DE339223C - Series connection of a main transformer with one or more auxiliary transformers - Google Patents

Description

Reihenschaltung eines Haupttransformators mit einem oder mehreren Hilfstransformatoren. Um die Inanspruchnahme des Isoliermaterials von Hochspannungstransformatoren herabzudrücken, kann man in bekannter Weise mehrere Hochspannungstransformatoren hintereinanderschalten und unter Verwendung von Zwischentransformatoren Mittel -zum Aufdrücken eines passend gewählten elektrischen Potentials auf bestimmte Wicklungen der Transformatoren -anwenden, durch welche der Potentialunterschied zwischen den so gewonnenen Hochspannungs- (Teil-) Wicklungen und den ihnen zugehörigen Primärwicklungen und sonstigen Leitern auf bestimmten, innerhalb der gewünschten Grenzen liegenden Beträgen erhalten wird. Gegenstand der Erfindung ist eine vereinfachte, dem gleichen Zweck dienende Einrichtung, bei welcher die an sich bekannte Maßnahme der Hintereinanderschaltung von Hochspannungstransformatoren Verwendung findet.Series connection of a main transformer with one or more Auxiliary transformers. About the use of the insulating material of high voltage transformers To press down, you can use several high-voltage transformers in a known manner cascading and using intermediate transformers means -to Applying a suitably selected electrical potential to certain windings of transformers -use through which the potential difference between the High-voltage (partial) windings obtained in this way and their associated primary windings and other ladders on specific, within the desired limits Amounts will be received. The subject of the invention is a simplified, the same Purpose-serving device in which the known measure of series connection of high-voltage transformers is used.

Die Erfindung besteht darin, daß von den beiden Wicklungen eines Transformators (im folgenden zur Abkürzung Haupttransformator genannt) diejenige, welche die höhere Klemmenspannung aufweist, unter mindestens teilweiser Summierung der Spannungen in Reihe mit sämtlichen (also sowohl den Primär- als auch den Sekundär-) Wicklungen eines oder mehrerer Hilfstransformatoren geschaltet ist, und daß die in der Reihenschaltung liegende Wicklung des Haupttransformators an einer Stelle geerdet, das Eisen und Gehäuse der Hilfstransformatoren aber von der Erde isoliert und mit einem Punkt der die höhere Klemmenspannung aufweisenden Wicklung des zu dem betreffenden Gehäuse zugehörigen Transformators leitend verbunden ist. Die höchste Sekundärspannung wird dabei abgenommen zwischen dem Erdungspunkt der Sekundärwicklung des Haupttransformators und dem freien Ende der Sekundäriiicklung des letzten der zugeschalteten Hilfstransformatoren.The invention consists in that of the two windings of a transformer (hereinafter referred to as the main transformer for abbreviation) the one which has the higher Has terminal voltage, with at least partial summation of the voltages in series with all (i.e. both the primary and secondary) windings one or more auxiliary transformers is connected, and that those in the series connection horizontal winding of the main transformer grounded in one place, the iron and Housing of the auxiliary transformers but isolated from the earth and with a point the winding of the housing with the higher terminal voltage associated transformer is conductively connected. The highest secondary voltage will be thereby removed between the earthing point of the secondary winding of the main transformer and the free end of the secondary winding of the last of the connected auxiliary transformers.

Einige Ausführungsformen der neuen Einrichtung sind in der Zeichnung ihrer Schaltungsanordnung nach schematisch dargestellt.Some embodiments of the new device are in the drawing their circuit arrangement shown schematically according to.

