TURBINEN
V E R K Ö R P E R N K O N S T R U K T IV E VO LLKO M M EN H EIT, SINDDAHERAUFDEM G EB IETE MODERNER
KRAFTNUTZUNG
i 'F Ü H R E N D
J . H . V O I T H
werke:S T .P 'O L T E N
n oH E I D E N H E 1 M
adbrzwttbg. BÜROS*. WIEN
IV.ARGENTIN1ERSTR.24.INNSBRUCK
B0ZNERPL.1.HOHENELBEc.s.r
WIR BAUEN KERNER' ALLE T R I E B W E R K E , S Ö W I E H O L Z S T O F F UND PAPIERFABRIKS
EINRICHTUNGEN NACH EIGE NEN PATENTEN
ELEKTROTECHNIK MAS CH IN E NB AU
ZEITSCHRIFT DES ELEKTROTECHNISCHEN VEREINES IN WIEN
HEFT 4 3 , JAHRG. 4 6 WIEN VI. THEOBALDGASSE 12 21 . O k t o b e r i m
■ »"- i T i niin.il ii-T«»rir— ... ... ...
I N H A L T : Prof. D r. techn. Milan V i d m a r : Z u r T h e o rie der V-Schaltung. S. 1001. — Dr. Ing. W. R e i c h e : Die A n p a s s u n g d e s Q u e r l o c h - S t r o m w a n d l e r s an s c h w e r g K u rz s c h l u ß b e d in g u n g e n . S. 1006. — R U N DSCH AU : Ele ktrizitätsw erke, E le k t riz i tä t s v e rs o rg u n g . S. 1009. — W a s s e r tu r b in e n , W in d m o to r e n , P u m p e n . S. 1010. — E le ktris che M as ch in en , T r a n s f o r m a t o r e n . S. 1010. — Ele ktrische M eßkunde. S. 1011. — L eitungen und L e itungsbau. S. 1012. — Elektrische B ahnen, F a h r z e u g e . S. 1013. - E n erg ie w irts ch aft. S. 1014. - P A TE N TB E R IC H T . S. 1015. — CHRONIK. S. 1015. —
LIT ERA TU RBERIC HTE. S. 1016. - B R IE F E AN D IE S C H R IF T L EITU N G . S. 1017.
F a h rle itu n g sa llla g e Bludenz — Feldkirch. Einfahr t in den Bahnhof Feld kirc h von d e r Blu denzer Seite. Die Fahrleitung w eist die der B a h n h o fa u sr ü stu n g eig ene, g rö ß e r e S y ste m h ö h e von 2 -l m auf. R echts o b en die U m g e h u n g s - und
V erstärkungsleitungen.
Elektrisierung
der österr. Bundesbahnen
V o n d e r O e s t e rr e lc h ls c h e n B e r g m a n n - E le k tr iz itä ts - G e s . m . b . H. W ie n w u r d e n a u s g e f ü h r t:
15 kV Fahrleitungen
f ü r die S t r e c k e n : B l u d e n z — F e ld k ir c h ( V o ia r lb e r g )F e ld k irc h B u c h s ( V o r a r l b e r g ) H ochfilzen —S a a l f e l d e n ( S a l z b u r g )
S a l z b u r g —Zell am S e e — B r u c k F usch, im Bau ( S a lz b u r g )
55 kV Ubertragungsleitungen:
N ü z i d e r s — F e ld k ir c h (V o ra rlb e rg ) W ö r g l — B rix le g g ( T ir o l)
R u e t z w e r k — M a tre i (T iro l)
S a a lf e ld e n — B ru ck F u s c h (S a lz b u r g )
OESTERREICHISCHE
BERGMANN-ELEKTRIZITÄTS-GES. M. B. H.
T e l. U 11-1-41/42 W IEN III, SCHW ARZEN B ER G P L A TZ N r. 7 T e l. U 11-1-41/42
In g e n ie u r - u n d V e r k a u f s b ü r o In n s b r u c k , H e illg g e is ts tr a ß e 10 / T e le p h o n 1656
m m
Verlangen Sie unsere Druckschrift
Genau wie 1 H H B ihn W B q g r der Betriebsmann braucht,
C hiJ; ist der neue
1 { y - \ \ ' r \ ¡llllllllllllllllllllllllllllllll
ä ^ Siemens - Isolationsmesser
Überaus zweckmäßige äußere Form, staubdichtes, widerstandsfähiges Metallgehäuse
Umklappbare Kurbel G e r in g e s G e w ic h t H ohe Meßgenauigkeit
S i e m e n s H a l s k e A.-G.
Wiener Werk Wien III, A postelgasse 12
21. Oktober 1928 E. u. M. Heft 43 S eite VII
Instrumente
AMPEBÈ
V E R E I N I G T E
T E L E P H O N - U N D T E L E G R A P H E N F A B R 1 K S A K T I E N - G E S E L L S C H A F T
CZEIJA, NISSL & Co.
W I E N
XX/a D R E SD N E R STR A SSE NR. 75 L IS T E 2 0 / 2 0 - R
DANUBIA A. G.
W I E N - B U D A P E S T
FABRIK u n d B U R E A U X : W I E N XIX
K R O T T E N B A C H S T R . 8 2 - 8 8 T E L E P H O N NR. 12-5-50 SERIE
T E L E G R A M M - A D R E S S E : DANUBIAZÄHLER
.U n te r s tü tz e die einheim ische I n d u s tr ie*
Elektrizitätszähler
für alle Stromarten und Spannungen
Seite VIII E. ii. M. Heft 43 21. Oktober 1928
Modell MB
J. G. MEHNE
S C H W E N N IN G E N a . N.
A u to m a tisc h e S c h a ltu h re n m it o d e r o h n e B lin k v o rr ic h tu n g
B e la s t u n g : H a u p ts c h a lte r 3 A m p ., B lin k s c h a lt e r 1 A m p .
3 0 st ü n d ig e G a n g z e it m it Q u eck silb erk o n tak t. Ein fac h s te r un d z u v e r l ä s s i g s te r S c h a lt m e c h a n i s m u s . H andein stell ung. / M eh rm alig e E i n - u . A u s s c h a l tu n g in 24 Stu nden möglich. / B lin k en sch alter mit P la tin konta kten. / Billige a b e r z u v e r l ä s s i g e S c h a ltu h r
für R e k lam e-B eleu ch tu n g
L ager u. Auslieferung du rc h un se r e n G e n e ra l V e rtre te r:
In g e n ie u r e K r is c h k e r & N e h o d a
W ie n V II, H a lb g a s s e 2 F e rn s p re c h e r B 38-500 S erie
G E N E R A L V E R T R E T U N G F Ü R Ö S T E R R E I C H :
S. SCHON A. G., WIEN
VII, BURGGASSE 58 J / TELEPHON B 3 2 -5 -2 5
Für Stromstärken von 15 Ampere bis 1900 Ampere und Spannungen bis 6000 Volt, Die Genauigkeit die
ses Präzisionsgerätes entspricht der Klasse E. — Vielseitig anwendbar. -—
Leicht und handlich gebaut. — Der vollkommene Stromwandler für La
boratorium, Prüffeld und Betrieb,
HARTMANN & BRAUN A-G
FRANKFURT A. M.
(P or 3 eHaninbrib ^ O lo fe n lfja l & 60 . 31.© . 6 elö i .$ .
G e n e r a l v e r t r e t u n g :
R. H a a r d t & C o ., W ie n IX, U n iv e rs itä t s s t ra ß e ' 8
41 MESSBEREICHE H&B
VIELFACH
STROMWANDLER
21. Oktober 1928 E. u. M. Heft 43 S eite IX
ü
dlreinigungsanlagen
Filtrieren — S c h l e u d e r n — K ochen
u m m u ü L
FREILEITUNGS-KLEMME
■ A K T . - G E S . A . H E R I N G
N O R N B E R G
V e rtr e te r für Ö ste r re ic h :
In g . H u b e r t V ö lk e r e r , W ie n XVII, W ich telg as se 55 T e le p h o n B-45-2-81
Unimax klemmt alles!
G e n e r a lv e r tr e t u n g fü r Ö sterreich :
Dr. PAUL HOLITSCHER & Co.,
W ie n IV, S ta r h e m b e r g g a s s e 4—6
Z ettlitzer Kaolinwerke-A.-G. in Zettlitz bei Karlsbad
Abt.: PORZELLANFABRIK MERKELSGRUN
P . M . | |
ISOLATOREN und ISOLIERMATERIAL
aus H artporzellan für die g esam te Elektrotechnik
HOCHSPANNUNGS-ISOLATOREN
F ern ru f: 94-3-16 V er la n g e n S ie u n se r e n n e u e n H o c h s p a n n u n g s k a ta lo g F ern ru f: 9 4-3-16
V ertretung für D .-Ö st.: Emil Novakovi6, W ien III/4, H ohlw eggasse 12
S eite X E. u. M. Heft 43 21. Oktober 1928
Ö STER R EIC H ISCH E
BROWN BOVERI-WERKE A.G.
