CH95286A - Wechselstromanlage. - Google Patents

Wechselstromanlage.

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CH95286A
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Siemens Schuckertwerke Gmbh
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      Wechselstromanlage.       Bei langen     Wechselstromanlagen,    sei es, dass  sie als     Freileitung,    oder auch als Kabel aus  geführt sind, besteht -der Übelstand, dass in  folge der Kapazität der Leitungen gegen  einander und gegen Erde starke Ladeströme  auftreten, .die mit zunehmender Leitungslänge  wachsen und schliesslich bei langen Leitungen  von der Grössenordnung der Betriebsströme  oder gar grösser als diese werden. Diese Lade  ströme, die von     Stromerzeugern    am Anfange  oder Ende der Leitung geliefert werden müs  sen, bedingen erhebliche Energieverluste, die  den Wirkungsgrad der Anlagen stark herab  setzen.  



  Es ist bekannt, die Ladeströme zu kom  pensieren, indem man die Leitungsstrecken  mit Drosselspulen belegt, die zweckmässig  zwischen die     verschiedenphasigen    Leitungen  geschaltet werden und je an ihrer Stelle die  in ihrer Nähe entstehenden Ladeströme kom  pensieren, so dass diese nicht über weite     Strek-          ken    bis zum Leitungsende fliessen können.

    Was die Anzahl dieser Drosselspulen anbe-    trifft, so erscheint es zwar mit Rücksicht auf  die längs der     ganzen    Leitung gleichmässig  verteilte Kapazität zweckmässig, die Drossel  spulen gleichfalls möglichst gleichmässig und  in einer möglichst grossen Anzahl zu verteilen,  dies ist aber aus     wirtschaftlichen    Gründen  nicht angängig, so dass man sich auf eine nicht       zu    grosse Anzahl von ziemlich weit vonein  ander abstehenden Drosselspulen beschränken  muss.  



  Diese Drosselspulen bringen aber mit sich  den Nachteil,     .dass    sie mit der Kapazität der  Leitungen leicht ein Schwingungssystem bil  den. Es ist bekannt, dass die Eigenfrequenz  der     Eigenschwingung    eines solchen     Schwin-          gun,ussystems    von seiner Länge abhängig ist,  und zwar bildet sich die Eigenschwingung  so aus, dass, wenn an einem Ende des Systems       211m    Beispiel ein     Schwingungsknotenpunkt     liegt, an .dem andern Ende wiederum ein       Schwingungsknotenpunkt    oder ein Schwin  gungsbauch liegt.

   Es muss somit die Länge  des schwingenden Systems eine ganze Anzahl      von Vierteln einer     Schwingungswelle,    minde  stens ein Viertel betragen. Es entsteht nun  die Gefahr,     däss    die     Eigenschwingunggsfre-          quenz    in Resonanz mit der der     W        echselstrom-          anlage    von dem Generator aufgedrückten  Frequenz gerät; das geschieht, wenn die der  Anlage vom Generator aufgedrückten Schwin  gungswellen gleichfalls eine solche- Länge  haben, dass auf einen Leitungsabschnitt unge  fähr eine oder mehrere Viertelwellenlängen  fallen.

   Beim Entstehen der Resonanz bilden  sich an den Bauchstellen gefährliche- Span  nungserhöhungen aus, die zu     Betriebsstörun-          en,    Beschädigungen der Apparate, Kurz  schlüssen und dergleichen führen.  



  Nun beträgt die elektromagnetische Eigen  wellenlänge unbelasteter Leitungen bei Wech  selstrom von 50 Perioden in der Sekunde bei  Freileitungen (in denen sich die Ausbrei  tungsgeschwindigkeit der     elektrischenSchwin-          gungen,    wie bekannt, nicht wesentlich von  200.000 km pro Sekunde unterscheidet) etwa.  6(l00 km und bei Kabeln etwa     4.000    km; die  kürzesten gefährlichen Leitungslängen be  tragen daher bei unbelasteten Freileitungen  etwa     1500    km, bei unbelasteten Kabeln     et-13>a          1000    km.

   Durch die Einschaltung von Dros  selspulen wird die Ausbreitungsgeschwindig  keit, der     Wechselströme    verringert und daher  die     Wellenlänge    und die gefährliche     Leitungs-          lä        uze    ebenfalls verkleinert.

   Man gelangt also  durch die Einschaltung der Drosselspulen zu  gefährlichen Leitungslängen, die in der     Grösse     der praktisch in Frage kommenden durch       elektrische        Energie    zu überbrückenden Ent  fernungen  An sieh wäre es nun möglich, die     Eigen-          v,ellenlängen    so zu wählen, dass sie vom     Vier-          faeben    der     Leitungslänge    oder     einem        ganz-          zahligen    Teil derselben abweichen.

