points by black dots.

Den Abb. 1 bis 3 liegt die Sternschaltung zugrunde, während bei Abb. 4 bis 6 von einer Dreieckschaltung ausgegangen ist. Die Abb. 1 und 4 zeigen die reine Stern- bzw. Dreieckschaltung, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur als Grenzfälle auftreten. Die gleichzeitige Regelung der Spannung nach Größe und. Phasenlage wird durch eine Neubildung der Eckpunkte der in Dreieck geschalteten angezapften Wicklungsteile erreicht. Sie erfolgt in den Abb. 2 und 5 im p-ositiven und in Abb. 3 und 6 im negativen Sinne. In allen diesen Fällen fallen die Anschlußpunkte der Netzphasen mit den Verkettungspunkten der Wicklungsphasen nicht zusammen. Im übrigen geht die ursprüngliche Sternschaltung allmählich in eine Dreieckschaltung bzw. die Dreieckschaltung in eine Sternschaltung über. Im Grenzfall kann also die Richtung der Spannung um ^r 3°° geändert werden. Unter der Voraussetzung konstanter verketteter Spannung braucht man hierzu beim Übergang ¹⁰S von Stern- auf Dreieckschaltung das}⁷3fache der ursprünglichen Windungszahl.Figs. 1 to 3 are based on the star connection, while Fig. 4 to 6 are based on a delta connection. Figs. 1 and 4 show the pure star or delta connection, which only occur as borderline cases in the arrangement according to the invention. The simultaneous regulation of the voltage according to size and. The phase position is achieved by forming the corner points of the tapped winding parts connected in a triangle. It takes place in Figs. 2 and 5 in the positive sense and in Figs. 3 and 6 in the negative sense. In all of these cases, the connection points of the network phases do not coincide with the interlinking points of the winding phases. In addition, the original star connection gradually changes into a delta connection or the delta connection into a star connection. In the borderline case, the direction of the tension can be changed by 3 °. Assuming constant line-to-line voltage, the transition ¹⁰ S from star to delta ^{connection requires} 7} 3 times the original number of turns.

Für eine Sparschaltung ist in Abb. 7 der Fall wiedergegeben, bei welchem eine Übereinstimmung beider Seiten nach Größe und Richtung der Spannung besteht. In Abb. 8 ist zwar die Größe der Spannung gleich, jedoch weichen die beiden Seiten in bezug auf die Richtung der verketteten Spannungen um den Winkel α ab. In Abb. 9 decken sich wiederum die Spannungen der Richtung nach, jedoch sind die Größen verschieden. In Abb. ι ο weichen schließlich die Spannungen beider Seiten sowohl der Größe als auch der Richtung nach voneinander ab. Um bei der Sparschaltung die Regelungen durchführen zu tonnen, gibt man zweckmäßigerweise denFor an economy circuit, Fig. 7 shows the case in which there is a match both sides according to the magnitude and direction of the tension. In Fig. 8 the magnitude of the stress is the same, but the two sides soften with respect to one another the direction of the interlinked stresses by the angle α. In Fig. 9 they coincide Again the stresses in direction, but the magnitudes are different. In Fig. Ι ο eventually the tensions on both sides give way in both magnitude and direction after each other. In order to carry out the regulations in the economy circuit, it is advisable to give the

Anzapfstufen an den beiden Enden jeder Phasenwicklung verschiedene Größe, da man auf diese Weise eine genauere Einstellung der geregelten Spannung auf die gewünschte Größe und Phasenlage erreichen kann.Tap stages at the two ends of each phase winding of different sizes, as one in this way a more precise setting of the regulated voltage to the desired one Size and phasing can reach.

Claims

'Patent claims:

1. Multi-phase grid coupling transformer with adjustable voltage both according to the size and the phase position, the windings of which are provided with taps at one end of the winding for each phase are, characterized in that the tapped winding parts of the windings of all phases are connected in polygons and that the change in tension is caused by the formation of one or more corner points the tapped winding parts connected in polygons takes place using other tapping points.

2. Control transformer according to claim i, characterized in that each network phase (U, V, W) is connected to an end point of a phase winding located outside the polygon 'and the other end point (1) of this phase winding at the taps (1 to 9) of the neighboring Phase winding can be switched along (Fig. 2).

3. Control transformer according to claim 1 and 2, characterized in that any taps (e.g. 4) of one phase winding (e.g. W) with any taps (e.g. 9) of the adjacent phase winding (e.g. U) form a corner point of the polygon (Fig. 3). .

4. regulating transformer according to claim 1, characterized in that the phase windings have taps at both ends (Fig. 4 to 6).

5. Control transformer according to claim 4, characterized in that the tapping stages have different sizes at both ends of each phase winding.

6. Control transformer according to claim 1 for economy circuit, characterized in that the secondary network connections (u, v, w) are arranged at the winding ends opposite the primary network connections (U, V, W) (Fig. S and 10).

1 sheet of drawings