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Leistungstransformator mit einer oder mehreren Hilfswicklungen auf
der Sekundärseite Die Erfindung betrifft einen Leistungstransformator mit einer
oder mehreren Hilfswicklungen auf der Sekundärseite, die auf einem an sich bekannten,
unterteilten Eisenkern angeordnet sind. Die Unterteilung kann in bekannter Weise
durch Luftspalte parallel oder senkrecht zur Ebene der Kernbleche erfolgen. Der
Eisenkern besteht z. B. aus einem äußeren Rahmen, in den ein oder mehrere Rahmen
eingesetzt sind. Diese einzelnen Rahmen sind magnetisch gegeneinander, z. B. durch
Luftspalte, isoliert, so daß der Gesamtfluß in einzelne, in den Rahmen verlaufende
Teilflüsse unterteilt ist.
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Bei den bisher bekannten Transformatoren mit Haupt- und Hilfswicklungen
hat man die Hilfswicklungen so angeordnet, daß sie ebenso wie die Hauptnncklungen
den gesamten Kraftfluß umschließen. Bei Transformatoren großer Leistung ergibt sich
infolgedessen trotz geringer Windungszahl der Hilfswicklung eine nicht für alle
Betriebsfälle brauchbare, weil unerwünscht hohe Spannung. Diese kann bei den normalen
Sättigungen und Kernabmessungen roo Volt und mehr je Windung betragen: An eine Regelbarkeit
derartiger mit dem gesamten Kraftfluß verketteter Hilfswicklungen ist hierbei überhaupt
nicht zu denken.
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Gemäß der Erfindung werden daher, um diese Nachteile zu vermeiden,
eine oder :mehrere Hilfswicklungen mit einem oder mehreren Teilflüssen derart verkettet,
daß der mit den Hilfswicklungen verkettete resultierende Kraftfluß stets kleiner
als der Gesamtfluß ist. Diese Hilfswicklungen können zum Speisen von Eigenbedarfsanlagen,
z.B. von Kühleinrichtungen, B--leuchtungskörpern, für die Relaisbetätigung oder
für Meßzwecke herangezogen werden. Sie beeinflussen besonders bei Dreieckschaltung
die Flußverteilung in .einem Rahmenkern in günstiger Weise.
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Es ist zwar bekannt, Hilfswicklungen zum Speisen von Eigenbedarfsanlagen
oder Meßkreisen mit einem Teil des einen Transformatorschenkel durchsetzenden Kraftflusses
zu verketten. Da jedoch bei dieser bekannten Anordnung der mit der Hilfswicklung
verkettete Teil des Kraftflusses gegen den übrigen Teil des Hauptkraftflusses magnetisch
nicht isoliert ist, wird bei Belastung der Hilfswicklung der mit dieser verkettete
Kraftflußteil ganz oder zum Teil aus dem von der Hilfswicklung umschlungenen Schenkelteil
herausgedrückt bzw. gedrosselt, so daß der nicht umschlungene Teil des Eisenkernschenkels
einen entsprechend höheren Kraftfluß führt und unter Umständen überlaste werden
kann. Ganz abgesehen von der vollständigen oder teilweisen Verdrängung des die Hilfswicklung
durchsetzenden Kraftflusses hat diese bekannte Anordnung noch den Nachteil der großen
Spannungsabhängigkeit der Hilfswicklung von ihrer Belastungshöhe.
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Da bei der-erfindungsgemäßen Anordnung
die Zwischenräume
oder Luftspalte z".:-ischF@n den einzelnen magnetischen Teilpfaden frei von ferromagnetischen
Stoffen und ganz oder zum Teil mit Isolierstoffen angefüllt sind, können die enannten
Nachteile bei denn Transformator' gemäß der Erfindung nicht auftreten. Dabei ergibt
sich noch der Vorteil der Regelbarkeit der erfindungsgemäßen Hilfswichlungen in
weiten Grenzen.
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In der Fig. r ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in d-zr Anwendung
auf dein Rahmenkern eines Dreiphasentransformators dargestellt. Die beiden inneren
Rahmen i und 2 werden von dem äußeren Rahmen 3 umgeben, so daß zwischen ihnen die
Zwischenräume 4 und § entstehen. Gemäß der Erfindung ist in dem Zwischenraum 4 des
der Länge nach unterteilten Eisenkernschenkels 6 die Hilfswicklung mit den dVicklungsteilen
7 und 8 angeordnet. Die Hauptwicklungen des Schenkels 6 bestehen aus der Niederspannungswicklung
g und der Hochspannungswicklung io. In ähnlicher Weise können auch die beiden übrigen
Schenkel des Dreiphasenkernes mit Hilfswicklungen ausgerüstet werden. Die Hilfswicklung
umschlingt hierbei den von Hauptwicklungen freien Schenkelabschnitt des äußeren
Rahmens 3. Um die erforderliche Zahl von Windungen unterbringen zu können, empfiehlt
es sich, insbesondere bei schmalen Zwischeniäumen, den Eisenkern an der dem Zwischenraum
zugewandten Seite mit Nuten oder Aussparungen i i zu versehen, die die Hilfswicklung
aufnehmen. Wenn die Hilfswicklung auf der ganzen Länge des Schenkels 6 verteilt
ist, wird man meistens ohne Nuten auskommen, da der zu bewickelnde Zwischenraum
._l. für die Unterbringung der erforderlichen Windungszahl lang genug ist.
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Für regelbare Hilfswicklungen ist die in Fig. i dargestellte Anordnung
aus dem Grunde vorteilhaft, da die Hilfswicklungen, insbesondere die mit den Regelschaltern
verbundenen Teile der Hilfs=,vicl;lungen, auferhall> der Hauptwicklungen angeordnet
und daher leicht zugänglich sind.
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Von den b°iden Hilfswicklungstcilen 7 und 8 ist nur der Wickluagstei18
mit Anzapfungen -.-ersehen, die an den Stufenschalter 12 angeschlossen sind. Der
Wicklungsteil ? stellt eine. vor die Regelwicklung geschaltete, nichtregelbare Grundstufe
dar. Die Verbindungsleitung 13 ist im Luftspalt ,4 verlegt.
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Im übrigen wird die Schaltung der Hilfswicklungen, die auf Schenkeln
oder Jochen oder auf beiden liegen können, dem Verwendungszweck angepaßt, so daß
Reihen-, Parallel- oder gemischte Schaltungen, Stern-, Dreieck- oder V-Schaltungen
für ein- oder mehrphasigen Betrieb angewandt und be-Liebig geregelt werden können;
auch Zu- und Gegenschaltungen von Wicklungsteilen können der Erweiterung des Regelbereiches
dienen, z. B. können die auf den einzelnen Rahmen des Rahmenkernes legenden Hilfswicklungen
sämtlich parallel geschaltet sein, so daß sich eine gute Belastungsverteilung auf
die einzelnen Rahmen ergibt.
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Bei geringeren Spannungen und Strömen kann an Stelle des Stufenschalters
auch ein Stromabniehmer verwendet werden, der auf den blank gemachten Windungen
schleift. Kommt es auf eine kontinuierliche Spannungsregelung an, so kann man auch
die Hilfswicklung drehbar lagern und die ganze Wicklung oder Wicklungsteile als
Kontaktbahn ausbilden, auf der der an der Wicklung entlang geführte Strornabnehmerkontakt
schleift. Bei feststehenden Wicklungen muß der bewegliche Kontakt schraubenförmig
um die Wicklung geführt werden.
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Zur kontinuierlichen Regelung kann man auch verschiebbare magnetische
\ebenschlüss;-auf dem die Wicklung tragenden Eisenkernabschnitt vorsehen.
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In den Fig.2 bis 4 ist im Beispiel eine derartige Ausbildungsform
dargestellt. Die Hilfswicklung ist in Nuten 2 i des Eisenkernrahmens 6 untergebracht.
Vor den Nuten ist das Neliensclnlußjoch 22 verschiebbar angeordnet. Vorteilhaft
hat der magnetische Nebenschluß 22 größere magnetische Leitfähigkeit als der Eisenkern
6. Der magnetische Nebenschluß kann aus zwei Eisenkernteilen bestehen, von denen
der eine, wie in Fig. 2 gezeigt ist, außen auf dem Rahmen und der andere in dem
Zwischenraum 4 vorgesehen ist, wie gestrichelt angedeutet ist. Natürlich darf dieses
Eisenkernstück den Zwischenraum nicht überbrücken. Man legt daher vorteilhaft zwischen
dem Stück 23 und denn benachbarten Eisenkernrahmen 24 elektrisch und magnetisch
isolierendes Material 25, z. B. Kunstharz- oder Preßspanplatten, ein.
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Die Wirkung des magnetischen Nebenschlusses läßt sich durch Schwächen
des Eisenkernquerschnittes 6 in dem die Hilfswicklung tragenden Abschnitt erhöhen.
Z. B. kann der Abstand 26 zwischen den Nuten klein gemacht «-erden, oder es können
besondere Schlitze vorhanden sein, die hier den Querschnitt des Eisenkernes einschnüren.
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Die Regelung geschieht, wie in den Fig.2 bis 4. dargestellt ist, durch
Verschieben des Nebenschlußjoches 22. Bei der in Fig. 2 angedeuteten Stellung liefert
die Hilfswicklung die geringste Spannung. Fig.3 zeigt eine Mittelstellung des Nebenschlußjoches
und in Fig. 4. ist der Nebenschluß vollständig aus dem Bereich der Hilfswicklung
entfernt, so daß sie ihre maximale Spannung abgibt.
Die Erfindung
beschränkt sich nicht nur auf Hilfswicklungen, die Eisenkernteile um. schließen,
insbesondere für Drehstrom ist noch .eine weitere vorteilhafte Unterbringungsmöglichkeit
der Hilfswicklung im Zwischenraum des Eisenkernes gegeben. Wie Fig. 5 zeigt, kann
die Hilfswicklung 37 im Zwischenraum ,4 liegen und ist praktisch symmetrisch zu
den mittleren Eisenkernschenkeln 35. Sie wird bei Drehstrom vom einphasigen
Feld der dritten Harmonischen durchsetzt.
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Die Aufteilung der Eisenkernschenkel und -joche kann nach verschiedenen
Richtungen erfolgen. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. i bis- 5 ist das Blech
durch den Zwischenraum 4. in der Breite unterteilt (vgl. den Grundriß Fig. 6). Wenn
der Zwischenraum parallel zur Schichtebene verläuft, bleibt die Blechbreite, wie
Fig.7 zeigt, erhalten. 47 ist hier die Hilfswicklung. Eine noch weitergehende Unterteilung
ist in Fig. 8 angedeutet, 'die Hilfswicklung 57 umschlingt nur den vierten Teil
des Schenkel- oder Jochquerschnittes.
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Infolge der Verkettung der Hilfswicklung nur mit Teilpfaden des Gesamtkraftflusses
muß die Windungszahl der Hilfswicklung größer sein als bei Verkettung mit dem Gesamtflul3.
Daher läßt sich aber auch die Hilfswicklung leichter und feinstufiger regeln, als
wenn nur eine geringe Windungszahl vorhanden ist.