   Diese  Wahl     passt    aber dann immer nur für einen  bestimmten     Betriebszustand,    sie passt nicht  mehr, sobald     Veränderungen    des Leitungs  endes .durch Ab- und     Zuschalten    einzelner  Stränge eintreten.  



  Diese Gefahren werden der Erfindung ge  mäss dadurch vermieden, dass die zur Vermin-         derung    der     kapa.zitiven    Ladungsströme in       Wechselstromanlagen    dienenden, den Leitun  gen parallel liegenden Drosselspulen einen  Eisenkern aufweisen, der bei normaler Span  nung hochgesättigt, d.     h.bi.s    über das Knie der  Charakteristik gesättigt ist und hierdurch der  Drosselspule eine gesättigte Charakteristik  gibt, -     während    man bisher Leitungen mit       durch        eingeschaltete    Drosselspulen künstlich  vergrösserten Induktionen, schon um die Ver  hältnisse theoretisch übersehen zu können,  stets mit .

   proportionaler Abhängigkeit zwi  schen Strom und Spannung ausgeführt hat.  



  In     Fig.    1 der Zeichnung     bedeutet        g    einen       Wechselstromgenerator,        l        das    Leitungsnetz,       an    den Stromverbraucher. An verschiedenen  Stellen ,des Leitungsnetzes sind Drosselspulen  <I>cl</I> angeordnet, die bei normaler Spannung  einen     hochgesättigten    Eisenkern aufweisen.  so dass sie eine gesättigte -Charakteristik, d. b.  den in     Fig.        \?    gezeigten Zusammenbang zwi  schen     Amperewindungen    A     W    und Induktion       13    zeigen.  



  Infolge der Anordnung der Drosselspulen  mit     hochgesättigtem    Eisenkern ist jetzt eine  eindeutige Eigenwellenlänge des Systems  nicht mehr vorhanden, so dass auch eine  scharfe     Resonanz    nicht mehr entstehen kann.  Geht man von einem beliebigen Zustand der  Drosselspule aus, bei der eine bestimmte In  duktivität und demgemäss eine bestimmte       Leitungs-Eigenwelle    vorhanden ist. die mit  der vierfachen oder auch der halben Leitungs  länge übereinstimmen mag. so wächst hierbei  die     Spannung    -der Leitung stark, und dement  sprechend wächst der Strom.

   Hierbei aber  nehmen die Drosselspulen unverhältnismässig  grössere Ströme auf, als dem Anwachsen der  Spannung entspricht, so dass die     Induktanz     der Drosselspule sinkt. Die     Eizenwellenlänne     der     Leitung@ird        verändert.    die Resonanz       gestört,    so     cla.ss    eine erhebliche lokale= Span  nungssteigerung überhaupt nicht mehr auf  treten kann.

   Da     anderseits    die eisengesättigten  Drosselspulen auch bei grosser Änderung des  Arbeitsstromes nur geringe     Änderungen    der  Spannung ergeben, so wird die     Änderung    der  Netzspannung auf dem ganzen Leitungsnetze      zwangsweise innerhalb geringer Grenzen ge  halten und kann sich über     ein.    bestimmtes vor  her festgelegtes Mass nicht ändern.  



  Man kann also mit der Anordnung gemäss  der Erfindung Wechselströme von jeder ge  bräuchlichen Frequenz über beliebig lange  Leitungen     übertragen,    ohne dass einerseits  grosse Energieverluste .durch den Ladestrom  eintreten, und anderseits unzulässige Span  nungssteigerungen durch Resonanz auftreten.

    In Einzelfällen kann auch die Drosselspule  in die Leitung geschaltet werden:  Um nun die     Charakteristik,        wie    sie in       Fig.    2 dargestellt ist, zu erreichen, ist bei       sinusförmiger    Spannung     (Fig.    3) ein spitzer       Magnetisierungsstrom    erforderlich, wie er  ebenfalls in Abhängigkeit von der Zeit     t    durch  die     Kurve    i in     Fig.    3     dargestellt    ist.

   Dieser  spitze     Ma:gnetisierungsstrom    weist nun     neben     der Grundwelle     il,    Oberwellen, insbesondere  der dritten Harmonischen, auf, die zu Störun  gen durch Ladeerscheinungen oder Resonanz  mit den -im Netz vorhandenen Kapazitäten  führen können.  



  Es ist nun bei     Drehstromsystemen    mög  lich, eine weitere Verbesserung in der Wir  kungsweise der gemäss der Erfindung zu ver  wendenden Drosselspule zu erzielen, indem  man die     dritten    Harmonischen des Stromes  oder der Spannung, oder beider für das Netz  unterdrückt, was durch magnetische oder elek  trische     Verkettung    der Spulen erreicht wird.  



