-
Anordnung zum Einstellen der Reaktanz von Transformatoren, Drosselspulen
u. dgl. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einstellen der Reaktanz vön Trans-,
formatoren, Drosselspulen u. dgl.
-
Ein Bedürfnis nach derartigen Einstellvorrichtungen besteht beispielsweise
dann, wenn, Instrumente, wie Voltmeter, Relais, Synchronislerungseinrichtungen,
in Hochspannungsanlagen unter Zwischenschaltung von Wandlern an Kondensatorheläge
an:geschlosslen werden. Denn für ein zufriedenstellendes Arbeiten der Instrumente
ist es erforderlich, daß die Reaktanz der zugehörigen Wandler sehr genau bemessen
wird, was sich jedoch nur schwer erreichen läßt. Das Anbringen einer Anordnung .zum
nachträglichen Einstellen. der Reaktanz erweist sich daher als sehr nützlich.
-
Auch noch in anderen Fällen ist eine bequem vorzunehmende und genaue
Justierung der Reaktanz von Transformatoren vorteilhaft. So kann z. B. eine zweckmäßige
Lastverteilung auf zwei oder mehrere parallel arbeitende Transformatorkreise durch
eine passende Justierung der Reaktanz der Transformatoren in den einzelnen Stromkreisen
herbeigeführt werden. Daneben ist häufig eine erhebliche Veränderung der Reaktanz
bei Transformatoren erforderlich, die für elektrische üfen, für elektrolytische-'
Zwecke oder für die überstrombegrenzung bei zufällig auftretenden Leitungsfehlern
oder Kurzschlüssen verwendet werden.
-
Nach der Erfindung wird eine bequeme und genaue Einstellmöglichkeit
der Reaktanz eines Transformators dadurch erzielt, daß die Wicklungen absichtlich
mit einer verhältnismäßig ,großen Streuung ausgestattet und induktiv mit zwei Hilfswicklungen
gekoppelt sind, die über regelbare Scheinwiderstände einen Hilfsstromkreis bilden
und durch Voränderung des darin fließenden Ausgleichsstromes eine Einstellung der
Reaktanz des Transform,ators gestatten.
-
In der Zeichnung ist eine Reihe von Ausführungsbeispielen des Erfin#C
ungsgegenstandes dargestellt. Für die ;gleichen Teile sind dabei die gleichen Bezugszeichen
verwendet worden.
-
Der Spannungswandlerstromkreis nach Abb. i umfaßt den Hochspannungsleiter
io, der von einer geerdeten Muffe i i und einem leitenden Zylinder 12 umgeben ist,
welcher zwischen dem Leiter io und der geerdeten Muffe i z angeordnet ist. Derartige
Anordnungen werden für gewöhnlich in Hochspannungsanlagen verwendet, wobei der leitende
Zylinder 12 als Stromquelle. für einen Meßkreis bei einer durch die relativen Kap.azitäten
bedingten
herabgesetzten Spannung dient. Der Transformator 13 besitzt eine Hochspannungsprimärwicklung
14, die zwischen den Zylinder 12 und die Erde 15 geschaltet ist. Die Niederspannungssekundärwicklung
16 des Transformators 13 ist mit dem Belastungskreis 17 verbunden, in welchem ein
Voltmeter, eine Synchronisierungseinrichtung oder ein anderes Instrument angeordnet
sein kann, das auf die Spannung oder die Frequenz des Hochspannungsleiters io anspricht.
