DE1138463B - Winding arrangement for two-legged single-phase transformers combined into a three-phase group - Google Patents

Description

Wicklungsanordnung für zu einer Drehstromgruppe vereinigte zweischenkelige Einphasentransformatoren Drehstromtransformatoren für hohe Spannungen und große Leistungen werden vielfach aus Transportgründen in drei einphasige Einheiten (Teiltransformatoren) aufgespaltet, weil ein Drehstromtransformator gleicher Leistung das Bahnprofil überschreiten würde oder mit den zur Verfügung stehenden Transportmitteln nicht zum Aufstellungsort gebracht werden könnte.Winding arrangement for two-legged legs combined to form a three-phase group Single-phase transformers Three-phase transformers for high voltages and large For transport reasons, services are often divided into three single-phase units (partial transformers) split because a three-phase transformer of the same power exceeds the rail profile or with the available means of transport not to the installation site could be brought.

Bei ausgesprochenen Grenzleistungen kommt als weiterer Grund für eine solche Aufspaltung noch der Umstand hinzu, daß die Kurzschlußleistung auf der Generatorseite ohne Leistungsaufteilung mit den marktgängigen Schaltern nicht zu beherrschen wäre.In the case of pronounced marginal performance, there is another reason for one such splitting adds the fact that the short-circuit power on the generator side would not be able to be mastered without power distribution with the switches available on the market.

Die Leistungssummierung erfolgte bisher für den Fall, daß die Primärleistung in drei Generatoren erzeugt wird, über Einphasentransformatoren in Fünfschenkelbauart mit drei bewickelten Schenkeln, wobei jeder Schenkel von einer Generatorphase gespeist wird. Ein Weg, um trotz Speisung aus drei Generatoren mit Einphasentransformatoren der Zweischenkelbauart auszukommen, ist ebenfalls bekannt. Es ist jedoch ein Nachteil der bekannten Wicklungsanordnungen, daß die für gleiche Leistungsaufteilung grundlegende Forderung nach gleichen prozentuellen Kurzschlußspannungen der drei Niederspannungswicklungen eine starke Überhöhung des Streuspaltes zwischen der Hochspannungswicklung und der auf die beiden Schenkel verteilten Niederspannungswicklung bedingt, die sich wohl durch Unterteilung der Hochspannungswicklung eines Schenkels vermeiden läßt, was aber nur bei starrer Erdung der Hochspannungswicklung praktisch möglich ist.Up to now, the power summation has been carried out for the case that the primary power is generated in three generators, via single-phase transformers in five-limb design with three wound legs, each leg fed by a generator phase will. A way to get around despite being fed from three generators with single-phase transformers the two-leg design to get along is also known. There is a downside, however the known winding arrangements that the basic for equal power distribution Demand for the same percentage short-circuit voltages of the three low-voltage windings a strong increase in the stray gap between the high-voltage winding and the low-voltage winding distributed on the two legs, which is probably by dividing the high-voltage winding of one leg can avoid what but is only practically possible with rigid earthing of the high-voltage winding.

Ziel der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, der gleiche Streuspannungen auch bei vollisoliertem Nullpunkt und ohne Überhöhung des Streuspaltes zwischen den auf beide Schenkel verteilten Wicklungen erreichen läßt.The aim of the invention is to show a way of eliminating the same stray voltages even with a fully isolated zero point and without increasing the spread gap between can achieve the windings distributed on both legs.

Gegenstand der Erfindung ist eine Wicklungsanordnung für zu einer Drehstromgruppe vereinigte zweischenkelige Einphasentransformatoren, die aus drei Generatoren gespeist werden, wobei auf dem einen Schenkel eines Teiltransformators eine einer Phase des ersten Generators und auf dem anderen Schenkel eine einer Phase des zweiten Generators zugeordnete und jeweils für die volle Leistung eines Generators bemessene Niederspannungswicklung vorgesehen ist, eine vom dritten Generator gespeiste Niederspannungswicklung in Serie liegend auf beide Schenkel verteilt ist und zwischen den Niederspannungswicklungen jedes Schenkels liegende Hochspannungswicklungen parallel geschaltet sind, wobei erfindungsgemäß die vom dritten Generator gespeiste Niederspannungswicklung ungleich auf die beiden Schenkel des Teiltransformators verteilt ist.The invention relates to a winding arrangement for one Three-phase group united two-legged single-phase transformers that consisted of three Generators are fed, with one leg of a transformer section one of a phase of the first generator and one of a phase on the other leg of the second generator and each for the full power of a generator sized low-voltage winding is provided, one fed by the third generator Low voltage winding lying in series on both legs is distributed and between the high-voltage windings lying parallel to the low-voltage windings of each leg are connected, according to the invention, the low-voltage winding fed by the third generator is unevenly distributed over the two legs of the transformer section.

Es ist wohl ein einphasiger Drei- oder Mehrwicklungstransformator, vorzugsweise bestimmt zur Kupplung von Netzen verschiedener Leistung und Spannung bekannt, bei dem von der bisher gewohnten gleichmäßigen Verteilung der Wicklungen auf die zwei Transformatorschenkel abgegangen wird und zumindest eine Wicklung, und zwar die mit der kleinsten Leistung, die also aus Gründen des Parallelbetriebes die größte Streuspannung haben soll, nur auf einen Transformatorschenkel aufgebracht ist, von den übrigen Wicklungen mindestens zwei auf beide Transformatorschenkel verteilt und die Windungen der einen Wicklung in Serie, die der anderen parallel geschaltet sind. Die Aufteilung der in Serie liegenden Windungen kann gleich oder ungleich auf die beiden Schenkel erfolgen. Bei dem bekannten Transformator geht es nun darum, den Bau von Mehrwicklungstransformatoren wirtschaftlicher zu gestalten, während der Erfindung ein Problem zugrunde liegt, welches eigentlich erst in jüngster Zeit aktuell wurde, nämlich mit der eingangs schon erwähnten Leistungssummierung in Drehstrombänken. Bei den bekannten einphasigen Drei- oder Mehrwicklungstransformatoren von unter Umständen sehr verschiedener Leistung sollen aus betrieblichen Gründen stark unterschiedliche Streuspannungen erreicht werden. Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, bei aus Zweischenkeltransformatoren bestehenden Drehstrombänken für jede der drei Wicklungen eines Teiltransformators gleiche Streuspannung zu erhalten, damit sich bei der Leistungssummierung die Leistung und insbesondere die Kurzschlußleistung gleichmäßig aufteilt, um auf diese Weise auch die nunmehr so sehr angewachsenen Kurzschlußleistungen primärseitig mit handelsüblichen Schaltern beherrschen zu können.It is probably a single-phase three- or multi-winding transformer, preferably intended for coupling networks of different power and voltage known, in the case of the previously accustomed uniform distribution of the windings on the two transformer legs and at least one winding, namely those with the lowest performance, i.e. those for reasons of parallel operation should have the greatest stray voltage, applied only to one transformer leg is, of the remaining windings at least two on both transformer legs distributed and the turns of one winding in series, those of the other in parallel are switched. The distribution of the turns lying in series can be the same or take place unevenly on the two legs. With the known transformer goes it is now a question of making the construction of multi-winding transformers more economical, while the invention is based on a problem which actually only recently Time became topical, namely with the above-mentioned performance summation in three-phase banks. With the well-known single-phase three- or multi-winding transformers of possibly very different performance should be operational Reasons very different stray voltages can be achieved. In contrast is It is the aim of the invention in the case of three-phase banks consisting of two-limb transformers to obtain the same stray voltage for each of the three windings of a sub-transformer, so that the power and especially the short-circuit power are added to the power summation divides evenly, in order in this way also the now so much grown To be able to control short-circuit power on the primary side with commercially available switches.

An Hand der Zeichnung sei der Erfindungsgedanke näher erläutert. In der Zeichnung ist einer der drei Teiltransformatoren in Zweischenkelausführung einer Drehstrombank dargestellt, etwa der der Phase U zugehörige. Jeder der beiden Schenkel trägt als innerste Wicklung eine für die volle Phasenleistung bemessene Niederspannungswicklung N, bzw. N2, die aus den Generatorphasen u, bzw. u2 gespeist werden, und Niederspannungswicklungen N3 bzw. N3', die, in Serie geschaltet, aus der dritten Generatorphase u3 gespeist werden. Erfindungsgemäß sind nun diese Wicklungen ungleich auf die beiden Schenkel des Teiltransformators verteilt. So ist die eine für eine Leistung größer als die halbe, aber kleiner als die volle Phasenleistung und die andere für die restliche Leistung auf die volle Phasenleistung zu bemessen. Zwischen den beiden Niederspannungswicklungen jedes Schenkels liegt die Hochspannungswicklung H. Die Wicklungen H jedes Schenkels sind parallel geschaltet. Die mittleren Durchmesser der Streukanäle sind mit D" DZ bzw. D3, D3 bezeichnet.The concept of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing, one of the three partial transformers is shown in a two-leg version of a three-phase bank, for example that belonging to phase U. Each of the two legs carries as the innermost winding a low-voltage winding N, or N2, rated for full phase power, which are fed from the generator phases u and u2, and low-voltage windings N3 and N3 ', connected in series, from the third Generator phase u3 are fed. According to the invention, these windings are now distributed unevenly over the two legs of the transformer section. So one is larger than half but smaller than the full phase power for a power and the other is to be dimensioned for the rest of the power to the full phase power. The high-voltage winding H is located between the two low-voltage windings of each leg. The windings H of each leg are connected in parallel. The mean diameters of the scattering channels are denoted by D "DZ and D3, D3 .

Die erfindungsgemäße Maßnahme, eine der drei Primärwicklungen ungleich auf die beiden Schenkel eines Teiltransformators zu verteilen, möge nachstehend erklärt werden.The measure according to the invention, one of the three primary windings unequal to distribute it to the two legs of a partial transformer, may be below be explained.

Bekanntlich errechnet sich die prozentuale Streuspannung aus wobei f die Frequenz bedeutet, hv die Amperewindungszahl und N"" die Leistung der jeweils betrachteten Wicklung, s den reduzierten Streuspalt, D den mittleren Durchmesser im Streukanal, k den Rogowski-Faktor und Hw die axiale Wicklungshöhe.As is well known, the percentage stray voltage is calculated from where f is the frequency, hv is the number of ampere turns and N "" is the power of the winding under consideration, s is the reduced stray gap, D is the mean diameter in the stray channel, k is the Rogowski factor and Hw is the axial winding height.

Für einen bestimmten Kern ist eine Konstante, die mit c bezeichnet werden möge. Somit ergibt sich für die Streuspannung die Formel Bezeichnet man des weiteren in Übereinstimmung mit der Zeichnung mit Dl, D2, D3, D3 die mittleren Durchmesser der Streukanäle der Wicklungen N" N2, N3 und N.,", mit s" s2, s3 und s3 die reduzierten Streuspaltbreiten der genannten Wicklungen und mit x den auf den Wicklungsteil N3' entfallenden Leistungsanteil und berücksichtigt man, daß D, .. D2 = D und ebenso s, s2 = s gilt, so erhält man für die drei prozentualen Streuspannungen mit 0<x<0,5.For a specific core is a constant, which may be denoted by c. This results in the formula for the stray voltage Furthermore, in accordance with the drawing, D1, D2, D3, D3 denote the mean diameters of the stray channels of the windings N "N2, N3 and N.", and s "s2, s3 and s3 denote the reduced stray gap widths of the windings and with x the power portion allotted to the winding part N3 'and if one takes into account that D, .. D2 = D and also s, s2 = s , then one obtains for the three percentage stray voltages with 0 <x <0.5.

Wie sich aus der Theorie des Vierwicklungstrafos ergibt, ist die gleiche Leistungsaufteilung für praktische Zwecke genügend gewährleistet, wenn gilt u$, NI = US, N2 = US, N3 bzw.As can be seen from the theory of the four-winding transformer, the same power distribution is sufficiently guaranteed for practical purposes if u $, NI = US, N2 = US, N3 or

s D = (1-x)2 s3 D3 + x2 s3 D3.s D = (1-x) 2 s3 D3 + x2 s3 D3.

Diese Bedingungsgleichung läßt sich durch geeignete Wahl der Leistungsanteile für die beiden der dritten Phase zugeordneten Wicklungsteile N3 und N3 so erfüllen, daß keiner der drei Streuspalte über das aus elektrischen Gründen erforderliche Maß hinaus vergrößert werden muß.This conditional equation can be changed by a suitable choice of the power components for the two winding parts N3 and N3 assigned to the third phase, that none of the three stray gaps exceed what is required for electrical reasons Dimension must also be increased.

Die ungleiche Leistungsaufteilung auf die in Serie liegenden Wicklungsteile N3 und N3 bedingt natürlich auch eine ungleiche Leistungsverteilung auf die beiden parallel geschalteten Hochspannungswicklungsteile H.The unequal distribution of power to the winding parts in series N3 and N3 naturally also result in an unequal distribution of power between the two high-voltage winding parts connected in parallel H.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Wicklungsanordnung für zu einer Drehstromgruppe vereinigte zweischenkelige Einphasentransformatoren, die aus drei Generatoren gespeist werden, wobei auf dem einen Schenkel eines Teiltransformators eine einer Phase des ersten Generators und auf dem anderen Schenkel eine einer Phase des zweiten Generators zugeordnete und jeweils für die volle Leistung eines Generators bemessene Niederspannungswicklung vorgesehen ist, eine vom dritten Generator gespeiste Niederspannungswicklung in Serie liegend auf beide Schenkel verteilt ist und zwischen den Niederspannungswicklungen jedes Schenkels liegende Hochspannungswicklungen parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die vom dritten Generator gespeiste Niederspannungswicklung ungleich auf die beiden Schenkel des Teiltransformators verteilt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 193 482; schweizerische Patentschrift Nr. 158 042.PATENT CLAIM: Winding arrangement for combined to form a three-phase group two-legged single-phase transformers fed from three generators, wherein on one leg of a partial transformer one of a phase of the first Generator and on the other leg one of a phase of the second generator assigned low-voltage winding, each dimensioned for the full output of a generator is provided, a low-voltage winding fed by the third generator in Series is distributed horizontally on both legs and between the low-voltage windings each leg lying high-voltage windings are connected in parallel, thereby characterized in that the low voltage winding fed by the third generator is unevenly distributed over the two legs of the transformer section. Into consideration Printed publications: Austrian patent specification No. 193 482; Swiss Patent No. 158 042.