DE893084C

DE893084C - Three-phase transformer (or choke) with isolated zero point

Info

Publication number: DE893084C
Application number: DES3520D
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Elsner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-10-04
Filing date: 1938-10-04
Publication date: 1953-10-12

Description

Drehstromtransformator (oder -drossel) mit isoliertere Nullpunkt Gegenstand des Patents 73a 783 ist ein Drehstromtransformator (oder -drosselspule) mit isoliertem Nullpunkt, der außer seinen Leistungswicklungen mindestens eine in offenem Dreieck geschaltete Hilfswicklung enthält, die über einen Widerstand geeigneter Größe zwecks Dämpfung der von einziehenden Stoßspannungen verursachten Nullpunktschwingung geschlossen ist. Die Erfindung hat die Aufgabe, derartige Transformatoren in verschiedener Richtung zu verbessern, insbesondere soll der Aufwand für die Sternpunktisolation so weit wie möglich herabgesetzt werden. In dem Hauptpatent sind die Maßnahmen angegeben, die erforderlich sind, um die obengenannte Erfindung auch bei Transformatoren zu verwenden, die für den normalen Betrieb aus irgendwelchen Gründen eine in Dreieck geschaltete, geschlossene Hilfswicklung brauchen. Unter Umständen ist es zweckmäßig und vorteilhafter, an Stelle einer zweiten Hilfswicklung, wie in dem Hauptpatent angegeben ist, die schon vorhandene Hilfs- oder Ausgleichswicklung zur Dämpfung heranzuziehen, indem man erfindungsgemäß in den Stromkreis dieser Wicklung eine Frequenzweiche einschaltet, die für die niedrigen Betriebsfrequenzen einen Umweg parallel zu dem Dämpfungswiderstand schafft. Diese Frequenzweiche enthält in dem einen Zweig eine Drosselspule, in dem anderen Zweig den erforderlichen Dämpfungswiderstand. Für die beim normalen Betrieb auftretenden Frequenzen und ihre Harmonischen ist der Stromdurchgang durch diesen Dämpfungswiderstand durch einen Vorschaltkondensator, eine Entladungsröhre, Funkenstrecke od. dgl. erschwert oder gesperrt.Three-phase transformer (or choke) with isolated neutral point The subject of patent 73a 783 is a three-phase transformer (or choke coil) with isolated neutral point, which, in addition to its power windings, contains at least one auxiliary winding connected in an open triangle, which is connected via a resistor of suitable size for the purpose of damping the Zero point oscillation caused by surge voltages is closed. The invention has the task of improving transformers of this type in various directions; in particular, the effort for the neutral point isolation is to be reduced as much as possible. The main patent specifies the measures which are required to use the above-mentioned invention also in transformers which, for any reason, need a delta-connected, closed auxiliary winding for normal operation. Under certain circumstances, it is expedient and more advantageous, instead of a second auxiliary winding, as indicated in the main patent, to use the auxiliary or compensating winding that is already present for damping by switching on a crossover in the circuit of this winding according to the invention, which is used for the low operating frequencies Detour parallel to the damping resistance creates. This crossover contains a choke coil in one branch and the required damping resistance in the other branch. For the frequencies occurring during normal operation and their harmonics, the passage of current through this damping resistor is made more difficult or blocked by a ballast capacitor, discharge tube, spark gap or the like.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In Fig. z ist 5 die in offenem Dreieck geschaltete Hilfswicklung. 6 ist derDämpfungsw iderstand, dem ein Kondensator 7 vorgeschaltet ist. Parallel zu den Teilen 6 und 7 liegt die Drosselspule $. Durch 2 ist die Hochspannungswicklung angedeutet, die Sekundärwicklung ist der Einfachheit halber weggelassen. Xit Rücksicht auf die Möglichkeit einer ausreichenden Erdschlußkompensation muß die Induktivität des Teiles ` kleiner sein als die im Transformator vorhandene Streuinduktivität zwischen, der Hochvoltwicklung 2 und der Hilfswicklung 5. Der Scheinwiderstand des Kondensators 7 wird für die im Normalbetrieb auftretenden Frequenzgemische groß gemacht gegenüber dem Scheinwiderstand der Drosselspule 8; für die bei Stoß auftretenden sehr viel höheren Frequenzen muß er aber klein sein gegenüber dem Scheinwiderstand der Drossel 8 sowie gegenüber derWirkkomponente desDämpfungswiderstandes 6.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In 5 is the auxiliary winding connected in an open triangle. 6 is the damping value resistance, which is preceded by a capacitor 7. Parallel to parts 6 and 7 is the choke coil $. The high-voltage winding is indicated by 2, the Secondary winding is omitted for the sake of simplicity. Xit consideration for the possibility a sufficient earth fault compensation, the inductance of the part must be `smaller than the leakage inductance between the high-voltage winding in the transformer 2 and the auxiliary winding 5. The impedance of the capacitor 7 is for the Frequencies occurring in normal operation are made large compared to the impedance the choke coil 8; for the much higher frequencies that occur in the event of a shock but it will be small compared to the impedance of the choke 8 and compared to the active component of the damping resistance 6.