WIEN X, Ci U DR UN STRASSE 187
Brown Boveri-Großgleichrichter
Gleichrichtergruppe 4000 Amp., 585 Volt, 2340 kW für Straßen
bahnbetrieb im Unterwerk Mariahilf der Städt. Elektrizitätswerke Wien
für E. W. Wien bisher geliefert: für E, W. Wien in Anfertigung:
18 Gleichrichter mit 13 Gleichrichter mit
13860 kW 26000 kW
Hievon 10 Gleichrichter für je 4000 Ampere
Vom Brown Boveri-Konzern bis Februar 1928 geliefert bezw. in Auftrag:
635 Anlagen mit 1169 Gleichrichtern
für insgesamt 659200 kW
£001
Elektrotechnik und Maschinenbau
iZeitschrift des E lektrotechnischen V ereines in W ien
Schriftleitung: Ing. A. Grünhut
N a c h d r u c k n ur mit B e w i l l i g u n g d e r S c h r lf t l e lt u n g , a u s z u g s w e i s e W i e d e r g a b e n ur mit A n g a b e d er Q u e l l e , E . u. M. W i e n “ g e s t a t t e t .
46. Ja h rg an g W ien , 21. O ktober 1928 Heft 43
Zur T heorie der V -Schaltung.
Von Dr. techn. Milan V ld m ar, o rd. P r o f e s s o r an d e r U n iv ers ität L j u b l ja n a . Z u sam m enfas sung. N eben d e r einfachen V -S ch altu n g
die sich als N otsch altu n g e in e s u rs p rü n g lich hochspan- nuiigsscitig in D reieck g e s c h a l te t e n dreiphasig en T r a n s fo r m a to r s nach d e r E n tfe r n u n g ein er b esch äd ig ten Hocli- s p annungspH t's enw icklu ng e rg e b e n kann, kom m t die doppelte V -S chaltung, p ri m ä r und se k u n d ä r also, in B e trach t. Die T h e o rie d ie s e r dop p elten V -S ch altu n g w ird nun im Hinbick d arau f, d a ß vom V e rfa ss e r in einer f r üheren A rb eit (E. u. M. 1927, Heft 5, S. 81 ff.) die ein
fache V -S ch altu n g b e re i ts u n te r s u c h t w u rd e , entw icke lt.
Es zeigt sich z u n ä c h st, daß die doppelte V -Schal- tung den Vergleich mit d e r n o rm alen S t e r n - oder D rei
e c k sc h a ltu n g nicht b e s t e h e n kann. Sic ist norm al um 20 vH te u r e r, a u ß e rd e m b r i n g t sie ungleiche Span n u n g s- abfällc in den beiden V -P h a se n , auch bei s y m m e t r i s c h e r Bela stung.
F e r n e r w ird na c h g e w ie se n , daß die doppelte V- Sch altu n g erh eblic h b e s s e r ist als die einfache, daß sic a b e r p ra k t is c h w e n ig in B e t r a c h t komm t, weil eben nie d e r sp a n n u n g ss c itig die d reiphasige n T r a n s f o r m a t o r e n mei st in S t e r n g e s c h a l te t sind.
Die einzige p ra k tisc h e A u w enduugsm öglichkeit der doppelten V -S ch altu n g e rs c h e in t die Verein igung zw e ie r S paiinungsw artd ler in d reiphasige n M eßeinrichtungen.
D ieser w ic htige Fall w ir d deshalb ge n a u Untersucht.
Die V -Schaltung ist für den B etrieb als Not- s ch altu n g nicht w e rtlo s. Ein b e s ch äd ig ter d re i
p h asig er T r a n s f o r m a to r kann zuweilen, n a c h der E n tfern u n g d e r b esc h ä d ig te n P h a se n w ic k lu n g , g a n z gut den B etrieb a u fre c h t erhalten. Dabei b e hält er auf d er P r i m ä r - o d e r auf d e r S e k u n d ä rse ite seine n o rm ale dreip h asig e W icklung, er arb e ite t also nur prim är, oder nu r s e k u n d ä r in V-Schaltung.
N eben dieser e in fach en V -Schaltung ist n a tü r lich auch die doppelte V -S chaltung möglich. M an kann, o d e r m a n muß sow ohl p rim ä r als auch s e k u n d ä r die W ick lu n g einer P h a s e entfernen. Man k ann jed erzeit zwrei gleiche einphasige T r a n s f o r m a to r e n in dop p elter V -Schaltung als D r e h s tr o m tr a n s f o r m a to r a rb e ite n lassen. Die M eßein
richtung von T r a n s f o r m a to r e n s ta tio n e n zeigt diese A n o rdnung s o g a r als n o rm a le Konstruktion.
D e r allg em ein ste Fall der V -Schaltung w ü r d e e ntstehen, w e n n m a n einem d reip h asig en T r a n s f o r m a to r p rim ä r eine P h a s e n w ic k lu n g , se k u n d ä r d a g e g e n die W ick lu n g einer a n d e re n P h a s e w e g n ehm en w ü rd e. Dies w ä r e selb stv e rstä n d lic h eine Schaltung, die nu r in h ö ch ster Not in B e tr a c h t käm e. So w e n ig s te n s m üßte m an auf den e rste n Blick urteilen.
Die T h e o rie d e r V -Schaltung ist noch ziem lich unvollständig. In seiner A rbeit „ D er ein
phasige, zusätzliche Kraftfluß des d reip h asig en
T r a n s f o r m a t o r s “ 1) e n tw ic k e lte der V e rfa sse r eine ziemlich ersch ö p fen d e T h e o rie d e r einfachen V-Schaltung. Man findet sie auch in des V e rfa sse rs B uch „D er T r a n s f o r m a to r im B e tr ie b “ (Springer, Berlin, 1927, S. 96). Dies ist indessen, w ie au s den einleitenden B e m e rk u n g e n h e rv o rg e h t, nur ein Teil der T h e o rie d e r V -Schaltung.
S e tz t m a n v o ra u s, daß die E rsc h e in u n g e n der einfachen V-Schaltung g e k lä rt sind, so entstellt z u n ä c h s t die F rag e, w ie sich die doppelte V -Schal
tung, m it d erselb en fehlenden P h a s e p rim ä r und se k u n d ä r, v erh ä lt. Eiir die M eßtechnik ist die L ösung dieser F ra g e unm ittelbar von B edeutung.
Die n äch ste Aufgabe w ä r e ein Vergleich der einfachen und d er dop
pelten V -S ch altu n g im N otbetrieb bei z w e i g a n z g esunden P h a s e n w i c k lungen. Endlich müßte mich n o ch die allge
m e in ste F o r m d e r V- S c h altu n g behandelt w e r den.
Die v o rlieg en d e Arbeit beschäftigt sich h a u p t
sächlich mit d e r doppelten V-Schaltung. Sie muß die T h e o rie d er einfachen V -Schaltung als b e k a n n t v oraussetzen, w en n sie V ergleiche anstellt oder a b e r die allgem eine d o p p elte V -S chaltung u n te r sucht. Ihr Ziel ist n ach
all dem die A b ru n d u n g d er T h eo rie einer T r a n s - fo rn ia to re n sc h altu n g , die im m erhin einen g rö ß e re n p r a k tis c h e n W e r t besitzt, als m an allgem ein a n nimmt. J e d e E rsch ein u n g w ird eben sofort w e r t voller, w e n n sie g e k lä r t ist.
W i r g ehen von zw ei gleichen einphasigen T r a n s f o r m a t o r e n a u s und verein ig en sie nach Abb. 1 in d o p p elter V -S chaltung zu einem Dreh- , S tro m tra n s fo rm a to r. S e k u n d ä r legen w ir zunächst a n d as dreip h asig e Netz eine s y m m e tr is c h e induk
tionsfreie B elastung. Die drei P h a s e n b e la s tu n g s - ') Vgl. E. u. M. 1927, H. 5, S. 81.
Abb. 1.
1002 Elektrotechnik und M aschinenbau 1928, H eit 43 21. Oktober 1928
s t r ö m e 'd e s N etzes bilden d a n n d as b e k a n n te V ek
torenbild d e r Abb. 2. V o ra u sse tz u n g sg e m ä ß sind n ach Abb. 2 die v e rk e tte te n S p a n n u n g e n d es N et
zes in P h a s e m it ihren B e la stu n g sströ m e n . Aus dem Schaltbild d er Abb. 1 e rsie h t man nun zunächst, daß d e r B e la s tu n g s s tro m ./, je d e n falls die S e k u n d ä rw ic k lu n g des T r a n s f o r m a to r s I durchfließen muß. Ebenso h a t der B e la s tu n g s s tro m
J 2 keinen a n d e re n W e g als über die S e k u n d ä r wicklung des T r a n s f o r m a t o r s II. D er d ritte B e lastu n g sstro m y., d ag eg en fließt offenbar über beide S ek u n d ärw ick lu n g en .
D e r S e k u n d ä rs tro m des T r a n s f o r m a to r s I J i ist nach all dem als Differenz d e r B e la s tu n g s s trö m e J y und y ;! erhältlich, d e r S e k u n d ä r s tr o m d es T r a n s fo rm a to rs 1 1 / / / als Differenz d e r B e la s tu n g s s trö m e h undJ 3 (Abb. 3). Natürlich sind / / und[///zwei Linien
strö m e des se k u n d ä re n dreiphasigen Netzes. Der dritte L inienstrom J n r ergibt sich au s Abb. 3 von selbst.
Die Leistung, die dem Netz s e k u n d ä r e n t
nom m en w ird, ist natürlich mit:
y. = j, = h = J
und
E i — E i —| E 3 — E d u r c h : ■
N = 3 . E . J gegeben.
N ach Abb. 3 ist die v o m T r a n s f o r m a t o r ' 1 a b g e g e b e n e L eistung .
