Drehstromtransformator oder Drehstromdrosselspule. Bekanntlich entstehen in Transformato ren oder Drosselspulen mit Eisenkern infolge des nichtlinearen Zusammenhanges zwischen Fluss und Amperewindungen Oberwellen, die insbesondere bei höherer Sättigung sich sehr störend bemerkbar machen. Man hat bereits verschiedene Mittel vorgeschlagen, um diese Oberwellen für das Netz unschädlich zu machen.
Beispielsweise hat man vorgeschla gen, -Resonanzkreise für diese Oberwellen vorzusehen, oder man hat zwei gleiche Trans formatoren verwendet, von denen der eine zum Beispiel in Sterndreieck und der andere in Dreieckstern geschaltet ist. Es heben sich dann, wenn beide Transformatoren parallel geschaltet sind, die fünften und siebenten Oberwellen im gemeinsamen Strom der bei den Transformatoren heraus.
Die Erfindung zeigt nun einen andern Weg, um die infolge der nichtlinearen Cha rakteristik hervorgerufenen Oberwellen bei Drehstromtransförmatoren und -Drosselspulen unschädlich zu machen. Bei dem Drehstrom= transformator oder der -Drosselsspule gemäss der Erfindung, deren Eisenkern zwei in der Phase gegeneinander versetzte Drehstrom flusssysteme führt, ist der Eisenkern derart ausgebildet, dass die beiden Drehstromfluss- systeme mindestens teilweise in voneinander getrennten Eisenpfaden verlaufen.
Dabei ist die Induktion der Flüsse in den einzelnen Eisenpfaden nach Grösse, und Phasenlage so bemessen, dass die Flüsse der Eisenpfade des einen graftflusssystems- mit den Flüssen der Eisenpfade des - zweiten . graftflusssystems sich hinsichtlich ihrer Oberwellen gegensei tig ausgleichen. Vorzugsweise wird man da bei die Anordnung so treffen, dass, da dritte Oberwellen auch bei normalen, nicht voll symmetrischen Transformatoren nur unbe deutend auftreten, die fünften und siebenten Oberwellen, die besonders störend sind, auf gehoben werden. Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Zunächst soll an hand eines fünfschenkligen Transformators erläutert werden, wie man die einzelnen Teile bemessen muss, damit die fünften und sie benten Oberwellen unterdrückt sind. Betrach tet man zunächst einmal die Grundwellen der Flüsse, die in einem Transformator mit fünf Schenkeln auftreten, so findet man, dass die in den Zwischenjochen und Aussen- jochen (Aussenschenkeln) auftretenden Flüsse gegenüber den drei Flüssen der Hauptschen kel um 30 in ihrer Phasenlage versetzt sein können,
sofern man das Querschnittsverhält- nis der Joche und Aussenschenkel entspre chend wählt. In Fig. 1 ist ein solcher fünf- schenkliger Transformator dargestellt. Die auf den mittleren Schenkeln (Hauptschen keln) liegende Wicklung ist in Stern ge schaltet, die Sekundärwicklung ist weggelas sen.
In Fig. 1 sind die Flüsse mit 01, O= und 03 bezw. mit 012, 0=;, und 013 bezeich net. In Fig. 2 ist das zugehörige Vektor diagramm unter der Annahme gezeichnet. dass die Querschnitte so gewählt sind,<B>da ss</B> sich jeder Hauptfluss (Fluss im Hauptschen kel) aus der Differenz zweier Jochflüsse zu sammensetzt, die untereinander gleich gross sind.
So setzt sieh zum Beispiel der Fluss 01 aus der Differenz der Jochflüsse 012 und 013 (Fluss im Aussenschenkel) zusammen. Aus Symmetriegründen müssen die Flüsse 013 in den beiden Aussenschenkeln gleich gross sein,
ebenso die Flüsse 012 in den obern und un tern linken Zwischenjochen und die Flüsse O23 in den obern und untern rechten Zwi- schenjochen. Ausser den ein Dreiphasen system bildenden drei Hauptflüssen 01, 02 und 03 entsteht also noch ein Dreipha.sen- system aus den drei Jochflüssen 012, 013 und 023,
und zwar ist der Jochfluss 012 nun mehr um<B>30'</B> gegen den Fluss 01, der Joch- fluss 013 um 30, gegen den Fluss 03 und der Jochfluss ( 23 um 30 gegen den Fluss 02 versetzt. Das aus den Jochflüssen gebildete Dreiphasensystem ist also im ganzen gegen über dem von den Hauptflüssen gebildeten um<B>30'</B> versetzt.
Um die fünften und siebenten Oberwel len, die in den Hauptschenkeln eines Trans formators erzeugt werden, zu kompensieren, ist es erforderlich, eine gleichgeartete Erzeu gung gleicher Oberwellenleistungen in um 30 gegenüber den Hauptschenkelflüssen versetzten gleichartigen Flüssen vorzuneh men. Wie aus den obenstehenden Erläute rungen der Fig. 1 und 2 ersichtlich, hat man bereits bei einem fünfschenkligen Transfor mator bei geeigneter Bemessung alle der Phasenlage nach erforderlichen Flüsse im Transformator selbst.
Es kommt daher nur noch darauf an, dass alle Teile des Transfor mators einen solchen Oberwellenbeitrag lie fern, dass eine Kompensation der Oberwellen im Magnetisierungsstrom stattfindet.
Dieser Oberwellenbeitrag lässt sich nun dadurch einstellen, dass man die einzelnen Jochteile derartig sättigt, dass die Summe der Ober wellenleistungen, die von den Jochflüssen in den von ihnen durchsetzten Teilen hervor gerufen werden (also der Oberwellenleistun- gen, die von dem Fluss 01, in beiden Aussen schenkeln, vom Fluss T)1z in dem obern und untern linken Zwischenjoch und dem Fluss 0" in dem obern und untern Zwischenjoch erzeugt werden), gleich ist der Oberwellen leistung, die in den Hauptschenkeln erzeugt wird.
Ausserdem müssen auch, ebenso wie die drei Hauptflüsse untereinander bei Sym metrie gleiche Oberwellenleistungen erzeugen müssen, die von den Flüssen Q12, Q13 und 023, die ebenfalls ein symmetrisches Drei phasensystem bilden, erzeugten Oberwellen leistungen untereinander gleich gross sein.
Ein Mass für die Oberwellenleistung, die von einem Fluss erzeugt wird, ist nun das Produkt aus Feldstärke, Induktion und Vo lumen des von dem Fluss durchsetzten Eisen teils bezw. der von ihm durchsetzten Eisen teile.
Setzt man voraus, dass die Schichthöhe des Blechpaketes in allen Eisenteilen gleich gross ist, so dass an Stelle des Volumenver hältnisses das aus Breite s und der Eisen länge l bestimmte Oberflächenverhältnis ein gesetzt werden kann, so ergeben sich fol- gende. Bemessungsbedingungen (der Index 1 gibt an, dass der.
