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Transformator für die Umwandlung- von Dreiphasenstrom in Zweiphasenstrom
und umgekehrt Die Erfindung bezieht sich auf Transformatoren für die Umwandlung
von Dreiphasenstrom in Zweiphasenstrom und umgekehrt, bei welchen die Dreiphasenseite
eine Stern- oder sonstige symmetrische Schaltung aufweist und die Zweiphasenseite
drei in Stern geschaltete Wicklungsteile besitzt. Bei den bisher bekannten Anordnungen
ist die Zweiphasenwicklungkeine symmetrische Zweiphasenwicklung und insbesondere
keine solche, bei welcher der den beiden Phasen gemeinsame Nullpunkt in der Mitte
jeder dieser beiden Phasen liegt.
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Die Erfindung hat den Zweck, einen Transformator der oben beschriebenen
Art zu schaffen, bei welchem die verwendeten Zweiphasenwicklungen vollkommen symmetrisch
liegen, woraus sich folgende Vorteile ergeben: der Aufbau wird vereinfacht; @es
ist ein leinwandfreies Gleichgewicht vorhanden, welches auch die Belastungen seien,
und der Einbau als Autotransformator ist ohne weiteres möglich. Ferner -gestattet
nun die Vervollkommnung nach der Erfindung eine sogenannte Fünfleiterverteilung,
bei welcher der eine Leitungsdraht mit dem genannten Nullpunkt verbunden ist, während
die anderen vier Leitungsdrähte mit den entsprechenden Punkten an den Enden der
beiden Phasen verbunden werden.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der mittlere der auf
je einem Schenkel angeordneten drei Wicklungsteile mit seinem einen Ende an zwei
weitere in Reihe geschaltete Wicklungsgruppen der Zweiphasenseite angeschlossen
ist, deren jede aus zwei auf je einem äußeren Schenkel angeordneten und in Reihe
geschalteten Wicklungsteilen besteht.
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Wenn die Sparschaltung verwendet werden soll, wird erfindungsgemäß
jeder Wicklungsteil auf der Dreiphasenseite mit einem entsprechenden Wicklungsteil
der in Stern geschalteten Wicklung auf der Zweiphasenseite zu einem einzigen Wicklungsteil
vereinigt.
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Die Zeichnung veranschaulicht drei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Fig. i zeigt die vektorielle Darstellung der Wicklungen eines Zweiphasen-Dreipbasen-Transformators,
bei welchem die Wicklungen der Zweiphasenseite symmetrisch sind.
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Fig. 2 zeigt die vektorielle Darstellung der Wicklungen auf der Zweiphasenseite
eines Zweiphasen-Dreiphasen-Transformators, bei welchem die Wicklungen der Zweiphasenseite
symmetrisch sind und ferner der den beiden Phasen gemeinsame Nullpunkt in der Mitte
jeder dieser beiden Phasen liegt.
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Fig. 3 zeigt ein Vektordiagramm, das sich auf eine Spartransformatorausführung
nach der Erfindung bezieht.
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Fig. q. zeigt schematisch einen Transformator, welcher der vektoriellen
Darstellung der Fig. z entspricht.
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Fig.5 zeigt schematisch einen Spartransformator entsprechend dem Vektordiagramm
der Fig. 3.
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Bei den dargestellten Ausführungsformen besitzt die Dreiphasenseite
des Transformators
drei Wicklungen a, b, c mit einer gleichen
Anzahl von Windungen a. Diese Wicklungen sind auf die Kerne A, B, C des Transformators
aufgebracht und in Stern geschaltet, können aber auch, auf beliebige andere Weise,
symmetrisch gekuppelt werden, z. B. kann Brei;= lock-, Zickza ekschaltung u. fdgl.
benutzt werden.': Bei den verschiedenen Ausführungsformen ist die Zweiphasenwicklung
eine symmetrische Zweiphasenwicklung. Im Falle der Fig.2 bis 5 hat der symmetrische
Zweiphasenstrom einen für beide Phasen gemeinsamen Nullpunkt, der sich in der Mitte
dieser beiden Phasen der Zweiphasenseite befindet. Dieser Zweiphasenstromwird beispielsweise
bei einer Fünfleiterverteilung verwendet.