N i ~ Ei .J n . co s 30°, e b en so ist
N u =-■ E2 J a . cos 3CP, Abb. 3 zeigt ferner, daß:
J i = J u = / . ] t3
ist und da
cos 30° = ^
1/3
ist, w ird g anz richtig
N i~ \ ~ Ni i — 3. E J .
B ei. s y m m e tris c h e r, induktionsfreier B e la stu n g a rb e ite t somit der T r a n s f o r m a to r in doppelter V -Schaltung mit 30° P h a s e n v e rs c h ie b u n g . Es ist klar, daß p rim ä r und se k u n d ä r die V erhältnisse g a n z gleich liegen m üssen. Einer d e r beiden T r a n s f o rm a to re n b e k o m m t dabei einen voreilenden, d e r a n d e re einen nacheilenden Strom .
D e r e r s te Nachteil d er doppelten V-Schaltung g e g e n ü b e r d er n o rm alen S te rn - oder D re ie c k sc h al
tung ist dam it bereits aufgedeckt. Die. volle Lei
s tu n g des T r a n s fo rm a to rs , b zw . d es T r a n s f o r m a t o r p a a r s ist nicht a u s n ü tz b a r. Die beiden in d o p p elter V -Schaltung zu einem D r e h s t r o m t r a n s
fo rm a to r zu sa m m e n g e le g ten einphasigen T r a n s f o rm a to re n m ü ssen offenbar für eine im V erhältnis:
2: | r3
g rö ß e re L eistung g e b a u t sein als d e r n o rm a le d r e i
phasige T ra n s fo rm a to r.
Will m an diesen Nachteil richtig b e w e r te n , so muß m an ihn v o r allem g e n a u e r ansehen. Die vom V e rfa sse r in seinen A rbeiten w ied erh o lt b e n ü tz te n W a c h s tu m s g e s e tz e bieten dabei eine ausgiebige Hilfe, v o r allem die beiden G esetze der L eistung und d es P r e is e s des T ra n s fo rm a to rs .
V e rg rö ß e rt m an alle A bm essungen eines g e g e b e n e n T r a n s fo rm a to rs , ohne die Liniendichte im E ise n k e rn und die S tro m d ic h te im Kupfer zu ä n d ern , x-m al, so w ä c h s t die Linienzahl d e s K raft
flusses und e benso die S tr o m s tä r k e in d e r W ic k lung auf den a r - f a c h e n W e r t. Die L eistung ist x +-mal g rö ß e r g e w o rd e n . D as G e w ic h t des T r a n s f o r m a to r s und dam it seine H erstellu n g sk o sten steigen gleichzeitig allerdings nur auf die x 3-fache ursprüngliche Höhe. D er P r e i s des T r a n s f o r m a to r s w ä c h s t nach all dem mit d e r 3rf teil P o t e n z d er Leistung.
Nun muß noch b erücksichtigt w e rd e n , daß m an jed e rz e it au s einem dreip h asig en T r a n s f o r m a to r du rc h W e g la s s u n g ein e r Säule einen einphasigen T r a n s f o r m a to r m ach en kann, d e sse n P r e is und L eistung zw ei D rittel des P r e i s e s und d e r L eistung d es dreip h asig en T r a n s f o r m a to r s erreichen.
Vor allem sieht man, daß jed er einphasige T r a n s f o r m a to r im V erhältnis:
billiger ist als d er dreiphasige T r a n s f o r m a to r gleicher Leistung. Zw ei einphasige T ra n s f o r m a to r e n in d o p p elter V -Schaltung sind som it im V erhältnis:
2 ; < ( ł X i | f X 0 ' 9 0 5 : 1 = L 2 : l
te u e re r a ls d e r norm ale dreiphasige T r a n s f o r m a to r für dieselbe a b n e h m b a re Leistung.
Der erhebliche P re isu n te rsc h ie d gen ü g t voll
kom m en, um jeden W e t t b e w e r b der doppelten
21. Oktober 1928 Elektrotechnik und M aschinenbau 1928, H eit 43 1003
V -Schaltung mit der n o rm a le n S te r n - od er D re ie c k s chaltung unmöglich zu m achen. W a r u m v e r w e n d e t m an a b e r d a n n ü b e rh a u p t z w e i einphasige S p a n n u n g s w a n d le r in d o p p e lte r V -Schaltung s ta tt eines einzigen d re ip h a s ig e n ? Mit dieser F r a g e w e r d e n w ir uns w e ite r unten beschäftigen m üssen.
D as Bild d er doppelten V -Schaltung w ir d noch ungünstiger, w e n n d er Fall eines dreip h asig en T r a n s f o r m a t o r s h e ra n g e z o g e n w ird, d e s s e n eine S äu le so w o h l die P r i m ä r - als auch die S e k u n d ä r w icklung v e rlo re n hat.
Aus E r w ä r m u n g s r ü c k s ic h te n k an n m a n die W icklung des T r a n s f o r m a t o r s im m er nur mit dem zulässigen V o lla stp h a se n stro m belasten. D urch die E n tfern u n g einer P h a s e n w ic k lu n g sin k t somit die B e la stb a rk e it des T r a n s f o r m a to r s z u n ä c h s t auf zw ei Drittel d e r u rsp rü n g lich en Höhe. Die doppelte V -Schaltung bringt, w ie oben festgestellt, eine w e i te re V e rrin g e ru n g d e r B e lastb ark eit. Die endgültige zulässige L e istu n g d e s b esch äd ig ten dreiphasigen T r a n s f o r m a t o r s steh t somit zur ursprünglichen
L eistu n g d es unb esch äd ig ten T r a n s f o r m a to r s im V erhältnis:
1 = 0 - 5 7 8 : 1 .
Die bisher erm ittelten E rg e b n isse gelten n a türlich alle z u n ä c h st nu r für die v o r a u s g e s e tz te s y m m e tr is c h e induktionsfreie Belastung. Aber bei P h a s e n v e r s c h ie b u n g e n z w isc h e n S tro m und S p a n nung in den V e rb ra u c h e rn k a n n sich keine an d e re S tro m v e rte ilu n g e rgeben, solange die dreiphasige B elastu n g s y m m e tr is c h ist. Abb. 4, die g a n z all
gem ein für s y m m e tr is c h e B elastu n g en gültig ist, erg ib t sich v o n selbst.
D er B e la stu n g sp h a se n w in k e l (p ä u ß e rt sich in d en beiden, in d o p p e lte r V -Schaltung z u s a m m e n g e schlossenen einphasigen T r a n s f o r m a to r e n in der W eise, d a ß d er eine T r a n s f o r m a to r mit dem P h a sen w in k el 30 -(- <p, d er a n d e r e mit dem P h a s e n w in k el 30 — (p arbeitet. Die G esam tleistu n g d er bei
den T r a n s f o r m a to r e n ist dann:
N — E J . ]/ 3 cos ( 3 0 + cp) + E . ] . ] / 3 cos (3 0 — gp)=
— E . J .
|/3
. 2 c o s 3 0 .coscp — 3 E J co s tp, w ie sie sein soll. Im m er g eb en d e m n a c h die einphasigen T ra n s f o r m a to r e n in d oppelter V -Schaltung eine im V erhältnis:
1 / 3 : 2
kleinere Leistung, als im no rm alen Betrieb.
A ußerordentlich b e m e r k e n s w e r t ist nun die T a ts a c h e , daß bei s y m m e tris c h e n B elastu n g en im m er die G rö ß e n v e rh ä ltn is s e d e r Abb. 3 zw isch en den B e la s tu n g s s trö m e n J v J.2, J s und den W ic k
lu n g sströ m e n / / , J n h e rrs c h e n m üssen, ohne R ü c k sicht darauf, ob die einfache oder die doppelte V-Schaltung vorliegt. Auch bei d e r einfachen V-Schaltung e rg ib t sich, w ie aus d e r ein g an g s a n g e führten A rbeit des V e rfa s s e rs ersichtlich ist, das V e k to re n d ia g ram m d e r S tr ö m e der Abb. 4.
Schließlich v e r s te c k t sich hinter diesem V ek
to re n d ia g ra m m doch nu r d e r Ü b e rg a n g v o n d e r D reieck - in die S te rn sc h a ltu n g . In d er Abb. 3 sind die B e la s tu n g s w id e rs tä n d e in D re ie c k sc h altu n g z usa m m e n g e sc h lo sse n , die T r a n s f o r m a to r e n in einer sc h e in b a r unvollständigen S te rn s c h a ltu n g mit dem V -P u n k t als S tern p u n k t. Aber diese scheinbar u n vollkom m ene S te rn s c h a ltu n g ist doch g a n z und g a r in O rdnung, w e n ig s te n s für die S trö m e , die w ie so n s t 1/3-mal g rö ß e r sind als die S tr ö m e im D reieck d e r B e la s tu n g s w id e rs tä n d e und g egen diese natürlich 30° P h a s e n v e r s c h ie b u n g zeigen m üssen.
H ä tte m a n nach Abb. 5 die B e l a s tu n g s w id e r s tä n d e im S te rn aufgebaut, so w ü r d e m an n a tü r lich die B e la s tu n g s s trö m e d er beiden in V -S chal
tu n g v erein ig te n T r a n s f o r m a to r e n J i und J n u n m ittelbar auch in zw ei B e la s tu n g s w id e rs tä n d e n
w iederfinden. W ie d e r w ä r e d e r V -P u n k t eine Art S te rn p u n k t. Aber die S e k u n d ä rsp a n n u n g e n der beiden T r a n s f o r m a t o r e n w ä r e n n a c h w ie v o r v e r k e tte te S p a n n u n g e n des S y s te m s .
