DE642853C

DE642853C - Device for converting a three-phase system with high voltages into a two-phase system with high currents, in which the two-phase system is connected to the three-phase system via two autotransformers in a Scott circuit

Info

Publication number: DE642853C
Application number: DES108779D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-03-24
Filing date: 1933-03-24
Publication date: 1937-03-18

Description

Bei Anwendung der Scotts eben Schaltung zur Umwandlung .eines Dreiphasensystems in ein Zweiphasensystem hat man bisher für den Basis- und für den Höhentransformator je einen normalen Einphasentransformator mit je zwei Wicklungen (primär und sekundär) verwendet. Bei großen Übersetzungsverhältnissen, insbesondere bei großen sekundären Stromstärken, macht der Aufbau derartiger Transformatoren, insbesondere wenn die Streuung in mäßigen Grenzen zu halten ist und wenn das Soott-Aggregat geregelt werden muß, größere Schwierigkeiten. Natürlich müssen die für das Schalten von Wicklungsanzapfungen erforderlichen Schaltapparate, wie Regelschalter bzw. Lastschalter und StU-fenwähier, bei großen Sekundärstromstärken auf der Primärseite, also auf der Dnehstromseite, vorgesehen werden. Um auch bei der ao Regelung die Symmetrie zu wahren, d. h. um eine Verschiebung des Anschlußpunktes der Höhenwicklung an die Basiswicklung zu vermeiden, kann die Basiswicklung nur mittels zweier symmetrisch, zu dem genannten Anas schlußpunkt angeordneter und auch, symmetrisch zu schaltender Stufenschalter geregelt werden. Außerdem ist bei dieser bekannten Anordnung die Regelung der Primärseite auch insofern mit 'Nachteilen verbunden, als die magnetische Sättigung der Transformatoreisenkerne bei der Regelung ebenfalls geändert wird. Die Eisenkerne fallen daher größer aus als bei normalen Transformatoren gleicher Leistung, da sie für den ungünstigsten Belastungsfall, bei dem der Regelschalter die geringste Windungszahl eingeschaltet hat, bemessen sein müssen. Infolge dieser Induktionsänderung während des Regelvorganges können auch, die Überschaltwiderstände oder Überschaltdrosseln gar nicht auf den bei allen Stufen gleich günstigen Wert abgeglichen werden. Dieser kann wohl für eine einzige Stufe eingestellt werden; dann stimmt aber diese Einstellung für die übrigen Stufen wegen der wechselnden Stufenspannung und Schaltleistung nicht, und man müßte für alle übrigen Stufen schlechtere Überschaltverhältnisse zulassen.When using the Scotts circuit to convert .a three-phase system into a two-phase system, one has so far for the Base transformer and one normal single-phase transformer each for the height transformer two windings each (primary and secondary) are used. With large gear ratios, especially in the case of large secondary currents, the structure makes it more such Transformers, especially if the leakage Is to be kept within moderate limits and when the Soott aggregate is regulated must, greater difficulty. Of course, they have to be used for switching winding taps required switching devices, such as control switches or load switches and stage switches, with high secondary currents on the primary side, i.e. on the low current side, are provided. In order to maintain the symmetry also with the ao regulation, i. H. around to avoid a shift of the connection point of the vertical winding to the base winding, the base winding can only be achieved by means of two symmetrical, to the named anas Closing point arranged and also regulated, symmetrically switchable step switch will. In addition, the primary side is also regulated in this known arrangement in so far as associated with 'disadvantages, as the magnetic saturation of the transformer iron cores in the scheme is also changed. The iron cores are therefore larger than in normal transformers the same performance, as it is for the worst load case in which the control switch has switched on the smallest number of turns. As a result of this change in induction during the control process, the transition resistors or Switchover throttles are not adjusted to the value that is equally favorable for all stages will. This can probably be set for a single level; but then true this setting for the other stages because of the changing stage voltage and Switching capacity is not, and one would have to have worse switching ratios for all other stages allow.

Ferner müssen bei den bekannten Schaltungen sämtliche Primärwicklungsteile hinreichend stark isoliert werden, da sie auch beim Abschalten mit der hohen Netzspannung in Verbindung bleiben und frei ausschwingen können.Furthermore, all primary winding parts must be sufficient in the known circuits are strongly insulated, as they are also switched off with the high mains voltage stay connected and swing freely.