An Stelle des Kondensators 7 kann ein Entladungsgefäß oder eine Funkenstrecke treten. Auch kann man an Stelle von Kondensator und Dämpfungswiderstand einenÜberspannungsableiterverwenden. dessen Widerstand jedoch möglichst spannungsabhängig sein soll, um eine genügende Dämpfung zu gewährleisten.Instead of the capacitor 7, a discharge vessel or a spark gap can be used step. A surge arrester can also be used instead of a capacitor and a damping resistor. the resistance of which should, however, be as voltage-dependent as possible in order to achieve a sufficient To ensure cushioning.

Des weiteren geht die Erfindung darauf aus, die magnetische Kopplung zwischen derHochspannungswicklung und der Hilfswicklung zu verbessern. Zu diesem Zweck bringt man die Hilfswicklung möglichst nahe an die Hochspannungswicklung heran; damit dabei keine Isolationsschwierigkeiten auftreten, wird die Hilfswicklung elektrisch in einem Punkt mit dem Potential des benachbarten Teiles der Hochspannungswicklung, am besten mit dem dem Nullpunkt zunächst liegenden Teil, verbunden, wie dies Fig. 2 zeigt. Hier ist wieder 2 die Hochspannungswicklung, 5 die Hilfswicklung, 6 der Widerstand; der Sternpunkt 9 ist durch den Leiter 13 mit einem Punkt 14 der Hilfswicklung 5 verbunden. Unter Umständen empfiehlt es sich, die Hilfswicklung 5 ganz oder teilweise aus einem Werkstoff mit höherem Widerstand herzustellen; ein besonderer Dämpfungswiderstand 6 wird dann eingespart.Furthermore, the invention is based on the magnetic coupling between the high voltage winding and the auxiliary winding. To this The purpose is to bring the auxiliary winding as close as possible to the high-voltage winding; So that there are no insulation problems, the auxiliary winding is electrical at a point with the potential of the neighboring part of the high voltage winding, best connected to the part closest to the zero point, as shown in Fig. 2 shows. Here again 2 is the high voltage winding, 5 is the auxiliary winding, 6 is the Resistance; the star point 9 is through the conductor 13 with a point 14 of the auxiliary winding 5 connected. It may be advisable to wholly or partially use the auxiliary winding 5 manufacture from a material with higher resistance; a special damping resistance 6 is then saved.

Fig.3 zeigt eine besonders vorteilhafte Anordnung der Hilfswicklung bei lagen-,veise gewickelten Transformatoren. Hier sind 5o bis 57 die verschiedenen Lagen der Hochspannungswicklung; die Lage 57 ist an den durch 9 angedeuteten Sternpunkt angeschlossen. Die Hilfswicklung 5 ist als besondere Lage unmittelbar auf den Wicklungsteil 57 gewickelt. Im Ausführungsbeispiel liegt die Hilfswicklung-auf der Innenseitedes Wicklungsteiles 57; sie kann statt dessen auch am äußeren Umfang oder sowohl außen als auch innen angebracht werden.3 shows a particularly advantageous arrangement of the auxiliary winding for layer-wound transformers. Here 5o to 57 are the different ones Layers of the high voltage winding; the position 57 is at the star point indicated by 9 connected. The auxiliary winding 5 is a special position directly on the winding part 57 wrapped. In the exemplary embodiment, the auxiliary winding lies on the inside Winding part 57; instead, it can also be on the outer circumference or both on the outside as well as inside.

Um bei Transformatoren mit Scheibenwicklungen die Beanspruchung innerhalb der dein Nullpunkt zunächst liegenden Hochspannungsspulen herabzusetzen, empfiehlt es sich, wie Fig. 4. beispielsweise zeigt, die Hilfswicklung 5 nach @,#rt eines Potentialschirmes anzuordnen.In order to reduce the stress within of the high-voltage coils that are closest to your zero point is recommended As FIG. 4 shows, for example, the auxiliary winding 5 after @, # rt one To arrange potential shield.