Man d arf nicht v e r gessen, daß m an im m er die S t r o m v e k to r e n für die v o m S te rn p u n k t aus w egfließenden S trö m e zeichnet, die S p a n n u n g s v e k t o r e n d er V -Schal
tung d a g e g e n in d er n o t
w en d ig e n Dreieckfolge.
So k o m m t m an u n g e
zw u n g e n w ie d e r zum V ektorenbild’der Abb. 6. in dem m an den einen S tro m seiner T r a n s f o r m a t o r
span n u n g um 30° vor-, den a n d e re n ebenfalls um 30° nacheilcn sieht.
Es >ist an dieser Stelle e r w ä h n e n s w e r t , daß die be k a n n te Z w e iw a ttm e te rm e th o d e bei der L eistu n g s
m e ssu n g in dreip h asig en S y s te m e n die S p a n n u n g s spulen der beiden L e is tu n g s m e s s e r ebenfalls in
V-Schaltung vereinigt, durch die S tro m sp u le n d a gegen die L in ien strö m e fließen läßt. So b ek o m m t sie tatsächlich die volle L eistung des dreiphasigen S y s te m s , g a n z e b e n so w ie w ir oben die beiden T r a n s f o r m a to r e n in V -Schaltung die volle v e r
Abb. 5.
1004 Elektrotechnik und Maschinenbau 1928, Heft 43 21. Oktober 1928
b r a u c h te Leistung a b g e b e n sahen und a rb e ite t b e kanntlich ebenfalls einerseits mit 30ü Voreilung, a n d e re rs e its mit 30° Nacheilung.
Die einfache V -Schaltung h a t v o r d e r dop p el
ten V-Schaltung, an einem b esch äd ig ten d re ip h a sigen T r a n s f o r m a to r a n g e w a n d t, eigentlich g ar nichts v oraus. W e n n in beiden Fällen die eine W ic k lung, die in V -Schaltung arb eitet, nur noch 58 vH der L eistung des unb esch äd ig ten T r a n s f o r m a to r s aufbringen kann, so ist es vom E r w ä r m u n g s s t a n d p un k t aus g a n z einerlei, ob die a n d e re W icklung ihre B e lastu n g schön sy m m e tris c h auf ihre drei P h a s e n aufteilt, o d e r a b e r d asselb e B elastungsbild zeigt. Bei Ö ltra n s fo rm a to re n m ag ein kleiner V o r
teil für die einfache V -Schaltung bleiben, viel ist b estim m t nicht zu holen.
W e d e r die einfache, noch die doppelte V -Schaltung können es n a c h all dem mit d e r n o r malen S te r n - od er D re ie c k sc h altu n g im T r a n s f o r m a to r aufnehm en. Sie bringen beide, wie oben berech n et, eine 20prozcntige V erteuerung.
Das ist a b e r noch nicht alles. W e n n die beiden V -P h asen v e rsc h ie d e n e P h a s e n v e r s c h ie b u n g e n zw isch en S tro m und S p a n n u n g b ekom m en, m üssen auch die S pannungsabfälle in den beiden V -P hascn
v e rsc h ie d e n sein. Die doppelte V -Schaltung v e r u n sta lte t de m n a c h sicherlich auch d as S p a n n u n g s d reieck d es von ihr bedienten d reip h asig en S y stem s.
Man pflegt, w ie b ekannt, bei d e r B e re c h n u n g des Sp an n u n g sab falles meist nu r die P ro jek tio n d es A bfallSpannungsvektors auf den S p a n n u n g s v e k to r zu berücksichtigen. S c h o n dieses, e tw a s ungenaue V erfahren, auf die V -Schaltung a n g e w e n d e t, läßt die V e rz e r ru n g d es dreip h asig en S y ste m s e rkennen.
B e z e ic h n e t m an mit:
Aer . . denprozen tu ellen O h m sch en S p an n u n g sab fall, Aex . . den prozentuellen induktiven Spannungsabfall, cp . . den Belastungsphasenwinkel des Netzes, so erhält m a n in dem einen T r a n s f o r m a to r den Spannungsabfall:
A e i — A er cos (30° —)— qo) -f- d e a,sin (30° -j- <p) vH, im z w e ite n T r a n s f o r m a to r
A e u — d e r cos (30° — qo) -f- ¿lepsin ( 3 0 “ — cp) vH.
Die beiden S e k u n d ä rs p a n n u n g e n d e r in V -Schaltung zu sa m m e n g e sc h lo sse n en T r a n s f o r m a toren m ü ssen sich som it um:
A ei — A e n = 2 der sin 30° sin cp-{ -2 Aex cos 30° sin cp vH
unterscheiden. Es ist d a h e r einfacher:
A e i — A e u = sin cp ( Aer - \ - ) l 3 A ea) vH, die induktiven S p annungsabfälle sind es also, die vo r allem ins G e w ic h t fallen.
Bei h a lb w e g s g r ö ß e r e r L eistung ü b e rw ie g t d e r induktive Spannungsabfall des T ra n s f o r m a to r s den O h m sc h e n erheblich. Bei g ro ß en Lei
stungen e n tsteh en s o g a r g a n z gew altige M iß v e r
hältnisse. Auf diese W e is e m üssen die E ntstellun
gen d er doppelten V -Schaltung bei g ro ß en L ei
stu n g en unerträg lich w e rd e n .
So u n a n g e n e h m a b e r die ungleichen, oder b e s s e r g esag t, ungleich sich a u s w irk e n d e n S p a n nungsabfälle der doppelten V -Schaltung auch sein m ögen, sic sind doch im m er weit a n n e h m b a r e r als d e r Spannungsabfall jen er P h a s e der einfachen V -Schaltung, dem prim är keine W icklung zur V e r
fügung steht.
ln seiner oben a n g e fü h rte n Arbeit beschrieb d er V e rfa sse r die eigenartigen F o lg eersch ein u n g en des zusätzlichen einphasigen Kraftflusses, d er sich bei einseitigen B elastu n g e n von D r e h s tr o m tr a n s fo rm a to re n bildet. Die einfache V-Schaltung leidet, w ie d o rt dargestellt, g a n z b e s o n d e rs d a ru n te r. Sie käm pft mit a u ß ero rd en tlich g roßen einseitigen S pannungsabfällen.
D e r auf v o llk o m m en e S y m m e trie zugesclmit- tene Z w a n g in d e r Sch altu n g d e r P h a se n k ra ftflü sse und d er P h a s e n s t r ö m e ist der g ro ß e Nachteil der einfachen V-Schaltung, die alles e h er als eine s y m m e tr is c h e Sch altu n g darstellt. Deshalb ist die einfache V -Schaltung s c h w e r im Nachteil.
M an k o m m t so zu d e m ü b e r r a s c h e n d e n E r gebnis, daß m an am besten auch noch die S e k u n d ä rw ic k lu n g jen er P h a s e w e g rä u m t, d e re n P r i m ä r w icklung v e ru n g lü c k t ist, allerdings nur dann, w e n n m an kann.
A ber leider ist d a s beim Einrichten d es Not
b etrieb es meist unmöglich. Die V-Schalt'ung k o m m t als N o tsch altu n g eines b eschädigten T r a n s f o r m a to r s zu n äch st ü b e rh a u p t nur daun in B e tracht, w e n n die W ick lu n g v o r d er B esch äd ig u n g in D re ieck sch altu n g g e a rb e ite t hat. Nur dann h al
ten die z w e i unbeschädigten P h a s e n w ic k lu n g e n noch w e i t e r den Z ugang zu den drei E ck p u n k ten des S p a n n u n g sd re ie c k s offen.
Auf d er H o c h sp a n n u n g sse ite sind die T r a n s fo rm a to re n häufig im D reieck geschaltet. Die e in fache V -Schaltung ist deshalb als N otschaltung ebenso häufig möglich. Auf d er N ie d e rsp a n n u n g s
seite findet m an die D reieck sch altu n g h ö ch st s e l
ten. Die doppelte V -Schaltung ist als N otschaltung p ra k tisc h bedeutungslos.
W ie s e h r eigentlich die doppelte V -Schaltung d e r einfachen überlegen ist, sieht m an a m besten, w en n m an sich z u n ä c h s t einen dreiphasigen T r a n s f o rm a to r aus drei selbständigen einphasigen T r a n s f o rm a to re n aufbaut, w ie d a s in A m erika üblich ist,
21. Oktober 1928 Elektrotechnik und M aschinenbau 1928, H eit 43 1005
d ann a b e r — D reiec k sc h altu n g p rim ä r und s e k u n d är v o r a u s g e s e tz t — zur einfachen o d e r do p p elten V -Schaltung überg eh t, indem m an einem der drei E in p h asem tran sfo rm ato ren eine W ic k lu n g w e g nim m t oder a b e r ilm g anz entfernt.
Die doppelte V -Schaltung ist eine v e rh ä ltn is mäßig gute S chaltung, g a n z b e s o n d e rs bei B e la stungen, die m it gerin g en P h a s e n v e rs c h ie b u n g e n arb eiten , nu r ist sie zu teuer. W e n n sie a b e r s o mit w e d e r als Notschaltung, noch als N o rm a l
s c h altu n g in B e tr a c h t zu k o m m e n scheint, w elch en Sinn h a t es dann ü b e rh a u p t, sich mit ihr zu b e s c h ä ftig e n ?
