Transformatoren mit Stufenregelung unter Last: Theorie, Aufbau, Anwendung [Reprint 2019 ed.] 9783486769623, 9783486769616

Table of contents :
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
I. Einleitung
II. Anzapfungen und Schaltungen der Regeltransformatoren
III. Die gebräuchlichen Verfahren der Stufenschaltung
IV. Regelbereich und Stufenzahl
V. Wicklungsaufbau der Regeltransformatoren
VI. Grundsätzliches über die Bauart der Regelapparate
VII. Antriebsvorrichtungen
VIII. Die verschiedenen Bauformen an Beispielen
Schrifttum
Zusammenstellung der Abkürzungen der hauptsächlich vorkommenden Firmen
Sachverzeichnis

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Transformatoren mit Stufenregelung unter Last Theorie, Aufbau, Anwendung

von

Karl Bölte VDE Rudolf Küchler VDE

Mit 159 Abbildungen

München und Berlin 1938

V e r l a g v o n R. O l d e n b o u r g

Copyright 1938 by R.Oldenbourg, München und Berlin Druck von R. Oldenbourg, München Printed in Germany

Vorwort. Einer der größten Fortschritte, den die Geschichte des Transformatorenbaues aufzuweisen hat, ist der Einführung der Stufenregelung unter Last zu verdanken. Hierdurch wurde dem Transformator die ihn von der Maschine unterscheidende Starrheit genommen und damit eine Eignung für die Bedürfnisse der Spannungshaltung und der Verbundwirtschaft erzielt, die heute nicht mehr entbehrt werden kann. An der Ausbildung geeigneter Methoden zur Überschaltung von Anzapfung zu Anzapfung, sowie an der Entwicklung betriebssicherer Schaltelemente und Wicklungsanordnungen ist seit mehr als 10 Jahren von allen Seiten eifrig gearbeitet worden. Der inzwischen erreichte Stand ist so befriedigend, daß es nützlich erscheint, die Ergebnisse dieser Bemühungen, die in zahlreichen Aufsätzen der in- und ausländischen Fachliteratur zum Ausdruck kommen, erstmalig in Buchform zusammenzufassen. Dabei konnten die Verfasser, denen es vergönnt war, an dieser bedeutsamen Entwicklung bei einem der größten Unternehmungen der deutschen Elektroindustrie von Anfang an mitzuhelfen, ihre eigenen langjährigen Erfahrungen in den Dienst dieser Aufgabe stellen. Das vorliegende Buch wendet sich in erster Linie an die in der Praxis stehenden Betriebs-, Planungs- und Fertigungsingenieure. Es beschränkt sich daher auf das Wesentliche und versucht die Probleme in einfacher und anschaulicher Weise darzustellen. Dabei wurden die neuesten Veröffentlichungen des A E F berücksichtigt. Die verwendeten Bezeichnungen für die Bestandteile der Regeleinrichtungen entsprechen einem noch nicht veröffentlichten Entwurf des VDE zu einem Anhang der R E T (VDE) 0532/1934 1 ). Für diejenigen, die in Einzelfragen tiefer einzudringen wünschen, wird der angefügte Schrifttumsnachweis willkommen sein. Zahlreiche Firmen haben uns in unserem Bestreben, ein möglichst objektives Bild zu zeichnen, durch Überlassung von Bildmaterial und Unterlagen auf das freundlichste unterstützt und dadurch wesentlich zum Gelingen beigetragen. An dieser Stelle hierfür zu danken, ist uns eine angenehme Pflicht. Berlin, November 1937. Die Verfasser. J

) Die Begriffe Wähler und Lastwähler werden nach Verhandlungen während der Drucklegung des Buches voraussichtlich in „Anzapfwähler" bzw. „Lastanzapfwähler" geändert.

1*

Inhaltsverzeichnis. Seite

I. E i n l e i t u n g

9

II. A n z a p f u n g e n u n d S c h a l t u n g e n d e r l l e g e l t r a n s l ' o r m a t o r e n

.

11

1. Leistungstransformatoren a) Durchgehende, umkehrbare, umlenkbare Regelspule b) Mehrfache Umlenkung der Regelspule c) Sternpunktsregelung d) Regelung bei Dreieckschaltung e) Parallelbetrieb von Regeltransformatoren, Thiessenschaltung . .

14 14 17 18 19 19

2. Spartransformatoren a) Einfacher Regelsinn, Aufwärtsregelung b) Doppelter Regelsinn mit durchgehender oder umkehrbarer Regelspule c) Verdoppelung des Regelsinns durch Netzvertauschung oder Doppelschaltung d) Grob- und Feinregelung für sehr große Regelbereiche e) Sternsparschaltung f) V-Sparschaltung

23 24 25 26 28 29 30

3. Zusatztransformatorensätze a) Erregertransformator mit getrennten Wicklungen oder in Sparschaltung b) Einpolige Umschaltung c) Zweipolige Umschaltung

31 33 35

4. Transformatoren zur Wirk- und Blindstromregelung in Ringleitungen

36

III. Die g e b r ä u c h l i c h e n

Verfahren

der

Stufenschaltung . . . .

43

1. Stufenschaltung mit induktiven Widerständen 2. Stufenschaltung mit induktionsfreien Widerständen a) Lastschaltung mit einseitig angeordneten Überschaltwiderständen b) Lastschaltung mit beiderseits angeordnetenÜberschaltwiderständen IV. R e g e l b e r e i c h u n d S t u f e n z a h l

43 50 51 54 58

1. Transformatoren für Netzregelung 2. Regeltransformatoren für industrielle Zwecke, a-6-c-Regelung . . .

58 60

V. W i c k l u n g s a u f b a u d e r R e g e l t r a n s f o r m a t o r e n 1. Kurzschlußfestigkeit des Wicklungsaufbaues 2. Spannungsfestigkeit der angezapften Wicklung und des Reglers

31

64 .

65 71

—

6

—

Seite

VI. G r u n d s ä t z l i c h e s ü b e r die B a u a r t d e r R e g e l a p p a r a t e

. . . .

76

1. L a s t w ä h l e r a) F ü r Spannungsteilerschaltung b) Mit induktionsfreien Widerständen

77 77 78

2. L a s t s c h a l t e r a) F ü r Spannungsteilerschaltung b) Mit induktionsfreien Widerständen

81 82 83

3. K o n t a k t e des Lastschalters 4. Überschaltwiderstände 5. Schnellschaltevorrichtungen a) F ü r Spannungsteilerschaltung b) F ü r Widerstandsschaltung

89 90 94 95 96

6. W ä h l e r a) Z u s a m m e n a r b e i t e n m i t dem Lastschalter b) Schaltungen des Wählers c) Bauelemente des Wählers d) Isolation des Wählers VII. A n t r i e b s v o r r i c h t u n g e n 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Handantrieb Motorantrieb Anzeigevorrichtung Gehäuse des Antriebes Getriebe u n d Wellenleitungen Selbsttätige K o n t a k t v o r r i c h t u n g e n Gleichlauf mehrerer Regelschaltwerke

VIII. Die v e r s c h i e d e n e n B a u f o r m e n an B e i s p i e l e n

99 99 102 106 109 110 110 112 116 118 120 122 125 126

1. Spannungsteilerschaltungen a) L a s t w ä h l e r oc) B a u a r t S S W ß) » GE y) » BTI-1 ö) » MV b) Große Regelschaltwerke

SW f) » V. & H

160 161 167 168 173 175 176

Schriftum Zusammenstellung der kommenden Firmen Sachverzeichnis

178 Abkürzungen

der

hauptsächlich

vor180 181

I. Einleitung. Die Übersetzung eines Transformators ist bekanntlich gegeben durch das Verhältnis seiner Windungszahlen. Aber nur in seltenen Fällen wird eine unveränderliche Übersetzung befriedigen. Vielfach wird es nötig sein, Änderungen der primären Spannung so auszugleichen, daß die Sekundärspannung konstant bleibt. Ebenso kann eine Anpassung der Sekundärspannung an die Bedürfnisse des Stromverbrauchers erforderlich sein, der entweder den Spannungsabfall in seinen Zuleitungen kompensiert sehen will oder mit veränderlicher Spannung arbeiten muß. Schließlich können auch beide Forderungen gleichzeitig auftreten. Diesen Notwendigkeiten stand der Transformator mit seiner starren Übersetzung ursprünglich ziemlich hilflos gegenüber. Zwar konnten Anzapfungen an der Primär- oder Sekundärwicklung vorgesehen werden, die den gestellten Bedingungen an eine Veränderlichkeit der Übersetzung entsprachen, jedoch fehlte es an geeigneten Schaltmitteln, um diese ohne Betriebsunterbrechung wahlweise anschließen zu können. Man begnügte sich damit, eine beschränkte Zahl von Anzapfungen herauszuführen, u m diese gelegentlich umklemmen zu können oder sah einen Anzapfwähler vor, der aber nur im spannungslosen Zustande betätigt werden konnte. Daß mit diesen unzulänglichen Mitteln die gestellten Aufgaben nur unvollkommen oder auch gar nicht zu erfüllen sind, liegt auf der Hand. Trotzdem h a t m a n sich im Netzbetrieb jahrzehntelang damit abgef u n d e n und das Hauptgewicht auf die Regelung der Generatorenspannung gelegt. Die geringe Ausdehnung der damaligen Netze einerseits und die Anspruchslosigkeit der Stromabnehmer andererseits kamen sich dabei soweit entgegen, daß ernstliche Schwierigkeiten nicht a u f t r a t e n . Anders lief die Entwicklung bei gewissen Transformatoren für besondere Zwecke, beispielsweise bei Lokomotivumspannern. Hier war eine Umschaltung von Anzapfungen u n t e r Last zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit von vornherein unerläßlich. Eine ausgezeichnete Zusammenstellung der hierfür geschaffenen Regeleinrichtungen findet sich in dem von der A E G . im Jahre 1930 herausgegebenen und von H. Grünholz bearbeiteten Buche „Elektrische Vollbahnlokomotiven". Da ein näheres Eingehen auf die Einzelheiten dieser Schaltungen den R a h m e n der vorliegenden Schrift sprengen würde, mag dieser kurze Hinweis genügen. Wenn diese Lokomotivregler auch nur für geringe Betriebsspannungen entwickelt worden sind, so kann m a n sie doch mit Recht

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10

—

als die Vorläufer unserer heutigen Hochspannungs-Lastregelschalter bezeichnen. Die in der Nachkriegszeit einsetzende gewaltige Steigerung des Strombedarfs führte zu einer so starken Ausdehnung und Vermaschung der Netze, daß das Problem der Spannungshaltung und Energieflußsteuerung zu einer der brennendsten Fragen wurde. Die Regelung an den Speisepunkten der Netze reichte nicht mehr aus. Es mußten unter allen Umständen zusätzliche Mittel geschaffen werden. Wie in vielen Fällen von entsprechender Bedeutung wurden auch hier verschiedene Wege eingeschlagen, um zu dem gewünschten Ziel zu gelangen. Die einen wollten die Transformatoren in ihrer bisherigen Form bestehen lassen und dem Netz kontaktlose Regeleinrichtungen, nämlich Drehregler oder Schub- bzw. Gleittransformatoren, einfügen. Andere suchten nach Lösungen für einen geeigneten Lastregelschalter, mit dessen Hilfe feinstufig angezapfte Transformatoren geregelt werden könnten. Die Anfänge dieser Bestrebungen liegen nunmehr etwa 10 Jahre zurück. Inzwischen ist die Entwicklung zu einem gewissen Abschluß gekommen, der zu einem Urteil berechtigt. Der Schub- oder Gleittransformator hat sich ebensowenig wie der alte Drehregler durchsetzen können, weil er ähnlichen Spannungsbeschränkungen unterliegt wie der letztere. E r kann also in das Hochspannungsnetz nur über Isoliertransformatoren eingefügt werden, ein Umstand, der mit Rücksicht auf Herstellungskosten und Wirkungsgrad als untragbar anzusehen ist. Die Stufenregelung am Transformator selbst hat dagegen in einem solchen Umfange Anwendung gefunden, daß an der Zweckmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens ein Zweifel heute nicht mehr möglich ist. Die Entwicklung der Stufenregelschalter ist in verhältnismäßig kurzer Zeit durchgeführt worden. Die stärksten Impulse gaben hierbei die Vereinigten Staaten mit der Spannungsteilerschaltung und Deutschland mit der Widerstandsschnellschaltung. Diese verdankt ihren raschen Siegeszug der tatkräftigen und ideenreichen Förderung durch B. J a n s e n , dessen Name für immer mit dieser Konstruktion verbunden bleibt. Während sich die Widerstandsschnellschaltung insbesondere in Deutschland fast vollständig durchgesetzt hat, hängt man vor allem im Auslande vielfach noch an der älteren Spannungsteilerschaltung. Es hat jedoch den Anschein, als wenn die Widerstandsschnellschaltung nach und nach immer mehr Freunde findet. Hand in Hand mit der Konstruktion der Regelschalter ging die für die Stufenregelung unerläßliche Weiterentwicklung der Transformatoren. Die speziellen Aufgaben, die die Spannungsregelung und die Energieflußsteuerung stellen, erforderten auch besondere Maßnahmen für den Transformator in schaltungstechnischer Hinsicht. Sie bilden eine wesentliche Voraussetzung für den regelbaren Transformator. Ander-

—

11

—

seits sind sie auch weitestgehend unabhängig vom System des Regelschalters und sollen deshalb der Beschreibung der letzten vorangestellt werden. Eine weitere wichtige Frage betrifft die Größe des Regelbereiches und die Stufenzahl. Für beides haben sich im Laufe der Jahre genügend Anhaltspunkte ergeben, so daß im Interesse einer Vereinheitlichung der Schalter und Transformatoren Richtlinien gegeben werden können. Es ist ganz natürlich, daß der aus den Nöten der Netzfachleute hervorgegangene Transformator mit Stufenregelung unter Last neben der Spannungsregelung oder Energieflußsteuerung im Netz später auch noch anderen Aufgaben dienstbar gemacht wurde. Besonders bei Transformatoren für metallurgische Zwecke ist in steigendem Maße die Stufenregelung unter Last angewendet worden. Die Anforderungen, die hierbei an den Regelbereich und die Stufenzahl gestellt werden, gehen im allgemeinen erheblich über das Maß hinaus, das bei regelbaren Verteilungstransformatoren üblich ist. Die bauliche Durchbildung des regelbaren Transformators im Hinblick auf die Kurzschluß- und Spannungsfestigkeit stellt den Konstrukteur vor verantwortungsreiche Aufgaben. Sie sind nicht weniger wichtig als die sorgfältige Durchbildung der Elemente des Regelschalters und seiner Antriebsvorrichtung. Die konstruktive Vereinigung des Transformators mit seiner Stufenschalteinrichtung bietet eine Fülle von Kombinationsmöglichkeiten. Der ursprünglich neben dem Transformator aufgestellte Regelschalter ist längst dem ein- oder angebauten Regelschalter gewichen, nachdem das anfängliche Mißtrauen der Transformatorenbauer gegenüber dem neuen Schaltmechanismus durch die Betriebserfahrungen zerstreut worden ist 1 ). Wie aus Beispielen ausgeführter Regeltransformatoren hervorgeht, kann der Ein- oder Anbau der Schalteinrichtung auf verschiedenste Weise durchgeführt werden. Im Laufe der Zeit haben sich aber bestimmte Bauformen herausgeschält, deren Wahl im wesentlichen A^on der Größe des Regeltransformators abhängt.

II. Anzapfungen und Schaltungen der Regeltransformatoren. Bei den der Netzregelung dienenden Transformatoren bestimmen die im Netz auftretenden Spannungsabfälle den erforderlichen Regelbereich. Im allgemeinen hat man es mit Spannungsabfällen v o r und 1 ) B. Jansen: 10 Jahre Regeltransformatoren mit Jansenschaltern. ETZ 58 (1937) H. 32, S. 874.

—

12

—

h i n t e r dem Transformator zu tun. Der Regeltransformator hat also bei Leerlauf auf der Sekundärseite die Verbraucherspannung U2, bei Volllast die um den sekundären Spannungsabfall u2 erhöhte Spannung U2 + u2 zu liefern, während ihm an den Primärklemmen eine in den Grenzen U1 bis U1 — i/j schwankende Spannung zugeführt wird. Der sekundäre Spannungsabfall u2 schließt natürlich auch den Spannungsabfall des Regeltransformators selbst ein. Die Spannungsänderung ux auf der Primärseite wird im allgemeinen nicht allein von der Belastung des Regeltransformators selbst verursacht, sondern auch von den übrigen Stromverbrauchern, die an diesem Netzteil angeschlossen sind. Die Spannungsabfälle ux und u2 werden daher nicht notwendigerweise gleichzeitig auftreten oder ausbleiben, jedoch ist diese Möglichkeit durchaus gegeben, so daß man gezwungen ist, sie in Rechnung zu stellen. Im ungünstigsten Falle hat also der Regeltransformator bei niedrigster Primärspannung seine höchste Sekundärspannung und bei höchster Primärspannung seine niedrigste Sekundärspannung abzugeben. Die Grenzen des erforderlichen Übersetzungsverhältnisses sind daher: U1 "mal —

J j - ;

"min —

U1

—

^

+

Wx

.

^

U

Da die abgegebene Leistung eines Transformators der Induktion im Eisenkern proportional ist, sollte man ihn stets mit der maximalen Induktion, für die er ausgelegt ist, betreiben. Dieser optimale Betrieb würde bei Regeltransformatoren also bedingen, daß sie auf der Primär- u n d Sekundärseite mit Anzapfungen entsprechend den auf beiden Seiten tatsächlich auftretenden Spannungsänderungen versehen werden (vgl. Abb. l a ) . Eine solche Ausführung ist aus mehreren Gründen unausführ-

a A b i ) . 1.

b

L e i s t u n g s t r a n s f o r m a t o r m i t b e i d s e i t i g e r (n) u n d e i n s e i t i g e r (b)

Regelung.

bar: Einmal ist es gewöhnlich nicht möglich, auf der Niederspannungsseite überhaupt Anzapfungen anzubringen, denn hier ist die Windnngszahl vielfach zu klein, um eine ausreichende Feinstufigkeit zu erreichen, oder die Stromstärke so hoch, daß große konstruktive Schwierigkeiten

— 13 — für den Regler entstehen würden. Schließlich würde die Regelung auf beiden Seiten z w e i Regeleinrichtungen mit dem erforderlichen Zubehör notwendig machen, was die Wirtschaftlichkeit der Anordnung in Frage stellen müßte. Man wird sich daher stets für die Regelung auf der Primäro d e r Sekundärseite zu entscheiden haben und eineÄnderung der Induktion im Transformatorenkern wohl oder übel in Kauf nehmen müssen. Wählt man dabei die Nennspannung der nicht angezapften Wicklung gleich dem Mittelwert der an dieser tatsächlich auftretenden Spannung, so erreicht man, wie Abb. l b zeigt, die gleiche Materialausnutzung wie beim optimalen, d. h. beidseitig angezapften Transformator, da auf der nicht angezapften Seite eine der halben Spannungsänderung dieser Seite entsprechende Zahl von Windungen gespart wird, während auf der angezapften Seite die Windungszahl um den gleichen relativen Betrag erhöht werden muß. Die im ungünstigsten Falle auftretende Steigerung der Induktion um die halbe prozentuale Spannungsänderung auf der nicht angezapften Seite wirkt sich zwar auf den Eisenverlust und den Magnetisierungsstrom in bekannter Weise erhöhend aus, ist aber unbedenklich, da im entgegengesetzten RegelGrenzfall die Induktion um den gleichen Betrag sinkt. Die Wirkungen der Induktionsänderungen heben sich daher angenähert auf, wenn sie in erträglichen Grenzen bleiben. Um dies zu erreichen, wird angestrebt, die Anzapfungen auf derjenigen Seite anzuordnen, die den größten Spannungsänderungen ausgesetzt ist 1 ). Ist dies aus irgendwelchen Gründen nicht angängig und erreicht dadurch die Induktionsänderung Beträge von mehr als 5 bis 1 0 % , so ist eine entsprechende Senkung der mittleren Induktion und damit eine Vergrößerung des Transformators unvermeidlich. Im allgemeinen treten die größten Spannungsänderungen auf der Oberspannungsseite auf, ein Umstand, der der konstruktiven Durchbildung des Regeltransformators sehr zustatten kommt. Obwohl die Spannung, wie oben gezeigt, im allgemeinen auf b e i d e n Seiten des Transformators schwankt, ist es üblich, die mittlere Betriebsspannung der nicht angezapften Wicklung und die aus dieser und den einstellbaren Windungsübersetzungen errechneten Betriebsspannungen der angezapften Wicklung als Nennwerte zu betrachten und die technischen Daten des Regeltransformators auf diese zu beziehen. B e i s p i e l : Für die Speisung eines 6-kV-Netzes aus einem 50-kVNetz wird ein Regeltransformator benötigt. Die Verbraucherspannung ist 6000 V, der Spannungsabfall bei Vollast und cos cp = 0,8 beträgt im 6-kV-Netz 6 % , im Transformator 4 % , zusammen also 1 0 % . Die Primärspannung schwankt zwischen 4 5 0 0 0 und 5 5 0 0 0 V. Danach ergeben sich folgende Grenzwerte der Übersetzungen B. Jansen, Spannungs- und Leistungsregelung in vernaschten spannungsnetzen. Elektr. Wirtsch. 36 (1937) H. 26, S. 828.

Mittel-

— u.m a x u,min

14

—

55000 ~9,17 6000 45000 6,82. 6600 ~

Da die größte Spannungsänderung auf der Primärseite auftritt, sollen die Regelanzapfungen auf dieser Seite angeordnet werden. Die Sekundärspannung wird gleich dem Mittelwert aus 6600 und 6000 V gewählt, das sind 6300 Y. Die Grenzwerte der primären Nennspannungen errechnen sich sodann zu 6300 • 9,17

57800 V,

6300 • 6,82 ^ 43000 V, d. h. die Nennübersetzung des Regeltransformators wird: 57800 . . . 43000/6300 VI oder

bei Le'erlauf.

In einem gegenüber der Netzregelung allerdings erheblich geringeren Umfange kommt die Stufenregelung auch bei Sondertransformatoren für industrielle Zwecke zur Anwendung, wenn eine unter Last veränderliche Spannung bzw. Stromstärke gefordert werden muß. Die hierfür geeigneten Regelarten ergeben sich zwanglos aus den für die Netzregelung entwickelten Methoden und sind deshalb in den nachfolgenden Abschnitten an geeigneter Stelle eingeflochten. 1. Leistungstransformatoren. Als die Entwicklung der Stufenregelung mit Transformatoren ihren Anfang nahm, spielten Regeltransformatoren in Sparschaltung naturgemäß eine hervorragende Rolle, weil m a n zunächst vorhandene Anlagen mit Regeleinrichtungen zu versehen hatte. Nur soweit Leistungstransformatoren n e u erstellt wurden, versah man diese selbst mit der nötigen Stufenregelung in der richtigen Erkenntnis, daß diese Lösung die wirtschaftlichere ist. Aus dieser geschichtlichen Entwicklung heraus erklärt es sich, daß man vielfach unter einem Regeltransformator einen solchen in Sparschaltung versteht. Diese Bezeichnungsweise entspricht aber nicht mehr dem heutigen Stande der Entwicklung. Ein Regeltransformator ist seit einigen Jahren fast stets ein Leistungstransformator. Nur gelegentlich kommen auch Regelspartransformatoren oder Regelzusatztransformatorensätze für Sonderfälle in Betracht. a) D u r c h g e h e n d e , u m k e h r b a r e , u m l e n k b a r e

Regelspule.

Sieht man zunächst von der Zahl und Schaltung der Phasen des Leistungstransformators ab, so sind 3 verschiedene Ausbildungen des regelbaren Teiles der angezapften Wicklung zu unterscheiden, nämlich

— 15 — die durchgehende, die umkehrbare und die umlenkbare Regelspule. In Abb. 2 a, b, c sind die Schaltungen dieser 3 Arten von Regelspulen gegenübergestellt. Im Schaltbild 2 a entspricht die Windungszahl der Regelspule dem vollen Regelbereich, die der übrigen Wicklung, Stamm-

u

A b b . 2.

O6 05

X

o 3

D u r c h g e h e n d e (a), u m k e h r b a r e (b) und u m l e n k b a r e (c) des Leistung.? ( r a n s f o r m a t o r s .

Regelspnle

wicklung genannt, der n i e d r i g s t e n Nennbetriebsspannung, während bei den Schaltungen nach Abb. 2 b und c die Regelspulen nur für den halben Regelbereich und die Stammwicklungen für die m i t t l e r e n Nennbetriebsspannungen bemessen sind. Der Vorteil der Halbierung der Regelspule liegt in der Herabsetzung der erforderlichen Zahl von Anzapfungen und Reglerkontakten nebst den zugehörigen Verbindungsleitungen. Demgegenüber steht der Bedarf einer zusätzlichen Umschalteinrichtung, die mit dem Regelmechanismus mechanisch gekuppelt sein muß, um die Kontinuität der Regelung zu gewährleisten. Dieser Mehraufwand ist aber tragbar, da die Umschalteinrichtung stromlos arbeitet; ihre Betätigung erfolgt in der Mittelstellung des Reglers, in der die Stromabnahme von dem an das Stammwicklungsende angeschlossenen Kontakt erfolgt. Hierbei ist die Regelspule vom Betriebsstrom entlastet. Die umkehrbare Regelspule (Abb. 2 b ) wird je nach der Stellung des Umschalters der Stammwicklung zu- oder gegengeschaltet, die umlenkbare Regelspule (Abb. 2 c) dagegen mit Hilfe des Umschalters entweder an das Ende oder eine Anzapfung der Stammwicklung angeschlossen, deren Entfernung vom Stammwicklungsende der Windungszahl der Regelspule entspricht. Solche stromlos arbeitenden Umschalteinrichtungen werden im Folgenden kurz als W e n d e r bezeichnet. Die Umlenkung der Regelspule ist ihrer Gegeschaltung entschieden vorzuziehen, weil die umgelenkte Spule, im Gegensatz zur umgekehrten,

—

16

—

keine Kupferverluste in zu- und gegengeschalteten und für die Transformation somit nutzlosen Windungen entstehen läßt. Die Verlusterhöhung, die die gegengeschaltete Regelspule mit sich bringt, ist beachtlich! Ihr Höchstwert, der bei der niedrigsten Nennbetriebsspannung erreicht wird, errechnet sich für einen auf die Mittelspannung bezogenen Regelbereich von i p% zu Vma = — ^ — ° l 1 f—

0

(2)

100

des Verlustes der angezapften Wicklung, d. h. bei einer Regelung um + 1 5 % beträgt der durch Umlenkung der Regelspule vermeidbare Mehrverlust der angezapften Wicklung im Grenzfalle 3 5 % . Dieser Mehrverlust fällt um so mehr ins Gewicht, als er mit dem Höchstwert der Wicklungsverluste des Regeltransformators zusammenfällt, soweit dieser, wie fast allgemein üblich, für konstante Leistung auf jeder Reglerstellung vorgesehen ist, also bei der niedrigsten Spannung den höchsten Strom führt. Die Umkehrung der Regelspule oder besser die Umlenkung derselben ist wegen der erforderlichen Umschalteinrichtung natürlich nur bei höheren Stufenzahlen lohnend. Geringe Stufenzahlen führen folgerichtig zur durchgehenden Regelspule. Auf eine Feinheit des Umkehr- bzw. Umlenkverfahrens sei noch hingewiesen: Wie aus den Abb. 2 b und c hervorgeht, hat das stromabnehmende bewegliche Kontaktstück von der Mittelstellung 7 aus bei Aufwärtsregelung die Anzapfungen in der Reihenfolge 6, 5, 4 usw. bis 1 zu durchlaufen, bei Abwärtsregelung dagegen in der Reihenfolge 1, 2, 3 usw. bis 6. Abgesehen davon, daß man also die Kontaktbahn zweckmäßigerweise kreisförmig anordnen wird, um diese Reihenfolge zu gewährleisten, tritt beim Überschalten von 7 auf 6 bzw. 7 auf 1 kein Spannungssprung auf. Solche Totstufen sind nicht nur ein Schönheitsfehler, sondern bedeuten auch eine schlechte Ausnutzung der Kontaktbahn der Regeleinrichtung. Sie lassen sich aber durch einen Kunstgriff leicht vermeiden. Wie Abb. 3 a und b zeigt, besteht dieser darin, daß man bei Verwendung der Umkehrschaltung die Regelspule um eine Stufe verlängert, bei Benutzung der Umlenkung die Grobstufe an der Stammwicklung um den gleichen Betrag vergrößert. Diese Maßnahmen bedingen im ersten Falle einen Kupfermehraufwand entsprechend einer Stufe, jedoch keinen weiteren Mehrverlust im Kupfer, während im zweiten Falle keinerlei Nachteile entstehen. Die Umlenkung der Regelspule ist also auch hier wieder gegenüber der Umkehrung im Vorteil. Die erwähnten Regelverfahren kommen nicht nur für Abspanntransformatoren in Hoch- und Mittelspannungsnetzen, sondern auch für industrielle Transformatoren in Frage, die beispielsweise elektrische

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—

Lichtbogen- oder Widerstandsöfen oder in neuester Zeit über Großgleichrichter Schmelzelektrolysebäder f ü r die Aluminiumgewinnung aus dem Mittelspannungsnetz speisen. Die Regelung soll bei solchen Industrietransformatoren jedoch weniger die Spannungsschwankungen auf der Primärseite ausgleichen, als vielmehr die Sekundärspannung bzw. die Stromstärke dem zeitlichen Verlauf des Schmelzprozesses im Ofen oder Bade anpassen. Demgemäß m ü ß t e n also die Regelanzapfungen eigentlich auf der Sekundärseite des Transformators angeordnet werden, u m größere Induktionsschwankungen bei der Regelung und damit eine schlechte Ausnutzung des Transformators zu vermeiden. Im allgemeinen

Abb. I

t ' m k e l i r b a r e (n) und u m l e n k b a r e (b) Regelspule ohne Tolslul'en.

A b b . i . (lrob- u n d F e i n regelung mit mehrfach umlenkbarer Regelspule, a (irobwähler, b Feinwähler, r Ruliekontaktwähler.

ist dies aber nicht möglich, da die Ströme auf der Sekundärseite solcher Transformatoren gewöhnlich viel zu hoch und die Windungszahl zu klein ist. Man muß also notgedrungen auf der Primärseite die Anzapfungen anordnen, was u m so unangenehmer ist, als für die erwähnten Zwecke häufig außerordentlich große Regelbereiche in Frage kommen. Diese bedingen aber auch große Stufenzahlen, da die Stufenschaltleistung der Regeleinrichtungen begrenzt ist. Man wählt deshalb am besten weder die durchgehende Regelspule mit Rücksicht auf die Kontaktzahl, noch die umkehrbare Regelspule wegen der hohen Mehrverluste im Kupfer, sondern die Umlenkung der Regelspule. b) M e h r f a c h e U m l e n k u n g d e r R e g e l s p u l e . Durch m e h r f a c h e Umlenkung der Regelspule lassen sich Regelbereich und Stufenzahl in jeder gewünschten Weise erhöhen. Man muß jedoch vermeiden, daß an den freien Wicklungsenden unerträglich hohe Spannungen auftreten. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Regelung Ii ö 11 e / K ü c Ii 1 e r . T r a n s f o r m a t o r e n .

—

18

—

nicht am Wicklungsende, sondern im Innern der Wicklung vorzunehmen. Abb. 4 zeigt eine solche Anordnung mit n Grobstufen an der S t a m m wicklung und m Feinstufen an der umlenkbaren Spule. Die gesamte Stufenzahl entspricht dem Produkt (n + 1) • m. Damit der Grobwähler a stromlos arbeitet, ist auf der K o n t a k t b a h n des Feinwählers b ein Ruhek o n t a k t o vorgesehen, der durch einen dritten stromlos schaltenden Wähler c an das untere Ende der jeweils folgenden nächsten Grobstufe angeschlossen wird. Solange der bewegliche K o n t a k t des Feinwählers auf dem R u h e k o n t a k t liegt, kann der Grobwähler stromlos geschaltet werden, während im anderen Falle der Ruhekontaktwähler strQmlos weiterschaltet. Die K o n t a k t b a h n des Feinwählers muß natürlich kreisförmig angeordnet werden, so daß der R u h e k o n t a k t zwischen A n f a n g und Ende der Feinregelspule zu liegen k o m m t . Damit ferner keine Totstufen entstehen können, erhält die umlenkbare Spule gegenüber einer Grobstufe eine entsprechend einer Feinstufe verminderte Windungszahl. Die Regelung der Sekundärspannung durch Anzapfungen auf der Primärseite findet bei einer Änderung der Sekundärspannung etwa im Verhältnis 1 : 2 seine natürliche Grenze, weil die Steigerung der Primärwindungszahl wirtschaftlich nicht beliebig weit getrieben werden kann. Muß diese Grenze überschritten werden, so regelt m a n besser mit einem vorgeschalteten Spartransformator, der die P r i m ä r s p a n n u n g des H a u p t transformators im gewünschten Verhältnis verändert. c) S t e r n p u n k t r e g e l u n g . Die voraufgehenden Betrachtungen nahmen auf die Mehrphasigkeit des Regeltransformators noch keine Rücksicht. Sie bedürfen daher einer Ergänzung. Die bevorzugte Schaltung der angezapften Wicklungsstränge des dreiphasigen Leistungstransformators ist die Sternschaltung, weil sie die Möglichkeit bietet, die Regelspule im S t e r n p u n k t anzuordnen. Die Sternpunktsregelung, die in Abb. 5 mit durchgehender Regelspule dargestellt ist, aber in gleicher Weise natürlich auch mit umkehrbarer oder umlenkbarer Regelspule ausgeführt werden kann, hat den großen Vorteil vor der Regelung am Wicklungseingang, daß Sternpunktsregelung. Abb. sie die Anzapfungen und Regelorgane aus dem Gebiet herausrückt, in welchem durch einfallende Wanderwellen die höchsten Spannungsgradienten hervorgerufen werden. Demgemäß können die Regelorgane der drei Phasen mit verhältnismäßig

— 19 — geringen Isolationsabständen konstruktiv zusammengefaßt werden. Die Ersparnisse, die sich hieraus ergeben, sind so bedeutend, daß die Sternpunktsregelung beim Leistungstransformator zur Regel geworden ist. d) R e g e l u n g bei

Dreieckschaltung.

Läßt sich die Dreieckschaltung der geregelten Wicklungsstränge nicht vermeiden, so hat man die Wahl zwischen den in Abb. 6 a bis c gezeigten Ausführungen. Mit Rücksicht auf die Sprungwellengefährdung am Wicklungseingang ist die Regelung in der Mitte jedes Wicklungsstranges (Abb. 6a) die vorteilhafteste. Eine einfachere konstruktive

Abb.fi.

Ilc^elbiire

Dreieekwicklungen.

Lösung ergibt anderseits die Regelung an den entsprechenden Anfängen der drei Wicklungsstränge (Abb. 6b), weil sich Regelapparatur und Durchführung vereinigen lassen. Um die Zahl der Regelschalter zu vermindern, kann man sich schließlich auch auf die Regelung zweier Wicklungsstränge (Abb. 6c) beschränken, wobei indessen zu berücksichtigen ist, daß der über den Regler fließende Strom auf das ('3 fache anwächst. e) P a r a l l e l b e t r i e b

von

Regeltransformatoren, Schaltung.

Thiessen-

Der einwandfreie Parallelbetrieb von Transformatoren erfordert außer Übereinstimmung der Schaltgruppe die Gleichheit der Übersetzungen und der Kurzschlußspannungen. Die beiden letzten Bedingungen auch bei Regeltransformatoren zu erfüllen, ist nicht immer leicht, wenn es sich um verschiedene Ausführungen handelt. Bei großen Transformatoren mit entsprechend hoher Windungsspannung ist es selten möglich, eine g e n a u e Übereinstimmung der Übersetzung auf allen Reglerstellungen zu erzielen. Die gleichen Schwierigkeiten entstehen, wenn die Stufenspannungen des vorhandenen Transformators ungleich sind und der neue Regeltransformator mit einer 2*

—

20

—

a n d e r e n R e g e l s p u l e n s c h a l t u n g arbeiten soll. Es ist d e s h a l b n o t w e n d i g , sich ü b e r die A u s w i r k u n g der Ü b e r s e t z u n g s a b w e i c h u n g e n auf den P a r a l l e l b e t r i e b R e c h e n s c h a f t zu geben. B e t r ä g t der Ü b e r s e t z u n g s u n t e r s c h i e d zweier T r a n s f o r m a t o r e n A%, so e n t s t e h t beim P a r a l l e l b e t r i e b eine innere S p a n n u n g s d i f f e r e n z , die je n a c h d e m sie auf die P r i m ä r - oder S e k u n d ä r s e i t e bezogen wird, sich zu A . A ^QQ • Ü 1 bzw. ^QQ • f / 2 errechnet u n d in der A b b . 7 d a r g e s t e l l t e n Schalt u n g a u c h u n m i t t e l b a r gemessen w e r d e n k a n n .

— u, —

Diese S p a n n u n g s d i f f e -

Ja-

VW AAA

w v

VW

AAA

AAA

Ä

"im iiua A b b . 7. Messung d e r S p a n n u n g s d i f f e r e n z bei F a r a l l e l l ä u f e r n mit e i n e r Ü b e r s e t z u n g s a b w e i c h u n g v o n ¿ i "/«•

ßi i

AAA Ja:

A b b . 8. A u s g l e i c h s t r ö m e zwischen P a r a l l e l Iäufern mit u n g l e i c h e n Ü b e r s e t z u n g e n .

renz t r e i b t , wie A b b . 8 zeigt, auf der P r i m ä r - u n d S e k u n d ä r s e i t e d u r c h die W i c k l u n g e n beider T r a n s f o r m a t o r e n die A u s g l e i c h s t r ö m e Jal und ./„,, die, wie die L a s t s t r ö m e , den W i n d u n g s z a h l e n v e r k e h r t p r o p o r t i o n a l sind. Diese Ausgleichsströme sind, da sie allein d u r c h die innere S p a n n u n g s d i f f e r e n z v e r u r s a c h t werden, v o n der B e l a s t u n g des P a r a l l e l a u f satzes u n a b h ä n g i g . Bei Leerlauf k ö n n e n sie d a h e r m i t Stromzeigern leicht gemessen w e r d e n . I h r e B e r e c h n u n g bietet keine Schwierigkeiten, d a der W i d e r s t a n d , d e n die Ausgleichströme zu ü b e r w i n d e n h a b e n , aus der K u r z s c h l u ß m e s s u n g b e k a n n t sind. Es ist n ä m l i c h der p r i m ä r e Ausgleichstrom A rri 100 _ (•'5) J«\ — ? 7 ''II T u n d der s e k u n d ä r e A 100 J„ / ¿12 + worin ZJJ u n d Z n l bzw. Z I 2 und Z J 1 2 die auf die P r i m ä r - bzw. S e k u n d ä r seite bezogenen K u r z s c h l u ß i m p e d a n z e n der T r a n s f o r m a t o r e n / u n d I I bezeichnen. A n d e r e r s e i t s können wir f ü r die p r o z e n t u a l e n K u r z s c h l u ß s p a n n u n g e n beider T r a n s f o r m a t o r e n schreiben, w e n n die p r i m ä r e n u n d

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21

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sekundären Nennströme / n , JU1 und Jl2, Jn2 ¡beider Transformatoren in die Rechnung eingeführt werden. « „ = •100

J,1

/J

^1 = 1 0 0

2

= 100 h u ' z m ' 1 U2 Durch Einsetzen dieser Werte in die Gl. (3) und (4) ergibt sich «»„ = 100

i =

B11

kl ^ «fcll •A 1 J II 1

(5) (6)

(7)

J« 2 =

'' „ (8) M/. I 7 11 k I I / r •'112 / •M2 Da das Verhältnis vom Wirkwiderstand zu Streublindwiderstand bei beiden Transformatoren nicht allzu stark verschieden sein dürfte, folgt mit genügender Annäherung 'Al 1

Ja* ^

/qv

da das Verhältnis JL1'Jnl bzw. J 1 2 ! J n 2 durch das Verhältnis der Nennleistungen N j / N ^ beider Transformatoren ersetzt werden kann. Der größte Relativwert des Ausgleichstromes trifft natürlich den Transformator mit der geringeren Nennleistung, weshalb es zweckmäßig ist, den Zeiger / dem kleineren zuzuteilen. Beispiel: = 3000 kVA

u k I = 6,4 %

N u = 5000 kVA

uku = 5,9 °/o

Der relative Ausgleichstrom, bezogen auf den 3000 kVA-Transformator, ist bei einem angenommenen Übersetzungsunterschied von 1,2% Jg 1 J_a2 _ O 191 •/,! ~ J12 ' , , , | • 3ÖÖ0\ ' U , 1 Z i 6,4 l 1 _ r 6^50007 d. h. 12,1% des Nennstromes. Bei Belastung des Parallelläufersatzes überlagert sich der Ausgleichstrom den Lastströmen, und zwar im Sinne einer Stromerhöhung bei demjenigen Transformator, der bei gleicher Erregung ohne Parallelschaltung die höhere Sekundärspannung ergeben würde. Die Strombelastung des anderen Transformators ermäßigt sich um den gleichen absoluten Betrag. Die Verhältnisse werden deshalb besonders dann kritisch,

—

22

wenn gerade der kleinere Transformator für sich betrachtet, die höhere Sekundärspannung aufweist. Kehrt sich indessen die Energierichtung um, so erzeugt natürlich der andere Transformator die höhere Sekundärspannung und damit wechselt auch die Überlastung durch den Ausgleichstrom entsprechend. In Abb. 9 ist die Strombelastung eines Parallellaufsatzes vektoriell dargestellt. Zur Vereinfachung ist angenommen, daß das Verhältnis von Wirk- zu Streublindwiderstand bei beiden Transformatoren gleich ist. Die beiden sekundären Lastströme JI2 und JII2 fallen daher genau in die gleiche Richtung und eilen der Sekundärspannung U2 um den Winkel

6. Setzt man den Materialaufwand eines Transformators der %ten Potenz seiner Innenleistung proportional, so verbleibt immer noch ein Mehraufwand von 46% für den Zusatztransformatorensatz gegenüber dem Spartransformator. Dieser Mehraufwand läßt sich dadurch mildern, daß man beide Transformatoren in einen gemeinsamen Ölkasten einbaut. Eine Kombination beider Eisenkerne zum Zwecke der Eisenersparnis in einem gemeinsamen Joch ist wegen der mit der Umkehrschaltung verbundenen Flußrichtungsänderung im Zusatztransformator ohne Erfolg. b) E i n p o l i g e

Umschaltung.

Das einfachste Mittel zur Umkehrung des Regelsinnes eines Zusatztransformatorensatzes ist die einpolige Umschaltung, wobei die vom Leistungs- und Spartransformator bereits bekannte Methode zur Vermeidung von Totstufen ebenfalls anwendbar ist. Abb. 20 a zeigt eine solche Schaltung für einen Satz mit Zweiwicklungs-Erregertransformator. Die Kontaktbahn ist kreisförmig angeordnet und wird von dem beweglichen Kontaktarm zweimal durchlaufen, um eine Drehsinnänderung von einer Grenze des Regelbereiches zur anderen zu gelangen. Ist der Kontaktarm auf dem Kontakt 0 aufgelaufen, so ist die Primärwicklung des Zusatztransformators kurzgeschlossen. Dabei ist eine stromlose UmB ö l t e / K ü c l i i e r , Transformatoren.

3

legung des Wenders gegeben, der entweder am oberen oder unteren Ende jedes Stranges der sekundären Erregertransformatorenwicklung ihren Sternpunkt bildet. Bemerkenswert bei dieser Schaltung ist, daß die Primärwicklung des Zusatztransformators einen unabhängigen Sternpunkt erhält. AAAA

A b b . 2 0 a . E i n p o l i g e U m s c h a l t u n g b e i m Zusatzt r a n s f o r m a t o r e n s a t z m i t ZweiwicklnngsErregertransformator.

A b b . 2 0 b . E i n p o l i g e U m s c h a l t u n g beim Z u s a l z transformatorensatz mit Erreger-Spartransformator.

Beim Begelsatz mit Erregerspartransformator ist dagegen die Bildung eines unabhängigen Sternpunktes am Zusatztransformator nicht möglich, wenn von der einpoligen Umschaltung Gebrauch gemacht wird. Wie aus Abb. 20b hervorgeht, muß in diesem Falle die Umkehrung des Regelsinnes dadurch bewirkt werden, daß ein Ende der Primärwicklung des Zusatztransformators wahlweise an die Eingangsklemme oder den Sternpunkt des Erregerspartransformators angeschlossen wird, während das andere Ende mit dem beweglichen Kontakt des Stufenwählers verbunden bleibt. Der Wender arbeitet auch hier stromlos, wenn der bewegliche Kontakt in der Nullstellung den Zusatztransformator kurzschließt. Der strangweise Anschluß des Zusatztransformators an den Erregertransformator ist jedoch aus folgendem Grunde 1 ) nicht ohne weiteres gutzuheißen: Wenn die drei Regler des Drehstromsatzes auch mechanisch miteinander gekuppelt sind, so geschieht der Stufenübergang an den drei Phasen doch nicht genau im gleichen Augenblick. Die Stufenschaltung erfolgt vielmehr in irgendeiner beliebigen Reihenfolge der Phasen. Die von den Reglern abgegriffenen Strangspannungen unterscheiden sich also vorübergehend um die Spannung einer Stufe, und zwar nacheinander im positiven und negativen Sinne. Wenn die Primärwicklung des Zusatztransformators in Stern mit freiem Knotenpunkt geschaltet wäre, wie z. B. in Abb. 20a, so hätte dies nur eine harmlose Verlagerung des Knotenpunktes um ein Drittel der Stufenspannung zur Folge, die nicht einmal durch eine tertiäre Dreieckwicklung behindert werden würde. Die strangweise Erregung des Zusatztransformators nach R. Küchler, Transformatoren f ü r Spannungsregelung u n t e r Last. (1934) II. 43, S. 1054, II. 44, S. 1075.

ETZ 55

—

35

—

Abb. 2 0 b h a t dagegen einen entsprechenden Ausgleichsfluß von Joch zu Joch zur Folge, der eine Vervielfachung des Magnetisierungsstromes nach sich zieht, wenn m a n dem Z u s a t z t r a n s f o r m a t o r keinen vierten Ausgleichschenkel gibt, denn bei beispielsweise 10 Stufen erreicht der Jochfluß 1 0 % des maximalen Flusses eines Schenkels. Ein Ausgleichschenkel h a t aber n u r d a n n einen Sinn, wenn keine t e r t i ä r e Dreieckwicklung vorh a n d e n ist. K a n n diese mit Rücksicht auf die Gefahr eines Doppelerdschlusses nicht e n t b e h r t werden, so m u ß die einer S t u f e n s p a n n u n g entsprechende U n s y m m e t r i e in der E r r e g u n g durch das Streufeld zwischen den Wicklungen des Z u s a t z t r a n s f o r m a t o r s a u f g e n o m m e n werden, so d a ß unerträgliche Ausgleichsströme entstehen. Einen Weg, u m aus dieser Schwierigkeit herauszukommen, bietet die zweipolige Umschaltung. c) Z w e i p o l i g e U m s c h a l t u n g . Diese gewährleistet, wie Abb. 21 erkennen läßt, die Bildung eines freien S t e r n p u n k t e s a m Z u s a t z t r a n s f o r m a t o r . J e nach der Stellung des zweipoligen Wenders wird dieser S t e r n p u n k t a m A n f a n g oder E n d e der primären Wicklungsstränge des Zus a t z t r a n s f o r m a t o r s gebildet u n d das jeweils entgegengesetzte E n d e an dem beweglichen K o n t a k t des Reglers angeschlossen. Die K o n t a k t b a h n des Stufenwählers ist verdoppelt, u m eine Umkehr u n g der Bewegungsrichtung des beweglichen K o n t a k t e s beim Durchlaufen des gesamten Regelbereiches zu vermeiden. Die Umlegung des W e n d e r s erfolgt stromlos in der Reglermittelstellung, in welcher die Primärwicklung des Zusatztransform a t o r s kurzgeschlossen ist. Der W e n d e r m u ß so ausgebildet sein, daß er hierbei in die andere Lage gelangen kann, ohne mit zweipoliger U m s c h a l t u n g . den Kurzschlußkreis zu unterbrechen. Es ist naheliegend und durchaus zweckmäßig, die Verteuerung, die die Verdoppelung der K o n t a k t b a h n mit sich bringt, d a d u r c h zu kompensieren, daß m a n die bereits f ü r den S p a r t r a n s f o r m a t o r empfohlene F - S c h a l t u n g auf den E r r e g e r t r a n s f o r m a t o r anwendet. Man spart d a m i t die dritte Regeleinrichtung u n d b r a u c h t andererseits die Innenleistung des E r r e g e r t r a n s f o r m a t o r s n u r u m 1 5 % zu vergrößern. Die Bedenken, die bei V-Spartransformatoren wegen der Sternpunktsverschiebung erhoben werden m u ß t e n , entfallen natürlich beim Zusatzregelsatz, weil sich diese hier auf den Erregerkreis beschränkt, also auf das Netz keine W i r k u n g ausübt. F ü r Niederspannungs-Vierleiter-Netze ist ein solcher Zusatzregelsatz allerdings nur b r a u c h b a r , wenn der Z u s a t z t r a n s f o r m a t o r 3*

— 36

—

eine tertiäre Dreieckwicklung erhält, da der Sternpunktsleiter in diesem Falle ohne Anschlußmöglichkeit an den Erregertransformator durchgeschaltet werden muß. 4. Transformatoren zur Wirk- und Blindstromregelung in Ringleitungen. W ä h r e n d die bisher behandelten Regeltransformatoren ausschließlich zur Änderung der absoluten Größe der Spannung dienen, haben die Wirk- und Blindstromregler die Aufgabe, den Energiefluß in einer Ringleitung zu steuern 1 ). Durch die starke Verkupplung unserer Netze entstehen immer mehr Ringleitungen, deren natürliche, d. h. allein durch die Impedanzen der Ringleitungsteile und die Leistungszufuhr und Abgabe an den Anschlußpunkten bedingte Stromverteilung aus verschiedenen Gründen unerwünscht ist. Es können z. B. Überlastungen von Ringteilen entstehen, die aus thermischen Gründen u n t r a g b a r sind oder zumindest die gesamten Fortleitungsverluste erheblich steigern, da die Unterlastung der übrigen Ringteile keinen ausreichenden Ausgleich bringt. Weiterhin können Stromlieferungsverträge zwischen den durch die Ringleitung im Austausch stehenden Werken eine ganz bestimmte Wirk- und Blindstromverteilung notwendig machen. Wenn von der Ringnetzregelung bisher auch nur in verhältnismäßig wenigen Fällen Gebrauch gemacht worden ist, so steht doch zu erwarten, daß sie in der Z u k u n f t eine wesentlich größere Bedeutung erlangen wird. Die Steuerung des Energieflusses in einer Ringleitung wird dadurch erzielt, daß m a n dem Ringe mit Hilfe einer eingeprägten Zusatzspannung einen Kreisstrom überlagert (Abb. 22). Je nachdem die Richtung dieses Kreisstromes mit der des natürlichen Energieflusses in den einzelnen Ringteilen übereinstimmt oder nicht, werden diese eine Belastungszun a h m e erfahren oder entlastet werden. Um die gewünschte Stromverteilung zu erreichen, m u ß der Kreisstrom dem jeweiligen Energiebedarf der an den Ring angeschlossenen Verbraucher angepaßt werden, d. h. die den Kreisstrom treibende Zusatzspannung muß nach Größe, Phase und l ) B . J a n s e n , K u p p l u n g u n d U n t e r t e i l u n g g r o ß e r X e t z e m i t Hilfe von Regelt r a n s f o r m a t o r e n , E T Z 50 (1929) II. 15, S. 521. G. Boll, D e r Q u e r t r a n s f o r m a t o r zur L e i s t u n g s r e g e l u n g in R i n g n e t z e n . B B C N a c h r . 17 (1930) II. 6, S. 304. E . G r o ß , Ü b e r R i n g n e t z e u n d B e e i n f l u s s u n g i h r e r S t r o m v e r t e i l u n g , E u. M 49 (1931) H . 26, S. 513. W . S c h m i d t , D e r Q u e r t r a n s l ' o r m a t o r als S p a n n u n g s r e g l e r in L e i t u n g s r i n g e n , S i e m e n s - Z . 1932 H . 4, S. 132. R . KüchJer, T r a n s f o r m a t o r e n f ü r S p a n n u n g s r e g e l u n g u n t e r L a s t , E T Z 55 (1934) H . 43, S. 1054, H . 44, S. 1075. W . O b u r g e r , Die R e g e l u n g der S t r o m v e r t e i l u n g in R i n g n e t z e n m i t t e l s d e s Q u e r t r a n s f o r m a t o r s E u. M 52 (1934) H . 26, S. 297. W . S c h ä f e r , B e i t r a g z u r F r a g e der W i r k - u n d B l i n d l e i s t u n g s r e g e l u n g in R i n g n e t z e n , V D E - F a e h b e r i c h t e 1935, S. 18.

— 37 — Richtung regelbar sein. Damit ist die Aufgabe für den Regeltransformator, der diese Zusatzspannung zu liefern hat, klar umrissen. Im allgemeinen wird man den Ringleitungsregler als Spartransformator oder als Zusatztransformatorensatz ausbilden und ist so in der an»u' u2 V ; •

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- U

Atil). Ringleilungiiiit Regeltransforinalor(.K) z u r E r z e u g u n g eines K r e i s s t r o m e s ( - • - — > ) .

A b b . 23. R e s u l t i e r e n d e Z u s a t z s p a n n u n g u-, eines R e g e l t r a n s f o r m a t o r s m i t zwei In Reihe g e s c h a l t e t e n , u m k e h r b a r e n Regelspulen, d e r e n S p a n nnngsrektoren senkrecht aufeinanderstellen.

genehmen Lage, diesen an der hierfür günstigsten Stelle des Ringes einbauen zu können. Da die Größe dieses Regeltransformators sowohl durch die maximale Zusatzspannung als auch durch den Durchgangsstrom bedingt ist, wird er nach Möglichkeit in denjenigen Ringteil geschaltet, der den geringsten Durchgangsstrom aufweist. Unter Umständen kann die Typengröße des Regeltransformators dadurch relativ niedrig gehalten werden. Die Forderung nach Einstellbarkeit der Phase bzw. Richtung der Zusatzspannung läßt sich mit einem ruhenden Transformator nur dadurch erfüllen, daß man die Zusatzspannung durch zwei in Reihe geschaltete und kommutierbare Regelspulen erzeugt, deren Spannungsvektoren einen Winkel von 90° einschließen. Werden beide Regelspulen für die höchsten Teilspannungen u' bzw. u" gewickelt, so lassen sich, wie Abb. 23 zeigt, alle resultierenden Zusatzspannungsvektoren uz einstellen, die vom Mittelpunkt des Rechteckes mit den Seitenlängen 2 u' und 2 u" ausgehen und die durch das Rechteck gebildeten Grenzen nicht überschreiten, und zwar in einer Stufung, die der Zahl von Anzapfungen an den Regelspulen entspricht. Um allen vorkommenden Fällen entsprechen zu können, werden die beiden Regelspulen gewöhnlich für die gleiche Gesamtspannung (u' = u") ausgelegt. Für die Erzeugung zweier um 90° phasenverschobener kommutierbarer und regelbarer Teilspannungen kommen zwei Ausführungen des Regeltransformators mit Sparschaltung in Frage, die in Abb. 24 gegenübergestellt sind. Im ersten Falle (Abb. 24a) werden zwei getrennte Eisenkerne verwendet. Die Erregerwicklung des ersten Kernes ist in

— 38 — Stern, die des zweiten in Dreieck geschaltet. Dementsprechend fällt der Vektor der Regelspulenspannung des ersten in die Richtung der Sternspannung des Netzes, während der der zweiten senkrecht dazu steht. Aus diesem Grunde bezeichnet man den ersten Transformator als Längs-

a) Mit zwei Kernen Abb. 24.

Längs-

b) Mit einem Kern

und Q u e r r e g e l t r a n s f o r m a t o r e n in S p a r s c h a l t u n g .

regler, den zweiten als Querregler. Die Kommutierung wird in bekannter Weise mit Hilfe von einpoligen Wendern stromlos vorgenommen. Das andere Verfahren, das sich aus Abb. 24b ergibt, bedient sich nur eines Eisenkernes, der in Sternschaltung erregt wird und mit je einer Längsund Querregelspule versehen ist. Während die Längsregelspule wegen der Phasenübereinstimmung in bekannter Weise angeordnet ist, wird die Querregelspule Stufe für Stufe aus je zwei kleinen Spulen, die auf den Schenkeln der beiden anderen Phasen liegen, zickzackartig zusammengeschaltet. Die zahlreichen Schaltverbindungen am Transformator, die die Querregelspule bedingt, bereiten insbesondere bei hohen Netzspannungen so erhebliche Schwierigkeiten, daß sie den wirtschaftlichen Vorteil, den die Einkerntype bietet, vielfach wieder aufhebt. Aus den bereits im Abschnitt »Zusatztransformatorensätze« aufgezählten Gründen ist auch bei der Ringnetzsteuerung die indirekte Regelung bisweilen der voraufgehend beschriebenen direkten Regelung vorzuziehen. Für die indirekte Regelung der Ringleitung lassen sich mehrere Varianten ergeben. Die zweckmäßigste dürfte die in Abb. 25 dargestellte Schaltung sein. Sie enthält zwei Zusatztransformatoren, von denen der erste in Stern, der zweite in Dreieck erregt wird, und einen Erregertransformator mit zwei getrennten Kontaktbahnen zur unabhängigen Regelung der beiden Zusatztransformatoren. Der Erregertransformator ist in Sparschaltung gezeigt, wie er für Ringleitungen niederer Spannung, aber hoher Durchgangsstromstärke Verwendung findet. Bei hohen Netzspannungen wird er natürlich mit getrennten Wicklungen ausgeführt, weil er in diesem Falle ja die Aufgabe hat, den Regler vom Hochspannungsnetz zu trennen. Die Kommutierung erfolgt bei beiden Zusatz-

transformatoren mit zweipoligen Wendern, weil die Dreieckschaltung der Primärwicklung des einen eine andere Umschaltung nicht zuläßt bzw. die freie Nullpunktsbildung beim anderen aus schon früher genannten Gründen gewährleistet werden muß.

Abb. 25. Zusatzlransformatorensatz f ü r Längs- und

Querregelung.

Mit Hilfe der beiden umkehrbaren Längs- und Querspannungskomponenten lassen sich also resultierende Zusatzspannungen jeder beliebigen Phasenlage einstellen. Da der von der resultierenden Zusatzspannung uz getriebene Ausgleichsstrom J a diesem um den Ringimpedanzwinkel y> nacheilt und andererseits nur die mit der Sternspannung des Ringes phasengleiche Komponente den Wirkstrom, die hierzu senkrecht stehende Komponente den Rlindstrom steuert, so ergibt eine Änderung der Längs- oder Querkomponente der Zusatzspannung uz jeweils sowohl eine Ver- uL Schiebung von Wirk- als auch von Blindstrom. Eine Ausnahme bilden die Grenzfälle, in denen der Ringimpedanzwinkel entweder 0° oder 90° beträgt. Mit tp = 0° verschiebt der Längsregler JawL allein den Wirkstrom, der Querregler ausschließlich den Blindstrom. Bei yj = 90° liegen die Verhältnisse ebenso übersichtlich, nur mit dem tJUnterschied, daß der Längsregler den Blindstrom und der Querregler den Wirkstrom im Ringe steuert. Es ist klar, daß die Bedienung des Regeltransformators dabei erheblich einfacher ist als in den häufigeren Fällen, in denen der Ringimpedanzwinkel zwischen 0° und 90° liegt. Das Vektorbild nach Abb. 26 zeigt die Aufteilung der Wirk- und Blindstromkomponenten A Z

— 40 auf den Längs- und Querregler bei einem Ringimpedanzwinkel vonbeispielsweise ip = 60°. Die durch die Längs- und Querspannungskomponenten uL und UQ erzeugten Komponenten JaL und JaQ des Ausgleichstromes un Ja bestehen aus je einem Wirk- und Blindstromanteil JawL, JabL d JawQ, JabQ• Wie aus dem Diagramm leicht abzulesen ist, ist das Verhältnis von Wirk- zu Blindstromanteil beim Längsregler gleich dem ctg y , beim Querregler gleich dem tg ip. Und da die Komponenten des Ausgleichsstromes den Längs- und Querspannungen proportional sind, bringt auch die Weiterreglung des einen oder anderen Reglers um eine Stufe jeweils eine Änderung der von ihm getriebenen beiden Wirk- und Blindstromanteile im gleichen Verhältnis. Durch geeignete Meßschaltungen 1 ) ist es zwar gelungen, die erforderlichen Einstellungen beider Regler im voraus zu ermitteln und damit die Bedienungsschwierigkeiten zu beseitigen. In den meisten Fällen wird jedoch ein anderer Weg eingeschlagen. Man k a n n nämlich ohne Schwierigkeiten den Längs- und Querspannungsvektor u m den Ringimpedanzwinkel oder einem diesen nahekommenden Winkel im voreilenden Sinne verdrehen. Der Verdrehungswinkel ist meistens so groß, daß man nicht mehr von Längs- und Querregler spre-

r i i e k w i r k u n g des B l i n d - b z w . W i r k s t r o m reglers.

nungen um

= 60° bzw. 30°.

chen kann, sondern den ersteren besser als Wirkstromregler (mit der Zusatzspannung u w ) den letzteren als Blindstromregler (mit der Zusatzspann u n g u B ) bezeichnet. Diese eindeutige Benennung ist, wie Abb. 27 er*) E. Schulze, Verfahren zum Einstellen von Regeltransformatoren in mehrfach gekuppelten Netzen, Elektr. Wirtsch. 36 (1937) H. 19, S. 446 (VDE-Fachberichte 1935 S. 20).

—

41

—

kennen läßt, auch berechtigt, selbst dann, wenn der Verdrehungswinkel « vom Ringimpedanzwinkel y> um einige Grade abweicht. Denn die relative Blindstromrückwirkung des Wirkstromreglers entspricht ebenso wie die relative Wirkstromrückwirkung des Blindstromreglers dem sin (xp—x). Die Fehlregelung beträgt also beispielsweise bei einer Winkelabweichung y> — tx = ± 5 ° nur ± 8 , 7 % (sin ± 5 ° = ± 0 , 0 8 7 ) , die durch eine gelegentliche kleine Korrektur am anderen Regler leicht auszugleichen ist. Phasenverdrehungen der Längs- und Querregelspannungen um 60° und 30° lassen sich, wie aus Abb. 28 hervorgeht, durch zyklische Vertauschung der Anschlüsse der Regelspulen erzielen, wobei im zweiten Falle auch die Regler selbst zu vertauschen sind. Phasenverdrehungen beliebiger Größe unter 60° können durch unsymmetrische Zickzackschaltungen der Erregerwicklungen verwirklicht werden. Abb. 29 zeigt die Vektorbilder solcher Regeltransformatoren. Die relative Phasenverschiebung der Regelspulenspannungen um 90° wird auch hier dadurch erzielt, daß die Zickzack-Erregerwicklungen des

A b b . 20.

Verdrehung

der Längs-

und

Querregelspannunf?en

um

einen

Winkel « - : 60'.

einen Transformators in Stern, die des anderen in Dreieck zusammengeschlossen werden. Die auf die Zickzackwicklungsteile entfallenden Teilspannungen lassen sich in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel

Schaltvorgang des SSW-Regelsclialtwerkes mit Spannungsteilerschaltung.

Bewegung des Laufschalters werden die Wählerkontakte verstellt, und zwar zwischen den Zwischenstellungen 1 und 3 sowie zwischen 5 und 7. Die Zwischenstellungen 3 bis 5 entsprechen denjenigen der vorher beschriebenen Schaltverfahren. Die beiden Schaltdrosseln sind so ausgelegt, daß sie in den Zwischenstellungen 3 und 5 den Spannungsabfall einer halben Stufe erzeugen, welcher sich gemäß der Abb. 37 je nach der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung durch Aufdrücken einer B öl t e / K ü c h l e r , Transformatoren.

4

— 50

—

Spannungskomponente auswirkt, die einen der Phasenverschiebung entsprechenden Winkel gegen die Netzspannung bildet. Unvermeidlich bei allen Lastschaltvorgängen ist der Abbrand der den Lichtbogen unterbrechenden Kontakte. Unter der Annahme, daß die Größe der Stufe und die a a 10-—oh elektrischen Eigenschaften zwischen Strom und Spannung. Die Größe des Widerstandes ist B, Ux und Uu sind die Spannungen zweier benachbarten Anzapfungen.

—

57

—

Bei der Schaltfolge der A b b . 42 1 ) liegt die S p a n n u n g m i t i h r e n E n d p u n k t e n n a c h e i n a n d e r bei Ua, u n d Uc der A b b . 44, wobei Ub d e r s y m m e t r i s c h e n Mittelstellung b, Ua u n d Uc den b e i d e n A u ß e n s t e l l u n g e n a u n d c e n t s p r e c h e n . Bei der Schaltfolge der A b b . 43 2 ) v e r l ä u f t der E n d p u n k t d e r S p a n n u n g lediglich ü b e r die Z w i s c h e n s p a n n u n g U„ der A b b . 44 b, weil in den beiden einseitigen Stellungen d u n d / allein ein A u s gleichstrom ü b e r den einen zwischen die b e n a c h b a r t e n A n z a p f u n g e n ges c h a l t e t e n W i d e r s t a n d fließt, dessen G r ö ß e = u / R ist u n d der in P h a s e m i t der S t u f e n s p a n n u n g u liegt. I n diesen A u ß e n s t e l l u n g e n ist die bet r e f f e n d e A n z a p f u n g u n m i t t e l b a r angeschlossen, u n d der E n d p u n k t d e r S p a n n u n g liegt bei UI oder U1V E i n A b b r a n d der K o n t a k t e f i n d e t s t a t t : a) w e n n ein W i d e r s t a n d eingeschaltet wird, der v o r h e r ü b e r b r ü c k t oder a b g e s c h a l t e t w a r ( S c h a l t u n g e n / n a c h a, II n a c h c der A b b . 42, d n a c h e, / n a c h c der A b b . 43), b) bei U n t e r b r e c h u n g des L a s t - oder Ausgleichstrornes ( S c h a l t u n g b n a c h c, b n a c h a der A b b . 42, / n a c h I I , d n a c h / der A b b . 43). Bei der Schaltfolge der A b b . 42 fließt ein A u s g l e i c h s t r o m n u r in d e r Stellung in der die beiden W i d e r s t ä n d e f ü r den A u s g l e i c h s t r o m in Serie, f ü r die beiden K o m p o n e n t e n des L a s t s t r o m e s parallel g e s c h a l t e t sind. Der O h m w e r t der W i d e r s t ä n d e k a n n d a h e r klein g e h a l t e n w e r d e n . I m allgemeinen d ü r f t e R = ujl (Vollaststrom) einen g ü n s t i g e n W e r t einer W i d e r s t a n d s h ä l f t e ergeben, d e m ein Ausgleichstrom v o m B e t r a g 1/2 e n t spricht. Bei der Schaltfolge n a c h A b b . 43 wird in den beiden Stellungen d u n d / n u r der eine W i d e r s t a n d zwischen die beiden b e n a c h b a r t e n A n z a p f u n g e n geschaltet. Soll hier der Ausgleichstrom n i c h t größer w e r d e n als bei der Schaltfolge n a c h A b b . 42, so müssen die W i d e r s t ä n d e d e n d o p p e l t e n O h m w e r t , also 2 • u/I e r h a l t e n , was a u c h zulässig ist, d a d e r N e t z s t r o m n u r in der Mittelstellung, u n d zwar ü b e r beide in Parallelschaltung verläuft. Die beiden geschilderten Schaltfolgen sind als gleichwertig a n z u sehen, u n d die W a h l derselben wird n a c h k o n s t r u k t i v e n G e s i c h t s p u n k t e n v o r g e n o m m e n . Die beiden D i a g r a m m e der A b b . 44 geben einen Vergleich bezüglich der V e r ä n d e r u n g der S p a n n u n g w ä h r e n d des Ü b e r s c h a l t e n s , A b b . 4 4 a e n t s p r i c h t der Schaltfolge der A b b . 42, A b b . 4 4 b der v o n A b b . 43 bei d e m d o p p e l t e n O h m w e r t der W i d e r s t ä n d e g e g e n ü b e r A b b . 42. Bollmann, BBC-Nachr. 23 (1936) S. 62, Bölte, E T Z 53 (1932) S. 525, Bölte, A E G - M i t t . 1934 S. 48, H a a g & Schwenk, ETZ 54 (1933) S. 199, H a y n , Sachsenwerk-Mitt. 1932 S. 30, 1937 S. 12, Jansen, Elekt.rizit. Wirtsch. 1930 S. 162, Jansen F T Z 58 (1937) S. 874, Küchler, E T Z 55 (1934) S. 1054, 1075, Reiche, ETZ 59 (1938) S. 7, Schwaiger, V D E - F a c h b e r . 1935 S. 15, Schwaiger, E T Z 59 (1938) S. 281. 2 ) J a n s e n , ETZ 58 (1937) S. 874.

