DE642853C - Einrichtung zur Umwandlung eines Dreiphasensystems mit hohen Spannungen in ein Zweiphasensystem mit hohen Stroemen, bei der das zweiphasige System ueber zwei Spartransformatoren in Scott-Schaltung an das dreiphasige System angeschlossen ist - Google Patents

Description

Bei Anwendung der Scotts eben Schaltung zur Umwandlung .eines Dreiphasensystems in ein Zweiphasensystem hat man bisher für den Basis- und für den Höhentransformator je einen normalen Einphasentransformator mit je zwei Wicklungen (primär und sekundär) verwendet. Bei großen Übersetzungsverhältnissen, insbesondere bei großen sekundären Stromstärken, macht der Aufbau derartiger Transformatoren, insbesondere wenn die Streuung in mäßigen Grenzen zu halten ist und wenn das Soott-Aggregat geregelt werden muß, größere Schwierigkeiten. Natürlich müssen die für das Schalten von Wicklungsanzapfungen erforderlichen Schaltapparate, wie Regelschalter bzw. Lastschalter und StU-fenwähier, bei großen Sekundärstromstärken auf der Primärseite, also auf der Dnehstromseite, vorgesehen werden. Um auch bei der ao Regelung die Symmetrie zu wahren, d. h. um eine Verschiebung des Anschlußpunktes der Höhenwicklung an die Basiswicklung zu vermeiden, kann die Basiswicklung nur mittels zweier symmetrisch, zu dem genannten Anas schlußpunkt angeordneter und auch, symmetrisch zu schaltender Stufenschalter geregelt werden. Außerdem ist bei dieser bekannten Anordnung die Regelung der Primärseite auch insofern mit 'Nachteilen verbunden, als die magnetische Sättigung der Transformatoreisenkerne bei der Regelung ebenfalls geändert wird. Die Eisenkerne fallen daher größer aus als bei normalen Transformatoren gleicher Leistung, da sie für den ungünstigsten Belastungsfall, bei dem der Regelschalter die geringste Windungszahl eingeschaltet hat, bemessen sein müssen. Infolge dieser Induktionsänderung während des Regelvorganges können auch, die Überschaltwiderstände oder Überschaltdrosseln gar nicht auf den bei allen Stufen gleich günstigen Wert abgeglichen werden. Dieser kann wohl für eine einzige Stufe eingestellt werden; dann stimmt aber diese Einstellung für die übrigen Stufen wegen der wechselnden Stufenspannung und Schaltleistung nicht, und man müßte für alle übrigen Stufen schlechtere Überschaltverhältnisse zulassen.

Ferner müssen bei den bekannten Schaltungen sämtliche Primärwicklungsteile hinreichend stark isoliert werden, da sie auch beim Abschalten mit der hohen Netzspannung in Verbindung bleiben und frei ausschwingen können.

Außer diesen Nachteilen besteht bei den bekannten Schaltungen noch die Schwierigkeit der Strommessung. Die hierfür erforderlichen Instrumente, wie Meßwandler bzw. Strom-

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zeiger, wird man natürlich mit Rücksicht auf die hohen Sekundärstromstärken in den Primärstromkreis legen. Dann sind aber während der Regelung der Transformatoren auch 5. die Übersetzungsverhältnisse der Meßwandler entsprechend umzuschalten, was umständliche Apparate notwendig macht und die Meßgenauigkeit beeinträchtigt. Den Sekundärstrom des Basistransformators kann man überhaupt ίο nur durch besondere Kunstschaltungen oder aus Umrechnungstabellen ermitteln, da sich ja der Strom des Höhentransformators auch auf die beiden Bäsiswicklungszweige verteilt. Von einer genauen Messung des Basissekundärstromes kann infolgedessen bei der bekannten Schaltung keine Rede sein.

Ähnliche Verhältnisse würden sich ergeben, wenn man das Scott-Aggregat in einer ebenfalls schon vorgeschlagenen, regelbaren Sparschaltung betreiben würde, bei der man außerdem in der Wahl des Übersetzungsverhältnisses stark beschränkt wäre.