  Ein Ausführungsbeispiel ist in     Fig.    4 ver  anschaulicht, bei dem die dritte Harmonische  des Stromes unterdrückt wird, indem     zwischen     die drei Phasen     1i,        h,        h    eines     dreiphasigen     Drehstromnetzes in Stern geschaltete Drossel  spulen dl geschaltet sind. Die     Drosselspulen.     könnten auf getrennten Kernen oder aber auch  auf einem gemeinsamen Eisengerüst ange  ordnet werden.

   Da die dritten     Harmonischen     des Stromes in bezug auf den Nullpunkt des       Stenisystems    die gleiche Phase haben und  ihre Summe nach dem     Kirchhoffschen    Ge  setze gleich Null ist, so können sie sich in  folge der Sternschaltung gar nicht ausbilden.  



  Sind nun die Drosselspulen auf getrennten  Kernen     angebracht,    so ist der zeitliche Ver-    lauf des     Kraftflusses,    also auch der     induzier-          ten        Gegenspannung,    in jedem Kern dann nicht  mehr     sinusoidal,    so dass die Gegenspannung       eine    dritte Harmonische aufweist, die je     nach     der zeitlichen Kurvenform der     Generatorspan-          nung    der Anlage .die dort vorhandene     dritte     Harmonische aufheben kann,

   oder auch um  gekehrt zum Beispiel einer sonst     sinusförmi-          gen        Generatorspannung    auch die dritte Har  monische aufzwingen kann. Bringt man jedoch  die in Stern geschalteten     Drosselspulen    je auf  einem Schenkel eines gemeinschaftlichen, ge  gebenenfalls     dreischenkligen,    normal für       Dreh.stromtransformatoren        ge-bräuchlichen    Ei  senkernes an,

   so können in diesem (da auch  für die magnetischen Flüsse das     Kirchhoff-          sche    Gesetz gilt und ferner die     dritten    Ober  wellen der magnetischen Hauptflüsse in sämt  lichen     Schenkeln    gleichgerichtet sein müssen)  die erwähnten Oberwellen des Hauptfeldes  sich gar nicht ausbilden.

   Die in den Drossel  spulen induzierte     Gegenspannung    bleibt     dann          (abgesehen    von den noch höheren ungeraden  Harmonischen)     .sinusförmig,        .so    dass durch die  Drosselspulen in der Anlage jetzt nicht nur  kein     Strom        dreifacher'    Frequenz, sondern auch  keine Spannungen dreifacher Frequenz  wenn die Anlage selbst keine solche Span  nungen hat - erzeugt     werden.        Indessen        ist     diese Anordnung nicht immer vorzuziehen.

    .Es können nämlich Fälle eintreten, dass die  in allen Schenkeln gleichgerichteten     dritten          Oberwellen    des Feldes, die sich als     Hauptfluss     im Eisen nicht     ausbilden    können, sich durch  die Luft schliessend, zu starke Streufelder er  zeugen und übermässige     örtliche        Wirbelstrom-          verluste    und Erwärmungen     verursachen;    dann  kann es zweckmässig sein, das Eisengerüst in  an sich bekannter Weise mit einem     vierten,          unbewickelten    Kern zu versehen.

   Eine An  ordnung dieser Art zeigt     Fig.    5, in der     k1,        k@,          k3    die     bewickelten    Kerne der drei Drossel  spulen darstellen und 7c4 den     unbewickelten     vierten Kern.  



  Hier ist der     dritten    Harmonischen des  Hauptfeldes die Möglichkeit     gegeben,    sich  auszubilden, so dass nennenswerte Streufelder  dreifacher Frequenz nicht zur     Entwirklizng         gelangen und hierdurch     die    sonst möglicher  weise infolge einer starken Streuung entste  liende hohe lokale     Wirbelstrombildung    nicht  eintritt. Die dritten Oberwellen der Ströme  bleiben dabei gleichwohl     unterdrückt,    die in  duzierte Spannung ist aber nicht mehr     sinus-          oidal,    was jedoch nicht mehr unter allen Um  ständen als Nachteil anzusehen ist.  



  Die Verkettung der Drosselspulen in dem       Mehrphasensystem    kann auch auf andere  Weise vorgenommen werden. Ordnet man bei  spielsweise .die Drosselspule in Dreieck an,  gleichgültig ob auf gemeinsamem Eisengerüst  oder auf getrennten Kernen für jede Drossel  spule, so fliessen Ströme der dritten Harmo  nischen innerhalb des .geschlossenen     Mehr-          pliasensystems;    für das Netz sind sie damit  unterdrückt. Für andere als     Dreiphasen-          sy        steme    sind entsprechende Schaltungen ohne       weiteres    möglich.