Der Transformator 13 weist ferner zwei Hilfswicklungen 18, ig auf, die mit den zugehörigen
Wicklungen 1 4. und 16 induktiv eng gekuppelt und über einen veränderlichen Kondensator
2o in Reihe geschaltet sind. Die Primärwicklung 14 und die Sekundärwicklung i 6'
siird, wie in Abb. 2 dargestellt, .getrennt auf verschiedenen Wicklungsschenkeln
des Transformatorkerns ,angeordnet, so daß die unmittelbare Reaktanz zwischen ihnen
sehr hoch ist. Der: durch die Hilfswicklungen 18 und ig gebildete Stromkreis dient
als Kupplungskreis, um die Reaktanz auf den gewünschten Wert herabzusetzen. Die
Impedanz des Transformators 13 hat induktiven Charakter und kann, falls erwünscht,
bequem durch die kapazitive Impedanz des veränderlichen Kondensators 2o in dem Kupplungskreis
verändert werden. Die Verwendung eines Kondensators hat sich für diesen Zweck als
besonders- vorteilhaft herausgestellt. Ein Kondensator hat nämlich Eine im wesentlichen
gerade Kennlinie zwischen, Spannung und Strom; so daß über: einen erheblichen Bereich
der Spannurig am Hochspannungsleiter to und der Größe der Belastung 17 keine wesentliche
Änderung an der Einstellung erforderlich ist. Außerdem haben Kondensatoren sehr
geringe Verluste. Wenn daher eine Neutralisierung der Impedanz erforderlich..ist,
so l.äßt sie sieh am vorteilhaftesten. reit Hilfe von Kondensatoren bewirken. Die
Kapazität des Kondensators 20 liegt wirkungsmäßig parallel zur Indüktanz zwischen
:der Prirnärwicldung 14 und. der Sekundärwicklung 16, . so dafio ein Anwachsen der
Kapazität des Kondensators 2o ein Ansteigen der. Gesamtreakt,anz des Transformators
13 zur, Folge hat. Diese Wirkung wird erzielt, wenn die Kondensator-Volt-Ampere
zahlenmäßig kleiner sind als die Reaktanz-Volt-Ampere des Transformators. Der Transformator
13 kann daher mit einer ein wenig kleineren Reaktanz entworfen werden, als erforderlich
ist, und dann die Reaktanz nachträglich mit Hilfe des Kondensators 2o auf den verlangten
Wert vergrößert oder justiert werden., Bei dem in Abb.-3 dargestellten und in Abb.
4 dem Schema nach wiedergegebenen - Transformator 13 sind die Hochspannungsprimärwicklung
14 und die Niederspannungssekundärwicklung 16 ,auf demselben Windungsschenkel des
Kerns angeordnet, jedoch derart ;getrennt voneinander, daß die unmittelbare Reaktanz
zwischen diesen Wicklungen sehr hoch ist. Die Hilfs- oder Kupplungswicklungen 18
und i9 sind in ähnlicher Weise angeordnet und mit ihren zugehörigen Wicklungen 1¢
und4 16 eng gekuppelt, wobei sie über einen veränderlichen Kondensator 2o miteinander
in Reihe geschaltet sind. Mit Ausnahme der abweichenden Unterbringung der Wicklung
an dem Magnetkern sind die elektrischen. Stromkreise und ihre Wirkung die gleichen
wie bei dem im Zusammenhang mit Abb. i und 2 beschriebenen Transformator und dessen
Stromkreisen. In beiden Fällen sind die 'Kupplungsstromkreise unabhängig von den
Primär- und Sekundärwicklungen.
-
Während die vorbeschriebenen Anordnungen: nach Abb. i bis vorzugsweise
für Spannungswandler ,gedacht sind, zeigen die Abb. 5 bis 9 den Erfindungsgegenstand,
in seiner Anwendung auf Leistungstransformatoren.
-
Der Transformator nach Abb. 5 besitzt einen Magnetkern 13 mit
der an den ,äußerem Stromkreis 21 .angeschlossenen Primärwicklung l r1 und mit der
Sekundärwicklung 16, die mit dem .äußeren Stromkreis 17 verbunden ist. Die
beiden Hilfswicklungen i8 und ig liegen in- Reihe mit einem Schalter 22 und einer
veränderlichen Impedanz, z. B. der -Drosselspule 23, -und bilden zusammen den Hilfsstromkreis.