Außer diesen Nachteilen besteht bei den bekannten Schaltungen noch die Schwierigkeit der Strommessung. Die hierfür erforderlichen Instrumente, wie Meßwandler bzw. Strom-In addition to these disadvantages, there is also a problem with the known circuits the current measurement. The instruments required for this, such as measuring transformers or current

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zeiger, wird man natürlich mit Rücksicht auf die hohen Sekundärstromstärken in den Primärstromkreis legen. Dann sind aber während der Regelung der Transformatoren auch 5. die Übersetzungsverhältnisse der Meßwandler entsprechend umzuschalten, was umständliche Apparate notwendig macht und die Meßgenauigkeit beeinträchtigt. Den Sekundärstrom des Basistransformators kann man überhaupt ίο nur durch besondere Kunstschaltungen oder aus Umrechnungstabellen ermitteln, da sich ja der Strom des Höhentransformators auch auf die beiden Bäsiswicklungszweige verteilt. Von einer genauen Messung des Basissekundärstromes kann infolgedessen bei der bekannten Schaltung keine Rede sein. pointer, you will, of course, with regard to the high secondary currents in the Lay the primary circuit. Then, however, the transformers are also regulated during regulation 5. to switch the transmission ratios of the transducers accordingly, which is cumbersome Makes apparatus necessary and impairs the measurement accuracy. The secondary current of the base transformer you can only ίο only through special art circuits or Determine from conversion tables, since the current of the height transformer is also different distributed between the two main development branches. From an accurate measurement of the basic secondary current As a result, there can be no question of the known circuit.

Ähnliche Verhältnisse würden sich ergeben, wenn man das Scott-Aggregat in einer ebenfalls schon vorgeschlagenen, regelbaren Sparschaltung betreiben würde, bei der man außerdem in der Wahl des Übersetzungsverhältnisses stark beschränkt wäre.Similar relationships would result if the Scott aggregate was also used already proposed, controllable economy circuit would operate, in which one also would be severely limited in the choice of the transmission ratio.