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In den Vektordiagrammen sind die verschiedenen Wicklungen der Transformatoren
vektoriell dargestellt. Dabei bezeichnen die mit Indizes und Exponenten versehenen
Buchstaben a, b, c Wicklungen, welche auf den Kernen A, B, C liegen.
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Bei der vektoriell in der Fig. i dargestellten Ausführungsform werden
für die Phase I des Zweiphasenstromes die Wicklungen a1, bi und cl und für die Phase
II des Zweiphasenstromes die Wicklungen a..,, b2 und c2 in Reihe geschaltet.
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I-I bezeichnen die Enden der Wicklungsgruppen der Phase I und II-II
die Enden der Wicklungsgruppen der Phase II Bezeichnet man mit a die Zahl der Windungen
jeder der Wicklungen a, b, c der Dreiphasenseite, mit Ud die zweiphasige Spannung
und mit Ut die dreiphasige Spannung, so errechnen sich die Windungszahlen für die
Wicklungen a1, a2, bi, b2, c1, c2 wie folgt:
Es ist ersichtlich, daß diese Werte proportional den Projektionen der Vektoren auf
die die Phasen des Zweiphasenstromes darstellenden Vektoren sind.
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Bei der vektoriell in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform bleibt
die Dreiphasenseite des Transformators die gleiche, d. h. sie wird von dreiWicklungen
a, b, c mit je a Windungen auf den Kernen A, B, C gebildet.
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Auf der Zweiphasenseite wird die Phase I durch Reihenschaltung der
folgenden Wicke lun.gen gebildet: ci, a1, bi und ci.
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Die freien Enden der Wicklungen ci und ei bilden dabei die
Klemmen 1-I der Phase I des Zweiphasenstromes. Die Phase II wird durch Reihenschaltung
der Wicklungen bz, dl, c.= und bz gebildet.
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Die freien Enden der Wicklungen z und bi bilden dabei die Klemmen
II-11 der Phase II des Zweiphasenstromes.
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Die Werte für die Windungszahlen der Wicklungen a1, bi und c2 sind
die gleichen wie>im Falle der Fig. i.
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Die Werte für die Windungszahlen der übrigen Wicklungen sind so gewählt,
daß folgende Bedingung erfüllt ist:
wobei h die Voltzahl der in den verschiedenen Wicklungen pro Windung induzierten
Spannung ist.
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Es ist ersichtlich, daß man durch eine derartige Schaltung den den
beiden Phasen des Zweiphasenstromes gemeinsamen Nullpunkt durch Anschluß an einen
entsprechend gewählten Punkt auf der Wicklung a, erhalten kann. Wie man ferner sieht,
ist bei einer solchen Schaltung der Strom, welcher in der Wicklung a1 fließt, die
geometrische Resultierende der Ströme der beiden Phasen der Zweiphasenseite, d.
lt. er ist gleich dein Strom in einer beliebigen Phase der Zweiphasenseite multipliziert
mit V-2.
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Bei der Schaltung als Spartransformator, die vektoriell in Fig. 3
dargestellt ist, verwendet man teilweise die Wicklungen der Dreiphasenseite, um
Teile der Zweiphasenwicklungen gemäß Fig.2 zu bilden. Hier geben die gleichen Bezugszeichen
die entsprechenden Wicklungen an. Der Buchstabe T bezeichnet die Klemmen der Dreiphasenseite.
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Bei den drei vorgenannten Anordnungen fällt die Winkelhalbierende
des Winkels zwischen den die Phasen des Zweiphasenstromes darstellenden Vektoren
mit dem Vektor zusammen, welcher eine der Phasen des Dreiphasenstromes darstellt;
alle diese Schaltungen sind also ohne Rücksicht auf die Belastung im Gleichgewicht.
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Die einzige Bedingung, welche bei der erfindungsgemäßen Transformatorenanordnung
erfüllt werden muß, ist, daß die Wicklungen auf den Schenkeln B und C gleich sind.