Die Windungen 18 und i g haben dieselbe Windüngszahl und sind so miteinander verbunden,
daß ihre Spannungen. entgegengesetzt sind. Der durch die Windungen 18 und ig gebildete
Hilfskreis kann durch den Schalter 22 über die Drossel 23 oder aber auch direkt
geschlossen werden,. wobei dann die Drossel23 außerhalb des Stromkreises liegt.
Schließlich kann der: Stromkreis auch geöffnet bleiben. Die Hauptwicklungen 14 und
16 sind voneinander ;getrennt auf dem Wicklungsschenkel des Kernes so angeordnet,
.daß die Reaktanz zwischen .ihnen sehr groß ist. Die Hilfswicklungen 18 und ig dagegen
sind verhältnismäßig eng induktiv, mit den zugehörigen Hauptwicklungen 1,1 und 16
gekoppelt, so daß der Hilfsstrom, der in den Wicklungen 18; ig hießt, als Kupplungsstrom
wirkt und die Impedanz zwischen den Hauptwicklungen auf den gewünschten Wert herabsetzt.
Wenn der Kupplungsstromkreis geschlossen ist, fließt ein Ausgleichsstrom, der den
Strömen in den -,vVindungen. 14 und 16 proportional ist. Die Impedanz kann nun mit
Hilfe des Schalters 22 oder durch Veränderung bzw. Jüstieruirg der Reaktanz der
Drosselspule 23, falls sie in den Kupplungsstromkreiseingeschaltet
ist;
verändert und eingestellt werden. Wenn der Schalter 22 geöffnet ist, verschwindet
der Kupplungsstromkreis, und es herrscht dann die maximale Impedanz zwischen den
Hauptwicklungen 1¢ und 16. Schließt der Schalter 22 den Kupplungsstromkreis direkt,
d. h. unter Umgehung der Drossel23, dann hat die Impedanz zwischen den - Hauptwicklungen
i 4. .und 16 ihren Mindestwert. Wenn dagegen der Schalter 22 den Stromkreis über
die Drossel 23 schließt, dann kann die. Impedanz des Kupplungsstromkreises und damit
die Impe-. danz zwischen den Hauptwicklungen r4. und 16 in den durch die veränderliche
Drossel 23 gegebenen Grenzen verändert und eingestellt werden. Ohne .die Drossel
23 isind selbstverständlich nur zwei Impedanzwerte möglich.
-
Die Anordnung nach Abb.6 entspricht der nach Abb. 5 mit Ausnahme des
Isoliertransformators 2¢, der in dem Kupplungsstromkreis der Wicklungen 18 und ig
und dem. Schalterkreis 22 liegt. Dieser Isoliertransformator 24 ist in den Fällen
erforderlich, in denen die Spannung der W.icklun.gen 18 und 1g. sehr hoch
ist und für den Schalter 2a eine niedrigere Spannung wünschenswert ,ist.
-
In der in Abb. 7 gezeigten Anordnung sind eine Primärwicklung 14,
die an einen äußeren Stromkreis 21 angeschlossen ist, und zwei Sekundürwickluügen
16 und 16' vorgesehen, die mit zwei entsprechenden ,äußeren Stromkreisen 17 und
17' verbunden sind. Derartige Anordnungen werden bisweilen als Spalttransformator
bezeichnet, um anzudeulten, daß eine der Hauptwicklungen in zwei oder mehrere Teile
für die Verbindung mit getrennten ,äußeren Stromkreisen aufgespalten ist. Es .ist
häufig wünschenswert, daß die einzelnen Teile der aufgespaltenen Wicklung gegenüber
der anderen Hauptwicklung dieselbe Recktanz haben. Wie in Abb. 7 gezeigt, sind zwei
Hilfs-oder Kupplungsstromkreise vorgesehen, voll denen der eine Kupplungskreis die
beiden Wicklungen 18 und i g und der andere Kupplungskreis die Windungen 18' und
i g' umschließt. Die -Wicklungen 18 und i g liegen in Reihe mit einer .einstellbaren
Drosselspule 23, und die Windungen 18' Lind ig' sind in ähnlicher Weise über eine
einstellbare Drossielspule 23' miteinander verbunden. Die Windungen 18 und ig sind
induktiv viel stärker mit den Hauptwicklungen Lq. und 16 gekuppelt als mit
der Wicklung 16'. Dementsprechend wird eine Änderung an der Drosselspule 23 eine
viel größere Veränderung in der Reaktanz zwischen der Primärwicklung 1¢ und dem
Teil 16 der Sekundärwicklung zur Folgehaben als in der Recktanz zwischen der Primärwick-
_ lang 14. und dem Teil i6' der Sekundärwicklung. Das gleiche gilt sinngern,äl3
für die Wicklungen 18' und ig' und die Wicklungen 14 und i6'. Auf diese Weise läßt
sieh eine praktisch unabhängige Einstellung der Reaktanz zwischen. der Primärwicklung
14' und den beiden Sekundtärwicklungsteilen 16 und ,16' erzielen: Diese,
beiden Recktanzen können. mit Hilfe der Drosselspule 23 und 23', falls es erforderlich
ist, genau gleichgemacht werden.
