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Stuf enregeleinrichtung für Transformatoren mit zwei gleich großen
und in gleichen Stufen mehrfach angezapften Regelwicklungen Es ist bekannt, Regelwicklungen
von Regeltransformatoren in Parallelschaltung oder in Reihenschaltung zu betreiben.
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Zur näheren Erläuterung einer solchen bekannten Ausführungsform ist
in Fig, i ein Transformator mit den Regelwicklungen 2 und 3 dargestellt. Die linke
Hälfte der Figur veranschaulicht die Parallelschaltung und die rechte Hälfte die
Reihenschaltung. Die Regelwicklungen z, 3 können auf dem gleichen oder verschiedenen
Eisenkernschenkeln, gegebenenfalls zusammen mit der Erregerwicklung q. angeordnet
sein. Neben geregelten Wicklungsabschnitten 5 können noch ungeregelte Wicklungsabschnitte
6 vorhanden sein. Bei der Parallelschaltung (linke Hälfte der Fig. i) sind die Klemmen
7 und 8 durch die Leitung 9 miteinander verbunden und so viel Stufenverbindungsleitungen
i o verlegt, als zu schaltende Stufen vorhanden sind. Jede Parallelschaltverbindung
ist mit einem festen Kontakt der Stufenkontaktbahn i i der 'Stufenschalteinrichtung
verbunden. Der geregelte Strom wird den Stufen über den beweglichen Kontakt i z
entnommen. In diesem Falle ist die Stufenschalteinrichtung für die an den parallel
geschalteten Wicklungen herrschende maximale Spannung zu isolieren und entsprechend
dem doppelten Strom eines Wicklungsteiles (a oder 3) zu bemessen.
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Bei der in der rechten Hälfte der Fig. i dargestellten Reihenschaltung
sind zwei Stufenschalteinrichtungen 13 und 16 notwendig, über die die
Regelwicklungen
2, 3 miteinander verbunden sind. Die Stufenschalteinrichtungen sind in diesem Falle
für den einfachen Strom eines Wicklungsteiles auszulegen. Zwischen den Stufenschalteinrichtungen
tritt eine Spannungsdifferenz in der Größenanordnung des Spannungsbereiches einer
Regelwicklung auf, für die die beiden Stufenregeleinrichtungen gegeneinander zu
isolieren sind. Soll nun von der Reihenschaltung auf die Parallelschaltung der Regelwicklungen
oder umgekehrt von der Parallelschaltung auf die Reihenschaltung übergegangen werden,
so sind stets weitgreifende Änderungen sowohl an der Leitungsführung als auch an
den Stufenregeleinrichtungen selbst erforderlich. Dies hat seinen Grund darin, daß
bei der Reihenschaltung eine der Anzahl der Anzapfungen entsprechende Zahl von Kontakten
für den einfachen Wicklungsstrom erforderlich ist, während die Parallelschaltung
nur die halbe Anzahl Kontakte jedoch für den doppelten Wicklungsstrom benötigt.
Beim Übergang von Parallel- auf Reihenschaltung oder umgekehrt kann man mit einfacheren
Maßnahmen auskommen, wenn man nach einer weiteren bekannten, in Fig.2 dargestellten
Anordnung eine einzige Regelwicklung 17 vorsieht und die Parallel-und Reihenschaltung
nur an den ungeregelten Teilen 18 und r9 der Wicklung ausführt. Der Parallelschaltung
dienen hier die Leitungen 20, 2 i, während die Reihenschaltung über die Leitung
22 nach Auftrennen der Leitungen 20, 2i erfolgt. In diesem Falle muß aber die Stufenschalteinrichtung
23 für den bei der Parallelschaltung auftretenden großen Strom ausgeführt werden.
Außerdem muß selbstverständlich der regelbare Wicklungsteil 17 für die große Stromstärke
bei der Parallelschaltung bemessen sein. Die Wicklung 17 ist also bei Reihenschaltung
überdimensioniert. überdies ist der prozentuale Regelbereich bei der Parallelschaltung
der ungeregelten Teile doppelt so groß als bei Reihenschaltung.
