Einphasen-Transformator in Spar-Schaltung. Der Energieaustausch zwischen gekuppel ten Hochspannüngsfernleitungsnetzen wird bekanntlich von besonderen Transformatoren, meistens grosser Leistung, besorgt. Solche Kupplungstransformatoren sind nun einer seits infolge ihrer grossen Leistung und ander seits wegen der hohen Isolationsansprüche, welche von beiden Hochspannungsnetzen an die zugehörigen Wicklungen gestellt werden.
recht kostspielig und drücken zudem mit ihren grossen Verlusten nicht unerheblich auf den Wirkungsgrad der Übertragung. Man hat deshalb nach Mitteln gesucht, um die Trans formatoren zu verbessern. Das nächstliegende Mittel wäre, die Transformatoren in Spar- schaltung aufzubauen, wobei die Einsparung um so grösser ist, je näher das übersetzungs- verhältnis der Eins kommt.
Nun geht aber bekannterweige die Streureaktanz solcher Spartransformatoren um so stärker zurück, je mehr sich das Übersetzungsverhältnis die ser Grenze nähert, und .die Kurzschlussfestig- keit derselben. wird immer problematischer.. Die zu lösende Aufgabe besteht also darin, Spartransformatoren mit ausreichender Streu reaktanz herzustellen.
Man hat schon vor geschlagen, die fehlende Streureaktanz durch zusätzliche Drosselspulen zu beschaffen, weil diese aber gerade im Kurzschlussfall wirksam sein müssen, werden sie unverhältnismässig gross und zudem wegen ihrer hohen Isolation kostspielig.
Man hat auch schon vorgeschla gen, die Streureaktanz solcher Spartransfor matoren dadurch zu. erhöhen, dass man die Spannungstransformation nicht direkt an den beteiligten Wicklungen vornimmt, sondern über besondere Schubwicklungen von niedriger Spannung. Dies ist aber wegen der Doppel transformation von hohen Spannungen recht teuer und verschlechtert zudem noch den Wirkungsgrad des Kupplungstransformators ganz erheblich.
Es ist auch angegeben wor den, die Transformation nicht unmittelbar an dem der betreffenden -Spannung der Spar-- wicklung entsprechenden Punkte vorzuneh men, sondern denselben an ihr so weit zu ver- legen, dass durch die dann wieder benötigte zusätzliche Sonderwicklung die fehlende Re aktanz erzeugt wird.
Man sieht aber sofort, dass der Anzapfpunkt um so weiter von sei nem ursprünglichen Standort wegrücken muss, je mehr das Übersetzungsverhältnis des Spar transformatbrs sich der Eins nähert, und man hat dann schliesslich auch hier zu dem Notmittel der Schubwicklungen gegriffen, um die erforderliche Reaktanzvergrösserung zu erreichen.
Die Aufgabe, Kupplungstransformatoren unverfälschter Sparschaltung auszuführen und sie zudem mit einer Reaktenz auszu rüsten, welche von derselben Grössenordnung ist wie die eines entsprechenden Transforma tors mit zwei getrennten Wicklungen, konnte also mit den bisherigen Mitteln nicht gelöst werden.
Man hätte wohl Wicklungsanord nungen treffen können, welche Streuflüsse von genügender Mächtigkeit erzeugt haben würden, welche bis zu einem, Mehrfachen der üblicherweise noch tragbaren angewachsen wären, aber es fehlte die Möglichkeit für eine wohlgeordnete Rückführung derselben und zur Verhütung einer verheerenden Wirbel strömung in den in ihrem Wege liegenden Jochen, massiven Wicklungsabstützungen und Kastenblechen. Gegenstand der Erfindung ist nun ein Einphasentränsformator in Sparschaltung, vornehmlich zur Kupplung von Hochspan nungs - Fernleitungsnetzen,
mit beliebigem, auch der Eins sich näherndem Übersetzungs verhältnis und mit einer besonderen Tertiär wicklung, bei welchem erfindungsgemäss die auf einem zylindrischen radial- oder evol- ventenförmig geblechten Magnetkern in Spar schaltung angeordnete Wicklung derart aus gelegt ist, dass eine Reaktanzspannung von der bei Transformatoren mit getrennten Wicklungen üblichen Grössenordnung von 6 bis 12 % erhalten wird,
und dass der ge samte Wicklungskörper von rings um den Kern angeordneten U-förmigen Rücksehluss- paketen käfigförmig derart umschlossen ist. dass der erzeugte Streufluss praktisch von den schmalen Blechkanten des Magnetgestelles aufgenommen wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele .der Erfindung in Fig. 1 bis 4 in Auf riss und Grundriss, zur Hälfte geschnitten. dargestellt. Die Fig. 5 zeigt ein Schema der Hochvoltwicklung und die Fig. ja und 3a zeigen Streufeldbilder.
In den Figuren ist mit a der radial- oder evolventenförmig geblechte gern des Ma gnetgestelles bezeichnet, und mit b rings um den gern gruppierte Rückschlussteile, welche aus Paketen U-förmiger Bleche bestehen. Mit c ist der eine Teil der in Sparschaltung aus geführten Wicklung bis zum Anzapfpunkt der transformierten Spannung bezeichnet, und dl, d2 stellen die andern Teile derselben bis zu ihrem festgeerdeten Sternpunkt dar. Die Tertiärwicklung ist in zwei Wicklungsteile <I>ei,</I> e2 aufgeteilt.
Die Wicklungen c, dl, dz und ei, e,. sind Scheibenwicklungen oder Magenwicklungen. Die Ableitung der Wick lung c ist mit<I>U,</I> die der Wicklungen d1, <I>d.,</I> mit u, und die Ableitungen der Wicklungen ei, e2 sind mit x1, <I>x,</I> bezeichnet. Mit f,., <I>f</I> sind schliesslich die Isolationen zwischen dem Wicklungskörper und dem Magnetgestell an gegeben; die Erdung ist mit o angegeben.