—

58

—

Während man nach Abb. 44a drei Zwischenwerte der Spannung U a , Ub und Ue erhält, n i m m t die Spannung bei Abb. 44b nur den einen Zwischenwert Ue während des Übergehens des Hauptkontaktes auf die neue Anzapfung an. Bei der Unterteilung in Lastschalter und Wähler ändert sich an der Darstellung der Lastschaltvorgänge nichts, weil der Wähler arbeitet, während der Lastschalter stillsteht und umgekehrt. Es erübrigt sich daher auch, an dieser Stelle besondere Schaltfolgen mit Wählern darzustellen, deren Zusammenarbeiten mit dem Lastschalter in einem besonderen Abschnitt des Kapitels VI behandelt wird. Lichtstarke

Lampenspannung Abb. 44. D i a g r a m m bei beiderseitigen Ubersclialtwirterständen.

Abb. 45. L i c h t s t ä r k e einer gasgefüllten W o l f r a r n D r a h t l a m p e in Abliängigkeil von der L a r n p e n s p a u iumg.

IV. Regelbereich und Stufenzahl. 1. Transformatoren für Netzregelung. Die Größe des für die Netzregelung erforderlichen Regelbereiches wird durch die im Netz und Regeltransformator selbst auftretenden Spannungsabfälle vorgeschrieben. Sie kann also recht verschieden sein. Überblickt man jedoch den Regeltransformatorenbau des letzten Jahrzehntes, so kann man, im großen gesehen, zwei Grenzwerte für den Regelbereich feststellen: Einen unteren Grenzwert entsprechend + 10% und einen oberen für + 2 0 % Regelung 1 ). Man geht wohl nicht fehl in der An] ) Vgl. a. J a n s e n , S p a n n u n g s - u n d L e i s t u n g s r e g e l u n g s p a n n u n g s n e t z e n , E l e k t r . W i r t s c h . 36 (1937).

in v c r m a s c h t e n

Mittel-

— 59

-

nähme, daß im allgemeinen der kleinere Regelbereich zum Ausgleich der Spannungsabfälle auf einer Seite des Regeltransformators dient, während der größere in den Fällen in Betracht kommt, in denen vor und hinter dem Transformator ausgedehnte Netze mit entsprechenden Spannungsabfällen vorhanden sind. Für eine Vereinheitlichung der Regeltransformatoren wären daher zwei Regelbereiche in Erwägung zu ziehen, die unter Vermeidung der E x t r e m e mit 4; 12% und i 18% festgesetzt werden könnten. Mit diesen beiden W e r t e n für den Regelbereich wäre allen Fällen der Netzregelung praktisch Genüge zu leisten. Der Regelbereich ist aber nicht nur eine Angelegenheit des Transformators sondern auch des Regelschalters, denn von der Größe des Regelbereiches hängt auch die erforderliche Unterteilung in eine ausreichende Zahl von Stufen ab. Für die Wahl der Stufenspannung sind zwei Gesichtspunkte maßgebend, nämlich die mit Rücksicht auf die Beleuchtung zulässige sprungweise Spannungsänderung, die sich beim Übergang von einer A n z a p f u n g zur nächsten ergibt, und andererseits die .Schaltleistung, die dem Regelschalter zugemutet werden kann. Von allen Stromverbrauchern ist die Glühlampe der in bezug auf Spannungsänderung empfindlichste. Die außerordentliche starke Abhängigkeit der Lichtstärke einer neuzeitlichen W o l f r a m d r a h t l a m p e von der S p a n n u n g zeigt Abb. 45. Beträgt die Lichtstärke bei Nennspannung 100%, so steigt sie bei einer Spannung von 110% des Nennwertes auf 152% und fällt bei 9 0 % der Nennspannung auf 67%. Die Beziehung zwischen der Lampenspannung U und der Lichtstärke ./ läßt sich durch die Gleichung Ux = c-J (18) ausdrücken, in der c eine der Lampe eigentümliche Konstante ist. Der Exponent x errechnet sich aus den beiden genannten W e r t p a a r e n f ü r Spannung und Lichtstärke zu log1,52 log 1,1 bzw. logJW " l o g 0,9 Man kann also mit genügender Genauigkeit die Lichtstärke der 4. Potenz der Spannung proportional setzen. Hieraus folgt, daß bei einer Spannungsänderung von 1 % die Lichtänderung bereits 4 % beträgt 1 ). Es ist natürlich wünschenswert, daß die Stufenspannung niedrig genug gewählt wird, um die entsprechende Lichtschwankung in erträglichen Grenzen zu halten. Die Frage nach der zulässigen Lichtschwankungen f ü h r t in das Gebiet der Psychophysik. Die menschlichen SinnesR . Küchler, Transformatoren f ü r Spannungsregelung u n t e r Last. E T Z 55 ktorl>ilder di-r Primär- und Sokimdärspaimuiiiten bei primärer a b c-Reiiclun^. E i n Vergleich des sekundären Vektorbildes m i t d e m f ü r s e k u n d ä r e Regelung in Abb. 46 dargestellten zeigt die Ü b e r e i n s t i m m u n g der Strangs p a n n u n g e n . Der Unterschied b e s t e h t also n u r darin, daß bei p r i m ä r e r Regelung eine sekundäre S t e r n p u n k t s v e r l a g e r u n g ausbleibt. D a m i t ist auch die Möglichkeit der s e k u n d ä r e n Dreieckschaltung gegeben. Die S p a n n u n g s s c h r i t t e auf der Sekundärseite sind m i t h i n in allen Fällen die gleichen, wobei die oben b e r e c h n e t e n S p a n n u n g s ä n d e r u n g e n bei Dreiecks c h a l t u n g n a t ü r l i c h auf die D r e i e c k s p a n n u n g zu beziehen sind. Die b e h a n d e l t e n Fälle der a-b-c-Regelung beziehen sich auf die S t e r n s c h a l t u n g der a n g e z a p f t e n W i c k l u n g . Bei a-ö-c-Regelung in einem W i c k l u n g s d r e i e c k ergeben sich insofern v e r ä n d e r t e Verhältnisse, als die drei Schenkelflüsse sich nicht m e h r restlos im Eisen schließen k ö n n e n , sondern teilweise auch durch die L u f t von Joch zu J o c h ihren W e g nehm e n müssen, so d a ß eine erhebliche Vergrößerung der Magnetisierungsleistung die Folge ist. Aus diesem G r u n d e wird m a n die Dreieckschaltung der n a c h d e m a-b-c-Verfahren geregelten W i c k l u n g möglichst vermeiden. Der Vollständigkeit halber soll sie jedoch kurz erörtert werden. Bei p r i m ä r e r Regelung i m Wicklungsdreieck findet m a n auf der in Stern geschalteten Sekundärseite f ü r die Zwischenstellungen die gleichen S p a n n u n g s v e k t o r e n , wie sie A b b . 46 f ü r sekundärseitige Regelung zeigt, d a ja die I n d u k t i o n in einem Schenkel entsprechend einer S t u f e e r h ö h t

— 64 — oder vermindert ist. Der so entstehende Kraftflußüberschuß dieses Schenkels muß sich notwendigerweise von Joch zu Joch durch die Luft schließen. Damit dieser Ausgleich nicht gedrosselt wird, darf der Transformator natürlich keine weitere Dreieckwicklung erhalten. Die Betrachtung der Abb. 46 zeigt ferner, daß bei Dreieckschaltung der angezapften S e k u n d ä r w i c k l u n g die Strangspannungen U + e und U ein geschlossenes Dreieck nur dann ergeben, wenn sie mit den Stern2 1 Spannungen U + - — e u n d U + — £ zur Deckung gebracht werden. Hierzu 1 o ist eine Knotenpunktsverlagerung um e erforderlich, die für jeden ü Schenkel einen entsprechenden Fluß von Joch zu Joch bedingt und der durch weitere Dreieckwicklungen nicht behindert werden darf. Die Schaltschritte in den Zwischenstellungen sind auch in diesem Falle mit den in der Zahlentafel auf S. 62 angegebenen identisch, wenn man sie nicht auf die Stern- sondern auf die Dreieckspannung bezieht.

V. Wicklungsaufbau der Regeltransformatoren. Entscheidend für die Betriebssicherheit eines Transformators ist die grundsätzliche Anordnung und bauliche Gestaltung der Wicklung. Dies gilt in besonders starkem Maße für Regeltransformatoren, die nicht nur zwei oder drei Hauptwicklungen wie gewöhnliche Transformatoren, sondern darüber hinaus auch Regelspulen mit vielen Anzapfungen erhalten. Die räumliche Anordnung der Regelspulen will sorgfältig überlegt sein, wenn sie nicht zur Gefahrenquelle für den Transformator werden soll. Zwei Gesichtspunkte sind hierbei voranzustellen, nämlich die Kurzschlußsicherheit und die Spannungsfestigkeit. Die Schwierigkeit, die Kurzschlußsicherheit des Transformators zu erhalten, liegt darin, daß sich das yll-F-Volumen der Regelspule mit der Stellung des Regelschalters ändert und bei Umkehrschaltungen auch die Stromdurchflutung der Regelspule das Vorzeichen wechselt. Es sind deshalb besondere Maßnahmen notwendig, um A VF-Unsymmetrien zu vermeiden, die im Kurzschlußfalle so große Stromkräfte hervorrufen würden, daß Wicklungszerstörungen die unausbleibliche Folge sind. Die Spannungssicherheit der geregelten Wicklung andererseits ist durchaus nicht ohne weiteres gewährleistet, wenn die Isolation zwischen Stammwicklung und Regelspule für die betriebsmäßig oder bei der Windungsprobe auftretende Spannungsdifferenz bemessen wird. In den meisten Fällen ist die Isolationsbeanspruchung zwischen beiden Wicklungsteilen durch Wanderwellen relativ erheblich höher, so daß Gewitterentladungen bei Nichtbeachtung dieses Umstandes leicht einen Durchschlag herbeiführen könn-

— 65

-

ten. Die relative Höhe der Stoßbeanspruchung wird durch die räumliche und elektrische Anordnung der Regelspule bedingt und ist nicht nur für die innere Isolation der Wicklung, sondern auch für die Isolation des Regelschalters maßgebend, der ja über die Anzapfleitungen mit der Regel- und Stammwicklung verbunden ist. Schließlich ist noch zu beachten, daß die Änderung des AW-Volumens der Regelspule einen Einfluß auf das Streufeld und damit auf die Kurzschlußspannung bzw. den Spannungsabfall des Transformators ausübt. Wenn auch eine Veränderung des Spannungsabfalles am Transformator durch den Regelschalter selbst wieder ausgeglichen werden kann, so ist doch eine Vergrößerung des Regelbereiches unerläßlich. Man wird deshalb darauf Bedacht nehmen und die Regelspule nach Möglichkeit so anordnen, daß die Änderung ihres A W-Volumens die Kurzschlußspannung wenig beeinflußt. 1. Kurzschlußfestigkeit des Wicklungsaufba-ues.

Im allgemeinen Transformatorenbau hat sich die Kerntype mit konzentrischen, zylinderförmigen Wicklungen als wirtschaftlichste Bauform mit höchster Kurzschluß- und Spannungsfestigkeit bis auf einige Sonderfälle so restlos durchgesetzt, daß es fast als selbstverständlich erscheint, wenn auch für den Regeltransformator grundsätzlich der gleiche Aufbau gewählt wird. In Wirklichkeit ist die Forderung nach Kurzschlußfestigkeit des Regeltransformators mit einer anderen Wicklungsanordnung, nämlich der Scheibenwicklung im allgemeinen leichter zu verwirklichen als bei der konzentrischen Wicklung. Die höheren Baukosten der Scheibenwicklung, die durch die wiederholte Anwendung der Isolation zwischen den Ober- und Unterspannungsspulen bedingt sind, wiegen jedoch insbesondere bei höheren Spannungen erheblich schwerer als die Aufwendungen, die zur Kompensierung der ^I^-Unsymmetrien bei konzentrischen Wicklungen notwendig sind. Bei der konzentrischen Wicklungsanordnung mit runden Spulen treten bekanntlich bei völliger AW '-Symmetrie, die bei genau gleich langen Primär- und Sekundärwicklungen mit gleichmäßig über die Schenkellänge verteilten Windungen erzielt wird, Stromkräfte lediglich in radialer Richtung auf. Diese Radialkräfte suchen die außenliegende Wicklung zu erweitern, die innere dichter an den Kern heranzubringen. Beide Kräfte werden leicht vom Wicklungskupfer bzw ,von den Abstützleisten gegen den Kern aufgenommen. Eine solche Wicklung ist innerhalb der in Betracht kommenden Grenzen also dynamisch absolut kurzschlußsicher. Ist die AW-Symmetrie dagegen gestört, sei es, daß die Wicklungen ungleiche Länge haben oder in axialer Richtung gegeneinander verschoben sind, so gesellen sich den erwähnten Radialkräften Axialkomponenten hinzu, die die bestehende Unsymmetrie zu vergrößern I! ö l t c / K ü c h l c r ,

Transformatoren.

—

66

—

trachten. Die Größe dieser Axialkomponenten braucht nur einen Bruchteil der Radialkräfte zu erreichen, um bereits für den Transformator gefährlich zu werden. Denn die Axialkomponenten verteilen sich auf die relativ zur Mantelfläche schmalen Stirnflächen der Wicklungen und beanspruchen die aus Isoliermaterial bestehenden Distanzstücke auf Druck, die Windungen zwischen den Distanzstücken auf Biegung. Die Grenze der zulässigen Beanspruchung kann also leicht überschritten werden. Es ist daher notwendig, sich über die Größe der axialen Kurzschlußkräfte Rechenschaft abzulegen, wenn man die Anzapfungen so anordnet, daß sich A VK-Unsymmetrien ergeben. Beim Leistungstransformator mit in Stern geschalteter regelbarer Wicklung wäre es das naheliegendste, die Anzapfungen, wie Abb. 48 darstellt, an dem Wicklungsende anzubringen, das dem Sternpunkt zugekehrt ist. Haben die primäre und sekundäre Wicklung dabei gleiche Länge, so ergibt sich je nach der Reglerstellung ein e l e k t r i s c h e r Längenunterschied k 1 —h 2 beider Wicklungen; dieser variiert von Null bis zu einem Maximalbetrag, der dem gesamten Regelbereich proportional ist. Die hierbei auftretenden axialen Verschiebungskräfte lassen sich leicht berechnen, wenn einige Vereinfachungen gemacht werden 1 ).

A b b . 48. L e i s t u n g s t r a n s f o r m a t o r m i t einseitiger W i n d u n g s a b s c h a l t u n g .

Abb. 49. E r s a t z b i i d zweier W i c k l u n g e n m i t einseitiger W i n d u n g s a b s c l i a i t u n g .

Vernachlässigt man die Anwesenheit des Eisenkernes und die Kreisform der Spulen, so ergibt sich ein Ersatzbiid nach Abb. 49, das zwei parallele Schienen mit den Höhen ht und h2 zeigt. Der Abstand a der Schienen kann gleich der reduzierten Streuspaltweite s = A + !) Vgl. a. J . Biermanns, Bull. 1923 Nr. 4/5.

Kurzschlußkräfte

an

Transformatoren,

Schweiz.

— 67 — (Abb. 48) gewählt werden, so daß die radiale Spulendicke und b2 in der Rechnung herausfällt. Das Schienenpaar ist unendlich lang zu denken, jedoch wird nur eine Teillänge, die dem mittleren Spulenumfang lm gleichkommt, in Betracht gezogen. Auf ein Querschnittselement der linken Schiene mit der Höhe dxl entfällt nun ein AW-Anteil d (awy) =

hx

Wl

Für die rechte Schiene gilt entsprechend d (aw)2 —

dx2. "2 Setzen wir J1 = J2 w2 = Jw, so ergibt sich mit den Bezeichnungen der Abb. 49 zwischen zwei beliebigen Querschnittselementen eine K r a f t Jl

d P — 9. d CLP~ 2 hl- h2xxd*2 mit einer axial gerichteten Komponente

'm r

X-i d P„ = d P • sin * = d P • Mit

>•2 =

a2

X* r

__

läßt sich schreiben d P — 2 • SZ^^ • 1 . ^ d " h1 • h2 lm a2 + (x± — x2)2 dxl

d

a

Damit erhalten wir für die gesamte Axialkraft, die die linke Schiene nach unten, die rechte nach oben zu schieben trachtet, den Ausdruck h, h. (Jw)'_ - ' K - K Im J j dxl J j a% + ^ —xi) • • • (19) (xi — 2 0 0 Setzen wir ./ in Amp. ein und multiplizieren mit 1,02 • 10~8, um die Kraft in kg zu erhalten, so ergibt sich nach Durchführung der Integration Pa = 2,04

lm • K • 10~8 kg

(20)

worin K

hx • In } a 2 - f h\ —

— h2) In }'a2 + (hj. — h2)2

— h2 • In \la2 + h22 + a ^arctg ~

— arctg

a r d g ^ ; ; ^ !

(21)

Führen wir nun die bekannte Radialkraft 1 ) I. L . la Cour und K . Faye-Hansen: Die Transformatoren. 1936, S. 158.

3. A u f l . 5*

Berlin

—

G8

—

P r = 6 £ { J w ) 2 - l m . 10-s kg zwischen zwei Spulen mit der mittleren Höhe hm = ein, so erhalten wir

. . . . h

K

h + h

2 •K P„ = 0,319 • P, '2•h1-h2

(22)

in die Gl. (20)

. . . . (23)

Die zahlenmäßige Auswertung der Gl. (23) zeigt, daß k ' JPr wobei

k = 0,319

(24)

hi 1 +

2 Ä! (1 \

h

h, h.2 hi

K

25)

wie Abb. 50 beweist, innerhalb der in Betracht kommenden Grenzen ¡H 1 0 . . . 3 0 wenig veränderlich ist und näherungsweise der Einheit gleichgesetzt werden kann.

A b b . 50.

h als F u n k t i o n d e r Verhüll -

nisse

lt,—h. , — //,

, h, fl

iind

A m ax = l'2 • / „ •

Um die maximale dynamische Beanspruchung zu erhalten, hat m a n der Rechnung den ungünstigsten Betriebsfall zugrunde zu legen. Dieser ergibt sich beim sekundären Klemmenkurzschluß im Augenblick des Nulldurchganges der Spannung. Die hierbei auftretende Stoßamplitudedes Kurzschlußstromes errechnet sich für ein unendlich ergiebiges Netz mit genügender Annäherung aus dem Nennstrom J n , der prozentualen Kurzschlußspannung uk und deren Komponenten u r (Ohmischer Spannungsabfall) und u s (Streuspannung) zu

100 /„ , —-r--'-\ 100 „ - ( 1 + c u" ) < 2,8 Jn Uk

• • • (2b)

Nach der voraufgehenden Rechnung erreicht die axiale KurzschlußSchubkraft bei einer einseitigen Wicklungsabschaltung nach Abb. 48 entsprechend einem Regelbereich von nur i 10% etwa 20% der radialen Kurzschlußkraft. Es braucht keines Beweises, daß eine solche Ausführung weit davon entfernt ist, kurzschlußfest zu sein. Die Beanspruchung läßt sich jedoch auf einfache Weise dadurch vermindern, daß m a n die

— 69

—

Länge der nicht angezapften Wicklung gleich der mittleren elektrischen Länge der angezapften wählt. Dadurch wird der maximale Längenunterschied beider Wicklungen und damit auch die axiale Kurzschlußschubkraft bei unverändertem Regelbereich auf die Hälfte herabgesetzt (Abb. 51 a). Eine weitere Verbesserung kann durch räumliche Verlegung der Anzapfungen in die Mitte der Wicklung erzielt werden, wobei sinngemäß in der Mitte der nicht geregelten Wicklung eine Lücke entsprechend dem halben Regelbereich einzufügen ist (Abb. 51b). Die axiale Schubkraft

Z z

M \2\

Abb. 51. Verbesserle \Yii:kliiiiKsa»or'« kV mil einsebaulem Slernpiinklsmiler (BBC). 1

Ü

i

3, A

&

Abb. 146. Vierwicklungstransformator für 10/8,2/5,5/3,6 M V A , 105/22/11/6,6 kV mil. angebauten Sternpimktsreglern für die 22- und 11-kY-Seüe (BBC).

— 171 — Abb. 150 zeigt die Vereinigung des Regelschaltwerkes mit einem Leistungstransformator für 8000 kVA und eine Oberspannung von 50 kV. Die Transformatorklemmen sind ober- und unterspannungsseitig als Kabelendverschlüsse ausgebildet und sitzen vor dem Schalterkasten auf

Ahl). M 7 .

Ahh.

l-'iK.

I .">-M V A - T i ' ; i n < f i > r m u I n r i n i I a i i i i r l i a n l c n i scliallcr (BBC).

Hciri'lschülhvt'i'k.

Abb.

149.

Wahlprsi-ilo

Regelsclialtwerk,

inil

Wcmlpr

und

Lastsehallerseite

I I (i-kY-Slernpunkts-

Mi-liiTiichilim-liriilirungcn

mit

Antrieb

(K

&

St).

( K & S l ) .

—

Alti). I " i l .

172

—

noppcliiiHTlraiisfornialon'ii

( K & St).

- 173 — dem haubenförmigen Transformatordeckel. Ein weiteres Ausführungsbeispiel bietet der Spartransformator nach Abb. 151, der unter Anwendung zyklischer Phasenvertauschung als Doppelquertransformator geschaltet ist. Er besitzt insgesamt 6 Regelschalter, die im gemeinsamen Schalterkasten in zwei Gruppen zu je dreien angeordnet sind. Durch entsprechende Ausbildung des Transformatordeckels ist es gelungen, die 6 Durchführungen für die ^Netzanschlüsse zuzüglich eines Sternpunktsisolators zu beiden Seiten des Schalterkastens unterzubringen.

A b b . 152. KinwuutsrcKlcr für 60 kV (SSW).

A b b . 153. D r i - i w i c k l u n g s t r a n s f o r m a t o r f ü r 12/8/8 M V A , 6 0 — 4 5 / 4 4 / 2 2 kV mit 6 E i n g a n g s r e g l e r n an d e r 6 0 - k V - W i c k l u n g ( S S W ) .

(3) Bauart

SSW.

E r s t bei Spannungen über 50 kV wenden die SSW. die WiderstandsSchnellschaltung nach dem Jansen-Prinzip an. Für geringere Spannungen wird, wie auf S. 135 ausgeführt, der Laufschalter mit Drosselspulenüberbrückung benutzt. Die Ausbildung des Jansen-Großreglers ist die übliche: Beim einpoligen Regler nach Abb. 152 ebenso wie beim Sternpunktsregler t r ä g t die Durchführung am Kopf den Lastschalter in einem gegen den Isolator abgedichteten Ölgefäß. Der Wähler ist am unteren E n d e der Durchführung angeordnet und ist mit dem Lastschalter durch eine zentrisch in der Durchführung gelagerten Welle verbunden. Bei großen Transformatoren wird der untere Teil des Reglers — der Stufen-

— 175 —

Wähler — grundsätzlich in einen am Transformatorkasten angebrachten und von diesem abgeschlossenen Anbaubehälter untergebracht. Die A n w e n d u n g des einpoligen Reglers zeigt A b b . 153, die einen D r e i w i c k l u n g s t r a n s f o r m a t o r f ü r 12/8/8 MVA u n d 52,5/44/22 k V d a r -

Alili. I i « .

D i v i w k ' k l u n x s t r u n s f o r n i a l o r f ü r I . V I 5 / 4 M V A . I Io/tai. 1 ;,.S k V inil i m C i i i - k V - S l e r i i p u n k 1 u n d in d e r 1 " i - k V - W i c k l u i i K ( S \ V ) .

lUTcUmi:

stellt. Die O b e r s p a n n u n g s w i c k l u n g ist a m W i c k l u n g s e i n g a n g im Hereich v o n 60 bis 45 k V a n g e z a p f t u n d mit 2 Reglersätzen a u s g e r ü s t e t , die zur K u p p l u n g zweier Netzteile bei einer D u r c h g a n g s l e i s t u n g von 20 MVA. Die O b e r s p a n n u n g s w i c k l u n g arbeitet also gleichzeitig in S p a r s c h a l t u n g . Ein 15-MVA-Leistungstransform a t o r f ü r 104/23,4 kV m i t Sternp u n k t s r e g e l u n g auf der O b e r s p a n nungsseite in 4; 10 S t u f e n zu je 1,65% ist in A b b . 154 wiedergegeben. B e m e r k e n s w e r t ist der a b s e n k b a r e Olkessel, der d e n W ä h l e r a n b a u nacli unten abschließt. e) Bauart ¿'IT. Die v o m S W . a n g e w e n d e t e Wid e r s t a n d s s c h n e l l s c h a l t u n g b e r u h t sowohl auf eigenen, vor m e h r als 10 J a h ren erteilten P a t e n t e n als a u c h auf den b e k a n n t e n Jansen-Patenten. Die Regelschaltwerke sind g e n o r m t

A b b . 157. 12-MYA-Transfonnator für 103,'! 5 k V m i t 1 5 - k V - S l c r n p u n k t s r e p l e r im K a s l e n a n t i a u ( S W ) .

f ü r 350, 600 und 1000 A und werden als Eingangs- und als S t e r n p u n k t s regler mit 4; 6 oder 10 Stufen gebaut. Einen aus dem K a s t e n gehobenen S p a r t r a n s f o r m a t o r f ü r 2500 kVA Durchgangsleistung und 6,4 kV mit drei gekuppelten Eingangsreglern

Ahl). 138.

15-MVA-\Yandertransformalor für 1 00/25 kV mit Rewlunit im 100-kV-Slrrnp u n k t (SW).

zeigt Abb. 155. Die Lastschalter mit den Ü b e r b r ü c k u n g s w i d e r s t ä n d e n sind am Kopfe der D u r c h f ü h r u n g e n angeordnet u n d in Ölbehälter eingeschlossen, die im Bilde abgenommen sind. Die mechanische u n d elektrische V e r b i n d u n g m i t den W ä h l e r n liegt im Innern der Porzellandurchf ü h r u n g e n . Die W ä h l e r sind an den in den T r a n s f o r m a t o r k a s t e n hineinragenden u n t e r e n E n d e n der D u r c h f ü h r u n g e n befestigt und durch Isolierwellenstücke miteinander gekuppelt. Der Sternpunktsregler ist entsprechend ausgebildet. Sein Wähler wird entweder u n m i t t e l b a r in den T r a n s f o r m a t o r k a s t e n eingesenkt (Abb. 156) oder in einem A n b a u b e h ä l t e r (Abb. 157) u n t e r g e b r a c h t , der gegen den T r a n s f o r m a t o r k a s t e n durch eine W a n d a u s Isolierstoff t r o p f d i c h t a b g e t r e n n t ist. Bei dem in Abb. 158 dargestellten 15-MVAW a n d e r t r a n s f o r m a t o r für 104 ^ 2 0 % / 2 5 kV mit Regelung im Obers p a n n u n g s s t e r n p u n k t ist die gleiche T r e n n u n g zwischen T r a n s f o r m a t o r k a s t e n und W ä h l e r a n b a u d u r c h g e f ü h r t . C) Bauart

F. & 11.

V. & H. verwendet auch für große Regelschaltwerke bis zu 800 A die auf S. 159 beschriebenen Lastwähler, verzichtet also auf die sonst übliche T r e n n u n g zwischen Lastschalter u n d Wähler. D a diese Lastwähler nur in einpoliger A u s f ü h r u n g geliefert werden, sind also auch bei L e i s t u n g s t r a n s f o r m a t o r e n grundsätzlich 3 Regler erforderlich, die

— 177 — m a n zweckmäßigerweise am Wicklungseingang' regeln läßt, u m beson dere E i n g a n g s d u r c h f ü h r u n g e n zu ersparen. A b b . 159 zeigt die Anw e n d u n g der E i n g a n g s - L a s t w ä h l e r bei einem größeren L e i s t u n g s t r a n s • formator.

Abb. 159. Lcistungstransformator mit Eingangs-Laslwähler (V & II).

B ö 11 e / IvücIi 1 e r, Transformatoren.

12

Schrifttum. 1. Bücher. Hochspannungsforschung und Hochspannungspraxis. Herausgegeben von J. B i e r m a n n s und O. M a y r . Berlin 1931. K e h s e , W . : Die Hochspannungstechnik der Transformatoren, Isolatoren und Durchführungen. S t u t t g a r t 1937. L a C o u r , J . L., und F a y e - H a n s e n , K . : Die Transformatoren. 3. Aufl. Berlinl936. R i c h t e r , R . : Elektrische Maschinen. 3. Bd. Die Transformatoren. Berlin 1932. 2. Zeitschriften-Aufsätze. A l b r e c h t , H . C . : Transformer Tap Changing under Load. A I E B Journal Bd. 44 (1925), S. 1331. B a t e s , M. H . : Changing Transformers Ratio. A I E E Journal Bd. 44 (1925), S. 1238. B e s c h n i t t , A.: Spannungsregulierung. Bergmann-Mitt. Sept. 1927. B i e r m a n n s , J . : Kurzschlußkräfte an Transformatoren. Schweiz. Bull. 1923, Nr. 4/5. — : Die Aufgaben des heutigen Transformatorenbaues. ETZ 54 (1933), S. 717, 767. — : Fortschritte im Transformatorenbau. E T Z 58 (1937), S. 622, 687. B l u m e , L. F . : Voltage Control on Transformers. A I E E Journal Bd. 44 (1925), S. 752. — : Load Ratio Control. GE Review 31 (1928), S. 119. B l u m e , L. F . , und W o o d s , F. L.: Control of Voltage and Power Factor. A I E E J o u r n a l 52 (1933), S. 884. B o l l , G.: Der Quertransformator zur Leistungsregelung in Ringnetzen. BBCNachrichten 17 (1930), S. 304. B o l l m a n n , W . : Entwicklung und Stand des BBC-Stufenschalterbaues f ü r Regeltransformatoren. BBC-Nachrichten 23 (1936), S. 62. B ö l t e , K.: Regeleinrichtungen f ü r Anzapftransformatoren. E T Z 53 (1932), S. 525. — : Spannungsregelung u n t e r Last mit Stufentransformatoren großer Leistung. AEG-Mitteilungen 1934, S. 48. — : Spannungsregelung unter Last f ü r Transformatoren kleinerer Leistung. AEGMitteilungen 1934, S. 83. — : Selbsttätiger relaisloser Niederspannungsregler. AEG-Mitteilungen 1937, S. 74. — : A E G Relo-Antrieb auch bei großen Regeltransformatoren. AEG-Mitteilungen 1938, S. 94. D a r l i n g and P a l m e : Variable Ratio Voltage Control for Industrial Plant Transformers. Power 74 (1931), S. 894. D i g g l e , H . : Transformers and Tap Starting Gear. Metropolitan Vickers Gazette 14 (1934), S. 300. — : Type L S on Load Transformer Voltage Regulating Equipm. MV Gazette 15 (1935), S. 104. — : On Load Tap Changing Gear for large Transformers. MV Gazette 15 (1935), S. 124. — : On Load Tap Changing gear for small Transformers. MV Gazette 15 (1935), S. 161.

— 179 — F a r l e y , W. R.: Control and Relay Equipment for Motor operated Transformer Tap Changer. Electricical Journal 24 (1927), S. 438. G i l l , H.: Automatic Low Tension Voltage Regulators. Asea Journal 1935, Nr. 6, S. 66. G o o d m a n n , J.: Load Ratio Control. GEC Journal Nov. 1931, S. 122. G r e i n e r , R.: Über einen magnetischen Netzspannungsregler. ETZ 57 (1936), S. 489. G r o ß , E.: Über Ringnetze und Beeinflussung ihrer Stromverteilung. E & M 49 (1931), S. 513. I l a a g , L., und S c h w e n k , O.: Regelschalter für Anzapftransformatoren. ETZ 54 (1933), S. 199. H a y n , E.: Fortschritte im Bau von Regeltransformatoren. Sachsenwerk-Mitteilungen 1932, S. 30. H a y n , E., und M ü l l e r , A. L.: Regeltransformatoren. Sachsenwerk-Mitteilungen 1931, S. 67. H i l l , L. II.: Transformer Ratio Control. Electricical Journal 23 (1926), S. 261. —: Transformer Tap Changers, AIEE Journal 46 (1927), S. 1214. Diskussion S. 1269. J a n s e n , B.: Über die Wirtschaftlichkeit der Spannungsregelung in Drehstromnetzen. ETZ 47 (1926), S. 1225. —: Gleichspannungsbetrieb von Drehstromnetzen. ETZ 48 (1927), S. 140. —: Kupplung und Unterteilung großer Netze mit Hilfe von Regeltransformatoren. ETZ 50 (1929), S. 521. —: Spannungsregelung mit Stufentransformatoren in den Netzen der Überlandwerke. Elektrizitätswirtschaft 29 (1930), S. 162. —: CIGRE-Berichte 1932, Nr. 27, S. 6. —: Das Zusammenwirken von Energiefluß-Steuerung, Spannungsregelung und Netzschutz in vermaschten Mittelspannungs-Freileitungsnetzen. Elektrizitätswirtschaft 36 (1937), S. 443. —: Spannungs- und Leistungsregelung in vermaschten Mittelspannungsnetzen. Elektrizitätswirtschaft 36 (1937), S. 828. —: 10 Jahre Regeltransformatoren mit Jansenschaltern. ETZ 58 (1937), S. 874. K r ä m e r , W . : Ein neuer selbsttätiger Antrieb für Regeltransformatoren. VDEFachberichte 1936, S. 128. —: Ein neuer selbsttätiger Antrieb mit Sattelkennlinie für Stufenschaltung. ETZ 59 (1938), S. 215. K ü c h l e r , R.: Transformatoren für Spannungsregelung unter Last. ETZ 55 (1934), S. 1054 u. 1075. —: Die Kurzschlußfestigkeit von Spartransformatoren und Zusatztransformatorensätzen. ETZ 47 (1926), S. 440. L i n d : Luftregulierschalter bis 30 kV. AEG-Zeitung 1929, Heft 10. M a r e t , A.: Regulier-Quertransformatoren. BBC-Mitteilungen 1936, S. 166. M e g e d e , W. z u r : Niederspannungsregelung mittels des Niederspannungs-Netzreglers. Siemens-Zeitschrift 1933, S. 112. M i d w o r t h , C., und T a g g , G. F.: Some Electrical Methods of remote Indication. Journal I E E 73 (1933), S. 33. N o r r i s , E. T.: Power Transformers. Electrician 108 (1932), S. 126. —: Transformer Voltage Regulator. The Power Engineer 108 (1932), S. 264. —: On Load Tap Changing. The Electrician 110 (1933), S. 790. O b u r g e r , W . : Die Regelung der Stromverteilung in Ringnetzen mittels des Quertransformators. E & M 52 (1934), S. 297. P a l m e , A.: Application of Load Ratio Control. AIEE Journal 46 (1927), S. 1202. —: Tap Changing Equipment. Power 68 (1928), S. 519. —: Unter Vollast umschaltbare Transformatoren. E & M 47 (1929), S. 65. — : Großtransformatoren mit Vollastumschaltung. Schweizer Bulletin 1931, S. 320.

12*

—

180

—

R e i c h e , W . : Derzeitiger Stand der Entwicklung von Regeltransformatoren für Drehstromnetze. Elektrizitätswirtschaft 36 (1937), S. 439. — : Untersuchungen an einem schnellschaltenden Lastschalter. E T Z 59 (1938), S. 7. S c h ä f e r , W . : Beitrag zur Frage der Wirk- und Blindleistungsregelung in Ringnetzen. V D E - F a c h b e r i c h t e 1935, S . 19. S c h m i d t , W . : Der Quertransformator als Spannungsregler in Leitungsringen. Siemens-Zeitschrift 1932, S. 132. S c h ö p f , G . : Lastumsteller für Netztransformatoren. Siemens-Zeitschrift (1934), S. 63. S c h u l z e , E . : Verfahren zum Einstellen von Regeltransformatoren in mehrfach gekuppelten Netzen. Elektrizitätswirtschaft 36 (1937), S. 446 ( V D E - F a c h berichte 1935, S. 20). S c h w a i g e r , M.: Das Regeln von Transformatoren mit Langsam- und Schnellschaltung. V D E - F a c h b e r i c h t e 1935, S. 15. — : Steuerung von Regeltransformatoren im Netzbetrieb. C I G R E - B e r i c h t e Nr. 95 (1935), S. 15. — : Großtransformatoren mit Stufenregeleinrichtung. E T Z 59 (1938), S. 281. S e s s i n g h a u s , N . : Spannungsregulierung. E T Z 47 (1926), S. 809. S S W : Spannungsregelung unter Last mittels Transformatoren mit Anzapfungen. S i e m e n s - J a h r b u c h 1929, S. 228. S t e n k v i s t , E . : Voltage Regulating Arrangements for Transformers. Asea Journal 8 (1931), S. 34 T h i e s s e n , W . : Spannungsregelung mit Leistungsumspannern. E T Z 57 (1936), S. 113. W e r n i c k e , W . : Die Entwicklung im B a u von Umspannern. VDI-Zeitschrift 80 (1936), S. 1055. W e s t , II. B . : Tap Changing under Load. A I E E Journal 49 (1930), S. 42. W i l s h a u s , W . : Der Relo-Netzregler. Elektrizitätswirtschaft 36 (1937), S. 447.

Zusammenstellung der Abkürzungen der hauptsächlich vorkommenden Firmen. AEG BTH BBC GE K. & St. MV SSW SW V. & II. Westingliouse Co.

Allgemeine Elektricitäts-Gcscllschaft, Berlin. The British Thomson Houston Co. Ltd., R u g b y (England). Brown, Boveri u. Co., A.-G. General Electric Co. Schenectedy, N. J . (USA.). Koch und Sterzel A.-G. Dresden. Metropolitan-Vickers Electrical Co. Ltd., Manchester (England). Siemens-Schuckertwerke A.-G. Sachsenwerk Licht- und Kraft-A.-G., Niedersedlitz. Voigt und I-Iaeffner A.-G., Frankfurt/Main. Westing-house Electric and Manufacturing Co., Sharon

(USA.).

Sachverzeichnis. A b b r a n d der K o n t a k t e 50, 89 a-b-c-Regelung 60 Ansprechträgheit 123 Antriebsmotor 112 A n z a p f u n g e n 11 Arbeitsdiagramm 100, 101 Ausgleichstrom 20 A W - U n s y m m e t r i e 64 Blindstromregler 36 Bühnenregler 78 B ü r s t e n k o n t a k t e 89 Doppelschaltung 26 Dreieckschaltung 19 Einpolige U m s c h a l t u n g 15, 26, 33 Empfindlichkeit der K o n t a k t e i n r i c h t u n gen 123 E n d a u s s c h a l t e r 114 Energieflußsteuerung 36 E r r e g e r t r a n s f o r m a t o r 31 Gegenschaltung 15,25 Gelenkwellen 121 Gleittransformator 10 Grob- und Feinregelung 17, 28, 104, 105 Ilaltestellenschalter 114 Indirekte Regelung 31 Induktionsfreie W i d e r s t ä n d e 50 I n d u k t i v e W i d e r s t ä n d e 43 I n d u s t r i e - T r a n s f o r m a t o r 16, 28, 60 Isolierwellen 121 Kompensierung, Compoundierung 124 Kreuzspulinstrument 117 Kurzschlußfestigkeit 23, 65 K u r z s c h l u ß k r ä f t e 65 Kurzschlußspannung 22, 23, 65 L a m p e n t a f e l 117 Lastschalter 46, 53, 76, 81 Lastumsteller 127

Lastwähler 77, 126, 152 L a u f k o n t a k t e 77, 79 Lauflastschalter 83 Laufzeit (des Antriebs) 113 L e i s t u n g s t r a n s f o r m a t o r 14 L i c h t s t ä r k e n ä n d e r u n g 59 Lokomotivregler 9 Maltesertrieb 108 Massive K o n t a k t e 89 Mehrfachumlenkung 17, 104 Mittelspannungskleinregler 150 N e n n s p a n n u n g 13 Netzregelung 11, 58 N e t z v e r t a u s c h u n g 26, 104 Niederspannungskleinregler 78, 145 Niederspannungsregler 150 Nockenschalter 77 Parallelbetrieb von Reglern 125 Parallelbetrieb von Transformatoren 19 P e n d e l u n g 123 Potentialverlagerung 72 P o t e n t i o m e t e r s c h a l t u n g 117 Quecksilberkontakte 89, 134 Q u e r t r a n s f o r m a t o r 36 Quotientenmesser 117 Regelbereich 58 Regelschaltwerke, große 161 Regelspule 14, 69, 71 Ringnetzregelung 36 R o l l e n k o n t a k t e 79, 89 Rostschutz 118 R ü c k f ü h r u n g 124 Schaltgeschwindigkeit 50, 94 Schaltleistung 88 Schaltspule 70 Schaltwalze 77 Schnellschaltvorrichtung 50, 51, 84, 94 S c h u b t r a n s f o r m a t o r 10 Schubwicklung 69

—

182

Schubzylinder 70 Schwingungsfreie Wicklung 75 Spannungsabfall 11 Spannungsfestigkeit 71 Spannungsteiler 43, 126 Spartransformator 23 Stammwicklung 15 Sternpunktregelung 18 Sternsparschaltung 29 Sterntrieb 108 Stoßbeanspruchung 74 Stufe 51 Stufenschaltleistung 60 Stufenspannung 59 Stufenzahl 58 Thießenschaltung 23 Totgang in der Wellenleitung 111, 122 Totstufe 16, 26, 28, 104 Überschaltdrossel 43, 45 Übersetzung 12 Übersetzungsunterschied 20

—

Überspannungsschutz 30, 75 Überstromschutz 24 Überwachungseinrichtungen 125 Umkehrschaltung 14, 25 Umlenkung 14, 103 Umschaltschütze 113 Ventiliertes Gehäuse 118 Yerdunklungsregler 78 V-Sparschaltung 30 Wähler 46, 53, 76, 99 Wandertransformator 163, 176 Wender 15, 103 Wendewähler 103 Wicklungsaufbau 64 Widerstände 51, 90 Wirk- und Blindstromregler 36 Zusatztransformator 31 Zu- und Gegenschaltung 15, 25, 103 Zweipolige Umschaltung 27, 35

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