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Um an Werkstoff, an Raum und an Gewicht zu sparen und bei Reihenschaltung
und Parallelschaltung der Regelwicklungen den gleichen prozentualen Bereich einzuhalten,
wird bei der Regelung unter Last von Transformatoren mit zwei gleich großen und
in gleichen Stufen mehrfach angezapften Regelwicklungen gemäß der Erfindung eine
Stufenregeleinrichtung verwendet, die aus zwei Lastschaltern mit sprunghaft betätigten,
vorzugsweise starr gekuppelten beweglichen Stromabnehmern und gemeinsam angetriebenen
Stufenwählern besteht, wobei jeweils ein Lastschalter mit den zugehörigen Wählern
einer der entweder in Parallelschaltung oder in Reihenschaltung arbeitenden Regelwicklungen
zugeordnet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Stufenschalteinrichtung der Erfindung
zeigt die Fig.3.
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Die Lastschalter 25 und 26 werden von Durchführungsisolatoren 27 und
28 getragen, die in den Kesseldeckel29 oder in einen Kesselwandteil oder in einen
Anbau des Transformatorkessels eingesetzt sind. Die Isolatoren enthalten Verbindungsleitungen
30 und Antriebswellen 3 r. Die beiden stromlos zu schaltenden Stufenwähler
32 und 33 sind im Innern des Transformatorkessels oder in einem Kesselanbau untergebracht
und gegebenenfalls in Isolierrohre 34 eingesetzt. Der Antrieb der beweglichen Kontakte
3 5 der Stufenwähler erfolgt vorteilhaft über Seilzüge oder über Kettengetriebe
36. Die allen beweglichen Schalterstellen gemeinsame Antriebswelle 37 enthält die
Isolierkupplung 38 für Betriebspotential. An die geerdete Welle 39 wird der Hand-oder
Motorantrieb angeschlossen. Sie durchdringt die Kesselwand. Alle übrigen Getriebeteile,
z. B. die Kettengetriebe 36 und die Wellen 3 r, befinden sich auf Betriebspotential.
Die Wellenar werden gegeneinander durch Isolierstücke 40 und 41 isoliert. Diese
Isolierstücke sind für die Spannung zu bemessen, die .sich bei der Reihenschaltung
der beiden aus Lastschalter und Wähler bestehenden Regeleinrichtungen ergibt. Die
beweglichen Teile 42 und 43 der gegebenenfalls in bekannter Weise sprunghaft arbeitenden
Lastschalter sind starr miteinander gekuppelt. In diese Kupplung ist das Isolierstück
41 eingesetzt. Um die Stufenzahl zu verdoppeln, kann in an sich bekannter Weise
einer der beiden Stufenwählerkontakte 3 5 oder 44 mit einer Wanderspule 45 verbunden
sein, die so bemessen ist, daß sie ein Stufenpotential teilt. An die Anschlußklemmen
46 und 47 kann die Lastleitung oder ein ungeregelter Wicklungsteil angeschlossen
werden. Die Klemmen 46 und 47 haben bei Parallelschaltung gleiches Potential.
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Die Schaltung der Stufenschalteinrichtung und Wicklungen geht aus
den Fig. 4 und 5 hervor. Gemäß Fig. 4 sind die Anschlußklemmen 46 und 47 miteinander
parallel geschaltet. Gleichzeitig sind auch die beiden beweglichen Stufenwählerkontakte
48 und 49 und die zugehörigen Lastschalter 5o miteinander parallel geschaltet. Die
beweglichen Stufenwählerkontakte werden bei der 'Stufenumschaltung gleichzeitig
bewegt, damit keine Ausgleichsströme auftreten können. Die Anschlußklemmen des ganzen
Regelsatzes sind mit 51 und 52 bezeichnet.
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Beim Übergang zur Reihenschaltung gemäß Fig. 5 werden zunächst die
Verbindungsleitungen 53 und 54 in Fig.4 durch Umschaltung aufgetrennt und dann durch
dieselben Umschalter die Verbindungen 55 und 56 (Fig. 5) hergestellt. Die beiden
beweglichen Stufenwählerkontakte 48 und 49 können hier gleichzeitig oder nacheinander
geschaltet werden. Werden die Stufenwählerkontakte nacheinander geschaltet, so ergibt
sich die doppelte Stufenzahl. Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 werden die vorerwähnten
Isolierstücke 40 und 41 und die beiden Stufenschalteinrichtungen gegeneinander mit
der Spannung beansprucht, die an einem Regelwicklungsteil auftritt. Man kann die
Stufenschalteinrichtungen infolgedessen in einen gemeinsamen ölkessel einsetzen,
denn auch verschlechtertes 01
vermag eine derartige Spannungsbeanspruchung
ohne weiteres zu ertragen. Bei der Anordnung gemäß den Fig. 3 bis 5 kann von Reihen-
auf Parallelschaltung und umgekehrt in jeder beliebigen Stellung der Stufenwähler
übergegangen werden.
Es handelt sich hier um zwei voneinander isolierte
Systeme, die mechanisch gleichzeitig angetrieben werden und deren Schaltung gleichzeitig
ausgelöst wird. Insbesondere muß die Auslösung der die Lastschalter betätigenden
Kraftspeicher gleichzeitig und vorteilhaft dicht vor dem Nulldurchgang des Stromes
erfolgen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 enthalten.
Die beweglichen Teile 57 und 58 der beiden Lastschalter 78 werden durch die metallisch
leitende Welle 59 starr miteinander gekuppelt. Bei Lastschaltern, deren Kontakte
von Kniegelenkpolygonen gesteuert werden, können die beweglichen Kontakte der beiden
Lastschalter auf einem einzigen Kniegelenk angeordnet werden, so daß man an Bauteilen
für die Kniegelenke und Kraftspeicher spart. Die Antriebswelle 6o und die Leitungen
61 können in einem einzigen Durchführungsisolator 62 untergebracht werden. Für den
Antrieb der beiden Stufenwähler 63 und 64 sind zwei Wellenstränge 65 und 66 vorgesehen,
die bei auf Potential befindlichen Antriebsmitteln keine Isolierkupplungen enthalten,
jedoch bei geerdetem Antrieb 67 mit Isolierkupplungen 68 und 69 ausgerüstet sein
müssen. Bei dieser Anordnung ist die Herausführung des Getriebes oder der Antriebsmittel
70 erforderlich, weil bei Übergang von Parallelschaltung in Reihenschaltung ein
Stufenwähler in die entgegengesetzte Endstellung gebracht werden muß. Mit den beiden
Wellensträngen 65 und 66 sind ferner Überwachungsorgane 71 gekuppelt, die anzeigen,
wenn eine Welle 65 gegen die andere Welle 66 verschoben ist, sei es durch Bruch
vor Wellenteilen oder Isolierkupplungen oder sei es durch ein zu großes Spiel innerhalb
der einzelnen Antriebsmittel. Bei zu starker Verdrehung der Welle gegeneinander
kann selbsttätig eine Sperrung des Antriebs ausgelöst werden oder es sind, wie die
Figur zeigt, lediglich in Signalstromkreisen 72 liegende Überwachungskontakte 73
vorgesehen, die über Kontaktscheiben 74 und 75 geöffnet bzw. geschlossen werden.
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Die Parallelschaltung der Stufenschalteinrichtungen und Wicklungen
geht aus Fig.7 hervor. Für den Anschluß an die Wicklungen und Lastschalter sind
die Klemmen 76 und 77 vorgesehen. 78 sind die beiden Lastschalter. Wie Fig.8 erkennen
läßt, muß vor dem Übergang zur Reihenschaltung entweder der bewegliche Stufenwählerkontakt
63 oder der bewegliche Stufenwählerkontakt 6¢ in eine andere Endstellung geführt
werden. Wenn man das Zurückführen des einen Stufenwählerkontaktes in die entgegengesetzte
Endstellung vermeiden und dennoch die leitende und starre Verbindung zwischen den
beweglichen Lastschalterteilen ausführen will, muß ein dritter Stufenwähler vorgesehen
werden. Ein Beispiel hierfür zeigt die Fig.9. Hierbei kann man auch mit einem einzigen
Wellenstrang 79 für den Antrieb auskommen. Umschalter 8o und 81, die mit dem Antrieb
ebenfalls gekuppelt sein können, führen bei Übergang von Parallel- in Reihenschaltung
die erforderlichen Umschaltungen aus. Der dritte Stufenwähler 82 wird bei Betätigung
der beiden anderen Stufenwähler 83 und 84 leer mitgeführt, oder er bleibt in der
bei Übergang von Parallelschaltung in Reihenschaltung erforderlichen Endstellung
stehen.
