DE845981C - Single-phase transformer in economy circuit - Google Patents
Single-phase transformer in economy circuitInfo
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Description
Einphasen-Transformator in Sparschaltung Der Energieaustausch zwischen gekuppelten Hochspannungsfernleitungsnetzen wird bekanntlich von besonderen Transformatoren, meistens großer Leistung, besorgt. Solche Kupplungstransformatoren sind nun einerseits infolge ihrer großen Leistung und anderseits wegen der hohen Isolationsansprüche, welche von beiden Hochspannungsnetzen an die zugehörigen Wicklungen gestellt werden, recht kostspielig und drücken zudem mit ihren großen Verlusten nicht unerheblich auf den Wirkungsgrad der Übertragung. !Ulan hat deshalb nach Mitteln gesucht, um die Transformatoren zu verbessern. Das nächstliegende lfittel wäre, die Transformatoren in Sparschaltung aufzubauen, wobei die Einsparung um so größer ist, je näher das Übersetzungsverhältnis der Eins kommt. Nun geht aber bc#k@innterweisc die Reaktanz solcher Spartransformatoren um so stärker zurück, je mehr sich das Übersetzungsverhältnis dieser Grenze nähert, und die Kurzschlußfestigkeit derselben wird immer problematischer. Die zu lösende Aufgabe besteht also darin, Spartransformatoren mit ausreichender Reaktanz.herzustellen. 'Man hat schon vorgeschlagen, die fehlende Reaktanz durch zusätzliche Drosselspulen zu beschaffen. Weil diese aber gerade im Kurzschlußfall wirksam sein müssen, werden sie unverhältnismäßig groß und zudem wegen ihrer hohen Isolation kostspielig. Man hat auch schon vorgeschlagen, die Reaktanz solcher Spartransformatoren dadurch zu erhöhen, daß man die Spannungstransformation nicht direkt an den beteiligten Wicklungen vornimmt, sondern über besondere Schubwicklungen von niedriger Spannung. Dies ist aber wegen der Doppeltransformation von hohen Spannungen recht teuer und verschlechtert zudem noch den Wirkungsgrad des Kupplungstransformators ganz erheblich. Es ist auch angegeben worden, die Transformation nicht unmittelbar an dem der betreffenden Spannung der Sliarw,icklung entsprechenden Punkt vorzunehmen, sondern denselben an ihr so weit zu verlegen, daß durch die dann wieder benötigte zusätzliche Sonderwicklung die fehlende Reaktanz erzeugt wird. Man sieht aber sofort, daß der Anzapfpunkt um so weiter von seinem ursprünglichen Standort wegrücken muß, je mehr das Übersetzungsverhältnis des Spartransformators sich der Eins nähert, und man hat dann schließlich auch hier zu dem Notmittel der Schubwicklungen gegriffen, um die erforderliche Reaktanzvergrößerung zu erreichen.Single-phase transformer in economy circuit The exchange of energy between coupled high-voltage transmission networks is known to be of special transformers, mostly great achievement, concerned. Such coupling transformers are now on the one hand due to their high performance and on the other hand because of the high insulation requirements, which are placed on the associated windings by both high-voltage networks, quite expensive and also press with their large losses not insignificant on the efficiency of the transmission. ! Ulan has therefore looked for the means to to improve the transformers. The closest resource would be the transformers to be built in economy circuit, whereby the saving is greater, the closer that Gear ratio of the one comes. But now the reactance goes bc # k @ innterweisc of such autotransformers, the more the transformation ratio increases approaches this limit, and the short-circuit strength of the same becomes more and more problematic. So the problem to be solved is to use autotransformers with sufficient To produce reactance. 'It has already been suggested that there should be a lack of reactance Procure additional reactors. Because this is precisely the case in the event of a short circuit Must be effective, they become disproportionately large and also because of their high Isolation costly. It has also been suggested to increase the reactance of such autotransformers by not directly affecting the voltage transformation involved Makes windings, but via special shear windings of low voltage. But this is because of the double transformation of high voltages quite expensive and also worsens the efficiency of the coupling transformer quite considerably. It has also been stated that the transformation is not immediate to be carried out at the point corresponding to the relevant tension of the winding, but to relocate the same on her so far that it is then needed again additional special winding the missing reactance is generated. But you can see immediately that the tapping point must move further away from its original location, the closer the transformation ratio of the autotransformer approaches one, and then finally one also resorted to the emergency means of the thrust windings here, to achieve the required increase in reactance.
