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3.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren Bei Drehstromtransformatoren bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten für die elektrische Schaltung der drei Ober- und Unterspannungswicklungen. Die wichtigsten sind in VDE 0532 zu- sammengestellt. Die gebräuchlichsten Schaltgruppen sind Yy0, Dy5, Yd5 und Yz5. Ist der Sternpunkt einer Wicklung herausgeführt, wird zur Kennzeichnung ein N bzw. n zugefügt. Die Kennzahl in der Schaltgruppe gibt die gegenseitige Phasenlage beider Drehspannungssysteme an. Schalt- Zeigerbild Schaltungsbild gruppe Oberspg. Unterspg. Oberspg. Unterspg. Yy0 Dy5 Yd5 Yz5 1V 2V 1U 1V 1W 1U 1W 2U 2W 1V 2U 1U 1V 1W 2W 2U 2V 2W 1U 1W 2V 2U 2V 2W 1V 2U 1U 1V 1W 1V 2U 1U 1V 1W 1U 1W 2W 1U 1W 2U 2V 2W 2V 2W 2V Schaltgruppen von Transformatoren 2U 2V 2W Zur Erzeugung eines sinusförmigen Flusses muss ein Transformator einen Magnetisierungsstrom mit einer netzfrequenten Grundschwingung und deren ungeradzahligen Oberschwingungen aufnehmen. Für die Magnetisierung eines Drehstromtransformators ist bedeutsam, dass die 3. Stromoberschwingung und ihre ungeradzahligen Vielfachen (9., 15.) eine gegenseitige Phasenverschiebung von 3 · 120° = 360° aufweisen, d.h. in allen drei Wicklungen gleichphasig sind. Da sich beim Drehstromtransformator in Sternschaltung die durch drei teilbaren Stromoberschwingungen im Magnetisierungsstrom nicht zu Null addieren können, ist eine vollständige Magnetisierung nur dann möglich, wenn bei primärer Sternschaltung der Sternpunktleiter N angeschlossen ist. Eine andere Möglichkeit ist die Ausführung einer Dreieckwicklung auf einer Seite oder eine interne Ausgleichswicklung, in welcher die gleichphasigen Stromoberschwingungen als Kreisstrom fließen können. Bei einer Schaltung Yyn0 können sich die durch drei teilbaren Stromoberschwingungen wegen des fehlenden Sternpunktleiters N auf der Eingangsseite nicht ausbilden. Man spricht hier von einer erzwungenen Magnetisierung, die zu einer Abflachung der sekundären Strangspannung führt. Die Außenleiterspannung bleibt sinusförmig. G. Schenke, 1.2004 Grundlagen der Elektrotechnik III FB Technik, Abt. E+I 35
Für den praktischen Betrieb bedeutet dies, dass Verteilertransformatoren nicht in der Schaltgruppe Yyn0 verwendet werden dürfen. Dies ist mit Rücksicht auf eine mögliche unsymmetrische Belastung nicht zulässig. Drehstromschaltungen bei unsymmetrischer Belastung Bei der unsymmetrischen Belastung eines Drehstromtransformators kann eine Störung des Durchflutungsgleichgewichts hervorgerufen werden. Eine zweisträngige Belastung führt bei allen Drehstromtransformatoren zu keiner Störung des Durchflutungsgleichgewichts; sie ist also immer zulässig. I 1 I 1 I 2 I 2 Zweisträngige Belastung bei Schaltgruppe Yyn0 Eine einsträngige Belastung beim Transformator mit der Schaltgruppe Yyn0 zwischen einem Außenleiter und dem Sternpunktleiter führt zu einer Störung des Durchflutungsgleichgewichts. Bei diesem Transformator ist nur eine einsträngige Belastung I < IN zulässig. Bei Transformatoren mit den Schaltgruppen Dyn5 und Yzn5 führt einsträngige Belastung nicht zu einer Störung des Durchflutungsgleichgewichts; sie ist damit zulässig. I V I U I W U V N Einsträngige Belastung bei Schaltgruppe Yyn0 Zur Berechnung der drei primären Strangströme bei einsträngiger Belastung und Schaltgruppe Yyn0 wird zunächst die Knotenpunktgleichung (siehe Bild) gebildet. Zwei weitere Gleichungen erhält man aus der Bedingung, dass die Summe der Laststrom-Durchflutungen längs der zwei Transformatorfenster Null sein müssen. Dies ist erforderlich, da das primärseitig an den Transformator angelegte symmetrische Spannungssystem nur gleichphasige Zusatzflüsse pro Kern zulässt. G. Schenke, 1.2004 Grundlagen der Elektrotechnik III FB Technik, Abt. E+I 36 I 2 I 2 N Z Z
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