DE642679C

DE642679C - Mehrphasiger Netzkupplungstransformator mit regelbarer Spannung sowohl der Groesse als auch der Phasenlage nach, dessen Wicklungen je Phase an einem Wicklungsende mit Anzapfungen versehen sind

Info

Publication number: DE642679C
Application number: DEA62482D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-06-28
Filing date: 1931-06-28
Publication date: 1937-03-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Transformatoren, die im besonderen zur Kupplung von Netzen bestimmt sind. Um zwei mehrphasige Wechselstromnetze miteinander zu -kuppeln, genügt es in vielen Fällen nicht, die Spannungen der Größe nach zu regeln, sondern es ist auch erforderlich, die Spannungen der Phasenlage nacheinander entsprechend dem Phasenverschiebungswinkel der beiden Netze anzufassen. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Netze an mehreren Stellen miteinander, gekuppelt werden sollen und zwischen den einzelnen Kupplungspunkten längere Leitungen vorhanden sind, denen Impedanz nicht vernachlässigt werden kann. Würde man nämlich in derartigen Fällen die Phasenverschie¹-bung nicht berücksichtigen, so würden Aüs-.gleichströme entstehen, die eine zusätzliche Belastung der Transformatoren darstellen, zusätzliche Verluste hervorrufen und im besonderen' die Leistungsverteilung in unerwünschter Weise beeinflussen würden. Bisher 'hat man nun Netzkupplungseinrichtungen, die die obengenannten Bedingungen erfüllen, in der Weise ausgebildet, daß man zwei getrennte Regelaggregate anordnete, von denen das eine . eine Zusatzspannung liefert, die mit der Netzspannung phasengleich ist, während das andere eine Zusatzspannung liefert, die auf der Phasenspannung senkrecht steht. Derartige Regeleinrichtungen werden verhältnismäßig kompliziert und erfordern infolgedessen hohe Anschaffungskosten.

Die Erfindung gestattet eine Regelung der Spannung sowohl der Größe als auch der Phase nach mit !einfachsten Mitteln und unter Verwendung nur 'eines einzigen regelbaren MJehrphasentransformators, dessen Wicklungen je Phase an einem Wicklungsende mit Anzapfungen versehen sind. Zu diesem Zweck ist der Transformator erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die angezapften Wicklungsteile der Wicklungen aller Phasen in Polygon geschaltet sind und daß die Spanniungsänderung durch Neubildung' eines oder mehrerer Eckpunkte der in Polygon geschalteten angezapften Wicklungsteile unter Verwendung anderer Anzapfpunkte erfolgt. Hierdurch läßt sich die für die Netzkupplung erforderliche Einstellung der Spannungsverhältnisse sowohl der Größe als auch der Phasenlage nach ohne -weiteres erzielen. Der wesentliche Unterschied des Gegenstandes der Erfindung von den bekannten Regeltransformatoren besteht darin, daß nicht wie sonst die Netzanschlüsse an den Transformatoranzapfungen entlang ge-

schaltet werden, wobei eine Regelung der Phasenlage nicht zu erzielen wäre, sondern daß die Netzanschlüsse im allgemeinen mit bestimmten Wicklungspunkten fest verbüß? den sind und die Regelung in neuartigst Weise durch Neubildung der sonst fest riif einander verbundenen Eckpunkte einer Poly-' gonschaltung erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Umschaltung wird das durch einen ίο Teil der Wicklungen gebildete Spannungspolygon, bei Dreiphasenstnom ist das Polygon ein. Dreieck, in. bezug auf seine Größe oder seine Phasenlage oder beide Merkmale verändert und hierdurch jede beliebige RegeliS stellung erzielt.

Um für alle Regelstellungen symmetrische Lage und Gleichheit der resultierenden Spannungsvektoren zu erhalten, erfolgt die Verkettung der Phasen in der Weise, daß die miteinander verbundenen Anzapfpunkte beim Durchlaufen der Phasen in cyclischer Reihenfolge gleich weit von den Enden einer jeden Wicklung entfernt Hegen. Auch erfolgt die Regelung meistens gleichzeitig in allen Phasen. Man kann aber auch die einzelnen Verkettungspunkte unter Zulassung einer zeitweiligen Unsymmetrie nacheinander umschalten und erhält auf diese Weise noch eine Anzahl von Zwischenstufen. Um eine Grob- und Feinregelung zu erzielen, kann man die Anzapfstufen an den beiden Enden jeder Phasenwicklung mit verschiedener Größe ausführen. Die !erfindungsgemäße Anordnung kann entweder an der in. beliebiger Schaltung arbeitenden Wicklung eines Transformators mit getrennter Primär- und Sekundärwicklung oder auch eines Spartransformators ausgeführt werden. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß keine besondere Regelwicklung vorgesehen zu werden braucht, wie das bei den bekannten Einrichtungen zur Regelung der Größe und Richtung der Spannung erforderlich ist.