Um alle diese Nachteile zu vermeiden, und um an Regelschaltern und Meßeinrichtungen zu sparen, greift man zur Zwischentransformation und verwendet für das Scott-Aggregat auf der Dreiphasenseite zwei Spartransformatoren, an die auf der Zweiphasenseite je ein Einphasentransformator mit zwei Wickhingen (Primär- und Sekundärwicklungen) angeschlossen sind. Um nun hierbei mit geringstem Aufwand an Werkstoffen auszukommen, werden gemäß, der Erfindung auf dem Eisenkern jedes der beiden Spartransformatoren die Primär- und Sekundärwicklungen je eines der beiden Einphasentransformatoren des Zweiphasensystems angeordnet, deren Primärwicklungen über je einen Stufenschalter· an die Sparwicklungen angeschlossen sind. Gegenüber der oben geschilderten bekannten Schaltung mittels zweier in Scott-Schaltung zusammengeschalteter einphasiger Zweiwicklungstransformatoren ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Aufwand an Eisen für die Magnetkerne nicht erhöht, weil die in den bekannten Schaltungen im Primärkreis zu regelnden Transformatoren ohnehin größere Eisenkerne mit Rücksicht auf die während der Regelung veränderliche Induktion haben müßten. An dieser Sachlage würde sich, in dieser Hinsicht auch nichts ändern, wenn bei dem erfindungsgemäßen Transformatorsatz eine andere Aufteilung der Eisenkerne vorgenommen würde und z. B. die Spartransformatören für sich auf einem Eisenkern, die Einphasentransformatoren zusammen auf einem zweiten Eisenkern vereinigt wurden. Auch eine durch Transportrücksichten gegebene weitergehende Unterteilung- der Eisenkerne ware hierbei denkbar, derart, daß. die Sparwicklungen auf zwei getrennten Eisenkernen und die Einphasentransformatoren für sich auf zwei weiteren Eisenkernen untergebracht sind.In order to avoid all these disadvantages, and to use control switches and measuring devices To save, one resorts to the intermediate transformation and uses it for the Scott aggregate two autotransformers on the three-phase side, each on the two-phase side a single-phase transformer with two winding rings (primary and secondary windings) connected are. In order to get by with the least amount of materials, according to the invention on the iron core each of the two autotransformers has one of the primary and secondary windings of the two single-phase transformers of the two-phase system, their primary windings are connected via a step switch · to which the economy windings are connected. Compared to the known circuit described above by means of two Scott circuit interconnected single-phase two-winding transformers is in the invention Arrangement of the iron expenditure for the magnetic cores does not increase because the in The transformers to be regulated are larger than the known circuits in the primary circuit Have iron cores with due regard for the induction, which is variable during regulation would have to. This state of affairs would not change in this respect if at the transformer set according to the invention made a different division of the iron cores would and z. B. the Spartransformatören for themselves on an iron core, the Single-phase transformers were united together on a second iron core. Even a further subdivision of the iron cores given by transport considerations would be conceivable in such a way that. the economy windings on two separate iron cores and the single-phase transformers are housed on two additional iron cores are.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht die einwandfreie Messung der großen Sekundärströme in den beiden an die Sparschaltung angeschlossenen Einphasentransformatoren, da hierbei lediglich das feste Übersetzungsverhältnis des Einphasentransformators zu berücksichtigen ist. Für Basis und Höhe ist nur je ein Stufenregelwerk mit den zugehörigen Schaltern, z. B. Stufenschaltern und Lastschaltern, Antriebsmitteln und Getriebeteilen erforderlich. Eine Verlagerung des Anschlußpunktes zwischen Basis- und Höhenwicklung und eine unsymmetrische Belastung des Dreiphasennetzes tritt hierbei auch während der Regelung praktisch nicht auf. Die Einphasentransformatoren und die Spartransformatoren können untereinander gleich groß ausgeführt werden, insbesondere wenn die Spartransformatoren in bekannter Weise mit Ums ehalt vorrichtungen für den Austausch des Basistransformators gegen den Höhentransformator und umgekehrt ausgerüstet werden. Die Reservehaltung von Transformatoren für Störungsfälle ist damit wesentlich vereinfacht.The arrangement according to the invention enables the correct measurement of the large Secondary currents in the two single-phase transformers connected to the economy circuit, because here only the fixed transformation ratio of the single-phase transformer is to be considered. For base and height there is only one step rule with the associated switches, e.g. B. tap changers and load switches, drive means and gear parts necessary. A shift of the connection point between the base and height winding and an asymmetrical load of the three-phase network practically does not occur here even during regulation. The single-phase transformers and the auto-transformers can be identical to each other can be made large, especially if the autotransformers are used in a known manner With maintenance devices for replacing the base transformer with the height transformer and vice versa. It is therefore essential to keep transformers in reserve in the event of a malfunction simplified.

In Fig. ι ist die bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete Schaltung dargestellt, während Fig. 2 den Zusammenbau der Einphasentransformatoren mit den zugehörigen Spartransformatoren auf gemeinsamem Eisenkern zeigt.In Fig. Ι the circuit used in the arrangement according to the invention is shown, while Fig. 2 shows the assembly of the single-phase transformers with the associated autotransformers on a common iron core shows.

ι (Fig. 1) ist die Wicklung des Basisspartransformators und 2 die Wicklung des Höhenspartransformators. Das Ende 5 der · Höhenwicklung 2 ist an die Mitte 3 der Basiswicklung ι angeschlossen. Die drei Netzphasenleiter des Drehstromsystems liegen an den Enden U, V, W der beiden Sparwicklungen. Um die Höhen- mit der Basiswick- -■* lung vertauschen zu können, liegen zwei Phasenleitungen bei diesem Ausführungsbeispiel über einen Umschalter bzw. über einen Anzapfschalter an den beiden Enden U und V der Wicklungen 1 und 2. Bei Vertauschung der Lage beider Wicklungen ist das Wicklungsende W der Wicklung ι an die Mittel- no anzapfung 4 der Wicklung 2 zu legen, während der an W angeschlossene Phasenleiter selbst an das Ende 5 der Wicklung 2 gelegt wird. Die mit U verbundene Phasenleitung wird auf einen höheren Potentialpunkt bzw. an das Ende der Wicklung 2 mit Hilfe des Umschalters 6 geschaltet, während die an V liegende Phasenleitüng durch den Umschalter 7 an die Anzapfung 8 der Wicklung 1 zu schließen ist. So ergibt sich wieder die für die Symmetrie erforderliche Spannungs- und Stromverteilung. Die beiden Einphasentrans-ι (Fig. 1) is the winding of the base transformer and 2 is the winding of the height transformer. The end 5 of the vertical winding 2 is connected to the center 3 of the base winding 1. The three mains phase conductors of the three-phase system are at the ends U, V, W of the two economy windings. In order to be able to swap the height with the base winding, two phase lines are in this embodiment via a changeover switch or via a tap switch at the two ends U and V of the windings 1 and 2. If the position of the two windings is interchanged the winding end W of the winding ι to the center tap 4 of the winding 2, while the phase conductor connected to W is placed itself at the end 5 of the winding 2. The phase line connected to U is switched to a higher potential point or to the end of the winding 2 with the aid of the changeover switch 6, while the phase line connected to V is to be connected to the tap 8 of the winding 1 by the changeover switch 7. This again results in the voltage and current distribution required for symmetry. The two single-phase trans-