In der Zeichnung Fig. i steht die an ihrem einen Ende a mit der Erde leitend verbundene Hochspannungswicklung b des in seinem Primärstromkreis die Stromquelle c enthaltenden Haupttransformators d mit der Sekundärwicklung e des Hilfstransformators f über dessen Primärwicklung g in leitender Verbindung. Die höchste Sekundärspannung 'wird dabei abgenommen zwischen dem Erdungspunkt a der Sekundärwicklung des Haupttransformators d und dem freien Ende der Sekundärwicklung e des Hilfstransformators f. Ähnlich ist die Schaltungsanordnung Fig. 2a und 2b, in welcher ein Zwischenkreis z gebildet ist, der im Falle der Fig. 2a mit seinen Teilen zi, v und w, x je eine Fortsetzung der Wicklungen b und e bildet, während in beiden Fällen zwischen der Wicklung b und dem Teile 1a einerseits, dem Teile g und der Wicklung e anderseits Transformationswirkung stattfindet. In allen drei Ausführungsformen (Fig. _, 2 a und 2b) ist ein Punkt q der Wicklung e mit dem ihr zugehörigen, seinerseits von der Erde isolierten Eisen (Gehäuse) i leitend verbunden. Statt der Anordnung Fig.2a und 2b kann man auch diejenige gemäß Fig.3 wählen, in welcher die Wicklung g unmittelbar an zwei Punkte i und 2 der Wicklung b angeschlossen ist, oder auch diejenige nach Fig. 4., in welcher die Wicklung b zwar getrennt von b vorhanden, die Wicklung g jedoch in Sparschaltung unmittelbar an der Wicklung e zwischen deren Punkten 3 und 4 gebildet ist.In the drawing, FIG. I, the high-voltage winding b, which is conductively connected to earth at one end a, of the main transformer d , which contains the current source c in its primary circuit, is in conductive connection with the secondary winding e of the auxiliary transformer f via its primary winding g. The highest secondary voltage 'is taken off between the grounding point a of the secondary winding of the main transformer d and the free end of the secondary winding e of the auxiliary transformer f 2a with its parts zi, v and w, x each forms a continuation of windings b and e , while in both cases transformation takes place between winding b and part 1a on the one hand, and part g and winding e on the other. In all three embodiments (FIGS. 2 a and 2 b) a point q of the winding e is conductively connected to the iron (housing) i belonging to it, which is in turn isolated from earth. Instead of the arrangement of FIGS. 2a and 2b, the one according to FIG. 3 can also be selected in which the winding g is directly connected to two points i and 2 of the winding b, or that according to FIG. 4, in which the winding b although it is present separately from b , the winding g is formed directly on the winding e between its points 3 and 4 in an economy circuit.

Die Anwendung der Sparschaltung ermöglicht die besonders vereinfachte Ausbildung der neuen Einrichtung. So zeigt die Zeichnung Fig.5 eine Ausführungsform der neuen Einrichtung, bei welcher einfach zwei Punkte der Wicklung b j e mit dem einen Ende (4) und einem anderen Punkt (3) der Wicklung e verbunden sind, so daß jeder derbeiden zwischen den beiden Anschlußpunkten 3, 4 bzw. i, 2 gelegenen Teile g und 1a der;Wicklungen e und b mit der zugehörigen Wicklung e bzw. b einen Spartransformator bildet.The use of the economy circuit enables the new facility to be designed in a particularly simplified manner. 5 shows an embodiment of the new device in which two points of the winding bje are simply connected to one end (4) and another point (3) of the winding e, so that each of the two points between the two connection points 3 , 4 and i, 2 located parts g and 1a of the windings e and b with the associated winding e and b respectively form an autotransformer.

In der Zeichnung Fig. 6 ist eine- Ausführungsform wiedergegeben, die aus der Verdoppelung derjenigen nach Fig. 5 hervorgeht, bei welcher einfach das eine Ende (i, 5 bzw. 4, 8) jeder der Wicklungen b und e mit einem Punkt 3, 7 bzw. 2, 6 innerhalb der anderen Wicklung verbunden ist.In the drawing, FIG. 6, an embodiment is shown which results from the doubling of that according to FIG. 5, in which simply one end (i, 5 or 4, 8) of each of the windings b and e with a point 3, 7 or 2, 6 is connected within the other winding.