Die Anordnung nach Fig. q. ergibt eine besonders vorteilhafte Wirkung, die an Hand der Fig. 5 noch besonders erläutert werden soll. In dieser Figur ist durch die gestrichelte Linie K der Verlauf der Nullpunktschwingung bei dreipoligen Stößen dargestellt. Durch die in Fig.4 angegebenen Maßnahmen wird nun der Höchstwert, Punkt 4o, der Nullpunktspannung in dem Spannung-Zeit-(U/t)-Diagrainm sowohl nach rechts als auch nach unten zum Punkt 41 verlagert. Die Verschiebung nach rechts ergibt sich dadurch, daß der Schirm 5 durch seine Kapazität gegen Erde die Eigenfrequenz der Nullpunktschwingung erniedrigt; die Verschiebung nach unten ergibt sich durch die erhöhte Dämpfung dieser Schwingung durch die Hilfswicklung. Die gleiche Erscheinung ergibt sich auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2. Selbstverständlich braucht die Hilfswicklung nicht gleichzeitig auch einen Schirm zu bilden, sondern es können neheu der Hilfswicklung auch noch besondere Schirme angewendet werden.The arrangement according to Fig. Q. gives a particularly beneficial effect, which is to be explained in particular with reference to FIG. 5. In this figure is the dashed line K shows the course of the zero point oscillation in the case of three-pole Bumps shown. By means of the measures given in Fig. 4, the maximum value is now Point 4o, both after the zero point voltage in the voltage-time (U / t) diagram shifted to the right as well as down to point 41. The shift to the right results from the fact that the screen 5 has the natural frequency due to its capacitance to earth the zero point oscillation decreased; the downward shift results from the increased damping of this oscillation by the auxiliary winding. Same appearance also results from the embodiment according to FIG the auxiliary winding does not at the same time also form a screen, but can New to the auxiliary winding, special screens are also used.

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß die Beanspruchung der Nullpunktisolation etwa um ein Drittel oder um die Hälfte herabgesetzt wird und daß infolgedessen erheblich an Werkstoffaufwand für die Nullpunktisolation gespart werden kann. Aus den gleichen Gründen kann z. B. leim lagenweisen gewickelten Transformator der Abstand zwischen der dem Nullpunkt zunächst liegenden Lage der Hochspannungswicklung und dem Eisen bzw. der Niederspannungswicklung weniger als für die Phasenspannung bemessen werden.The main advantage of the invention is that the stress the zero point isolation is reduced by about a third or a half and that, as a result, considerable savings in material costs for the zero point isolation can be. For the same reasons, e.g. B. glue layer-wise wound transformer the distance between the position of the high-voltage winding that is closest to the zero point and the iron or the low voltage winding less than for the phase voltage be measured.

Claims

PATE N CLAIMS: r. Three-phase transformer (or choke) with isolated zero point, which, in addition to its power windings, contains at least one auxiliary winding connected in an open triangle, which is closed by a resistor of such a size that the zero point oscillation caused by the surge voltages that is drawn in is attenuated to a value that is harmless to the transformer isolation , according to patent 732 783, characterized in that a frequency switch is switched on in the circuit of the auxiliary winding, which creates a detour parallel to the damping resistor for the low operating frequencies.

2. Three-phase transformer according to claim r, characterized in that the resistor (6) is connected to a capacitor (7) is connected in series and a choke coil in parallel with the capacitor and resistor (8) whose inductance is below the value of the leakage inductance between primary winding (2) and auxiliary winding (5) is located.

3. Three-phase transformer according to claim 2. characterized marked that of the resistance (6) upstream capacitor (7) has an impedance for the high frequencies occurring during impact, which is small compared to the ohmic value of the damping resistor (6), for the lower ones Operating frequencies, on the other hand, is large compared to the impedance of the choke coil (8th). q ..

Three-phase transformer according to Claims 2 and 3, characterized in that Instead of the capacitor, a spark gap or a discharge vessel in front of the resistor (6) is switched or that instead of the resistor and the capacitor a Surge arrester is used with a resistance that is as voltage-dependent as possible is.

5. Three-phase transformer (or choke) with isolated zero point, the except its power windings at least one auxiliary winding connected in an open delta has, which is closed via a resistor of such a size that the Zero point oscillation caused by incoming surge voltages to one for the Transformer insulation harmless value is attenuated, according to patent 732 783, thereby characterized in that the auxiliary winding (5) with a point of the high-voltage winding, in particular with the star point (9), is conductively connected.

6. Three-phase transformer according to claim 5, characterized in that in the case of transformers with layer winding the auxiliary winding (5) directly to the last one connected to the star point (9) Location of the main winding is wound outside or inside.

7. Three-phase transformer according to claim 5, characterized in that in the case of transformers with disc windings the auxiliary winding (5) the parts of the high-voltage coils which are closest to the star point surrounds as an electrostatic screen. B. three-phase transformer (or choke) with isolated zero point, which apart from its power windings at least one inopen Contains triangle connected auxiliary winding, which has a resistance of such Size is closed, that the zero point oscillation caused by pulling in surge voltages is attenuated to a value that is harmless to the transformer insulation, according to Patent 732,783, characterized in that in order to reduce the amplitude of the due to the common auxiliary winding and the zero point oscillation that occurs during impact both the auxiliary winding and the shields are used, the shields being used for Reducing the frequency of the zero point oscillation and smoothing out the Voltage stress within the last high-voltage coils in the event of star point flashovers serve, while the auxiliary winding increases the damping.