Der zur Regelung erforderliche Regelschal-4-5 ter hat bei der erfindungsgemäßen Anordnung zwei Aufgaben zu erfüllen: Regelung der Windungen innerhalb der Phasenwicklung und Neubildung der Verkettungspunkte der Phasen. Er muß also so eingerichtet sein, S° daß er einen" beliebigen Punkt der einen Phase mit einem beliebigen Punkt der anderen Phase verbindet. Praktisch ist es aber meistens nicht erforderlich, Spannungsgröße und-richtung ganz unabhängig voneinander zu regeln. Man kommt alsdann auch mit einem einzigen normalen Regelschalter aus, der bekanntlich einen, festen Punkt mit einem beliebigen anderen Punkt verbindet. Es braucht in diesem Falle lediglich eine Neubildung der Verkettungspunkte zu erfolgen. Man erhält dadurch eine Regelung sowohl der Größe als auch der Richtung der Spannung, allerdings in einer ganz bestimmten Abhängigkeit von-, pinander.

'^>r.'i«i In den Abb. ι bis io sind Spannungs- ^jeljfcigramme für verschiedene Schalterstellun-■i*gy£fi wiedergegeben, wobei eine Regelung der " Spannung in einem bestimmten Prozentsatz ihrer Größe und die Richtungsregelung um einen bestimmten Winkel α vorgesehen ist. Die Abb. 1 bis 6 beziehen sich hierbei auf die Hoch- bzw. Niederspannungsseite eines Transformators mit getrennten Wicklungen, während die Abb. 7 bis 10 für einen Spartransformator gelten. In allen Ausführungsbeispielen haben die gleich weit von den Enden liegenden Anzapfungen in jeder Phase die gleiche Ziffer erhalten. Die Bezeichnung der Anschlußpunkte erfolgt in üblicher Weise mit UVW bzw. uvw. Außerdem sind die Anschlußpunkte durch Kreise und die Verkettungspunkte durch schwarze Punkte besonders hervorgehoben.

Den Abb. 1 bis 3 liegt die Sternschaltung zugrunde, während bei Abb. 4 bis 6 von einer Dreieckschaltung ausgegangen ist. Die Abb. 1 und 4 zeigen die reine Stern- bzw. Dreieckschaltung, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur als Grenzfälle auftreten. Die gleichzeitige Regelung der Spannung nach Größe und. Phasenlage wird durch eine Neubildung der Eckpunkte der in Dreieck geschalteten angezapften Wicklungsteile erreicht. Sie erfolgt in den Abb. 2 und 5 im p-ositiven und in Abb. 3 und 6 im negativen Sinne. In allen diesen Fällen fallen die Anschlußpunkte der Netzphasen mit den Verkettungspunkten der Wicklungsphasen nicht zusammen. Im übrigen geht die ursprüngliche Sternschaltung allmählich in eine Dreieckschaltung bzw. die Dreieckschaltung in eine Sternschaltung über. Im Grenzfall kann also die Richtung der Spannung um ^r 3°° geändert werden. Unter der Voraussetzung konstanter verketteter Spannung braucht man hierzu beim Übergang ¹⁰S von Stern- auf Dreieckschaltung das}⁷3fache der ursprünglichen Windungszahl.

Für eine Sparschaltung ist in Abb. 7 der Fall wiedergegeben, bei welchem eine Übereinstimmung beider Seiten nach Größe und Richtung der Spannung besteht. In Abb. 8 ist zwar die Größe der Spannung gleich, jedoch weichen die beiden Seiten in bezug auf die Richtung der verketteten Spannungen um den Winkel α ab. In Abb. 9 decken sich wiederum die Spannungen der Richtung nach, jedoch sind die Größen verschieden. In Abb. ι ο weichen schließlich die Spannungen beider Seiten sowohl der Größe als auch der Richtung nach voneinander ab. Um bei der Sparschaltung die Regelungen durchführen zu tonnen, gibt man zweckmäßigerweise den

Anzapfstufen an den beiden Enden jeder Phasenwicklung verschiedene Größe, da man auf diese Weise eine genauere Einstellung der geregelten Spannung auf die gewünschte Größe und Phasenlage erreichen kann.

Claims

'Patentansprüche:

1. Mehrphasiger Netzkupplungstransformator mit regelbarer Spannung sowohl der Größe als auch der Phasenlage nach, dessen Wicklungen je Phase an einem Wicklungsende mit Anzapfungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die angezapften Wicklungsteile der Wicklungen aller Phasen in Polygon geschaltet sind und daß die Spannüngsänderung durch Neubildung eines oder mehrerer Eckpunkte der in Polygon geschalteten ange-' zapften Wicklungsteile unter Verwendung anderer Anzapfpunkte erfolgt.

2. Regeltransformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Netzphase (U, V, W) an einen außerhalb des Polygons liegenden Endpunkt einer Phasenwicklung angeschlossen 'und der andere Endpunkt (1) dieser Phasenwicklung an den Anzapfungen (1 bis 9) der benachbarten Phasenwicklung entlang schaltbar ist (Abb. 2).

3. Regeltransformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beliebige Anzapfungen (z. B. 4) der einen Phasenwicklung (z. B. W) mit beliebigen Anzapfungen (z. B. 9) der benachbarten Phasenwicklung (z. B. U) einen Eckpunkt des Polygons bilden (Abb. 3). .

4. Regeltransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenwicklungen an beiden Enden Anzapfungen besitzen (Abb. 4 bis 6).

5. Regeltransformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfstufen an beiden Enden jeder Phasenwicklung verschiedene Größe besitzen.

6. Regeltransformator nach Anspruch 1 für Sparschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Netzanschlüsse (u, v, w) an den den primären Netzanschlüssen (U, V, W) gegenüberliegenden Wicklungsenden angeordnet sind (Abb. S und 10).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen