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Regeltransformator mit Schubzylinder zum Ausgleich der AW- Unsymmetrie
Wird bei Transformatoren mit Zylinderwicklung zu Regelzwecken eine Wicklung mit
Anzapfungen versehen, so sind Vorkehrungen. zu treffen, damit keine AW-Unsymmetrien
entstehen, die zu erhöhter Streuung und zu axialen. Kurzschlußkräften fühlen. Dies
ist besonders bei solchen Transformatoren wichtig, bei denen zur Vereinfachung der
Wicklung und zur Vermeidung von Schaltverbindungen die <4nzapfungen über die
gesamte axiale Länge der Wicklung verteilt sind. Um dabei die mit der Wahl der Anzapfung
sich ändernde sekundäre AW-Verteilung auch primärseitig zu ermöglichen, hat man
bekanntlich die Primärwicklung in mehrere parallel geschaltete Wicklungsgruppen
unterteilt oder Tals Zusatzhilfswicklung einen geschlitzten Schubzylinder eingeführt,
wie in Fig. i gezeigt ist. Dabei ist in Fig. i a der Wicklungsaufbau dargestellt.
Über den Kern K ist der geschlitzte Schubzylinder Z geschoben- Ferner sind die Primärwicklung
W1 und die Sekundärwicklung W, konzentrisch darüber angeordnet. Die Sekundärwicklung
W, ist da-bei mit Anzapfungen i bis 6 und der festen Klemme 7 ve-sehen, wobei in
dem gezeigten Beispiel an der Anzapfung q. die Sekundärspannung U,¢ abgegriffen.
wird. Durch den mit einem Schlitz S versehenen Schubzylinder (vgl. Fig. i c) ergibt
sich dann eine AW-Verteilung, wie sie Fig. i b, in der dieselben. Bezeichnungen
für die einzelnen Teile verwendet sind, zeigt. Dabei weisen die in dem Schubzylinder
fließenden Ausgleichsströme eine Stromverteilung gemäß Fig. i c auf. Dadurch wird
erreicht, daß des AW-Gleichgewicht für jeden Punkt der Wicklung gewährleistet ist.
Diese
bekannten, bisher bei kleineren Regeltransformatoren angewendeten S ehubzylinder
haben den Nachteil, daß der AW-Ausgleich des Schubzylinders in der Nähe des Schlitzes
S (Fig. i c) versagt, weil hier die Zylinderströme sich axial ausgleichen müssen.
Die AW-Kompensation der Gesamtdurchflutung der Wicklung ist somit an dieser Stelle
gestört, was einen starken zusätzlichen Streufluß in radialer Richtung zur Folge
hat. Außerdem müßte bei höheren Leistungen der Schubzylinder so dick werden, daß
mit hohen Zusatzverlusten durch Stromverdrängung zu rechnen ist.
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Um dies zu vermeiden, fanden Anordnungen Verwendung, bei denen statt
eines einzigen Schubzylinders mehrere solcher Zylinder koaxial angeordnet wurden,
die voneinander isoliert oder miteinander in beliebiger Kombination leitend verbunden
wurden. Dadurch wurde jedoch nicht vermieden, daß sich die Zylinderströme in jedem
Schubzylinder -axial ausgleichen mußten. fluch eine Überlappung der freien Zylinderenden
ergab infolge der hohen Ausgleichsströme nicht die gewünschte Vergleichfnäßigung
des Strombelages auf dem Schubzylinder, so daß ein zusätzlicher Streufluß in radialer
Richtung bestehenblieb.
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Durch die Erfindungwird hierAbhilfe geschaffen, indem als Schubzylinder
eine aus mehreren und voneinander isolierten Windungen bestehendeBlechwicklung,
insbesondere aus Kupferblech, verwendet wird, deren Enden offe:lbieiben. Der Abstand
zwischen den einzelnen Blechwindungen wird durch Isolntionszwischenlagen oder Dis-Lanzslücke
eingehalten. Dadurch entstehen Öll-anäle, die die Kühlung der Blechwicklung bei
höheren Leistungen gewährleisten.
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Nur wenige voneinander isolierte Windungen aufweisende und leerlaufende
Wicklungsspiralen aus Kupfer, die sich über die gesamte Länge einer Regelwicklung
erstrecken, haben bereits als elektrostatische Abschirmung bei Regeltransformatoren
Anwendung gefunden. Dabei sind die Wicklungsspiralen in die Isolation zwischen Fein-
und Grobstufenteil eingesetzt und halsen den Zweck, durch entsprechende Verteilung
des Stoßspannungspotentials die Regelwicklung gegen Stoßspannungen zu schützen.
Mit dem Erfindungsgegenstand steht eine derartige Abschirmanordnung somit in keinem
näheren Zusammenhang. Dasselbe gilt auch für eine weitere bekannte Regelwicklung,
die durch spiralförmiges Aufwickeln -eines Bleches geeigneter Form unter Einfügung
einer isolierten Zwischenlage gebildet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Fig. 2 zeigt den Grundriß der Blechwicklung,.wobei die einzelnen Lagen,
beispielsweise Lage i bis 4, so@vie der freie Anfang 5 und das freie Ende 6 klar
zu erkennen sind.
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Die Amperewindungen auf einem Schubzylinder bleiben unabhängig von
der Windungszahl, mit der der Schubzylinder ausgeführt ist, konstant. Daraus folgt,
daß mit steigender Windungszahl der Strombelag entsprechend absinkt. Somit weist
das in Fig. z und 3 gezeigte Beispiel mit vier Windungen. bei gleicher Amperewindungszahl
nur ein Viertel des Strombelages auf, den die Schubwicklung mit nur einer Windung
gemäß Fig. i c hat. Bein Windungen ist dementsprechend der Strombelag iln des Strombelages
der Schubwicklung mit einer Windung.
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Wie eingangs beschrieben wurde, hat der in Fig. i c gezeigte Stromverlauf
zur Folge, daß der AW-Ausgleich in der Nähe des Schlitzes S versagt, weil sich hier
die Zylinderströme axial ausgleichen müssen. Der gesamte Strombelag kommt an dieser
Stelle bezüglich der Kompensation in Wegfall. Bei einer Schubwicklung mit mehreren
Windungen ergibt sich jedoch aus dem oben Gesagten der Vorteil, daß bei n Windungen
der axial fließende Strom somit auch nur i/n beträgt. Da aber die axial gerichteten
Ströme jeweils nur an den Enden der Schubwicklung auftreten, weisen die zwischen
den Enden liegenden Windungen den normalen Strombelag auf, so daß im Bereich des
Schlitzes, wie diese Stelle bei einer Windung-bezeichnet wurde, bei n Windungen
eine Schwächung der Kompensation nur um i/ia eintritt. In dem in Fig. 2 gezeigten
Beispiel kommt demnach an der Stelle des Schlitzes nur ein Viertel des gesamten
Strombelages in Wegfall. Diese Verminderung kann außerdem zum Teil noch dadurch
ausgeglichen werden, daß das äußere Ende der Schubwicklung den inneren Anfang überlappt
und so nur einen kleinen Teil, bezogen auf den Umfang, beeinflußt.
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Würde sich entsprechend den Abmessungen des Transformators eine sehr
lange Blechwicklung ergeben, so kann dieselbe zweckmäßig in mehrere einzelne, aus
Bändern gewickelte Teilwicklungen unterteilt werden, deren Anfänge und Enden durch
Anlöten einer axialen Verbindung leitend miteinander verbunden, alsö parallel geschaltet
sind.
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Eine ausreichende mechanische Festigkeit der Blechwicklung ist gegeben,
wenn sie beispielsweise auf einen Isolierzylinder aufgewickelt und außen durch Bandagen,
zusammengehalten wird. Anfang und Ende der Wicklung können noch durch isolierte
Bolzen verspannt werden, die axial durch die Wicklung hindurchgehen.
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Die erfindungsgemäße Ausführung von Schubzylindern kann jedoch nicht
nur bei Zweiwicklungstransformatoren angewendet werden, sondern auch bei Spartransformatoren
mit axial verteilten Anzapfungen. Fig.4I zeigt eine derartige Ausführung, wobei
wiederum der Kern mit K, der als Blechwicklung ausgebildete Schubzylinder mit Z
und die mit Anzapfungen versehene Wicklung mit IV bezeichnet ist. An der Klemme
i und 8 liegt die Primärspannung Ui, und die Sekundärspannung U2 liegt beispielsweise
an .der Klemme 8 und der Anzapfung 4. Daraus ergibt sich dann die AW-Verteilung,
wie sie in Fig. 4b gezeigt ist. Auf diese Weise ist z. B. das Anzapfungsproblem
des Spartransformators bei hochspannungsseitig geregelten Lokomotiven einfach zu
lösen. Ferner ergibt sich als Vorteil, daß man wegen der ausgezeichneten Kühlung
der blanken Blechwindungen
hohe Stromdichten wählen kann. Der Mehraufwand
an Leitermaterial für die Blechwicklung ist tragbar, zumal die Anzapfwicklung jetzt.sehr
einfach wird.
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Fig. 4c zeigt die AW-Verteilung bei symmetrischer Regelung, bei der
gleichzeitig von beiden Seiten zur Mitte abgeschaltet wird. Hier ist der Aufwand
für die Blechwicklung wesentlich kleiner als bei einseitiger Regelung nach Fig.
4b.