f'ormatoren 9 und - ίο sind mit ihren Primärwicklungen 11 und 13 an die Spartransformatoren der Scott-Schaltung, und zwar mit Hilfe der Stufenschalter 15 und 16 angeschlossen. Die anderen Enden der beiden Primärwicklungen 11 und- 13 liegen fest an Anzapfungen 17 und 18 der Spartransformatoren. Um Anzapfungen· zu vermeiden, können diese Enden auch unmittelbar mit den Enden der Sparwicklungen 1 und 2 verbunden werden, wenn die Primärspannungien der Einphasentransformatoren nur um die Regelstufen von den Spannungen der Wicklungen 1 und 2 abweichen sollen. Die Stromverbraueher, z. B. elektrische Öfen, sind an die Sekundärwicklungen 12 und 14 angeschlossen. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausf üh-. rungsbeispiel der Erfindung hat das ganze Scott-Aggregat zwei Eisenkerne, und zwar ist der Einphasentransformator ι ο mit der Sparwicklung ι des Basistransformators auf einem gemeinsamen Eisenkern 20 untergebracht. Für die Höhenwicklung ergibt sich die gleiche Anordnung. Es handelt sich hierbei also um vierfenstrige Eisenkerne, deren mittlere Schenkel bewickelt sind. Der obere Mittelschenkel trägt die Bäsiswicklung 1, die mit den Wicklungsenden V und W an die Phasenleitungen des Drehstromnetzes angeschlossen ist, und die über den Regelschalter 16 mit der auf dem unteren Mittelschenkel liegenden Primärwicklung 11 des Einphasentransformators 10 verbunden ist, dessen Sekundärwicklung 12 auf dem gleichen unteren Mittelschenkel liegt.f'ormatoren 9 and - ίο are connected with their primary windings 11 and 13 to the autotransformers of the Scott circuit, specifically with the help of the step switches 15 and 16. The other ends of the two primary windings 11 and 13 are firmly attached to taps 17 and 18 of the autotransformers. In order to avoid taps, these ends can also be connected directly to the ends of the economy windings 1 and 2 if the primary voltages of the single-phase transformers are only to deviate from the voltages of windings 1 and 2 by the control stages. The electricity consumers, e.g. B. electric ovens are connected to the secondary windings 12 and 14. According to the Ausf üh shown in FIG. As an example of the invention, the entire Scott unit has two iron cores, namely the single-phase transformer ι ο with the economy winding ι of the base transformer on a common iron core 20. The same arrangement results for the vertical winding. These are iron cores with four windows, the middle legs of which are wound. The upper center leg carries the base winding 1, which is connected to the phase lines of the three-phase network via the winding ends V and W , and which is connected via the control switch 16 to the primary winding 11 of the single-phase transformer 10, which is located on the lower center leg and whose secondary winding 12 is on the same lower middle limb lies.

Natürlich kann man auch sämtliche Wicklungen, d.h. die Basiswicklung 1, die Höhenwicklung 2 und die Wicklungen 11 bis 14 der Einphasentransformatoren 9 und 10 auf einem gemeinsamen Eisenkern anordnen. Auch können die Einphasentransformatoren für sich zusammengefaßt werden und in einem gemein-■ samen Gehäuse mit getrennten oder gemeinsamen Eisenkernen untergebracht werden, während die Sparwicklungen für sich ebenfalls auf -einem gemeinsamen oder zwei getrennten Eisenkernen liegen können.Of course, you can also use all windings, i.e. the base winding 1, the vertical winding 2 and the windings 11 to 14 of the single-phase transformers 9 and 10 on one arrange common iron core. The single-phase transformers can also be grouped together and in a common ■ housing with separate or common Iron cores are accommodated, while the economy windings are also on -a common or two separate ones Iron cores can lie.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat noch gegenüber der bekannten Scott-SchaltungThe arrangement according to the invention still has compared to the known Scott circuit

go zweier Spartransformatoren oder gegenüber der bekannten S00tt-Schaltung zweier einphasiger Zweiwicklungstransformatoren ohne Zwischentransformation den Vorteil, daß die Versehachteluing der hohe Ströme führenden Sekundärwicklungsteile mit den an hoher Spannung liegenden Primärwicklungsteilen in Fortfall kommt, und daß. die einphasigen Transformatoren bei der erfindungsgemäßen Anordnung ohne Anzapfungen ausgeführt werden können. Dies bedeutet eine wesentliche Erleichterung, da Anzapfungen in, Hochstromtransformatoren zur Unterdrückung der Wicklungsunsymmetrieny die. hohe· Züsatzverluste im Kupfer zur Folge haben, komplizierte Wicklungsanordnungen erforderlich -machen würden. · - -"' .go of two autotransformers or, compared to the well-known S00tt circuit, two single-phase ones Two-winding transformers without intermediate transformation have the advantage that the Versehachteluing the high currents Secondary winding parts with the high voltage primary winding parts in Failure comes, and that. the single-phase transformers in the invention Arrangement can be carried out without taps. This means an essential Relief because there are taps in, high-current transformers to suppress winding asymmetries the. result in high additional losses in the copper, complicated Winding arrangements would make necessary. · - - "'.

Zwar ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der reinen Sparschaltung und der Schaltung mit zwei einphasigen Zweiwicklungstransformatoren gegenüber für Basis und Höhe je eine Wicklung, nämlich die Primärwicklung 11 bzw. 13, zusätzlich vorhanden. Eine Erhöhung des gesamten Kupfergewichtes tritt hingegen hierdurch nicht ein. Infolge der geringeren primären Stromstärken der Einphasentransformatoren werden die mit den Summenströmen belasteten Teile der Sparwicklung entlastet und können geringeren Kupferquerschnitt haben. Ein Teil des Rupfergewichtes ist also aus den Sparwicklungen herausgenommen und in die Primärwicklungen der Einphasentransformatoren verlegt. In fabrikatorischer Hinsicht ist diese Anordnung, insbesondere bei großen Kupferquerschnitten sogar vorteilhafter,, da sich bekanntlich Wickhingen mit kleineren Kupferquerschnitten leichter herstellen lassen.It is true that in the arrangement according to the invention, the pure economy circuit and the Circuit with two single-phase two-winding transformers opposite for base and Height of one winding, namely the primary winding 11 or 13, is also available. However, this does not increase the total copper weight. As a result the lower primary currents of the single-phase transformers are those with the Total currents loaded parts of the economy winding are relieved and can have a smaller copper cross-section. Part of the plucking weight is therefore removed from the economy windings and relocated to the primary windings of the single-phase transformers. In From a manufacturing point of view, this arrangement is particularly important in the case of large copper cross-sections even more advantageous, since it is well known that Wickhingen have smaller copper cross-sections can be produced more easily.

Claims

Patent claims:

Ί. Device for converting a three-phase system with high voltages in a two-phase system with high currents, in which the two-phase system over two autotransformers connected to the three-phase system in a Scott circuit is, characterized in that each of the two autotransformers on the iron core the primary and secondary windings each one of the two single-phase. Transformers of the two-phase system arranged and each single-phase transformer is connected to the associated economy winding via a step switch.

2. Device for converting a three-phase system with high voltages in a two-phase system with high currents, in which the two-phase "system over two autotransformers connected to the three-phase system in a Scott circuit is characterized in that ■ the autotransfqrmatoren with separate or common iron cores and the they are connected via tap changer single-phase transformers of the two-phase System with separate or common iron cores are arranged in a common housing.

3. Device according to claim 2, characterized in that all windings of the two single-phase transformers

with the two economy windings of the three-phase system on a common Iron core are arranged.

4. Set up after. Claims 1 to 3, characterized in that. Switching devices for interchanging the position of the Base and height transformers are provided.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the primary circuit the single-phase transformers contain ammeters or current transformers.

1 sheet of drawings

Berlin, printed in the Reichsdruckerei