Um alle diese Nachteile zu vermeiden, und um an Regelschaltern und Meßeinrichtungen zu sparen, greift man zur Zwischentransformation und verwendet für das Scott-Aggregat auf der Dreiphasenseite zwei Spartransformatoren, an die auf der Zweiphasenseite je ein Einphasentransformator mit zwei Wickhingen (Primär- und Sekundärwicklungen) angeschlossen sind. Um nun hierbei mit geringstem Aufwand an Werkstoffen auszukommen, werden gemäß, der Erfindung auf dem Eisenkern jedes der beiden Spartransformatoren die Primär- und Sekundärwicklungen je eines der beiden Einphasentransformatoren des Zweiphasensystems angeordnet, deren Primärwicklungen über je einen Stufenschalter· an die Sparwicklungen angeschlossen sind. Gegenüber der oben geschilderten bekannten Schaltung mittels zweier in Scott-Schaltung zusammengeschalteter einphasiger Zweiwicklungstransformatoren ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Aufwand an Eisen für die Magnetkerne nicht erhöht, weil die in den bekannten Schaltungen im Primärkreis zu regelnden Transformatoren ohnehin größere Eisenkerne mit Rücksicht auf die während der Regelung veränderliche Induktion haben müßten. An dieser Sachlage würde sich, in dieser Hinsicht auch nichts ändern, wenn bei dem erfindungsgemäßen Transformatorsatz eine andere Aufteilung der Eisenkerne vorgenommen würde und z. B. die Spartransformatören für sich auf einem Eisenkern, die Einphasentransformatoren zusammen auf einem zweiten Eisenkern vereinigt wurden. Auch eine durch Transportrücksichten gegebene weitergehende Unterteilung- der Eisenkerne ware hierbei denkbar, derart, daß. die Sparwicklungen auf zwei getrennten Eisenkernen und die Einphasentransformatoren für sich auf zwei weiteren Eisenkernen untergebracht sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht die einwandfreie Messung der großen Sekundärströme in den beiden an die Sparschaltung angeschlossenen Einphasentransformatoren, da hierbei lediglich das feste Übersetzungsverhältnis des Einphasentransformators zu berücksichtigen ist. Für Basis und Höhe ist nur je ein Stufenregelwerk mit den zugehörigen Schaltern, z. B. Stufenschaltern und Lastschaltern, Antriebsmitteln und Getriebeteilen erforderlich. Eine Verlagerung des Anschlußpunktes zwischen Basis- und Höhenwicklung und eine unsymmetrische Belastung des Dreiphasennetzes tritt hierbei auch während der Regelung praktisch nicht auf. Die Einphasentransformatoren und die Spartransformatoren können untereinander gleich groß ausgeführt werden, insbesondere wenn die Spartransformatoren in bekannter Weise mit Ums ehalt vorrichtungen für den Austausch des Basistransformators gegen den Höhentransformator und umgekehrt ausgerüstet werden. Die Reservehaltung von Transformatoren für Störungsfälle ist damit wesentlich vereinfacht.

In Fig. ι ist die bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete Schaltung dargestellt, während Fig. 2 den Zusammenbau der Einphasentransformatoren mit den zugehörigen Spartransformatoren auf gemeinsamem Eisenkern zeigt.

ι (Fig. 1) ist die Wicklung des Basisspartransformators und 2 die Wicklung des Höhenspartransformators. Das Ende 5 der · Höhenwicklung 2 ist an die Mitte 3 der Basiswicklung ι angeschlossen. Die drei Netzphasenleiter des Drehstromsystems liegen an den Enden U, V, W der beiden Sparwicklungen. Um die Höhen- mit der Basiswick- -■* lung vertauschen zu können, liegen zwei Phasenleitungen bei diesem Ausführungsbeispiel über einen Umschalter bzw. über einen Anzapfschalter an den beiden Enden U und V der Wicklungen 1 und 2. Bei Vertauschung der Lage beider Wicklungen ist das Wicklungsende W der Wicklung ι an die Mittel- no anzapfung 4 der Wicklung 2 zu legen, während der an W angeschlossene Phasenleiter selbst an das Ende 5 der Wicklung 2 gelegt wird. Die mit U verbundene Phasenleitung wird auf einen höheren Potentialpunkt bzw. an das Ende der Wicklung 2 mit Hilfe des Umschalters 6 geschaltet, während die an V liegende Phasenleitüng durch den Umschalter 7 an die Anzapfung 8 der Wicklung 1 zu schließen ist. So ergibt sich wieder die für die Symmetrie erforderliche Spannungs- und Stromverteilung. Die beiden Einphasentrans-

f'ormatoren 9 und - ίο sind mit ihren Primärwicklungen 11 und 13 an die Spartransformatoren der Scott-Schaltung, und zwar mit Hilfe der Stufenschalter 15 und 16 angeschlossen. Die anderen Enden der beiden Primärwicklungen 11 und- 13 liegen fest an Anzapfungen 17 und 18 der Spartransformatoren. Um Anzapfungen· zu vermeiden, können diese Enden auch unmittelbar mit den Enden der Sparwicklungen 1 und 2 verbunden werden, wenn die Primärspannungien der Einphasentransformatoren nur um die Regelstufen von den Spannungen der Wicklungen 1 und 2 abweichen sollen. Die Stromverbraueher, z. B. elektrische Öfen, sind an die Sekundärwicklungen 12 und 14 angeschlossen. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausf üh-. rungsbeispiel der Erfindung hat das ganze Scott-Aggregat zwei Eisenkerne, und zwar ist der Einphasentransformator ι ο mit der Sparwicklung ι des Basistransformators auf einem gemeinsamen Eisenkern 20 untergebracht. Für die Höhenwicklung ergibt sich die gleiche Anordnung. Es handelt sich hierbei also um vierfenstrige Eisenkerne, deren mittlere Schenkel bewickelt sind. Der obere Mittelschenkel trägt die Bäsiswicklung 1, die mit den Wicklungsenden V und W an die Phasenleitungen des Drehstromnetzes angeschlossen ist, und die über den Regelschalter 16 mit der auf dem unteren Mittelschenkel liegenden Primärwicklung 11 des Einphasentransformators 10 verbunden ist, dessen Sekundärwicklung 12 auf dem gleichen unteren Mittelschenkel liegt.

Natürlich kann man auch sämtliche Wicklungen, d.h. die Basiswicklung 1, die Höhenwicklung 2 und die Wicklungen 11 bis 14 der Einphasentransformatoren 9 und 10 auf einem gemeinsamen Eisenkern anordnen. Auch können die Einphasentransformatoren für sich zusammengefaßt werden und in einem gemein-■ samen Gehäuse mit getrennten oder gemeinsamen Eisenkernen untergebracht werden, während die Sparwicklungen für sich ebenfalls auf -einem gemeinsamen oder zwei getrennten Eisenkernen liegen können.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat noch gegenüber der bekannten Scott-Schaltung

go zweier Spartransformatoren oder gegenüber der bekannten S00tt-Schaltung zweier einphasiger Zweiwicklungstransformatoren ohne Zwischentransformation den Vorteil, daß die Versehachteluing der hohe Ströme führenden Sekundärwicklungsteile mit den an hoher Spannung liegenden Primärwicklungsteilen in Fortfall kommt, und daß. die einphasigen Transformatoren bei der erfindungsgemäßen Anordnung ohne Anzapfungen ausgeführt werden können. Dies bedeutet eine wesentliche Erleichterung, da Anzapfungen in, Hochstromtransformatoren zur Unterdrückung der Wicklungsunsymmetrieny die. hohe· Züsatzverluste im Kupfer zur Folge haben, komplizierte Wicklungsanordnungen erforderlich -machen würden. · - -"' .

Zwar ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der reinen Sparschaltung und der Schaltung mit zwei einphasigen Zweiwicklungstransformatoren gegenüber für Basis und Höhe je eine Wicklung, nämlich die Primärwicklung 11 bzw. 13, zusätzlich vorhanden. Eine Erhöhung des gesamten Kupfergewichtes tritt hingegen hierdurch nicht ein. Infolge der geringeren primären Stromstärken der Einphasentransformatoren werden die mit den Summenströmen belasteten Teile der Sparwicklung entlastet und können geringeren Kupferquerschnitt haben. Ein Teil des Rupfergewichtes ist also aus den Sparwicklungen herausgenommen und in die Primärwicklungen der Einphasentransformatoren verlegt. In fabrikatorischer Hinsicht ist diese Anordnung, insbesondere bei großen Kupferquerschnitten sogar vorteilhafter,, da sich bekanntlich Wickhingen mit kleineren Kupferquerschnitten leichter herstellen lassen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   Ί. Einrichtung zur Umwandlung eines Dreiphasensystems mit hohen Spannungen in ein Zweiphasensystem mit hohen Strömen, bei der das zweiphasige System über zwei Spartransformatoren in Scott-Schaltung an das dreiphasige System angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Eisenkern Jedes der beiden Spartransformatoren die Primär- und Sekundärwicklungen je eines, der beiden einphasigen. Transformatoren des zweiphasigen Systems angeordnet und jeder Einphasentransformator über je einen Stufenschalter an die zugehörige Sparwicklung angeschlossen ist.
2. 2. Einrichtung zur Umwandlung eines Dreiphasensystems mit hohen Spannungen in ein Zweiphasensystem mit hohen Strömen, bei der das zweiphasige" System über zwei Spartransformatoren in Scott-Schal-.rung an das dreiphasige System angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ■die Spartransfqrmatoren mit getrennten oder gemeinsamen Eisenkernen und die an sie über Stufenschalter angeschlossenen Einphasentransformatoren des zweiphasigen Systems mit getrennten oder gemeinsamen Eisenkernen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Wicklungen der beiden Einphasentransformatoren

   mit den beiden Sparwicklungen des dreiphasigen Systems auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet sind.
4. 4. Einrichtung nach. Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß. Schaltvorrichtungen zur Vertauschung der Lage des Basis- und des Höhentransformators vorgesehen sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärkreis der Einphasentransformatoren Strommeßgeräte bzw. Stromwandler enthält.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Berlin, gedruckt in der Reichsdruckerei