Die Aufgabe, Kupplungstransformatoren in unverfälschter Sparschaltung auszuführen und sie zudem mit einer Reaktanz auszurüsten, welche von derselben Größenordnung ist wie die eines entsprechenden Transformators mit zwei getrennten Wicklungen, konnte also mit den bisherigen Nfitteln nicht gelöst werden. Man hätte wohl Wicklungsanordnungen treffen können, welche Streuflüsse von genügender Mächtigkeit erzeugt haben würden, welche bis zii einem Mehrfachen der üblicherweise noch tragbaren angewachsen wären, aber es fehlte die: Möglichkeit für eine wohlgeordnete Rückführung derselben und zur Verhütung einer verheerenden Wirbelströmung in den in ihrem Wege liegenden Jochen, massiven Wicklungsabstützungen und Kastenblechen.The task of coupling transformers in an unadulterated economy circuit and also to equip them with a reactance which is of the same order of magnitude is like that of a corresponding transformer with two separate windings, could not be solved with the previous resources. One would have winding arrangements can meet which stray fluxes of sufficient thickness would have generated, which would have grown to a multiple of what is usually still bearable, but the possibility of a well-ordered repatriation of the same and to prevent a devastating eddy current in the yokes lying in their path, massive winding supports and box plates.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Einphasen-Transformator in Sparschaltung, vornehmlich zur Kupplung von Hochspannungsfernleitungsnetzen, mit beliebigem, auch der Eins sich näherndem Übersetzungsverhältnis und mit einer besonderen Tertiärwicklung, bei welchem erfindungsgemäß die auf einem zvlindrischen radial- oder evolventenförmig gebleckten Magnetkern in Sparschaltung angeordnete Wicklung quer zum erzeugten Streufluß von einer solchen Breite ist, daß eine Reaktanzspannung von der bei Transformatoren mit getrennten Wicklungen üblichen Größenordnung erhalten wird, und daß der gesamte Wicklungskörper von rings um den Kern angeordneten U-förmigen Rückschlußpaketen käfigförmig derart umschlossen ist, daß der erzeugte Streufluß praktisch von den schmalen Blechkanten des Magnetgestells aufgenommen wird.The invention now relates to a single-phase transformer in economy circuit, primarily for coupling high-voltage transmission lines, with any, too the gear ratio approaching one and with a special tertiary winding, in which, according to the invention, the radial or involute shape on a cylindrical baked magnetic core in economy circuit arranged winding transversely to the generated leakage flux is of such a width that a reactance voltage of that of transformers with separate windings usual order of magnitude is obtained, and that the whole Winding body of U-shaped yoke packets arranged around the core Is enclosed in a cage that the generated leakage flux is practically from the narrow sheet metal edges of the magnet frame is added.
In der'.Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in Fig. i bis .I im Aufriß und Grundriß, zur Hälfte geschnitten, dargestellt. Die Fig.5 zeigt ein Schema der Hochvoltwicklung und die Figuren i a und 3a zeigen Streufeldbilder.In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown in FIG. i to .I in elevation and plan, cut in half, shown. The Fig.5 shows a diagram of the high-voltage winding and FIGS. 1a and 3a show stray field images.
In den Figuren ist mit a der radial- oder evolventenförinig gebleckte Kern des Magnetgestells bezeichnet und finit b rings um den Kern gruppierte Rückschlußteile, welche aus Paketen U-förmiger Bleche bestehen. Mit c ist der eine Teil der in Sparschaltung ausgeführten Wicklung bis zum Anzapfpunkt der transformierten Spannung bezeichnet, und dl, dz stellen die anderen Teile derselben bis zu ihrem festgeerdeten Sternpunkt d-ir. Die Tertiärwicklung ist in zwei Wicklungsteile ei, e, aufgeteilt. Die Wicklungen c, dis d2 und ei, e2 sind Scheibenwicklungen oder Lagenwicklungen. Die Ableitung der Wicklung c ist mit L-, die der Wicklungen dis dz mit rr und die Ableitungen der Wicklungen ei, e2 sind mit 2i, .x_ bezeichnet. Mit fi, f, sind schließlich die Isolationen zwischen dem Wicklungskörper und dein Magnetgestell angegeben; die Erdung ist mit o angegeben.In the figures, a denotes the radially or involute-shaped beaded core of the magnet frame and finite b back yoke parts grouped around the core, which consist of packets of U-shaped metal sheets. With c one part of the winding implemented in economy circuit is designated up to the tap point of the transformed voltage, and dl, dz represent the other parts of the same up to their firmly grounded star point d-ir. The tertiary winding is divided into two winding parts ei, e. The windings c, dis d2 and ei, e2 are disc windings or layer windings. The derivation of the winding c is denoted by L-, that of the windings dis dz by rr and the derivations of the windings ei, e2 are denoted by 2i, .x_. Finally, with fi, f, the insulation between the winding body and the magnet frame are indicated; the earthing is indicated by o.
Kupplungstransformatoren, bestehend aus drei Einphasen-Transformatoren in Sparschaltung, deren Sternpunkt fest geerdet ist, sind stets mit einer im Dreieck geschalteten Tertiärwicklung versehen, uin bei Erdschluß einer Phase nicht als Drosselspule zu wirken. Falls nun dieser Tertiärwicklung keine andere Aufgabe zugeteilt wird, so kann ihre Reaktanzspannung zu den beiden Hauptwicklungen des Transformators ohne besondere ':Mittel in den zulässigen Grenzen gehalten werden. In diesem Fall wird die Wicklungsanordnung des Transformators so getroffen, daß Primär-, Sekundär- und Tertiärwicklungen in der bekannten Scheibenform derart aufgebaut werden, daß von der Mittelebene des Magnetgestells aus, welche als Symmetrieebene wirkt, als <lein Punkt des höchsten Wicklungspotentials nach beiden Enden hin die Spannung kontinuierlich bis zum geerdeten Sternpunkt abfällt. Man erreicht auf diese Weise eine praktisch isolationsfreie Anordnung der Wicklungen gegeneinander und damit einen denkbar einfachen und billigen Gesamtaufbau des Wicklungskörpers. Weiter ergibt sich der Vorteil, daß zur Unterdrückung von Wirbelstrombildungen im Wicklungskörper selbst, hervorgerufen durch die Streuflüsse, beliebig viele Scheibenwicklungen konzentrisch zueinander ohne Verdrillung parallel geschaltet werden können, weil jede derselben praktisch vom gleichen Teilstreufluß geschnitten wird. Die großen axialen Kurzschlußkräfte, welche sich bei dieser Wicklungsanordnung ergeben, werden in der Hauptsache von den magnetischen Rückschlüssen b aufgenommen, welche den gesamten Wicklungskörper käligförmig umschließen. Das Streufeld der `'Wicklungen in Sparschaltung hat infolge der isolationsfreien Anordnung die Form eines Dreiecks, dessen Spitze den Ort des maximalen Streuflusses anzeigt (s. Fig. i a). Da der letztere sich außen herum über die Rückschlußpakete schließt, so werden seitlich an demselben Saugbleche g angebracht, um ein Eindringen des Streuflusses in die Breitseiten der Bleche der Rückschlußstege zu verhindern. Die Saugbleche g liegen aneinander zugekehrten Seitenflächen der Stege der U-Pakete des Rückschlusses zwischen denjenigen Stellen, Wo der austretende Streufluß der in Sparschaltung geschalteten Wicklungen angenähert sein Maximum erreicht.Coupling transformers, consisting of three single-phase transformers in economy circuit, whose star point is firmly grounded, are always with one in the triangle switched tertiary winding, uin not as a choke coil in the event of a phase fault to act. If no other task is assigned to this tertiary development, so its reactance voltage can be applied to the two main windings of the transformer without special ': funds are kept within the permissible limits. In this case it will the winding arrangement of the transformer made so that primary, secondary and Tertiary windings are constructed in the known disc shape in such a way that of the center plane of the magnet frame, which acts as a plane of symmetry, as <lein Point of the highest winding potential, the voltage continuously towards both ends drops to the earthed star point. In this way you get a practical one isolation-free arrangement of the windings against each other and thus a very simple one and cheap overall construction of the winding body. There is also the advantage that to suppress eddy currents in the winding body itself caused due to the leakage flux, any number of disc windings concentric to one another can be connected in parallel without twisting because each of them is practical is intersected by the same partial leakage flux. The large axial short-circuit forces which result from this winding arrangement are mainly from the magnetic yoke b recorded, which covers the entire winding body Enclose keel-shaped. The stray field of the '' windings in economy circuit has as a result the isolation-free arrangement has the shape of a triangle, the tip of which is the location of the indicates maximum leakage flux (see Fig. i a). Because the latter is around the outside the return pack closes, so suction plates g are attached to the side of the same, about penetration of the leakage flux into the broad sides of the metal sheets of the return webs to prevent. The suction plates g are facing side surfaces of the Bars of the U-packets of the inference between those places where the exiting The leakage flux of the windings connected in the economy circuit has almost reached its maximum.