F a s t zw angläufig k o m m t m an zur Erkenntnis, daß die S p a n n u n g s w a n d le r d e r dreiphasigen M eß
einrichtungen d as einzige A n w e n d u n g sg e b ie t der do p p elten V -Schaltung sind. Man k om m t a b e r un
s c h w e r noch zum w e ite r e n E rgebnis, daß zw ei einphasige M e ß w a n d le r in V -Schaltung dem d r e i
phasigen M e ß w a n d le r üb erleg en sind.
Die S p a n n u n g s w a n d le r der dreiphasigen M eß
einrichtungen erm öglichen in H o c h s p a n n u n g s a n lagen den Anschluß d es V o ltm eters und d e r S p a n nungsspulen d er L e istu n g sm e sse r. Sie haben d e m nach nur s e h r kleine L eistungen zu bew ältigen.
Bei h a lb w e g s h ö h e re r P r im ä r s p a n n u n g kom m t m an som it zu s e h r kleinen P r i m ä r s tr o m s tä r k e n .
D e r oben a n g e fü h rte Vergleich d e r H e rs te l
lungskosten z w e ie r einphasiger T r a n s fo rm a to re n in d o p p e lte r V-Schaltung und eines dreiphasigen T r a n s f o r m a t o r s für die gleiche Leistung, se tz te v o ra u s, daß d e r P r e i s d er W ick lu n g d e m G ew icht des W icklungsklipfers p roportional ist. Diese An
n a h m e v e r s a g t im G eb iet se h r kleiner Leistungen.
Es ist b ekannt, daß d e r K ilogram m preis des b e sp o n n e n e n K u p fe rd ra h te s bei s e h r kleinen D r a h td u r c h m e s s e r n rasch ansteigt. Die doppelte V -S chaltung muß ab er, w ie n a c h g e w ie se n , mit P r im ä r s t r ö m e n rechnen, die im V erhältnis:
1/ 3 : 1
g r ö ß e r sind, als in d e r n o rm a le n D re ie c k - od er S tern sch altu n g . Es ist som it se h r fraglich, ob bei den in B e tr a c h t k o m m en d en se h r kleinen L eistu n gen d e r v o m dreip h asig en S p a n n u n g s w a n d le r be
nötigte P r i m ä r w ic k lu n g s d r a h t noch w e n ig e r k o stet als d er P r im ä r w ic k lu n g s d r a h t d e r einphasigen S p a n n u n g s w a n d le r d e r doppelten V-Schaltung.
G e r a d e d as e n tg e g e n g e s e tz te Bild w ir d sich norm al ergeben.
Die H o c h s p a n n u n g sw ic k lu n g der doppelten V -Schaltung w ir d billiger sein als die dreiphasige H o ch sp a n n u n g sw ic k lu n g und die billigere N ied er
sp an n u n g sw ic k lu n g w ir d die V erhältnisse auch nicht merklich v e rsch ieb en . D as Eisen h a t z w e i
fellos bei so kleinen L eistu n g en nu r einen u n b e
d eutenden Einfluß.
Die K o sten frag e k an n es n ach all dem nicht sein, die in M eßeinrichtungen dreip h asig e S p a n n u n g s w a n d le r e rz w in g e n w ü r d e . A ber die g rö ß e re n o rm a le E b en m äß ig k eit d e r D reieck - od er S t e r n schaltung k o m m t ebenfalls bei M eßeinrichtungen nicht zu r Geltung. Es ist nicht s c h w e r, sich davon zu überzeugen.
M eßeinrichtungen a rb e ite n m eist mit einsei
tigen B elastungen. W e n n eine P h a s e n s p a n n u n g g e m e s s e n w ird, ist d er M eß stro m des V oltm eters ein ein seitiger B e la s tu n g s s tro m . Es ist klar, daß m a n auf die nachteiligen Folgen d e r einseitigen B elastu n g e n gefaßt sein muß.
D e r dreip h asig e M e ß w a n d le r s teh t im m er unter m agnetischem Z w ang. Sein E isen k ern ist eigentlich g a n z und g a r für s y m m e tr is c h e B e la stungen gebaut. Die V -S chaltung einphasiger M eß
w a n d le r b efreit die Meßeinrichtung, v o m m a g n e tischen Z w an g . Sie b ra u c h t nicht mit u n a n g e n e h men zusätzlichen S pannungsabfällen zu rechnen.
M an kann ruhig behaupten, d a ß die E n ts te l
lungen des S p a n n u n g s d re ie c k e s d u rc h die S p a n nungsabfälle d e r M e ß w a n d le r bei doppelter V -S chaltung g e rin g e r sind, als bei V e rw e n d u n g d es dreip h asig en S p a n n u n g s w a n d le rs . W ohl m uß
ten w i r oben n ach w eisen , daß sich auch bei s y m m e tris c h e r B e la s tu n g U n tersch ied e in den Abfällen d e r beiden T r a n s f o r m a to r e n zeigen. Aber d er P h a s e n w in k e l ę d es M eßstrorns nim m t d e m U n terschied jede B e d e u tu n g und d er s o n st g e fä h r
liche induktive Spannungsabfall d er T r a n s f o r m a to rw ic k lu n g ist g e ra d e bei kleinen L e istu n g e n un
bedeutend.
D e r bezo g en e induktive Spannungsabfall ist bei jedem T r a n s f o r m a to r durch das Verhältnis d e r Kraft- linienzählen d es S tre u - und des H auptflusses b e stim m t. V e rg rö ß e rt man, bei u n v e r ä n d e r te r Linien
dichte im E isen k ern und bei u n v e r ä n d e r te r S tro m - dichte im W ick lu n g sk u p fer alle A b m essu n g en des T r a n s f o r m a t o r s x-m al, so w ird der H a u p tk ra ft
fluß x 2-mal s t ä rk e r. Der Streufluß s te h t u n te r dem Einfluß einer x 2-mal k rä ftig e re n Durchflutung, d e r ihm zur V erfügung steh en d e Q u e rsc h n itt ist x 2-mal g rö ß e r g e w o rd e n , seine Kraftlinienlänge ist d a g e gen nu r a - m a l v o rh a n d e n . Der b e z o g e n e induk
tive S pannungsabfall w ä c h s t n ach all dem w ie die linearen A bm essungen. Je kleiner d e r T r a n s f o r m ator, um so kleiner ist sein b e z o g e n e r ind u k tiver Abfall.
B elastungen, die nur einen d e r beiden in V -Schaltung vereinigten T r a n s f o r m a to r e n treffen, zum Beispiel die M essu n g einer v e r k e t t e t e n S p a n nung, bleiben eine A ngelegenheit dieses T r a n s fo rm a to rs allein. E r ist eben m ag n etisch u n a b hängig. S ch a lte t m a n d a g e g e n den dreip h asig en S p a n n u n g s w a n d le r au s E r s p a ru n g s rü c k s ic h te n h o ch sp an n u n g sseitig in S te rn , so greift die u n v e r meidliche m ag n etisch e U n s y m m e trie auch auf die a n d e re n P h a s e n über.
N a c h all dem ist die doppelte V -Schaltung für M eßeinrichtungen se h r e m p feh len sw ert. Es w ä r e natürlich noch b esser, drei einphasige M e ß w a n d le r in dop p elter D re ie c k sc h altu n g zu v e r w e n d e n . Daß diese M öglichkeit erheblich g r ö ß e re Kosten v e r ursach en w ü rd e , liegt auf d e r Hand.
U n s c h w e r e rk e n n t man, daß die doppelte V -Schaltung in die M eßeinrichtungen einfach auf dem W e g e über die L e istu n g s m e s s u n g e in g e d ru n gen ist. Die S p an n u n g ssp u le n d e r L e is tu n g s m e s s e r w e rd e n bei d e r Z w e iw a ttm e te rm e th o d e im m er in
1006 Elektrotechnik und M aschinenbau 1928, Heft 43 21. Oktober 1928
V -Schaltung vereinigt. Galt es also, d er H o c h s p a n n u n g au szu w eich en , so w a r die A n w e n d u n g z w e ie r S p a n n u n g s w a n d le r in d o p p e lte r V-Schal- tung d e r natürliche A usw eg.
G a n z ku rz kann m an schließlich die doppelte V -Schaltung allgem einster F o r m erledigen, die p rim ä r und s e k u n d ä r nicht m e h r in d e rselb en P h a s e ohne W icklung ist. Daß sie mit s e lb s tä n digen einphasigen T ra n s f o r m a to r e n nicht a u fg e
b a u t w e r d e n kann, ist o h n e w e ite rs klar. Bei drei
phasigen T r a n s f o r m a to r e n m ag es wohl Vorkom
men, daß gleichzeitig die P rim ä r w ic k lu n g einer Säule und die S e k u n d ä rw ic k lu n g einer a n d e re n Säule b eschädigt w e r d e n . Aber n ie d e rs p a n n u n g s seitig findet m an so selten die D reieckschaltung, die im m er eine V orbedingung der A n w en d b a rk e it d er V -Schaltung ist, daß das P ro b le m p rak tisch w irklich b e deutungslos w ird.
D ie A npassun g d es Q uerloch-Strom w andlers an sch w ere K urzschlußbedingungen.