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Die Fig. io und ii zeigen im Schaltungsschema die Parallel- und die
Reihenschaltung. In diesen Figuren sind die zu der einen Stufenschalteinrichtung
gehörigen beiden Stufenwähler zu einem Wanderkontakt zusammengefaßt. Infolgedessen
vereinfacht sich die Darstellung des zweipoligen Umschalters 8o, 81 zu einem einpoligen
Umschalter 8o. Die starr gekuppelten Lastschalter sind durch 86 angedeutet. Bei
der Parallelschaltung (Fig. io) schließt der Umschalter 8o den Stufenwähler 84 über
die Lastschalter 86 an die Lastleitung 85 an. Beim Durchschalten der Stufen werden
die 'Stufenwähler 84 und 82 geschaltet. Der Stufenwähler 83 bleibt in seiner Endstellung
stehen. Wenn, wie Fig. i i zeigt, auf Reihenschaltung übergegangen wird, schaltet
der Umschalter 8o den Stufenwähler 83 ein, die Lastleitung 8 5 muß umgeschaltet
werden. Die Lastschalter 86 werden in die Reihenschaltung der beiden Regelwicklungsteile
gelegt.
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Die bisher beschriebenen Anordnungen beziehen sich auf Leistungstransformatoren.
Darüber hinaus ist die Erfindung auch auf Zusatztransformatoren in Sparschaltung
anwendbar. Die Fig. i-- und 13 zeigen derartige Schaltungen. Gemäß der Fig. 1-2
sind in den Zug der Netzleitung 87 die Regelwicklungsteile 88 und 89 in Reihenschaltung
gelegt. Die Erregerwicklungsteile 9o und 9i sind ebenfalls in Reihe geschaltet und
an den Sternpunkt 92 eines Drehstromsystems angeschlossen. Die Stufenwähler-und
Lastschalteinrichtungen sind mit 93 bzw. 94 bezeichnet. Die Umschalter 95 und 96
dienen in bekannter Weise zur Vertauschung des Regelsinnes. Die Drehpunkte dieser
Schalter sind hier beispielsweise zu den Klemmen i oo, 101, 102, 103 nach
außen geführt. An ihnen werden die Schaltverbindungen für Reihen- und Parallelschaltung
vorgenommen.
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Die starre Kupplung der beweglichen Kontakte der beiden Lastschalter
bewirken in der Parallelschaltung eine derartige Aufteilung der Lastströme auf die
einzelnen Lastschalterkontakte, daß der Abbrand gleichmäßig an allen Kontakten erfolgt.
Besonders ist diese Wirkung darauf zurückzuführen, daß die Anschlußleitungen an
die feststehenden Kontakte der Lastschalter oder Lastschalter mit Kraftspeicherantrieb
voneinander isoliert sind. Wenn auch durch verschieden große Elastizität der Bauteile
der beiden parallel geschalteten Lastschalter oder durch geringfügiges Spiel innerhalb
der Bauelemente nicht genau der gleiche Punkt der Stromkurve in den beiden Lastschaltern
bei der Schaltung getroffen wird, so sind doch insbesondere bei hohen Schaltgeschwindigkeiten
die Unterschiede so gering, daß praktisch beide Lastschalter bei dem gleichen Wert
der Stromkurve schalten. Ein Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht
noch darin, daß jeder Lastschalter mit seinem zugehörigen, richtig bemessenen überschaltwiderstand
zusammenarbeiten kann und daß bei Umschaltung
der Regelwicklungen
die überschaltwiderstände nicht umgeschaltet oder ganz oder teilweise abgeschaltet
zu werden brauchen.