DE911394C - Vier- und Mehrwicklungstransformator - Google Patents

Description

• Vier- und Mehrwicklungstransformator Die Erfindung betrifft Mehrwicklungstransformatoren, deren Primär- und Sekundärwicklungen verschiedene Systeme darstellen. Dabei wirken sich Belastungsänderungen .des einen oder anderen Systems im allgemeinen insofern nachteilig auf die anderen Systeme aus, als infolge veränderter Streufelder unerwünschte Spannungsänderungen auftreten. Die Erfindung vermeidet dies und bezweckt die Herbeiführung einer bestimmten günstigsten Lastverteilung und die Erzielung eines bestimmten günstigsten Verhältnisses zwischen den Klemmenspannungen bei verschiedenen sekundärseitigen Belastungen. Gemäß der Erfindung werden die Belastungsimpedanzen der Wicklungen so bemessen, daß eine bestimmte Lastverteilung zwischen .den Primärwicklungen entsteht, und zwar unabhängig von der relativen Belastung der anderen Wicklungen. Die Erfindung sei zunächst an Hand der Fig. i der Zeichnung näher erläutert.
• In dieser Figur ist ein Vierwicklungstransformator mit den Primärwicklungen i, 2 und den Sekundärwicklungen 3, q. dargestellt. Beide Primärwicklungen werden über den Verzweigungspunkt 8 sowie über ihnen zugeordnete Schalter 9 und io von der Stromquelle 7 aus gespeist. Beide Systeme mögen dasselbe Übersetzungsverhältnis aufweisen. Dabei arbeiten die Sekundärwicklung 3 auf die Belastung i i und die Sekundärwicklung 4 auf eine Belastung 12, die voneinander verschieden sind. Die Ströme in den Wicklungen 3 und 4 lassen sich nun in zwei Komponenten und die der Wicklungen 1, 2 in drei Komponenten zerlegen: In diesen Gleichungen stellt einen Ausgleichsstrom zwischen den Wicklungen i und 2 dar, der eine Funktion des Gesamtstromes des Transformators, jedoch unabhängig von der Stromverteilung in den Wicklungen 3 und 4. ist. Die Komponente stellt ebenfalls einen Ausgleichsstrom in den Wicklungen i und 2 dar. Dieser Strom ist aber eine Funktion der Differenz der Ströme in den Wicklungen 3 und 4 und unabhängig von. dem Gesamtstrom.
• Die günstigste Lastverteilung ergibt sich auf Grund der obigen Beziehungen nun: a) wenn in Fig. i bei gleichen Volt-Ampere-Aufnahmen der Wicklungen i und 2 die Konstanten k' und k" Null sind, wobei 11 und 1, von jeder Unausgeglichenheit in den Wicklungen 3 und 4 unabhängig sind, b) wenn bei ungleicher Aufnahme der Wicklungen i und 2 die Konstante k" Null ist und die Konstante k' einen passenden endlichen .Wert hat, c) wenn zum Zweck der Verminderung der Kurzschlußschwierigkeiten die Konstante k' Null ist und k" endlich, wobei die Wicklung i ausschließlich auf .die Last der Wicklung 3 arbeitet und die Wicklung 2 auf die der Wicklung 4. Errechnet sich nun ferner und wobei Z die Belastungsimpedanz der den jeweiligen Unterzahlen entsprechenden Wicklungen darstellt, so folgt, daß, sofern die Leistungen der Wicklungen i und 2 unabhängig von der Belastung der Wicklungen 3 und 4 in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen sollen, die Belastungsimpedanzen gleichzeitig die Beziehungen aufweisen müssen: (43 - 43) + (44 - Z14) (723 - Z13) (Z24 Z14) Gemäß Fig.2 wird .die gewünschte Lastverteilung in den Wicklungen i und 2 durch vorgeschaltete Impedanzen 13, 14 erreicht, die gleichzeitig anderen Zwecken dienen mögen. Diese vergrößern die Belastungsimpedanzen um z' bzw. Z". Bei der Ausführung nach Fig.3 ferner wird eine veränderliche Spannung von außen in den einen Primärstromkreis eingeführt. Dies geschiehtdurch einen Hilfstransformator 15, 16, dessen Primärwicklung 15 über die Verbindung 17 mit Stufenwähler 18 vom Generator 7 ,aus erregt wird. Auf diese Weise -kann dann die Lastverteilung in größerem Maße beeinflußt werden. Nach Fig.4 können die Primärwicklungen i und 2 auch von verschiedenen Generatoren i9 und ao gespeist werden. Die Erfindung ist außerdem nicht auf Vierwicklungstransformatoren beschränkt. Fig.5 zeigt beispielsweise sechs Wicklungen, wobei jeder Primärwicklung i bzw. 2 zwei Sekundärwicklungen 3, 4 bzw. 5, 6 zugeordnet sind. Die beiden Wicklungen 5 und 6 sind ferner über Impedanzen 21, 22 bei 23 miteinander verbunden und arbeiten gemeinsam auf den Verbraucher 24.
• Das gleiche Ziel kann nun auch durch eine entsprechende Anordnung der Wicklungen im Verhältnis zueinander erreicht werden, wie dies Fig. 6 zeigt. Hier ist ein- Einphasentransformator mit konzentrischem Wicklungsaufbau dargestellt. Auf den- Schenkeln 26 und 27 des Kernes 25 sind drei Paar Wicklungen i und 2, 3 und 4 sowie 5 und 6 aufgebracht. Dabei erstrecken sich die Wicklungen i und 2 über .die ganze Länge je eines Schenkels. Die Wicklungen 3 und 4 sind *in Parallelschaltung auf den oberen bzw. unteren Hälften der beiden Schenkel angebracht (3Q, 3a bzw. 4",4b), während die Wicklungen 5, 6 schließlich je auf einem Schenkel, doch in Form von zwei gleich großen, parallel geschalteten und nebeneinander angeordneten Wicklungsteilen vorgesehen sind. Eine solche Wicklungsanordnung gewährleistet, daß die Lastverteilung zwischen den beiden Zweigen eines durch ein Wicklungspaar gebildeten Stromkreises gleich und unabhängig von der Lastverteilung in einem :der anderen Stromkreise ist. Ist Z13 =. Z14 = Z23 - Z24, dann sind die Konstanten k' und k" der Gleichungen 5 und.6 Null für die Wicklungspaare 1, 2 und 3, 4. Es isst daher die Lastverteilung zunächst in den Wicklungen i und 2 gleich und unabhängig von der Lastaufteilung zwischen den Wicklungen 3 und 4. Das gleiche trifft für die Wicklungen 1, 2 und 5, 6 zu. Stellt man die induktiv gekuppelten Wicklungen der Fig.6 als ein äquivalentes, aus den diesen Wicklungen entsprechenden Impedanzen bestehendes Netzwerk dar, wobei die Impedanzen leitend miteinander verbunden sind, so ergibt sich die Fig.7. Hieraus ergibt sich, daß kein innerhalb eines Wicklungspaares fließender Strom einen Strom in einem anderen Wicklungspaar hervorruft.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vier- und 1lehrwicklungstransformator, dessen Primär- und Sekundärwicklungen verschiedene Systeme darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsimpedanzen der Wicklungen so bemessen sind, daß eine bestimmte Lastverteilung in einem Wicklungspaar, etwa zwischen den Primärwicklungen, unabhängig von der relativen Belastung eines oder mehrerer anderer Wicklungspaare, etwa der Sekundärwicklungen, entsteht.
2. 2. Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für gleiche Belastung der Primärwicklungen bei allen Belastungsverhältnissen der Sekundärwicklungen die Beziehungen Z23 Z13) + (Z24 Z14) und 1Z23 Z13 - Z24 Z14) bestehen, wobei Z13, Z14, Z23 und Z24 die Belastungsimpedanzen der den Unterzahlen entsprechenden Wicklungen darstellen.
3. 3. Transformator nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastverteilung durch Zuschaltung entsprechend bemessener Impedanzen vorgenommen. wird.
4. 4. Transformator nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastverteilung durch Einfügen einer entsprechenden Spannung herbeigeführt wird.
5. 5. Transformator nach Anspruch i und 2 mit drei Paar Wicklungen in einphasiger Ausführung, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Wicklungen, daß sich die Primärwicklungen (1, 2) über die ganze Länge je eines Schenkels des mit zwei Schenkeln versehenen Kernes erstrecken, während das eine Paar (3, 4) der Sekundärwicklungen in Parallelschaltung auf den oberen bzw. unteren Hälften der beiden Schenkel aufgebracht ist und das andere Paar (5, 6) schließlich je auf einem Schenkel in Form zweier gleich großer, parallel geschalteter und nebeneinander angeordneter Wicklungsteile vorgesehen ist.