Von Dr. Ing. W. R e ic h e , D re sd e n . Ü b ersich t: F o r d e r u n g e n an k u rz s c h lu ß fe s te S t r o m
w a n d l e r sind teils b e r e c h e n b a r , teils a u s d e r E r f a h r u n g b ekannt. Aus ihrer B e rücksichtigung ist d e r Q ü e r lo c h - S t r o m w a n d l e r e n ts ta n d e n . G leic hzeitig a u f t r e t e n d e h o h e A n s p rü c h e an K urz schlußfe stig keit u nd M eß g en au ig k eit w e r d e n durch Schaff ung im m e r le i stu n g sfä h ig e re r A p p a ra te erfüllt. Die e in g e h e n d e B eh a n d lu n g e in e s B eispiele s zeigt, wie die A usw ahl d e s geeigne ten M o d elles zu er folg en hat.
D er Q u e rlo c h -S tro m w a n d le r hat sich in einer siebenjährigen E ntw icklung so viele F re u n d e e r w o rb e n , daß eine Mitteilung üb er die G ru n d g e d an k e n seiner G estaltu n g allseitigem In te re sse be
g egnen w ird. Dabei darf die h e r v o r r a g e n d s te Eigenschaft des Q u e rlo c h -S tro m w a n d le rs , seine hohe Kurzschlußfestigkeit bei v o rz ü g lic h e r Meß- genauigeit, in den V o rd e rg ru n d g estellt w e rd e n .
In einer a n d e r e n Arbeit h a t d e r V erfasser den N achw eis geführt, daß sich jed er S tr o m w a n d le r a n beliebig hohe K u rzsch lu ß strö m e a n p a sse n läßt, lediglich durch V e rrin g e ru n g d er N en n stro m - didhte im gleichbleibenden W ic k e lra u m . Es ist ga n z allgemein und für jede Art d er B e a n s p r u chung d a s zulässige Vielfache v des Ü b e rs tro m e s u m g ek eh rt proportional d e r Strom dichte in :
( 1).
Diese M aß n ah m e ist allerdings, mit erhebli
chen O pfern v e rb u n d en . Ü blicherw eise e rh ä lt die W icklung eines S tr o m w a n d le r s in R ücksicht auf ihre E r w ä r m u n g im D a u e rb e trieb e eine S t r o m dichte v o n e t w a 2 A/mrrt2. Die V e rw e n d u n g v e r s t ä r k t e r L e ite rq u e rs c h n itte zur Erzielung einer niedrigeren S tro m d ic h te bedingt zw angsläufig eine V errin g eru n g d e r W in d u n g szah l b z w . d er D u rc h flutung. In ein und d e m selb en Modell ist die D urchflutung D (P ro d u k t au s W in d u n g szah l m und N en n stro m In) d ire k t proportional der N enn
stro m d ich te in-
D = W . / n = f , ( i n )... ( 2 ) . Die L eistungsfähigkeit N d es S t r o m w a n d le r s in nerhalb einer g egebenen G en au ig k eitsk lasse ist a b e r ung efäh r direkt propo rtio n al d e r 2‘5ten P o tenz d er Durchflutung:
- . . . ( 3 ) . Bei halber N e n n stro m d ic h te ist mithin nur
noch e tw a ein Fünftel bis ein Sechstel der bis
herigen L eistu n g verfügbar.
Diejenige S tr o m w a n d le rk o n s tru k tio n w ird also die b e ste sein, die zur E rzielung einer g e fo rd e rte n Kurzschlußfestigkeit die g erin g ste H era b se tz u n g d er N en n stro m d ich te verlan g t.
Es ist n o tw en d ig , bei A n p a ssu n g des S t r o m w a n d le r s an die geg eb en en Kurzschlußbedingungen von d er therm ischen B e a n s p ru c h u n g auszugehen, weil hierbei so w o h l H öhe als auch D a u e r des Ü b e rstro m e s zu b e a c h te n sind. In keinem W a n d le r soll die W ic k lu n g s te m p e ra t u r bei K urzschluß üb er e t w a 200° C ansteigend Dieses Ziel w ir d e r re ic h t bei B e m e ssu n g d e r S tro m d ich te nach folgender em pirisch b e stä tig te n F o rm e l:
in — — y - A/nini2 173 . . . . . ( 4 ) . v ’ \11
Dabei ist v d as Vielfache des Ü b e rstro m e s g e g e n ü b e r dem N e n n stro m und t die D au er d es V o rg an g es in S ekunden. Die F o rm e l gilt ohne U nterschied für alle B a u a rte n v o n S tro m w a n d le rn .
W ird hiernach die th e rm isc h e K urzschluß
festigkeit d e r W ick lu n g v e r m e h r t, so w ä c h s t e n t
sp re c h e n d Gleichung (l) die S icherheit des W a n d lers g e g e n ü b e r den sonstigen U b e rs tro m g e fa h re n in gleichem Maße. Ist diese Sicherheit v o n Anfang an g ro ß genug, so d a rf die v orliegende K o n s tru k tion als g elungen b e z eich n et w e rd e n . E s b ra u c h t d ann eine A n p assu n g d e r S tro m d ic h te nu r in R ücksicht auf E r w ä r m u n g der W icklung und nicht auch noch d a r ü b e r hinaus auf Grund a n d e r e r B e den k en zu erfolgen.
Diese B e d e n k e n beziehen sich insofern gleich
falls auf th e rm isc h e Kurzschlußfolgen, als e n t fla m m b a re Füllstoffe bei s t a r k e r E rh itzu n g g e legentlich Anlaß zu Explosionen und B rä n d e n geben. D as B e s te d a h e r ist, auf solche Füllstoffe, w ie zum Beispiel V e rg u ß m a sse n und Isolieröle, ü b e rh a u p t zu verzich ten . W e ite rh in können die S tr o m k r ä f te ungenügend befestigte W ick lu n g d e fo rm ie re n und v e r la g e r n und die Ein führungen s p ren g en . Schließlich sei noch beach tet, daß die P rim ä r s p a n n u n g d urch hohe Ü b e rs trö m e eine b e trächtliche S te ig e ru n g erfah ren kann. D ieser V o r
g an g ist b e s o n d e rs gefährlich, w e n n eine S t r o m
2 l. Oktober 1928 Elektrotechnik und M aschinenbau 1928, Heft 43 1007
Abb. 1. A ufgeschnitte ner Q u e r- Abb. 2. Abb. 3. Q u e r l o c h - S t ü t z e r s t r o m - lo c h - ls o l ie r k ö r p e r . Q u e tlo c h - D u r c h f ii h r u n g s s tr o m w andle r. w an d ler.
D er Q u e rlo c h -S tro n n v a n d le r führt bekanntlich seinen N am en n a c h dein e ig en artig en Isolierkör
per, d e r einteilig au s P o rz e lla n herg estellt w ird und in seiner g e o m e tris c h e n G estalt aus z w e i ein
a n d e r d u rch d rin g e n d e n Z ylindern bestellt (Abb. 1).
D er H au p tz y lin d e r ist für D u rc h fü h ru n g sw a n d le r (Abb. 2) s y m m e tr is c h zur Q u e re b e n e ausgebildet, mit je einer Öffnung oben und unten. B eim S t ü t z e r s tr o m w a n d le r (Abb. 3) e rh ä lt d e r H au p tzy lin d er einen ge sc h lo sse n e n B oden wie eine F la sc h e und nur eine einzige Öffnung a m oberen Ende. Im H a u p t
zy lin d er verb leib en zw isc h e n den A u ß en w än d en d es Q u e r r o h r e s und den I n n e n w ä n d e n des A u ß en ro h res zw ei s ch m ale R echtecke, w elch e den p rim ä re n W ic k e lra u m bilden. Die P r im ä r w ic k lu n g b este h t aus b ie g sa m e r Kupferlitze, w elch e um d as Q u e rro h r aufgew ickelt w ird. Im Innern
Wicklung eine um fangreiche Schleife, deren In
d uktivität beträchtlich ist; w e g e n d es in duktiven S p an n u n g sab falles ist die P rim ä r s p a n n u n g am S chleifenw andler rund zehnm al h öher als am g leich w ertig en Querloch w andler.
F ü r eine F estleg u n g d e r P r im ä r w ic k lu n g im Q u e rlo c h w a n d le r so rg t d e r P o rz e lla n iso la to r, d er die P r im ä r w ic k lu n g allseitig umgibt. Die S e k u n d ä r w icklung s tü tz t sich a n d e r e r s e its auf die E n d scheiben ih re s S p u le n k ö rp e rs. So können die W ic k lungen niemals, selbst bei u n s y m m e tris c h e r An
o rdnung, d u rc h einen Ü b e rs tro m in a c h sialer R ich
tung v e rs c h o b e n und e t w a g egen d e n E isen k ern g e p re ß t w e r d e n . Ein so lch er V o rg a n g h a t schon m an ch en T o p fs tr o m w a n d le r g e w ö h n lic h e r B a u a rt z e rs tö rt. Die E nden der P r im ä r w ic k lu n g sind an den K appen des Q u e rlo c ln v a n d le rs mit e in e r k rä f
w a n d le rfo rm infolge h oher S tre u in d u k tiv ität schon bei N e n n b etrieb eine b eträch tlich e P r i m ä r s p a n n u n g aufweist.
F ü r den B a u eines k u rzschlußfesten S t r o m w a n d le r s sind d a h e r als H au p tg esich tsp u n k te m a ß g eb en d :
a) U n v e r r ü c k b a r befestigte W icklung, b) S ich eru n g d e r Einführungen,
c) reichlicher L eiterq u ersch n itt, d e m Ü b e r
stro m angepaßt,
d ) V erm eid u n g von F ü llm asse und Öi, e) niedrige S treuinduktivität.