Die zwischen den Wicklungen b und e hergestellte Verbindungsweise gemäß der Erfindung läßt sich beliebig oft wiederholen, wie dies in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung Fig. 7 dargestellt ist, in welcher von den Punkten 9 und =o der Wicklung e aus wiederum Verbindungen zu zwei entsprechend gelegenen Punkten =i und 12 einer weiteren Hochspannungswicklung k unter Bildung je eines als Spartransformatorwicklung wirkenden Teiles m an der Wicklung e und j und an der Wicklung k geführt sind, wobei wiederum ein Punkt y der Wicklung k mit dem zugehörigen Eisen (Gehäuse) i leitend verbunden ist.The manner of connection established between windings b and e according to the invention can be repeated as often as desired, as in one embodiment in the drawing Fig. 7 is shown, in which of the points 9 and = o the Winding e from again connections to two correspondingly located points = i and 12 a further high-voltage winding k, forming one each as an autotransformer winding acting part m are guided on the winding e and j and on the winding k, wherein again a point y of the winding k with the associated iron (housing) i conductive connected is.

Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der neuen Einrichtung sei beispielsweise angenommen, daß etwa in der Ausführungsform Fig. 5 der Haupttransformator d an den Enden (i, a) der Wicklung b eine Spannung von 40 000 Volt liefert, und daß die Spannung zwischen den beiden mit der Wicklung e verbundenen Punkten i und 2 der Wicklung b 2o ooo Volt beträgt, ferner, daß in der Wicklung e die so an ihren Teil g (bei 3, 4) angelegte Spannung von 2o ooo Volt auf 8o ooo Volt erhöht wird, und schließlich, daß das Eisen (Gehäuse) i mit der Mitte q der Wicklung e verbunden ist. Dann weist, wie ersichtlich ist, das mit b verbundene Ende 4 von e einen Potentialunterschied von 2o ooo Volt gegenüber der Erde und einen solchen von 40 000 Volt gegenüber dem Eisen i, der mit dem Ende l verbundene Punkt 3 von e 40 000 Volt gegen Erde, 2o ooo Volt gegen das Eisen i, das Eisen i selbst 6o ooo Volt gegen Erde, das freie- Ende 9 von e ioo ooo Volt gegen Erde und 4o ooo Volt gegen das Eisen i auf. Trotz einer gesamten Klemmenspannung der Reihenschaltung von ioo ooo Volt beträgt also die größte, in einem der beiden Transformatoren d und g e auftretende Spannung gegen Erde oder das Eisen i nicht mehr als 40 000 Volt.To illustrate the operation of the new device For example, assume that about in the embodiment of Fig. 5 of the main transformer d at the ends (i, a) of the winding b, a voltage of 40,000 volt supplies, and that the voltage between the two with the Winding e connected points i and 2 of winding b is 2o,000 volts, further that in winding e the voltage applied to its part g (at 3, 4) is increased from 2o,000 volts to 8o,000 volts, and finally, that the iron (housing) i is connected to the center q of the winding e . Then, as can be seen, the end 4 of e connected to b has a potential difference of 20,000 volts with respect to earth and one of 40,000 volts with respect to iron i, the point 3 of e connected to end l of e 40,000 volts Earth, 20,000 volts against iron i, iron i itself 60,000 volts against earth, the free end 9 of e 100,000 volts against earth and 40,000 volts against iron i. Despite a total terminal voltage of the series circuit of 100,000 volts, the greatest voltage to earth or the iron i occurring in one of the two transformers d and ge is no more than 40,000 volts.