Wenn die Tertiärwicklung zür Verbesserung des Leistungsfaktors des
Kupplungstransformators noch finit einem Synchronmotor belastet wird, wie dies häufig
vorkommt, dann wird die Leistung dieser Wicklung, bezogen auf die Eigenleistung
des Spartransformators, um so größer, je näher das Übersetzungsverhältnis des letzteren
sich lins nähert, und ihre Reaktanzspannung zu dessen Wicklungen würde unzulässige
Werte annehmen, falls man die Anordnung nach Fig. i beibehalten würde. Für diese
Fälle ist ein konzentrischer Wicklungsaufbau gemäß Fig. 3 zweck-
Im Beispiel Fig. 6, 6a und 7 ist wiederum mit a der radial- oder evolventenförmig gebleckte Kern des Magnetgestells bezeichnet ; b sind rings uni den Kern gruppierte Rückschlußteile, welche aus Paketen U-förmiger Bleche bestehen. Mit c ist die den Netzstrom führende nberspannungswicklung der in Sparschaltung ausgeführten Wicklung bis zum Anzapfpunkt der transformierten Spannung bezeichnet; rll, d., sind Teile der einpolig geerdeten Unterspannungswicklung. Letztere liegen zu beiden Seiten der Oberspannungswicklung. Die Tertiärwicklung ist finit e dargestellt. Die Wicklungen c, dl, dz und e sind Scheibenwicklungen oder Lagenwicklungen. Die Ableitung der Wicklung c ist mit U, die der Wicklungen dl, d, mit r( und die Ableitungen der Wicklung e sind mit .Y1, x_ bezeichnet. Mit f sind schließlich die Isolationen zwischen den Wicklungen sowie zwischen diesen und dem Magnetgestell angegeben. Die Erdung ist mit o bezeichnet. Auf den Flanschen der U-fiirinigeri Eisenrückschlüsse b sind an denjenigen Stellen Saugbleche g angeordnet, wo der Streufluß seine Richtung umkehrt.In the example of FIGS. 6, 6a and 7, the radially or involute-shaped core of the magnet frame is again denoted by a; b are back yoke parts grouped around and around the core, which consist of packets of U-shaped sheets. The overvoltage winding, which carries the mains current, of the winding implemented in the economy circuit up to the tapping point of the transformed voltage is denoted by c; rll, d., are parts of the single-pole grounded low-voltage winding. The latter are on both sides of the high-voltage winding. The tertiary winding is shown finite. The windings c, dl, dz and e are disc windings or layer windings. The derivation of the winding c is denoted by U, that of the windings dl, d, with r (and the derivations of the winding e are denoted by .Y1, x_ . Finally, the insulation between the windings and between these and the magnet frame is indicated by f. The earthing is marked with o. On the flanges of the U-fiirinigeri iron yokes b, suction plates g are arranged at those points where the leakage flux reverses its direction.
Auf diese Weise ist erreicht, daß die zusätzlichen Verluste auch bei großer Wicklungshöhe auf zulässige Werte gebracht werden und daß eine genügende Kurzschlußfestigkeit der äußersten Wicklung selbst bei verminderter Reaktanzspannung vorhanden ist. Durch die Möglichkeit des günstigen Rücklaufes des Streuflusses innerhalb des Wicklungskörpers werden die zusätzlichen Eisenverluste beschränkt. Ferner ergibt sich eine ausreichende Sicherheit für die innenliegende Tertiärwicklung, gleichgültig auf welcher der beiden gekuppelten \Vicklungen ein Kurzschluß auftritt. Isolationstechnisch ist es dabei vorteilhaft, wenn man die den Sparstrom führende und mit einem Pol an Erde liegende, beidseitig der den Netzstrom führenden Wicklung angeordnete Wicklung mit von innen nach außen zunehmender Spannung betreibt. Für den äußeren Teil der Unterspannungswicklung ist es hinsichtlich der Kurzschlußfestigkeit und des Ausgleichs von innerem und äußerem Streufluß von Vorteil, wenn er weniger Windungen besitzt als der innere Abschnitt.In this way it is achieved that the additional losses also occur large winding height can be brought to permissible values and that a sufficient Short-circuit strength of the outermost winding even with reduced reactance voltage is available. Due to the possibility of the favorable return of the leakage flux within of the winding body, the additional iron losses are limited. Furthermore results sufficient security for the internal tertiary winding, indifferent on which of the two coupled windings a short circuit occurs. Isolation technology it is advantageous if you have the saving current leading and with one pole Winding lying to earth, arranged on both sides of the winding carrying the mains current operates with increasing tension from the inside out. For the outer part of the It is low-voltage winding in terms of short-circuit strength and compensation internal and external leakage flux is advantageous if it has fewer turns than the inner section.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH613045X | 1944-12-15 |
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GB (1) | GB613045A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1945
- 1945-11-15 GB GB30586/44A patent/GB613045A/en not_active Expired
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1948
- 1948-12-22 DE DE1948P0025911 patent/DE845981C/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB613045A (en) | 1948-11-22 |
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