D e r in jed er Hinsicht b e trie b ssic h e re S t r o m w a n d le r muß im übrigen d u rc h reichliche Isolation zw isch en W icklung und E rde sow ie zw isch en den W in d u n g e n hinreichende Festigkeit gegen Ü b e r
s p a n n u n g e n aufw eisen. S a u b e r e Herstellung, g e ringes G e w ic h t und niedriger P r e is sind schließ
lich s e lb stv e rstä n d lic h e F o rd e ru n g e n . So s ta n d d e r K o n s tru k te u r des O u e r lo c h - S tr o m w a n d le rs v o r einer Fülle v o n Aufgaben.
des Querrohres liegt, k o n z e n trisc h zur P rim ä rsp u le , die S ek u n d ärsp u le. Sie ist auf ein stabiles H a r t p a p ie rro h r aufgew ickelt, d as mit E ndscheiben zur R a n d a b s tü tz u n g d er S e k u n d ä rw ic k lu n g v e r seh en ist. D er M a n te lk e rn ru'ht mit seinem M it
telschenkel innerhalb der S e k u n d ä rw ic k lu n g , w ä h rend die A ußenschenkel sich um die SeitenwänÜe des Is o lie rk ö rp e rs legen. Zur B efestigung des S t r o m w a n d le r s dienen ein F la n sc h od er ein Gefäß.
Die E nden der P r im ä r w ic k lu n g sind an A n
schlußkappen, die E nden d e r S e k u n d ä rw ic k lu n g an eine Klem m leiste geführt.
Die K onstruktion d es S t r o m w a n d le r s nimmt sorgfältig R ü ck sich t auf K urzschlußgefahr, die ü b e ra u s g e d rä n g te B a u a r t läßt in den W icklungen nur ein M indestm aß an S tre u u n g a u ftreten . Einen Vergleich g e ra d e in d ie se r Hinsicht mit a n d e re n B a u a r te n zeigt Abb. 4, w elche S chleifenw andler und Q u e rlo c h w a n d le r in L ä n g s - und Q uerschnitt zeigt. B eide F o r m e n . sind darg estellt mit gleicher Isolationshöhe, gleichem W ick elrau m , gleichen W a n d s tä r k e n , glei
chem Eisenquerschnitt. Beim Schleifen
w a n d le r bildet in d e r T a t die P r i m ä r -
1008 Elektrotechnik und M aschinenbau 1928, Heft 43 21. Oktober 1928
tigen K e rb v e rb in d u n g d e r a r t fest g eklem m t, daß kein H e ra u sre iß e n möglich ist. D ieser U m sta n d ist s e h r wichtig, weil schlechte K lem m verbindungen bei hohen S trö m e n zur E n tw ic k lu n g von S pritzfeuer neigen. N e n n e n s w e rte Z u g k räfte w ü r d e n an den p rim ä re n W ick lu n g sen d en ü b e rh a u p t nu r am Stü tzerm o d ell auftreten, bei dem die beiden Enden
D er einteilige Q u c r lo c h - S tr o m w a n d le r wird von d er F irm a Koch & S terzel A.-G., D resden, als D urch fü h ru n g mit d e r F o rm b e z e ic h n u n g DIF und als S tü tz e r mit d er F o rm b e z e ic h n u n g IF g e g e n w ä r tig für vier v e rsc h ie d e n e P r ü fs p a n n u n g e n her- gestellt, wie n a c h s te h e n d e Zahlentafel zeigt:
Zahle ntafe l 1.
F o r m b e z e i c h n u n g S til tz er | D u r ch fü h ru n g
F r e ie I s o l a t o r e n h ö h e
mm
P r U t s p a n n u n g kV g e g e n w ä r t ig ] g e n o m m e n
IF III DIF III 135 30 42
IF IV D IF IV 195 50 64
IF V DIF V 260 70 86
IF VI DIF VI 325 100 119
Abb. 4. S c h le ife n w a n d le r und Q u e r l o c h w a n d l e r in L ä n g s- und Q u erschnitten.
ge m e in sa m nach oben an die geteilte Kappe g e führt sind. D as D urchführungsm odell mit seinen Kappen an den beiden e n tg e g e n g e s e tz te n Öffnun
gen ist v o n d ieser G efahr so gut w ie frei. A nge
lötete K abelschuhe, w elch e sich bei U b e r e r w ä r mung lösen könnten, sind so w o h l auf d e r P r i m ä r seite. wie auf der S e k u n d ä rse ite grundsätzlich v e r mieden.
Schließlich ist noch eine w e ite r e F estleg u n g d er W ic k lu n g e n d ad u rch erzielt w o rd e n , daß s ä m t liche H o h lräu m e innerhalb des S tr o m w a n d le r s mit Sand ausgefüllt sind. So w e r d e n bei einem K u rz
schluß e tw a ig e B e w e g u n g e n d er W icklungen und ih rer E nden durch den Sand aufgefangen. Die S andfüllung k an n ohne w e ite r e s e in g e b ra c h t w e r den, weil sie ja nicht zu isolieren b raucht. E s w ird s o g a r d e r S a n d im R au m e d e r P r im ä rw ic k lu n g durch einen G ra p h itz u s a tz s c h w a c h leitend g e macht, um d a s s ta tis c h e Feld im In n ern des W a n d lers zu vergleich m äß ig en . S o n s t kön n te durch G lim m entladungen und Ozonbildung unm ittelbar a m L eiter die B aum w ollisolation z e r s tö r t w e rd e n .
D e r Iso lierk ö rp er tr ä g t a u ß e n eine Anzahl u m laufender Rippen. Die unm ittelbar a m Flansch od er Gefäß liegende Rippe b esitzt eine innen m etalli
sie rte Hohlkehle und dien t zu r U n te rd rü c k u n g v o r zeitiger G lim m entladungen an d ieser Stelle h ö ch s te r s t a tis c h e r F e ld s tä rk e . Die a n d e r e n Rippen v e r m e h re n die F e stig k e it g egen H o c h fre q u e n z-Ü b e r
schläge. Übrigens k ö n n e n diese Rippen auch in b e k a n n te r W e ise v e r g r ö ß e r t w e r d e n , um den Q u e rlo c h w a n d le r für F re ilu ftv e rw e n d u n g e in zu richten. F ü r die E n tlastu n g der W indungsisolation g egen die Ü b e rb e a n s p ru c h u n g d u r c h S p ru n g w ellen s o r g t ein d e r P rim ä r w ic k lu n g parallel g e sc h a lte te r Silit-W iderstand.
D a n e b e n b e ste h e n noch etliche Modelle für S o n d e rz w e c k e . Die in A ussicht g e n o m m e n e n P r ü f s p an n u n g en e n ts p re c h e n den geplanten R. E. H./1929 für die Reihen 6 bis 45. F ü r noch höhere P r ü f sp an n u n g en k a n n d e r einteilige Q uerlo ch -Iso lato r heute noch nicht geliefert w erd en . Zur V e r w e n dung in H ö c h stsp a n n u n g sn e tz e n w e r d e n d a h e r zw ei od er drei einteilige Q u erlo c li-S tü tz e rstro m - w a n d lc r aufeinander g e s e tz t und in K askade g e schaltet. Die P rim ä rw ic k lu n g w ird nach Belieben für alle S t r o m s t ä r k e n zw isch en 5 und 800 A a u s geführt; die S e k u n d ä r s t r o m s t ä r k e b e trä g t im all
gem ein en 5 A.
E s soll nun a n einem Beispiel e rlä u te rt w e r den, in wie hohem Maße d e r Q u e rlo c h -S tro m - w a n d le r selbst an außerordentlich s c h w e r e K u rz
schlußbedingungen a n g e p a ß t w e rd e n kann. W ir w ä h le n hierzu die Ausführung für 70 kV P r ü f spannung. Dieses Modell w ird norm al in G röße
„ a “ und mit einer N ennstrom dichte von 2 A/mni- geliefert. Bei voll a u sg e n u tz te m W ic k e lra u m v e r m a g es in Klasse E e t w a 18 VA und in Klasse F e t w a 110 VA zu leisten. Diese W e r t e sind sicher
Größe a Ö C d
/¿SS £
h • V
Abb. 5. Mittelteile ein er Reihe von Q uerlo chisolier
k ö r p e r n in L ängs- und Q uerschnitte n.
e rre ic h b a r ; kleine V ersch ied en h eiten in den M aßen de r P o rz e lla n k ö r p e r g e s ta tte n gelegentlich auch e t w a s höh ere Leistungen. Die th erm isch e K u rz schlußsicherheit d e r norm al b e m e s s e n e n W icklung w ir d n a c h F o rm el (4) b e re c h n e t und ergibt, daß w ä h r e n d einer S ek u n d e das' 86'5fache d es N enn
s tro m e s geführt w e r d e n darf. Die m ech an isch e F estig k eit d es W a n d le rs g e g e n ü b e r S tro m k rä fte n ist dabei e t w a vierm al höher.
ELEKTRISCHE SCHIFFSAUSRÜSTUNGEN
Eimerkettenbagger
„Fasold“
B e s t e ll e r : B u n d e s - S trö m b a u a m t W ie n fü r D o n a u r e g u lie r u n g s z w e c k e
H e r s t e lle r d e s B a g g e r s : Cllm ax- M o to re n w e rk e u n d Schiffs»
w e rft e L in z A . G ., W ie n —Lin z
E r s t e r F lu ß b a g g e r mit e le k t r is c h e m A n t rie b d e r E im e r k e tt e u n d d u r c h w e g s e le k t r is c h e n E in z e la n t r ie b e n fü r s ä m tlic h e W in d e n , T r a n s p o r t b ä n d e r , Sch O tte lrln n e n e tc .