-
Die -Transformatoranordnung nach Abb. 8 besitzt eine Primärwicklung
1¢, die an :einem .äußeren Stromkreis 21 liegt, und eine Sekundärwicklung, die aus
zwei Teilen 16 und .16' besteht, die in Parallelschaltung mit -einem äußeren Stromkreis
i7 verbunden sind. Dabei liegt die eine Ableitung an einer veränderlichen Drosselspule
23, durch die die beiden Enden der Wicklungsteile 16 und r6' miteinander verbunden
sind. Die Wicklungsteile 16 und 16' sind in verschiedenem Abstande von der Primärwicklung
14 .auf dem Eisenkern r3 angeordnet, so daß die Recktanzen zwischen der Primärwicklung
14 und den beiden Sekundärwicklungen 16 und 16' ungleich sind. Infolge dieser ungleichen
-Recktanzen wird: ein, Ausgleichsstrom. zwischen den beiden Sekndärwicklungsteilen
16 und 16' flies ßen, der durch die verstellbare Drosselspule 23 eingestellt werden
kann. Indem der Wert des Ausgleichsstromes- in dem Hilfskreis eingestellt wird,
wird auch die Recktanz zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators
:auf den gewünschten Wert gebracht.
-
Die Ausführungsform nach Abb. g enthält eine mit einem äußeren Stromkreis
21 verbundene Primärwicklung 14 und eine mit dem äußeren Stromkreis 17 verbundene
Sekundärwicklung, i 6. Die beiden Hilfswicklungen i 8 und ig haben dieselbe Windungszahl
und sind miteinander in Reihe geschaltet, und ; zwar mit entgegengesetzten Spannungen.
Die Wicklungen 18 und ig sind nüt Anzapfun:gen versehen, die zu Kontakten der Schalter
25 und 26 führen. Durch den die beiden Stufenschalter verbindenden Leiter 27 wird
ein Hilfsstromkreis über Windungen 18 und ig hergestellt. Mit Hilfe der Anzapfschalter
25 und 26 kann die Zahl der wirksamen Windungen all jeder der beiden Hilfswicklungen
18 und ig verändert. und auf diese Weise die Recktanz zwischen der Pim.ärwickliing
1 4 und der Sekundärwicklung i 6 auf . den gewünschten Wert gebracht werden. Sie
wird ihr Mll11117um aufweisen, wenn die größte Windungszahl -an den Wicklungen 18
und ig in dein Hilfsstromkreis eingeschaltet ist,, und ihr Maxlinüm haben, wenn
die geringste Windungszahl an den Wicklungen 18 und ig in den eingeschaltet ist.
Der Hilfsstrom wirkt als Kupplungsstrom zwischen der Prim.ä r- und Sekundärwicklung
14. und 16, und zwar in der
gleichen Weise, wie dies in Verbindung
mit den Ausführungen nach Abb. 5 und 6 bereits beschrieben worden ist.