Fluss 0, den Eisenteil von der Länge h und der Breite s, durchsetzt, und dass dort die Induktion e1 und Feld stärke b1 herrschen):
< ei #2l-# si.Ll+922#%U2#S2#Z2+e8 -238#Ss#Zs 2i512 ' U1.2 #S12 #Z12 <B>+ 2</B> ,52,9 -023 #S28 -123 + <B>2</B> 5, 1s # 231s #s13 # Zis Der Faktor 2 auf der rechten Seite rührt davon her, dass die Flüsse 0121 Q13 und r±T)
2s jeweils zwei gleiche Eisenteile durch setzen. Da die auf der linken Seite der Glei chung stehenden drei Glieder und auch die rechten drei Glieder untereinander gleich sein müssen, so ergibt sich, wenn man ent- sprechend der Symmetrie des Fünfschenkel transformators für die Indices 1, 2 und 3 der Hauptschenkelgrösse den gemeinsamen Index s, für die Indices 12 und 23 der Zwischen- joche den Index j und für den Index 13 der Rückschlussschenkel (Aussenjoche) den Index a einführt,
folgende Volumenbedingung: e8'08'S$' & =ej'583'sj'ZJ=2,5.'ea-sa#Za Hierin ist unter h (vergl. Fig. 3) die Ge samtlänge der beiden Zwischenjoche zu ver stehen und unter 1s die Länge eines Haupt schenkels, während mit da, die Länge eines Aussenjoches (Rückschlusssehenkel) bezeich net ist. Aus letzterem Grunde erscheint auch im rechten Ausdruck der Faktor 2.
Damit die Flüsse 0,.2, 0=3 und 0,3 in Fig. 2 miteinander die Winkelbedingung richtig erfüllen, muss folgende Vektorglei- chung N312 # s12 + 028 # s28 + 013 # sis = 0<B>(2)</B> erfüllt sein.
Diese Gleichung setzt gleich zeitig für die Absolutbeträge der Flüsse voraus
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Aus diesen Beziehungen folgt für die Wahl der Feldstärken in den Jochen und Aussen schenkeln im Verhältnis zur Feldstärke der zu kompensierenden Hauptschenkel sofort, dass
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Da für gewöhnlich das Verhältnis 1s zu l;
ungefähr gleich 1 ist, so ist nach den Glei chungen 4 und 5 die Feldstärke ,5 in den Zwischenjochen etwa V3 mal so gross zu wählen wie in den Schenkeln, während es bisher üblich war, die Joche nicht höher, eher geringer als die Hauptschenkel zu sät tigen. Anderseits erhalten die Rückschluss- schenkel, bei denen das Verhältnis 1s zu 1" ungefähr in der Grössenordnung
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liegen kann, nur etwa die halbe _ Feldstärke als die Hauptschenkel.
Dem wird entsprechen, dass die Zwischenjoche zum Beispiel etwa 7 höher, die Rückschlussschenkel zum Beispiel etwa <B>10%</B> schwächer gesättigt werden als die Hauptschenkel. Die dem errechneten Werte e5 zugeordnete Induktion e erhält man aus der Magnetisierungskurve. Sind so die Werte von 2 ermittelt, so kann man aus der Gleichung 3 die Breiten s. errechnen.
Bei den oben angegebenen Längenverhältnissen ergibt sich dann das in Fig. 3 dargestellte Bild für den gern. Die Einschnürung der Zwischenjoche ist dabei vielleicht etwas über trieben gezeichnet, sofern nicht der Einfluss der Übergangszonen zwischen Jochen und Schenkeln die wirksame Jochlänge so weit verkürzt, dass hierdurch tiefere Einschnü- rungen bedingt werden. Es ist auch möglich, dem gesamten Joch gleichen Querschnitt zu geben.
Man braucht dann nur die Aussenschenkel in ihrem Quer schnitt zu vergrössern, wie dies in Fig. 3 strichliert angedeutet ist. Hierbei ist in den vom Fluss 0" durchsetzten Eisenteil die In duktion und Feldstärke nicht mehr in allen Teilen die gleiche, es ist dann in der angege benen Volumenbedingung statt des dort an gegebenen Produktes 2 . . l . s der Wert zu setzen:
ss#.dl.ds. Aus den oben angegebenen Bedingungen., insbesondere der Gleichung 3, geht auch her vor, dass, je nachdem man die Längen l8, la und l; wählt, sich die Breiten s bezw. die Querschnitte ändern, so dass man je nach der Wahl der Längen l andere Werte von s erhält.
Bei der Aufstellung der Gleichung 1 ist angenommen worden, dass unter Induktion 18 und Feldstärke 5 Induktion und Feldstärke der Grundwelle zu verstehen ist. Es war da bei von der Voraussetzung ausgegangen, dass das Verhältnis der Feldstärke einer Ober welle zur Feldstärke der zugehörigen Grund welle in dem in Frage kommenden Bereich ungefähr konstant ist. Dies trifft auch im allgemeinen zu.
Will man jedoch noch ge nauer rechnen, so muss man beispielsweise, um die Bemessungsbedingung für die Kom pensation der fünften Oberwelle zu erhalten, in Gleichung 1 stets die Feldstärke für die fünfte Oberwelle und die Induktion für die Grundwelle einführen, weil das Produkt beider mal dem Volumen ein Mass für das Pro dukt aus der Netzspannung der Grundwelle und der fünften Stromoberwelle (Oberwel- lenleistung) ist, und zur Kompensation der fünften Oberwelle die von den Flüssen er zeugten Leistungen der fünften Oberwelle die eingangs erwähnten Bedingungen befrie digen müssen.
An Stelle von Oberwellen leistung kann man auch Oberwellenstrom setzen, da die Grundwellennetzspannung kon stant bezw. für alle Oberwellenströme die gleiche ist.
Der besondere Vorteil dieses Transforma- tors besteht darin, dass, ganz gleiehgültig, wie man auch die Schaltung wählt, die Ober wellenkompensation erfüllt werden kann.
Ebenso wie man die Bemessung bei einem fünfschenkligen Transformator, bei dem die mittleren drei Schenkel von der Netzspan nung erregt sind, treffen kann, so kann man auch bei einem fünfschenkligen Transfor mator (oder Drosselspule), bei dem die bei den Aussenschenkel und der Mittelschenkel die Netzspannungswicklungen tragen, die Bemessung so treffen, dass die fünften und siebenten Oberwellen aufgehoben sind.
Bei dieser Ausführungsform ist zu beachten, dass die Hauptflüsse in den beiden Aussenschen keln einen längeren Eisenweg besitzen als der Mittelschenkel, und da die oben angege bene Volumenbedingung besagt, dass das Produkt aus Feldstärke, Induktion und Vo lumen des von ein und demselben Fluss durchsetzten Eisenteils (bezw. Eisenteile) gleich dem Produkt aus Feldstärke, Induk tion und Volumen des von einem zweiten Fluss durchsetzten Eisenteils (bezw. Eisen teile) sein muss, so müssen also die Aussen schenkel einen grösseren Querschnitt und da mit geringere Sättigung erhalten als der Mittelschenkel.
Für die unbewickelten Schen kel und für die Zwischenjoche ergeben sich die Querschnitte bei gegebenen Längen aus den vorher erwähnten Bedingungen in der gleichen Weise wie sie für den fünfschenk- ligen Transformator mit aussenliegenden un- bewickelten Schenkeln entwickelt worden sind.
Für ein bestimmtes Längenverhältnis der einzelnen Eisenwege ergibt sich dann für den Kern bei gleicher Blechschichthöhe un gefähr ein Bild, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Zu beachten ist natürlich, dass bei an derer Wahl der Längen sich andere Quer schnitte bezw. Blechbreiten ergeben.
Ein Ausführungsbeispiel mit nur droi Schenkeln ist in Fig. 5 dargestellt. Um auch hier drei Jochflüsse zu erzeugen, die unter einander gleich gross sind und ein Drei phasensystem bilden, ist ein Luftspalt in die Joche eingefügt. Die Querschnitte und Län gen der einzelnen Teile werden wieder nach den oben angegebenen Bemessungsregeln ge wählt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungs form ergibt sich, wenn man die für Gross transformatoren üblichen Rahmenkerne ver wendet. Bei solchen Rahmenkernen befinden sich in den Schenkeln und in. den Jochen Luftschlitze senkrecht zur Ebene der Bleche, wodurch eine gute Wäreabführung gewähr leistet ist.
Man braucht bei derartigen An ordnungen nur den äussern Rahmen zu ver grössern, so dass der Luftspalt innerhalb der Joche grösser wird als der Luftspalt inner halb der Schenkel, damit sich in den Jochen drei Flüsse ausbilden können, die ein Drei phasensystem ergeben. Die Wahl der Quer schnitte und Längen ist auch hier wieder durch die angegebenen Bemessungsbedingun gen bestimmt. In Fig. 6 ist ein derartiger Rahmenkern dargestellt. Er besteht aus zwei kleineren Innenrahmen und einem grösseren Aussenrahmen.
Ebenso wie in den Fig. 4 und 5 sind auch in Fig. 6 die Flüsse in den einzelnen Eisenteilen angegeben worden. Für die Bemessung der Anordnung nach Fig. 6 ist der Einfachheit halber angenommen, dass die Luftschlitze in den Schenkeln so klein sind, dass der Fluss in beiden Schenkelteilen ungefähr der gleiche ist.
Auch für Manteltransformatoren lässt sich die Erfindung anwenden.
Wie bereits bei Erläuterung der Fig. 3 erwähnt, ist bei der Annahme der wirksamen Eisenweglänge der Einfluss der Übergangs zone zwischen Jochen und Schenkeln zu be rücksichtigen. Auch ist bei der Wahl der Querschnitte zu berücksichtigen, dass Streu flüsse auftreten. Schliesslich ist es erforder lich, dass die Flüsse in den Hauptschenkeln und die Flüsse in den Jochen bezw. Aussen schenkeln möglichst gleiche Kurvenform be sitzen.
Ist daher zum Beispiel bei der An ordnung nach Fig. 1 oder zum Beispiel der Fig. 4 eine Sekundärwicklung vorgesehen, die in Dreieck geschaltet ist, oder ist die Pri märwicklung selbst in Dreieck geschaltet, so sind die dritten Oberwellen in den Haupt scUenkelflüssen unterdrückt. Man muss daher auch die dritten Oberwellen in den Jochflüs sen unterdrücken. Zu diesem Zweck kann man für die Joche verwenden, die die dritten Oberwellen kurz schliessen, ohne die Grundwellen zu stören.
Zugleich wird man durch diese Ausgleichs wicklungen die Winkelbedingung in Glei chung 2 unabhängiger von störenden Streu wegen befriedigen: In Fig. 7 ist eine solche Ausgleichswick- lang für einen in Sterndreieck geschalteten Transformator dargestellt. Die Ausgleichs wicklung umfasst die obern Jochteile und ebenso ist eine Ausgleichswicklung für die untern Jochteile vorgesehen.
Die Windungs- zahlen auf den Zwischenjochen verhalten sich zu den Windungszahlen auf den Aussen- jochen wie 2 : 1, was daraus folgt, dass die Flüsse e,2, 013 und 023 gleich gross sein müssen.
Man kann diese Dreieckwicklung auch noch vom Netz her parallel oder in Reihe zur Hauptwicklung oder von einer zweiten Wicklung des Transformators her wie eine selbständige Wicklung eines zwei ten in Dreieck geschalteten Transformators erregen, wobei die Windungszahlen so ge wählt werden, dass die von den Jochflüssen. erzeugten Spannungen den angelegten Span nungen entsprechen.
In Fig. 7 ist angedeu tet, dass beispielsweise an die Punkte x,, y,, z, und x2, y2, z2 die Spannung angeschlossen wird. In Fig. 7 ist ausserdem noch darge stellt, dass man die Querschnittsverminde- rung der. Zwischenjoche durch Vergrösserung der Fensterhöhe erzielen kann. Die beiden Ausgleichswicklungen auf den obern und untern Jochen können auch in Reihe ge schaltet werden.
Man kann auch die Ausgleichswicklun gen teils auf den Jochen, teils auf den Hauptschenkeln anordnen, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, indem man ein Dreieck bildet aus einer Wicklung auf dem Mittelschenkel, einer auf dem linken bezw. rechten Haupt schenkel und einer auf dem danebenliegen den Rückschlussschenkel, wobei sich die Win- dungszahlen dieser drei Wicklungen verhal ten wie -1/2 :1 :
3/2. Diese Wahl er Win- dungszahlen ergibt sich aus dem punktiert eingezeichneten Dreieck in Fig. 2. Eine wei tere Vereinfachung zeigt die Fig. 9. Das Windungsverhältnis der Wicklungen auf dem Aussenjoch und dem benachbarten Hauptschenkel ist 3/2 : 1. Bei den Anord nungen nach den Fig. 5 und 6 können dritte Oberwellen in den Hauptschenkelflüssen, ganz gleichgültig wie man auch die Schal tung wählt, nicht auftreten. Man muss daher bei diesen Anordnungen Dreiecksausgleichs wicklungen für die Jochflüsse vorsehen.
Die Erfindung kann auch angewendet werden bei dem früher üblichen sogenannten Säulentransformator, der aus drei an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreieckes stehenden Säulen besteht, die oben und un ten, z. B. durch ein ringförmiges Joch, mit einander verbunden sind. Bei einer derarti gen Anordnung ist die Symmetriebedingung, dass die einzelnen Jochflüsse ein Dreiphasen system bilden müssen, von selbst gegeben, und man braucht nur noch die Induktion entsprechend zu wählen, um eine Kompen sation der von den Schenkeln erzeugten Oberwellen durch die in den Jochen erzeug ten Oberwellen zu erhalten.
Da bei dieser Anordnung sich dritte Oberwellen in den Hauptschenkelflüssen nicht ausbilden können, dafür aber in den Jochen, müssen Ausgleichswicklungen, z. B. je eine auf den drei Jochen, oben und unten aufgebrachte Dreieckswicklung, vorgesehen werden, welche die dritten Oberwellen in den Jochflüssen kurzschliessen.
Bei der Erläuterung der Ausführungs beispiele nach Fig. 1 bis 9 war angenommen worden, dass der Transformator bezw. die Drosselspule parallel an das Drehstromnetz angeschlossen ist. Dieselben Bemessungs regeln, die angegeben sind, gelten aber auch dann, wenn zum Beispiel der Transformator oder die Drosselspule in Reihe in die Lei tung eingeschaltet ist. Es müssen dann bei sinusförmigem Strom die von den Jochen erzeugten Oberwellen, insbesondere die fünf ten und siebenten, in der Spannung die von den Hauptschenkeln erzeugten fünften und siebenten Spannungsoberwellen aufheben.
Während bei den bisherigen Ausfüh rungsbeispielen angenommen wurde, dass man zur Verkleinerung des Querschnittes die Breite der Bleche ändert, kann man eine Verringerung des Querschnittes zum Beispiel auch dadurch herbeiführen, dass man Boh rungen oder Luftschlitze in den Eisenteilen anbringt. Es ist auch möglich, die Blech schichthöhe in den einzelnen Jochteilen ver schieden zu wählen.
Es tritt dann in Glei chung 1 an Stelle des Produktes aus Länge mal Breite das Volumen des zugehörigen Eisenteils und in Gleichungen 2 und ss an Stelle der Breite s das Produkt aus Blech breite mal Blechschichthöhe. Ist die Induk tion in einem von ein und demselben Fluss durchsetzten Eisenteil nicht konstant, so tritt an Stelle der Produkte in Gleichung 1 das Integral S3 S@ <I>d v,</I> worin<I>v</I> das Volumen ist.
Die drei Jochflüsse bei einem dreischenk- ligen Eisenkern können auch dadurch er zeugt werden, dass eine das Joch durchset zende Kurzschlusswicklung vorgesehen wird, welche eine Vermischung der drei Jochflüsse verhindert. Als Kurzschlusswicklung kann man zum Beispiel Kupferstäbe verwenden, die durch Löcher in den Blechen hindurch geführt und deren Anfänge und Enden un tereinander verbunden sind. Die Bemessung der Eisenquerschnitte wird so gewählt, wie oben angegeben.
Bei Verwendung von Bolzen für die Kurzschlusswicklung treten lediglich einige Bolzenlöcher hinzu, wie sie gewöhnlich zur Aufnahme der Pressbolzen sowieso erforder lich sind. Fig. 10 zeigt beispielsweise eine Kurzschlusswicklung (Käfigwicklung), die aus den einzelnen Bolzenstäben 4 besteht, die vorn und rückwärts durch ein Zwischen stück 5 miteinander verbunden sind. Zweck mässig wird man diese Stäbe gegen den Eisenkörper isolieren, um Kurzschlüsse in den Blechen zu verhindern.
Da sowieso zum Zusammenhalten der Bleche Bolzen erforder lich sind, kann man die die Käfigwicklung bildenden Stäbe oder einen Teil davon als Pressbolzen ausbilden, so dass dann. weitere Pressvorrichtungen nicht mehr erforderlich sind.
Die drei Jochkraftflüsse ( ", 023 und 013 können keinen einzelnen Käfigstab ein zeln schneiden, ohne dass ein Dampferstrom in der Käfigwicklung (Kurzschlusswicklung) entsteht.
Die Folge davon ist, dass der von einem Mittelschenkel zu einem Aussenschen kel verlaufende Fluss 012 bezw. 023 nur in dem innern Teil, der von dem Aussenschen kel zu dem andern Aussenschenkel fliessende Fluss e" nur in dem äussern Teil des Joches fliessen kann. Man bekommt also durch die Dampferwicklung eine Aufspaltung der Jochflüsse, und bemisst man die Querschnitte, entsprechend, so können die Oberwellen im Strom unterdrückt werden.
Auch hier ist es zweckmässig, Ausgleichswicklungen vorzu sehen, welche die durch drei teilbaren Ober wellen in den Jochen unterdrücken. Zweck mässig ist es, diese Wicklung als Dreiecks- wicklung für die Joche vorzusehen. Sie kann besonders einfach gestaltet werden, wenn man sie mit einer einzigen Windung je Teil- kraftfluss ausführt und die Käfigwicklung als Leiter mitbenutzt. In Fig. .11 ist ein Ausführungsbeispiel dafür dargestellt. Der Transformator ist in Sterndreieck geschaltet. Es sind wieder Dampferstäbe 4 vorgesehen.
Ausser diesen Dampferstäben sind noch zwei weitere Bolzen 6 und 7 vorgesehen, die von dem Käfig isoliert durch das Eisen gehen und mittels Leiter 8, 9 und 10 mit dem Kä fig zu einer Dreieckswicklung verbunden sind. Bei der Anordnung der Dreieckswick lung ist darauf zu achten, dass, wenn man diese an einem Punkte aufschneiden und mit einer Spannung der dreifachen Frequenz speisen würde, im wesentlichen nur ein Fluss entstehen soll, der sich vom äussern Joch über die beiden innern Joche schliesst,
wie es in der Figur strichliert angegeben ist, da gegen sollen keine Nebenflüsse, also zum Beispiel ein Teilfluss vom öbern Teil zum untern Teil des Joches entstehen.
Würde dies der Fall sein, so würde die die dritte Ober welle kurzschliessende Dreieckswicklung nicht vollkommen wirken. Üm daher einen Streu fluss der dritten Harmonischen um die Durch führungsbolzen 6 und 7 zu vermeiden, sind diese Bolzen mit mindestens einem Leiter der Käfigwicklung durch einen unmagneti- schen Spalt zu verbinden.
Zweckmässig ist es dabei, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 11 dargestellt, das Eisen zwischen den Bolzen 6 und 7 und ihren benachbarten Stä ben in der gäfigwicklung durch einen Schlitz aufzuspalten, so dass die Bolzen mit den be nachbarten Stäben in einem gemeinsamen Luftschlitz des Eisenpaketes liegen.
Durch den Schlitz; der die Bolzen und benachbarten gäfigstäbe verbindet, wird erzwungen, dass sich kein Streufluss von den obern Jochen zu den untern Jochen ausbilden kann, bezw. es wird die Ausbildung eines solchen Streuflus ses vermindert, oder mit andern Worten, die Bolzen sind mit einem Stab der Käfigwick- lung magnetisch verkettet.
Statt eines Schlitzes kann man auch min destens einen Käfigstab oder beide benach barten Käfigstäbe möglichst nahe an. den Durchführungsbolzen 6 bezw. 7 heranrücken,. weil auch dann. kein Streufeld auftreten kann.
Etwas ähnliches erreicht man auch, wenn man, wie in Fig. 12 dargestellt, den Bolzen 6 isoliert in einen ausgehöhlten Bol zen 8 führt, der mit den gäfigstäben ver bunden ist.
Bei der Verteilung der gäfigstäbe ist es zweckmässig, die Anordnung so zu treffen, dass sich die Induktionssteigerung an den Bolzenlöchern mit der .Induktionsverringe rung in den Zwischenräumen möglichst auf hebt. Ist dies nicht der Fall, so muss man an Stelle des Produktes aus Feldstärke, In duktion und Volumen das Integral <B>-</B> SS, setzen, wie es oben bereits erwähnt ist. Die Dreieckswicklung ist im Ausfüh rungsbeispiel nur auf einzelne Punkte kon zentriert, da ein einziger Leiter die Joche umschliesst.
Dies genügt aber, da die -gäfig- wicklung für die richtige Führung der Kraft flüsse sorgt.-.Die -Dreieckswicklung hat auch noch den weiteren Vorteil, dass die in Glei- ehung 2 erwähnte Winkelbedingung unab hängig von störenden Streuwegen erfüllt werden kann.
Auch die Bolzen 5 und 6 kann man als Pressbolzen ausführen.
Man kann auch eine Dreieckswicklung aufbringen, ohne die Stäbe der Dämpfer wicklung für die Rückführung zu benutzen. Auch in diesem Falle empfiehlt es sich, zur Vermeidung von Streuungen die Dreiecks wicklung beim Eisendurchgang mit minde stens einem Stab der Kurzschlusswicklung magnetisch zu verketten, wie es in Fig. 11 erläutert worden ist.
Wie bereits früher erwähnt, kann man statt der Dreieckswicklung über den Jochen auch andere Ausgleichswicklungen anwen den, welche für die Unterdrückung der drit ten Oberwellen in den Jochflüssen sorgen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Dreieckswicklung zeigt die Fig. 13, in welcher die Rückführungsbolzen 6 und 7 in dem kraftlinienarmen Teil zwi schen den beiden innern Jochen angeordnet sind. Die beiden Rückführungsbolzen 6 und 7 und der Bolzen der Kurzschlusswicklung, welcher für die Rückführung dient, sind in einem Loch angeordnet, um Streuungen der dritten Oberwellenflüsse zu vermeiden.
Man kann aber auch zum Beispiel die Bolzen 6 und 7 in mehrere parallel geschal tete Bolzen aufteilen, die als Teilkäfige wir ken, wie es in Fig. 14 dargestellt ist. Die Rückführungsbolzen sind mit 6 und 6' bezw. 7 und 7' bezeichnet. Auch hier ist es zweck mässig, das Eisen zwischen den Bolzen 6 und dem benachbarten Käfigstab durch einen Luftschlitz aufzuspalten. Vorteilhaft wird man auch das gleiche bei den Bolzen 6' aus führen, oder man kann auch die Käfigstäbe näher heranrücken oder die Bolzen isoliert. in einen Hohlbolzen führen, der mit der Kurzschlusswicklung verbunden ist.
Was für die Bolzen 6 und 6' gesagt ist, gilt auch für die Bolzen 7 und 7'.
Die Ausgleichswicklung ist auch vorteil haft anwendbar bei den für Grosstransforma- toren angewendeten Rahmenkernen. Bei sol chen Rahmenkernen befinden sich in den Schenkeln und in den Jochen Luftschlitze senkrecht zur Ebene der Bleche, um eine gute Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Setzt man auch hier in den Schlitz zwischen den Jochen Kurzschlusswicklungen, so kann man den Schlitz kleiner halten, ohne dass eine Vermischung der Jochflüsse auftritt. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt die Fig. 15. Die Kurzschlusswicklung besteht hier aus drei Käfigen oder Kupferplatten 9, 10 und 11, die gleichzeitig für die Verbindung der Drei eckswicklung sorgen.
Wird die Bemessung der Querschnitte so getroffen, dass für alle sechs Flüsse die Pro dukte aus Feldstärke, Induktion und Volu men der von ihnen durchsetzten Eisenteile untereinander gleich gross sind, so heben sich auch hier die fünften und die siebenten Oberwellen im Magnetisierungsstrom bezw. bei der Reihenschaltung der Drosselspulen oder Transformatoren in der Spannung auf.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass man in dem obern und untern Joch Kurz schlusswicklungen (Käfigwicklung) anbringt, sondern es genügt, sie lediglich auf einem der beiden Joche aufzubringen. Sind zum Beispiel nur im obern Joch solche Kurz schlusswicklungen, welche für die Zerlegung der Jochflüsse sorgen, vorgesehen, so ist bei der Bemessung zu berücksichtigen, dass das untere linke Jochteil mit zu dem Eisenvolu men gehört, das durch den Fluss 01 durch setzt wird, während das rechte untere Joch- teil mit zu dem Eisenvolumen gehört, wel ches vom Fluss 0; durchsetzt wird.
Im übri gen lassen sich sonst dieselben Bemessungs regeln anwenden, die oben angegeben sind.
Bei Anwendung von Rahmenkernen kön nen die Rahmen auch magnetisch derart von einander getrennt werden, dass die Flüsse in den einzelnen Rahmen eine Phasenverschie bung von etwa
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Grad gegeneinander haben, wobei ra ganze Vielfache von 6 dar stellt. Man kann die Zahl n so wählen, dass beispielsweise die fünfte, siebente, elfte oder dreizehnte Oberwelle des - Magnetisierungs- stromes ausgeglichen werden. Für den Aus gleich der fünften und siebenten Oberwellen ergibt sich, wie bereits erläutert, die Zahl n = 6.
Um auch die dritte Oberwelle gleich zeitig auszugleichen, müssen die Rahmenteile mit Dreieckshilfswicklungen versehen wer den, und zwar sind die einzelnen Teile der Hilfswicklungen auf Rahmenteilen angeord net, deren Flüsse um 30, 60 oder 120 gegen einander verschoben sind.
In Fig. 16 ist ein derartiger, aus einzel nen voneinander getrennten Rahmen zusam mengesetzter Eisenkern für einen Drehstrom transformator oder eine Drehstromdrossel- spule dargestellt. Die nicht gezeigten Lei stungswicklungen (primär und sekundär) umschlingen die Kernschenkelpaare in be kannter Weise. Die einzelnen Rahmen 21. 22 und 23 sind durch Luftspalte 4 sowohl räumlich als auch magnetisch mehr oder weniger gut voneinander getrennt.
Je nach der magnetischen Leitfähigkeit und den Ab messungen der Luftspalte 24 nehmen die Flüsse in den einzelnen Rahmen unterein ander verschiedene Phasenlage an.
Wenn man die drei Schenkel, von denen jeder aus zwei Teilschenkeln besteht, mit Drehstrom erregt, ergeben sich bei vollstän diger magnetischer Trennung der drei Rah men voneinander, z. B. durch in die Luft spalte eingesetzte Kurzschlusswicklungen 26 die drei Kraftflüsse 30, 31 und 32, deren Vektoren in Fig. 17 dargestellt sind.
Wer den die Rahmen magnetisch miteinander ver bunden, so dass die Luftspalte verschwinden, e rge 'ben sie li die Flussvektoren 33, 34 und 35.
Zwischen der vollständigen Trennung der Rahmen voneinander und der magnetischen Überbrückung der Luftspalte werden nun, um die gewünschten Phasenverschiebungen der einzelnen Rahmenflüsse gegeneinander zu erzielen, magnetische Stege angeordnet, wie dies beispielsweise in Fig. 16 angedeu tet ist.
Durch magnetische Verbindung der Rah men nur an einzelnen Stellen miteinander, z. B: mit Hilfe der in-die Luftspalte- 24 ein- gesetzten Zwischenstücke 25 oder durch stel lenweise Verkleinerung der Luftspalte kön nen die gewünschten Phasenverschiebungen der Flüsse in den einzelnen Rahmen gegen einander erzielt werden, wenn man gleich zeitig dafür sorgt,
dass an andern Stellen des Luftspaltes ein." Übertritt von Kraftlinien aus dem einen Rahmen in den benachbarten unterdrückt wird. Zu diesem Zweck kön nen in die Luftspalte Kurzschlusswicklungen eingesetzt werden.
Diese bestehen, wie in Fig. 16 gezeigt ist, vorteilhaft aus einzelnen Stäben oder Bolzen 26, die etwa senkrecht zur Schichtebene der Bleche die Luftspalte durchdringen und deren aus den Luftspal ten herausragende Enden durch Schienen miteinander verbunden sind.
Vom Einsetzen der Zwischenstücke 25 aus magnetischem Werkstoff kann natürlich auch abgesehen werden, wenn man an dieser Stelle die Kurzschlusswicklungen unterbricht, so dass der Kraftfluss hier von einem in die beiden andern Rahmen und umgekehrt über treten kann.
Durch eine derartige Anordnung lassen sich, wie aus Fig. 17 zu erkennen ist, zwi schen den einzelnen Schenkelflüssen Phasen verschiebungen von etwa 30 erzielen, so dass die fünfte und siebente Oberwelle im Mag netisierungsstrom ausgeglichen wird. Durch die magnetische Verbindung 25 erhält der Rahmen 21 zwei gegeneinander verschobene Teilflüse 36 und 37. Der durch das Verbin- dungsstück 25 übertretende Kraftfluss hat die Vektorlage 38. Für die übrigen Rahmen gelten die gleichen Bedingungen.
Der Rah men 22 führt in seinen beiden Schenkeln. die beiden Kraftflüsse 39 und 40. Durch das Verbindungsstück 25 tritt der Fluss 41 in den Rahmen 22 ein, während hier in den Rahmen 23 der Fluss 44 übertritt, so dass die beiden Schenkel des Rahmens 23 die Flüsse 42 und 43 führen.
Wie sich herausgestellt hat, gelingt der Oberwellenausgleich nur, wenn man die in den Rahmen bestehen bleibende dritte Ober welle ebenfalls unterdrückt. Deshalb wird auf den einzelnen Rahmen eine Dreiecks- Wicklung angeordnet. Diese ist in Fig. 16 mit 27 bezeichnet. Ihre einzelnen Teile sind mit Rahmenteilen verkettet, die gegeneinan der eine Phasenverschiebung von 60 oder 120 haben.
Diese Bedingung ist erfüllt, wenn man zum Beispiel den einen Wick lungsteil auf den Rahmenschenkel 36, den zweiten Wicklungsteil auf den Rahmen schenkel 40 und den dritten auf den Rah menschenkel 43 legt, wobei den Schenkeln die gleiche Bezeichnung gegeben wird wie den Vektoren der in ihnen bestehenden Kraftflüsse. Natürlich können die einzelnen Wicklungsteile auch auf solchen Jochteilen liegen, die den gleichen Fluss führen wie die genannten Schenkelteile. Auch mehrere Drei- eekswicklungen können vorteilhaft sein. An den Stellen, die die Dreieckswicklungen tra gen, können Kurzschlusswicklungen fehlen oder unterbrochen sein.
Die Dreieckswicklung trägt ausserdem zur gewünschten Verteilung der Teilkraftflüsse auf die einzelnen Rahmen bei und beseitigt bestehende Flussunsymmetrien.
Wenn man nun zwischen den einzelnen Rahmen nicht nur an einer oder zwei Stel len, wie in Fig. 16, eine gute magnetische Verbindung herstellt, sondern den Spalten 24 auf ihrer ganzen Länge eine gewisse magne tische Leitfähigkeit gibt, geht das Vektor bild der Flüsse in die in Fig. 18 dargestellte Form über. Die einzelnen Vektoren der Rah menteilflüsse liegen mit ihren Enden auf den Kurvenzügen 45, 46 und 47. Zwischen den Flüssen benachbarter Kerne können durch geeignete Bemessung der Luftspalte zwi schen den einzelnen Rahmen beliebige Pha senverschiebungen eingestellt werden.
Die Krümmung der Vektoren 45, 46 und 47 kann hierbei so eingestellt werden, dass zwei be nachbarte Vektoren mit genügender Ge nauigkeit durch gerade Linien ersetzt wer den können, die einen Winkel von<B>30'</B> ein schliessen. Für die einzelnen Teile der Drei eckswicklung werden wieder Rahmenteile ausgesucht, in denen die Flüsse gegeneinan der eine Phasenverschiebung von 120 be sitzen. Ein Ausführungsbeispiel dieser An- ordnung ist in Fig. 19 dargestellt. Die Drei eckswicklungen 57 und 58 sind auf den obern und untern Jochen der einzelnen Rah men angeordnet.
Zum Ausgleich der elften und dreizehn ten Oberwelle des Magnetisierungsstromes werden zwischen den Flüssen benachbarter Rahmen Phasenwinkel von 15 gewählt.
Es ergeben sich also für den Ausgleich der einzelnen Oberwellen für die Zahl n fol gende Werte: 5. und 7. Oberwellen = 6 11. und 13. Oberwellen = 12 17. und 19. Oberwellen = 18 usw. Um den Grad der Ausgleichswirkung einstellen zu können, kann man die die Luft spalte abschirmenden Kurzschlusswicklungen regelbar machen, beispielsweise durch räum liche Verschiebung oder durch Belastungs widerstand. Man kann aber auch nur die Schenkel in zwei Teile aufspalten.
Um zum Beispiel die fünften Oberwellen im Magneti- sierungsstrom, welche in den die beiden Teile des Schenkels jeweils umgreifenden Hauptwicklungen auftreten, zu unterdrük- ken, kann man eine Flussversetzung von 36 der beiden Teilflüsse vorsehen. Vorteilhaft ist es, eine Flussversetzung von<B>30'</B> anzu wenden, weil dann keine fünften und sieben ten Oberwellen in den die beiden Teilschen kel umgreifenden Hauptwicklungen des Transformators auftreten können.
Eine be sonders zweckmässige Ausführungsform er hält man, wenn man Längsschlitze vorsieht, die in Richtung der Ebene der Kernbleche liegen.
Fig. 20 zeigt einen Dreischenkeltransfor- mator mit den Schenkeln 1, 2 und 3. Jeder Schenkel ist durch einen Schlitz in zwei gleiche Teile aufgespalten. Die Wicklungen I und II, die nicht vom Netz erregt werden, sind ausschliesslich Spreizwicklungen, welche die Aufgabe haben, die Flussaufspaltung, wie sie im Vektordiagramm der Fig. 21 darge stellt ist, zu erzwingen.
Die von der Netz spannung erregte Hauptwicklung (Primär- wicklung) des Transformators, die ganz be- iiebig wie bei jedem andern Transformator geschaltet sein kann und die beiden Teil schenkel umgreift, ist in der Fig. 2 mit III bezeichnet. Die Schaltung der Hauptwick- lung III ist offen gelassen, da die Schaltung beliebig gewählt werden kann.
Die andere Hauptwicklung (Sekundärwicklung) ist der Einfachheit halber nicht gezeichnet, für sie gilt dasselbe, wie für die Primärwicklung. In Fig. 21 ist dargestellt, wie der Fluss 0, des Schenkels 1 sich aus zwei um<B>30'</B> gegen einander versetzten Teilflüssen 01a, und Olb zusammengesetzt.
Die Hilfswicklung I um greift die beiden Teilflüsse 01# und 02 der art in. entgegengesetzter Schaltrichtung, dass an den Klemmen der Wicklung I eine Span nung auftreten muss, welche der Differenz der beiden Teilflüsse 01., und 02 propor tional ist.
Man sieht nun aus dem Diagramm der Fig. 21, in welchem die Aufspaltung der Flüsse lediglich für den Schenkel 1 gezeich net ist, - die Flüsse der Schenkel 2 und 3 werden gleichfalls in um 30 versetzte Teil flüsse aufgespalten - dass unter der voraus gesetzten Bedingung, dass die beiden Teil flüsse um 30, gegeneinander versetzt sind, der Differenzfluss 01,, bis 01b die gleiche Richtung wie der Fluss 02 bis 0s besitzen muss.
Man braucht daher, um die beiden Teilflüsse im Schenkel 1 um <B>30'</B> zu verset zen, die Wicklung I nur von einer verket teten Spannung zu erregen, die von den an dern beiden Schenkelflüssen erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist im Ausführungsbeispiel die Wicklung II vorgesehen, welche in Stern geschaltet ist. Die Wicklung I auf dem Schenkel 1 ist an die Endpunkte der Wick lung II auf den Schenkeln 2 und 3 ange schlossen. In entsprechender Weise erfolgt der Anschluss der 'Wicklung I auf den Schen keln 2 und 3.
Um die gewünschte Flussver- setzung durch die Hilfswicklungen zu er zwingen, muss ein bestimmtes Windungsver- hältnis der Wicklungen I und II gewählt werden. Die Wahl des Windungsverhältnis- ses ergibt sich aus Fig. 21.
Bezeichnet man mit wi die Windungszahl der Wicklung I, die einen Teilschenkel umgreift, so muss an den Klemmen dieser Wicklung eine Span nung herrschen, die gleich ist: k.(01.- .b)-WI oder wie aus Fig. 21 ersichtlich, gleich k.O,.tg 15 .w1.
Bezeichnet man mit wa die Windungszahl der Wicklung II, die beide Teilschenkel ge meinsam umgreift, so ist die von der-Wick- lung II erzeugte verkettete Spannung, wie sich aus dem Vektorbild ergibt, gleich: k#wn#(02-03)=k#0l#@- wa.
Da diese beiden Spannungen gleich sein sollen, so ist also das Verhältnis von w, zu wn gleich cotg 15 = 6,48.
Man erkennt aus den Magnetisierungs- bedingungen des normalen Transformators, dass das Kupfer für die Wicklungen I und II im Verhältnis zum Hauptkupfer des Trans formators in der Grössenordnung von nur 1 liegt, da der Ausgleichstrom, welcher zum Versetzen der Flüsse erforderlich ist, nur etwa ein Viertel des normalen Magnetisie- rungsstromes des Transformators beträgt.
Durch die Aufspaltung jedes Schenkel flusses in zwei um 30 versetzte Teilflüsse entstehen zwei Dreiphasensysteme von Flüs sen, die gegeneinander um 30 versetzt sind, so dass sich im Magnetisierungsström die fünften und siebenten Oberwellen heraus heben.
Im Ausführungsbeispiel war angenom men worden, dass die Hilfswicklung I für beide Teile eines Schenkels .die -gleiche Win- dungSzahl besitzt. Man kann aber auch die Windungszahlen auf den beiden Teilschen keln verschieden gross wählen.
An welche Spannung man dann die Wicklung I legen müss, ergibt sich aus der Überlegung, dass die beiden Teilflüsse eines Schenkels gleich gross und um 30 gegeneinander versetzt sind, . und dass die an den Klemmen der Wicklung I auftretende Spannung unter die ser Bedingung gleich sein muss <B><I>k</I></B> (ZV 'l # <B>01.
A</B> t.0"1 # Oib), worin ir'I die Windungszahl auf dem a- Schenkel, w", die Windungszahl auf dem b-Schenkel ist. Die Wicklung I muss dann an eine Spannung angeschlossen werden, wel che nach Grösse und Phasenlage der oben errechneten Spannung gleich ist und zum Beispiel durch besondere Hilfswicklungen erzeugt wird.
Während im Ausführungsbeispiel die Wicklung I so geschaltet ist, dass sie die bei den Teile eines Schenkels im entgegengesetz ten Sinne umschlingt, kann man sie auch so schalten, dass sie die beiden Teile eines Schenkels im gleichen Sinne umschlingt. Auch hierbei ergibt sich wieder unter Be rücksichtigung, dass die beiden Teilflüsse gleich gross und um<B>30'</B> gegeneinander ver setzt sind, diejenige Spannung nach Grösse und Phasenlage, welche der Wicklung zuge führt werden muss. Umschlingt die Wick lung I die beiden Teile eines Schenkels im gleichen Sinne, so scheidet der Fall, dass die Windungszahlen auf beiden Teilen gleich gross sind, aus.
Fig. 20 stellt nur schematisch die Anord nung der ZVicklungen dar. Praktisch wird man sowohl in der Nähe des obern als auch des untern Joches Wicklungen I anordnen oder sie auch längs des ganzen Schenkels verteilen, wozu sich vorzugsweise Röhren wicklungen verwenden lassen.
Es ist nicht erforderlich, dass zur Erzeu gung der Spannung, an welche die Wick lung I angeschlossen wird, besondere Hilfs wicklungen II vorgesehen werden. Man kann auch beispielsweise diese Spannung einer der Hauptwicklungen des Transformators selbst entnehmen. Bei geeigneter Wahl der Win- dungszahl kann man auch, z. B. beim Aus führungsbeispiel nach Fig. 20, die Wick lung I von der verketteten Netzspannung unmittelbar erregen.
Es ist auch möglich, die Flussversetzung dadurch zu erzwingen, dass man die Hilfs wicklung I nicht um die Teilschenkel, son dern durch den Schlitz um die Joche herum schlingt. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt die Fig. 22, in welcher wieder ein drei- schenkliger Transformator dargestellt ist.
Die Hilfswicklungen I umschlingen die Jo- che. Zweckmässig wird man die Hilfsv>ick- lung I sowohl um das obere, als auch um das untere Joch herumschlingen. Wie man die Windungszahl der einzelnen, die Joche umgreifenden Wicklungen wählen muss, und durch welche Spannungen sie erregt werden müssen, ergibt sich wieder aus der Bedin gung, dass die beiden Teilflüsse eines Schen kels um<B>30'</B> gegeneinander versetzt sein müssen. Die dazu erforderlichen Hilfswick lungen sind nicht dargestellt.
Man kann die Flussversetzung auch durch Hilfswicklungen erzwingen, die auf den mit dem Index a und b bezeichneten Teilschen keln des Transformators verteilt sind und deren Teile zum Beispiel in Sterndreieck oder in Sternzickzack, parallel geschaltet sind, so dass die Flüsse in den beiden Teil schenkeln jeweils um 30 gegeneinander ver setzt sind.
In Fig. 23 ist ein Ausführungsbeispiel für eine solche Anordnung dargestellt. Die Wicklung I auf den Schenkeln mit der Be zeichnung a ist in Stern, die Wicklung II auf den Schenkeln mit der Bezeichnung b ist in Dreieck geschaltet. Die beiden Wick lungen I und II sind parallel geschaltet. Dadurch wird erzwungen, dass die beiden Flüsse in den Teilschenkeln a und b um drei ssig elektrische Grade gegeneinander versetzt sind, so dass sich in der Hauptwicklung III die fünften und siebenten Oberwellen auf heben.
Eine besonders einfache Ausfüh rungsform ergibt sich, wenn man für die Wicklungen I und II die geringstmögliche Windungszahl wählt, nämlich vier Windun gen für die Stern- und sieben Windungen für die Dreieckswicklung. Man kann diese zum Beispiel aus Flachkupfer herstellen und über die Schenkellänge verteilt aufbringen.
Der Spulenkasten mit den Hauptwicklungen wird dann darüber aufgebracht. Eine solche Anordnung unter Verwendung von Flach kupferwindungen wird insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Jochbleche stumpf auf die Kernbleche aufstossen. Wo dies nicht der Fall ist, wird -es zweckmässig sein,- Schei- benwicklungen aufzubringen, und man wird dann sowohl in der Nähe der obern, als auch zweckmässig in der Nähe der untern Joche jeweils Wicklungen I und II vorsehen oder sie auch längs des ganzen Schenkels vertei len.
Bei genügender Breite des Schlitzes wird man jedoch im allgemeinen mit je einer Wicklung oben und unten oder einer Wick lung in der Mitte des Schenkels auskommen.
Statt die eine Wicklung in Stern und die andere in Dreieck zu schalten, kann man auch die Wicklung der a-Schenkel in Stern und die der b-Schenkel in<B>30'</B> Zickzack schalten und die beiden Wicklungen paral lel schalten. Es ist auch möglich, jede der beiden Wicklungen in Zickzack mit 15 Drehung zu schalten. Aber auch andere Schaltungsmöglichkeiten für die Wicklungen ergeben sich, z. B. kann man beide Wick lungen I und II in Dreieck schalten.
Die Wicklungen werden aber dann nicht mit ihren Eckpunkten parallel geschaltet, son dern mit so gewählten Punkten des Drei ecks, dass hierdurch wiederum eine Verset zung der Teilflüsse um dreissig elektrische Grade erzwungen wird. Wie die beiden Dreieckswicklungen miteinander zu verbin den sind, zeigt im Vektordiagramm die Fig. 24. Mit A, B und C sind diejenigen Punkte bezeichnet, die beiden Dreieckswick lungen gemeinsam sind. Man kann aber auch gleichzeitig noch die Punkte A', Hund <B>C</B> miteinander verbinden.
Fig. 25 zeigt im Vektordiagramm eine andere Möglichkeit, wie man zwei Dreiecks- wicklungen zwecks Versetzung der Flüsse um 30 parallel schalten kann.<I>A, B</I> und C sind die gemeinsamen Punkte.
Die Kompensation der fünften und sie benten Oberwellen findet dann statt, wenn: die beiden Teilflüsse gleiche Kurvenform besitzen. Besitzt aber der Transformator bezw. die Drosselspule noch zusätzliche Schenkel (Fünfschenkelkern) oder können sich grössere Streuflüsse über den Kessel mantel ausbilden, so müsste man zum Bei spiel bei der Anordnung nach Fig. 23, weil sonst in den a-Schenkeln dritte Oberwellen auftreten könnten,
eine Hauptwicklung des Transformators in Dreieck schalten oder aber eine in Dreieck geschaltete Wicklung auf den a-Schenkel aufbringen. Eine solche ist aber dann nicht erforderlich, wenn die bei den Hilfswicklungen I und II in Dreieck geschaltet sind.
In den Fällen, in welchen die Joche gleichfalls Oberwellen erzeugen, kann man den Einfluss der Joche mit berücksichtigen. indem man dafür sorgt, dass der von ein. und demselben Fluss durchsetzte Eisenteil, bei dem der Weg des Flusses grösser ist als bei einem zweiten, durch einen andern Fluss durchsetzten Eisenteil, schwächer gesättigt ist als der zweite.
Der Grund dafür liegt im folgenden: Es muss, damit sich die Ober wellen im Strom herausheben, für alle drei Flüsse 0, 02 und 03 das Produkt aus Feld stärke, Induktion und Volumen der von ihnen durchsetzten Eisenteile untereinander gleich gross sein.. Nun durchsetzt der Fluss 01, der gleich ist:
0" + 01u, nicht nur den linken äussern Schenkel, sondern auch die linken, obern und untern Jochteile, und der Fluss 03 den rechten-Schenkel und die rech ten obern und untern Jochteile, während der Fluss 02 nur den Mittelschenkel durchsetzt. Infolgedessen ist das Volumen der von den Flüssen 01 und 03 durchsetzten Eisenteile grösser als das--Volumen des vom Fluss durchsetzten -Eisenteils und infolgedessen müssen die erstgenannten beiden Eisenteile, damit die Volumenbedingung<I>B .
H .</I> v <I>=</I> konstant aufrecht erhalten wird, etwas schwä cher gesättigt werden. Die praktische Aus führung eines solchen Transformators, bei dem auch die Einflüsse der Jochsättigung mit berücksichtigt werden, zeigt die Fig. 26. Die Schenkelschlitze der Aussenschenkel wer den -bis in die Joche hineingezogen und die Bemessung wird so getroffen, dass die Pro dukte aus Feldstärke, Induktion und Volu men der verschieden schraffierten Eisenteile untereinander gleich sind. Anderseits muss man aber ferner dafür sorgen, dass auch die Produkte B .
H. vr-der von den Teilflüssen 0a und Ob durchsetzten Eisenteile gleich gross sind, oder mit andern Worten, auch bei den gleich schraffierten Eisenteilen muss unter einander die oben angegebene Volumen bedingung, dass die Produkte<I>B . H . v</I> unter einander gleich gross sein müssen, bestehen.
Setzt man voraus, dass die Schichthöhe der Blechpakete in allen Eisenteilen gleich gross ist, so müssen infolgedessen die von den Flüssen 0,. und 03 durchsetzten Teile einen etwas grösseren Querschnitt bekommen als der Mittelschenkel, und ferner müssen die von den Flüssen $,a, und O9b durchsetzten Eisenteile infolge ihrer grösseren Länge einen grösseren Querschnitt besitzen als die von den Flüssen O,b und 0"a durchsetzten Eisen teile.
Wie die Fig. 26 zeigt, ist diese Bauweise besonders für Transformatoren mit Rahmen kernen geeignet. Es ist dann nur notwendig, die in der Figur gestrichelt eingetragenen Schlitze in der Mitte des Transformators magnetisch zu überbrücken.
Bei der angegebenen Bedingung, dass für alle Flüsse die Produkte aus Feldstärke, In duktion und Volumen der von ihnen durch setzten Eisenteile untereinander gleich sind; ist unter Induktion und Feldstärke diejenige der Grundwelle zu verstehen, da davon aus gegangen ist, dass das Verhältnis der Feld stärke einer Oberwelle zur Feldstärke der zugehörigen Grundwelle in den in Frage kommenden Bereich ungefähr konstant ist. Dies trifft auch im allgemeinen zu.
Will man jedoch noch genauer rechnen, so muss man, um beispielsweise die Bemessungsbedingung für die Kompensation der fünften Oberwelle zu erhalten, stets die Feldstärke für die fünfte Oberwelle und die Induktion der Grund-,velle einführen, weil das Produkt bei der und dem Volumen ein Mass für die durch die Eisenteile erzeugten Oberwellen im Strom ist.
Vorteilhaft ist es ferner, Schlitze vorzu sehen, die in Richtung der Blechschichtebene verlaufen. Man kann dann den Transforma tor aus zwei gleichen Blechpaketen herstel len. In den Fig. 27 und 28 ist eine solche Anordnung in Vorderansicht und Schnitt gezeichnet. Wie die Fig. 28 zeigt, besteht der Transformator aus zwei gleichen Blech paketen.
Die Schenkel des einen tragen die ,Wicklung I, die Schenkel des andern Blech paketes die Wicklung II, wenn das Schalt bild der Fig. 23 oder einer dieser Figuren analogen Schaltung zugrunde gelegt wird. Die Wicklung III ist wieder die Hauptwick lung, z. B. die Primär- oder Sekundärwick lung, welche die beiden Blechpakete umfasst. Auch bei dieser Anordnung kann man dar auf Rücksicht nehmen, dass auch die Joche Oberwellen erzeugen.
Auch hier ist es be sonders zweckmässig, die Wicklungen I und II mit der geringstmöglichen Windungszahl auszuführen und sie als Flachkupferwick- lung auszubilden. Man kann aber bei dieser Anordnung auch Röhrenwicklungen vor sehen.
Wird bei der Anordnung nach Fig. 27 bezw. 28 eine Schaltung gewählt, wie sie zum Beispiel der Fig. 20 zugrunde gelegt wurde, so ist die Wicklung I dann wieder so anzuordnen, dass sie die beiden Eisenteile umschlingt.
Während bei den Ausführungsbeispielen angenommen wurde, dass der Transformator bezw. die Drosselspule parallel zur Leitung liegt und infolgedessen durch die Anordnung die fünften und siebenten Oberwellen im Magnetisierungsstrom unterdrückt werden, kann der Transformator bezw. die Drossel spule auch im Zuge in der Leitung liegen. Es werden dann die fünften und siebenten Oberwellen in der Spannung unterdrückt.
Will man nur die siebente Oberwelle kompensieren, so muss die Schaltung so ge troffen werden, dass die beiden gleichen Teil flüsse um 180l7 elektrische Grade gegenein ander verschoben sind.