G e s a m tle is t u n g d e r 3 D ie s e lg e n e r a t o r e n : 1 2 6 kW
G e s a m tle is t u n g d e r 14 A n t r ie b s m o to re n : 2 2 0 PS
A. E. G.-UNION
ELEKTRIZITÄTS-GESELLSCHAFT WIEN
21. Oktober 1928 Elektrotechnik und M aschinenbau 1928, H eit 43 1009
Schon diese S icherheit g e n ü g t g e ste ig e rte n A nsprüchen. Muß mit noch s c h w e r e r e n B e a n sp ru c h u n g e n g e r e c h n e t w erd en , so ist die N enn
s tro m d ic h te h e ra b z u se tze n . Daß hierbei die Lei
stung des Modelles rasch abfällt, zeigt n a c h s te h ende Z ahlentafel:
Z ah len tafel 2.
FormlF/DIF Va Stromdichte
Thermisch zu chesd.Nennst 1 Sekunde
ässlges Vielfa- romeswährend 3 Sekunden
Sekunda Klasse E
rleiBtung Klasse F
A/mm* VA VA
2 0 86-5 50 18 110
1-5 115 67 (10) 52
1 0 173 100 (4-5) 20
0-5 346 200 5-5
Da die Klasse I: eine M indestleistung von 15 VA bedingt, sind kleinere W e r t e eingeklam m ert.
Um d e n Q u e rlo c h -S tro m w a n d le r a u c h bei s ta r k v e r r in g e r te r S tro m d ic h te zur H e rg a b e a u s r e ich en d er L eistu n g en einzurichten, sind für jede P rü fsp a n n u n g noch zw ei w e ite r e M odellgrößen
„ b “ und „c“ geschaffen w o rd e n . Diese u n te rsc h e i
den sich v o n G rö ß e „ a “ lediglich durch g e ste ig e rte S ch ich th ö h e d e s E isen k ern es. Da bei se h r nied
rigen D urchflutungen d a s Mittel d e r E i s e n v e r m e h rung schließlich k au m noch eine L eistu n g szu n ah m e b e w irk t, ist für eine letzte G röße „ d “ nicht m eh r die E isenm enge, so n d e rn d e r W ic k e lra u m v e r g r ö ß e r t w o rd e n . Dabei ist die B reiten au sd eh n u n g d es W a n d l e r s bis auf die M aße d e s Modells für die n ä c h s th ö h e r e P r ü f s p a n n u n g a n g e w a c h se n . Abb. 5 gibt in L ä n g s - und Q u e rsc h n itte n einen Ü berblick ü b e r die G rö ß e n v e rh ä ltn isse im Mittelteil d es P o r z e lla n k ö r p e r s für die g e s a m te Reihe „ a “ bis „ d “.
Z a h le n ta fe l 3.
D a u e r k u r z s c h l u ß s t r o m . . / d = 10 000 A w ä h r e n d 3 Sek.
E rfo r d e rli c h e r M i n d e s tT
L e it e rq u e rs c h n itf . . . q = 100 mm*
P r i m ä r e r N e n n s t r o m . . . / , , = 10 0A 50 A P r i m ä r e N e n n s tr o m d ic h t e . in — 1 A /m m 1 0 -5 A /m m ’ T h e r m i s c h z u l ä s s i g e s Vielfa
c h e s d e s N e n n s t r o m e s 1(X) 200 Form 1F/D1F V
Größe
Le i st u in = K l a s s e E
rrg bei A/mm*
Klasse F
Leistu in = 0-5 K l a s s e E
ng bei A/mm*
Klasse F
VA VA VA VA
a (4-5) 20
_
5-5b 16 70 (4-5) 11
c 30 125 (7-5) 22
d 140 720 28 115
Mit d ieser A usw ahl ist es. leicht, die v e r s c h ie d e n a rtig s te n B edingungen zu erfüllen. W ir w ollen beispielsw eise einen D a u e rk u rz sch lu ß stro m von 10 000 A für 3 Sek. an n e h m e n und nun feststellcn, w elche Leistungen in den v e rs c h ie d e n e n G rößen bei d ieser B e a n s p ru c h u n g zu r V erfügung stehen.
Dabei m öge d e r p rim ä re N e n n stro m 100 b z w . 50 A betragen.
Schließlich w ollen w ir bei 10 000 A w ä h r e n d drei S ek u n d en und bei einer S e k u n d ä rle istu n g von 30 VA in Klasse F feststellen, bis zu w e lc h e n p ri
m ä re n N e n n s tro m s tä rk e n h e ra b die einzelnen M o
d ellgrößen lieferbar sind. Bei d ie se r G elegenheit sei auch noch die P r o p o rtio n a litä t zw isch en P r i m ä r - und S e k u n d ä r s tr o m bei Ü b e rs tro m b e a ch tet. B e kanntlich v e r m a g d e r S e k u n d ä r s tr o m w e g e n Ü b e r
sättig u n g d es E ise n k e rn e s nicht bis zu je d e r b e liebigen H öhe d e m P r i m ä r s t r o m zu folgen. Es möge nun mit „n“ derjenige W e r t d es Vielfachen auf d e r P r i m ä r s e ite b ezeichnet sein, bei d e m das Ü b e rs e tz u n g s v e rh ä ltn is noch keinen g rö ß e re n F eh ler als 5 vH aufw eist. S teig t d e r P r i m ä r s t r o m w e ite r an, so nimmt d ie se r F eh ler r a s c h zu. F ür den B e trieb v o n S elek tiv sch u tz-R elais ist die Kenntnis d e r Zahl „nu von g ro ß e r B edeutung, da solche R elais nur d a n n e inw andfrei arb e ite n k ö n nen, w e n n die R e la isströ m e auch im K urzschluß
fall ein g e tr e u e s Abbild d er N e tz s trö m e sind. Im allgem einen w i r d für die Zahl ,,n u d e r B e tr a g 10
bis 15 g efordert.
Z a h le n ta fe l 4.
D a u e r k u r z s c h l u ß s t r o m ... /</
E rfordl. L e it e rq u e rs c h n itt . V e rla n g t e S e k u n d ä r l e is t u n g
10 000 A w ä h r e n d 3 S e k u n d e n q = 100 m m 2 N = 30 VA in Kla sse F
F o r m I F /D I F V Gr öß e
N e n n s t r o m - d l c h t e
K l e in s t e r z u l ä s s i g e r N e n n s t r o m
T h e r m i s c h z u l ä s s l e e s V ie l f a c h e s d . N e n n s t r . w ä h r e n d 3 S e k u n d e n
n
A/mm* A
a 1-20 120 83 19
b 0-73 73 137 19
c 0-58 58 172 29
d 0-30 30 333 29
D as d u r c h g e a rb e ite te Beispiel zeigt, daß die v o r h a n d e n e R eihe von Modellen a b g e s tu fte r L ei
stungsfähigkeit den v e rs c h ie d e n a rtig s te n K u rz schlußbedingungen g e re c h t zu w e r d e n v e rm a g . Ist e rs t die v oraussichtliche Höhe d e r g rö ß te n B e a n sp ru c h u n g erm ittelt, so b e re ite t die A n p a ssu n g des S t r o m w a n d le r s keine S ch w ierig k eiten mehr.
Rundschau.
E le k trizitä tsw e rk e , E lektrizitä tsverso rg u n g . Die K achle tstu fe bei P a s s a u . O b e r b a u d ir e k to r Prof. K. D ä n i s c h e r , München, berich tet, d aß die Donau auf d e r 27 km langen S t r e c k e H ofkir chen—
P a s s a u , d a s U rg e ste in des B a y r is c h e n W a l d e s mit einem Qcfälie bis zu 2-7 m /km d u r c h b r ic h t1). W u r d e frü h er du rc h S p re n g u n g e n eine e n ts p re c h e n d e F a h rr in n e geschaf fen, so g e n ü g te dies d en s te ig e n d e n Anfo rd e-
ł) Vgl. E. u. M. 1923. T W N , S. 78: 1924, D as FJ.- W e r k , S. 144, 149.
rungen d e r Schiffa hrt bald nicht mehr. Doch e rs t w ä h rend des K rie ges k a m d a s K achletproblem in F o rm ein er U b e r s t a u u n g d e r g a n z e n Gefällstufe ins Rollen, da die in d ie s e r S t r o m s t r e c k e v o r h a n d e n e n 11 m R o h gefälle a u s g e n ü t z t w e r d e n sollten. Die S ta u a n la g e , w elche 1922 be gonnen, 1927 vollendet w u rd e , liegt 3‘5 km o b e rh a l b P a s s a u . Sie e n th ält z w e i K am m ersc hleuse ri von je 230 m N utzlänge und 24 m Bre ite, von denen je de einen ga n z e n Schiffzug, b e s t e h e n d a u s R a d d a m p fe r und v ie r S c h le p p e r n zu je 1000 t a ufnehm en kann.
Die se d e r z e i t g rö ß t e n Sch leu s en E u r o p a s ha b e n am O b e r- un d U n te r h a u p t S te m m t o r e , die w e g e n ihrer