Kupplungstransformatoren, bestehend aus drei Einphasentransformatoren in Spar schaltung, deren Sternpunkt fest geerdet ist, sind stets mit einer in Dreieck geschalteten Tertiärwicklung versehen, um bei Erdschluss einer Phase nicht als Drosselspule zu wirken. Falls nun dieser Tertiärwicklung keine an dere Aufgabe überbunden wird, so kann ihre Reaktanzspannung zu den beiden Hauptwick lungen des Transformators ohne besondere Mittel in den zulässigen Grenzen gehalten werden.
In diesem Fall wird die Wicklungs anordnung des Transformators so getroffen, dass Primär-, Sekundär- und Tertiärwicklui- gen in der bekannten Scheibenform derart aufgebaut werden, dass von der Mittelebene des Magnetgestelles aus, welche als Sym metrieebene wirkt, als dem Punkt des höch sten Wicklungspotentials nach beiden Enden hin die Spannung kontinuierlich bis zum ge- erdeten Sternpunkt abfällt. Man erreicht auf diese Weise eine Anordnung der Wicklungen. welche mit einem gleinstaufwand an diesel ben gegeneinander isolierenden Werkstoffen auskommt, und damit einen denkbar ein fachen und billigen Gesamtaufbau des Wick lungskörpers.
Weiter ergibt sich der Vorteil. dass zur Unterdrückung von Wirbelstrombil- dungen im Wicklungskörper selbst, hervor gerufen durch die Streuflüsse, beliebig viele Scheibenwicklungen konzentrisch zueinander ohne Verdrillung parallel geschaltet werden können, weil jede derselben praktisch vom gleichen Teilstreufluss geschnitten wird.
Die grossen axialen gurzschlusskräfte, welche sich bei dieser Wicklungsanordnung ergeben, wer den in der Hauptsache von den magnetischen Rückschlüssen b aufgenommen, welche den gesamten Wicklungskörper käfigförmig um schliessen. Das Streufeld der Wicklungen in Sparschaltung hat infolge der isolationsfreien Anordnung die Form eines Dreiecks, dessen Spitze den Ort des maximalen Streuflusses anzeigt (siehe Fig. Ja).
Da der letztere sich aussen herum über die Rückschlusspakete schliesst, so werden seitlich an denselben Saugbleche g angebracht, um ein Eindringen des Streuflusses in, die Breitseiten der Bleche der Rückschlussstege zu verhindern. Die Saug bleche g liegen aneinander zugekehrten Sei tenflächen der Stege der U-Pakete des Rück schlusses zwischen denjenigen Stellen, wo der austretende Streufluss der in Sparschaltung geschalteten Wicklungen angenähert sein Maximum erreicht.
Wenn die Tertiärwicklung zur Verbesse rung des Leistungsfaktars des Kupplungs transformators noch mit einem Synchron motor belastet wird, wie dies häufig vor kommt, dann wird die Leistung dieser Wick lung, bezogen auf die Eigenleistung des Spar transformators, um so grösser, je näher das Übersetzungsverhältnis des letzteren sich Eins nähert, und ihre Reaktanzspannung zu dessen Wicklungen würde unzulässige Werte an nehmen,
falls man die Anordnung nach Fig.1 beibehalten "würde. Für diese Fälle ist ein konzentrischer Wicklungsaufbau gemäss Fig. 3 zweckmässig, bei welchem die Tertiärwick- lung eine mindestens zweifache Streufeldver- kettung mit der Wicklung in Sparschaltung erhält und die Anzahl dieser Verkettungen zunimmt, je mehr sich das Übersetzungsver hältnis der Wicklung in Sparschaltung der Eins nähert.
Man erhält zudem einen äusserst isolationsarmen Aufbau des gesamten Wick lungskörpers, wenn man die Wicklungen e. d des Spartransformators in einzelne konzen trisch übereinandergeschobene Wicklungs zylinder aufteilt und diese gemäss Fig. 5 in Reihe derart miteinander verbindet,
dass vom geerdeten Ende zum vollisolierten Ende die Spannung praktisch gleichmässig fortschreitet und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wicklungszylindern immer nur der Mittel- wert ihrer Summenspannung auftritt. Diese Anordnung setzt aber volle Überschlags distanz zwischen Anfang und Ende der Spar wicklung voraus, welche nur dadurch mög lich ist, dass, wie oben erwähnt,
der Wick- lungskörper quer zur Richtung des erzeugten Streuflusses eine grosse Breite und eine ent sprechend kleine axiale Länge besitzt. Erst dadurch ist es auch möglich geworden, die Spannung der einzelnen Wicklungszylinder auf einen isolationstechnisch nicht mehr be deutenden Wert herunterzudrücken.
Der Streufluss dieser Wicklungen schliesst sich hier über die Flanschen der U-förmigen Rück schlusspakete b, der Ort seiner grössten Dichte liegt ungefähr in der Mitte derselben (Fix. 3a), und im Hinblick auf die den hohen Span nungen entsprechenden grossen Abstände der Wicklungen von den Flanschen .der Rück schlusspakete b bedarf es bloss einer reich lichen Anzahl denselben, um auch die Zonen der grössten Streuflussdichten unter völlige Kontrolle zu bringen.
Man kann aber auch mit einer kleineren Zahl von Rückschluss- paketen b auskommen, wenn man an den ein ander zugekehrten Flächen derselben eine entsprechende Zahl von Saugblechen g auf setzt, wodurch der Streufluss gezwungen wird, für seinen Rückfluss die schmalen Sei ten der Bleche zu benützen, wie in Fig. 4 gezeigt.