Gleiches gilt unter denselben Voraussetzungen für die Ausführungsformen Fig. 4, 3, 2a und 2b und sinngemäß Entsprechendes für die Ausführungsformen Fig. 6 und 7; für die Ausführungsform Fig. 6 unter der Voraussetzung, daß die Spannung an den Enden i und 5 der Wicklung b 8o ooo Volt beträgt. Die gesamte Klemmenspannung der Reihenschaltung erreicht dabei, wie ersichtlich ist, in der Ausführungsform Fig. 6 Zoo ooo Volt, im Falle der Fig. 7 =6o ooo Volt.The same applies to the embodiments under the same conditions FIGS. 4, 3, 2a and 2b and analogously the same for the embodiments of FIG. 6 and 7; for the embodiment of FIG. 6, provided that the voltage at ends i and 5 of winding b is 80,000 volts. The total terminal voltage the series connection achieved, as can be seen, in the embodiment Fig. 6 zoo,000 volts, in the case of Fig. 7 = 60,000 volts.

In den Ausführungsformen Fig.2 bis 7 nimmt, wie zu ersehen ist, der Wicklungsteil h (entsprechend auch in Fig. 7 der zwischen den mit der Wicklung k verbundenen Punkten 9 und =o liegende Teil in der Wicklung e) an der Summierung der Spannungen nicht teil; die an ihm auftretende Spannung geht, auch wenn er, wie in den Fällen der Fig. 3, 5, 6 und 7, der Wicklung b selbst angehört, für die durch die Reihenschaltung - herbeigeführte Summierung. der Spannungen von b, e, k usw. verloren.In the embodiments of FIGS. 2 to 7, as can be seen, the winding part h (correspondingly also in FIG. 7 the part in the winding e between the points 9 and 0 connected to the winding k) in the summation of the voltages not part; the voltage occurring across it goes, even if it, as in the cases of FIGS. 3, 5, 6 and 7, belongs to winding b itself, for the summation brought about by the series connection. of the stresses of b, e, k etc. are lost.

Dem ist in der Ausführungsform Fig. i zwar abgeholfen, in welcher die Enden von b und e unmittelbar über die Wicklung g miteinander verbunden sind. Dadurch jedoch, daß die zwischen den miteinander verbundenen Enden der Wicklungen b und e liegende Wicklung g als induktiver Widerstand wirkt, führt sie in einem mit der Stärke des sie durchsetzenden Stromes zunehmenden Maße einen Spannungsabfall und damit eine Erhöhung des Potentialunterschieds aller Teile der Wicklung e und des Eisenkernes i gegenüber der Erde herbei, ohne zu der durch die Reihenschaltung erzeugten Summierung der Spannungen beizutragen.This is remedied in the embodiment of FIG. I, in which the ends of b and e are connected to one another directly via the winding g. However, because the winding g located between the ends of the windings b and e connected to one another acts as an inductive resistor, it leads to a voltage drop that increases with the strength of the current passing through it and thus an increase in the potential difference of all parts of the winding e and of the iron core i with respect to the earth, without contributing to the summation of the voltages produced by the series connection.

Ohne diesen Nachteil wird das Ziel durch die in der Zeichnung Fig.8 dargestellte Ausführungsform erreicht. Die Verbindung der Wicklungen b und e erfolgt dort über einen Zwischentransformator p. Die Enden i und 4 von b und e sind dabei unmittelbar miteinander (und mit dem Eisen von p) verbunden, ohne daß zwischen ihnen ein merklicher Spannungsabfall stattfindet. Es ist so die volle Spannung der Wicklungen b und e ausgenutzt. Das Eisens des Zwischentransformators p ist entsprechend dem Potentialunterschied, der zwischen den verbundenen Enden i und 4 von b und e und der Erde besteht, zu isolieren, während die Isolation der.Wicklungen von P gegenüber dem Eisen von p nur die in jeder der beiden Wicklungen auftretende Spannung auszuhalten hat.Without this disadvantage, the aim is achieved by the embodiment shown in the drawing FIG. The connection of the windings b and e takes place there via an intermediate transformer p. The ends i and 4 of b and e are directly connected to one another (and to the iron of p) without a noticeable voltage drop taking place between them. The full tension of windings b and e is thus used. The iron of the intermediate transformer p is to be insulated according to the potential difference that exists between the connected ends i and 4 of b and e and the earth, while the insulation of the windings of P from the iron of p is only that in each of the two windings has to withstand the voltage that occurs.

Da in Zweischenkeltransformatoren die auf einem Schenkel sitzende Erregerwicklung g gegen den anderen Schenkel beträchtlich streuen würde, empfiehlt es sich, die Transformatoren g -e, y k usw. in bekannter Weise mit einer mit dem ihnen zugehörigen Eisen verbundenen (Niederspannungs) Ausgleichswicklung zu versehen, deren beide Hälften parallelgeschaltet sind. Ebenso wird die Primärwicklung des Haupttransformators d zweckmäßig aus zwei parallelgeschalteten Hälften gebildet.Since in two-leg transformers the excitation winding g sitting on one leg would scatter considerably against the other leg, it is advisable to provide the transformers g -e, yk, etc. in a known manner with a (low-voltage) equalizing winding connected to the iron belonging to them both halves are connected in parallel. Likewise, the primary winding of the main transformer d is expediently formed from two halves connected in parallel.

Claims (4)

PATENT-ANSPRÜcHE: r. Reihenschaltung eines Haupttransformators mit einem oder mehreren Hilfstransformatoren zur Verminderung des Potentialunterschieds zwischen den Teilen der einzelnen Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Wicklungen des Haupttransformators diejenige mit der höheren Klemmenspannung in Reihe mit den beiden Wicklungen des oder der Hilfstransformatoren geschaltet, und daß die in der Reihenschaltung liegende Wicklung des Haupttransformators an einer Stelle geerdet, das Eisen und Gehäuse der Hilfstransformatoren aber von der Erde isoliert und mit einem Punkt der die höhere Klemmenspannung aufweisenden Wicklung des zu dem betreffenden Gehäuse gehörigen Transformators leitend verbunden ist. PATENT CLAIMS: r. Series connection of a main transformer with one or more auxiliary transformers to reduce the potential difference between the parts of the individual transformers, characterized in that of the two windings of the main transformer the one with the higher terminal voltage connected in series with the two windings of the auxiliary transformer (s), and that the winding of the main transformer in the series connection is applied one point earthed, but the iron and housing of the auxiliary transformers from the Earth isolated and with one point of the winding having the higher terminal voltage of the transformer belonging to the relevant housing is conductively connected. 2. Reihenschaltung nach Anspruch z, gekennzeichnet durch Wicklungen in der Reihenschaltung, die je zu einem Teile (g, h, j, m) leitend und induktiv mit einer von zwei ihrerseits miteinander, gegebenenfalls mittels Zwischentransformatoren (P, Fig. 8) verbundenen Wicklungen (e bzw. b, k) verbunden sind (Fig. 2 bis 8). 2. Series circuit according to claim z, characterized by windings in the series circuit which each form a part (g, h, j, m) conductively and inductively with one of two windings connected to one another, possibly by means of intermediate transformers (P, Fig. 8) (e or b, k) are connected (Fig. 2 to 8). 3. Reihenschaltung nach Anspruch Z, gekennzeichnet durch Sparschaltung eines oder mehrerer der Hilfstransformatoren. 3. Series circuit according to claim Z, characterized by an economy circuit or more of the auxiliary transformers. 4. Reihenschaltung nach Anspruch 2 oder 3 mit Zwischentransformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Zwischentransformator (p) miteinander verbundenen Wicklungen (b, e) der Reihenschaltung mit ihren einen Enden (z, 4) über je ein Ende der Wicklungen des Zwischentransformators miteinander leitend verbunden und so mit ihrer vollen Spannung hintereinandergeschaltet sind (Fig. 8).4. Series circuit according to claim 2 or 3 with intermediate transformers, characterized in that the windings (b, e) of the series circuit connected to one another via the intermediate transformer (p) with one of their ends (z, 4) each via one end of the windings of the intermediate transformer conductively connected and so connected in series with their full voltage (Fig. 8).