   Auch lassen sich andere  Verkettungen von Drosselspulen ausführen,  die für den vorliegenden Zweck immer dann  verwendbar sind,     wenn    sie nur die dritten und  eventuell höhere Harmonischen für das Netz  unterdrücken.  



  In .dem oben     beschriebenen    Ausführungs  beispiel gemäss     Fig.    5 sind die Drosselspulen  auf einem gemeinsamen Eisengerüst angeord  net, das mit einem vierten     unbewickelten    Kern       versehen        -wird,    um dem Feld der     dritten    Har  monischen     die    Möglichkeit zu geben, sich aus  zubilden und hierdurch die infolge der star  ken     Streuung    sonst entstehende lokale hohe       Wirbelstrombildung    zu vermindern. Diese An  ordnung führt zur     Verwendung    von anorma  len     Transformatorkernmodellen    für Drossel  spulen.  



  Man kann aber auch -normale     Transfor-          matorkernmodelle    benutzen, ohne     =das        -Auf-          \reten    von parasitären Streufeldern mit in den  Kauf nehmen zu müssen, wenn man auf der  artigen normalen     dreischenkligen        Eisen-          @erüeten    ausser der in Stern geschalteten, an       die    Netzphasen angeschlossenen     Hauptwick-          lung     Schenkel zusammen oder der  Reihe nach im gleichen Sinne umlaufende, in  sich kurzgeschlossene Zusatzwicklung an  ordnet:

      Eine     Anordniuig    dieser Art ist in     Fig.        f          veranschaulicht.        h,        h,        h    sind die N     etzleitun-          gen,    an die die in Stern geschalteten     Haupt-          wicklungen        dl    der Drosselspule     t    angeordnet  sind.

   Auf den Kernen     k,,   <I>leg.</I>     1c;    der Drossel  spule ist als zusätzliche     Kurzschlusswieklung     eine in Dreieck geschaltete, alle Kerne der  Reihe nach umlaufende Wicklung     f,     angeordnet.  In dieser dämpfenden Zusatzwicklung, die  nur schwache Ströme zu führen braucht und  deshalb, sowie um Kupferverluste zu vermei  den, zweckmässig mit relativ zu demjenigen  der     Hauptwicklung    geringem Kupferquer  schnitt ausgeführt wird, werden nun durch  die in allen Schenkeln im gleichen Sinne ver  laufenden Streufelder dreifacher Frequenz  Ströme     induziert,    die diese Felder abdrosseln.

    Bei dieser     Anordnung    werden sowohl die drit  ten Harmonischen des Hauptfeldes (infolge       des    Fehlens     des    vierten Schenkels), als auch  das Streufeld dreifacher Frequenz (infolge  der Zusatzwicklung), somit auch die dritten  Harmonischen der induzierten Spannung un  terdrückt. Der Strom in der Hauptwicklung  der Drosselspulen hat bei nichtgeerdetem  Sternpunkt auch keine dritte Harmonische,  und die zur Ausbildung des     sinusoidalen    Fel  des nötige dritte Harmonische der     AmpAre-          windungen    wird ausschliesslich durch die     zu-          siitzliche    Wicklung geliefert.  



  Will man aber den Sternpunkt der Haupt  wicklung erden, so wird dadurch auch das  Entstehen von dritten     Stromob.erwellen    in die  ser Wicklung ermöglicht. Man hat es jedoch  immer in .der Hand, :durch entsprechende Be  messung des     ohmschen    oder induktiven     -N#@li-          derstandes    der Erdungsleitung sowie durch  erhöhtes     Windungsverhältnis    der Haupt- und       Zusatzwiclz:lung    die dritten Stromharmoni  schen .der     Hauptwiehlung    minimal zu halten,  so dass diese nach wie vor im wesentlichen nur  durch die     Kurzschlusswicklung    geliefert wer  den.

   Durch     diese    Erdung des Sternpunktes,  die nunmehr möglich ist, können statische La  dungen der Leitung abfliessen, in die     Erdlei-          tung    können nach Bedarf Selbstinduktionen      eingeschaltet werden, oder es können in die       Erdleitung    oder auch in sonstiger Weise mit  den     Drosselspulen    kombiniert die bekannten       Erdschlussspulen    oder sonstigen Einrichtun  gen zur Unterdrückung von     Erdungslichtbö-          gen    bei Leitungsdefekten angeordnet werden.  



  Diese Anordnung, wonach mit der in  Dreieck geschalteten Zusatzwicklung Ströme  und Spannungen dreifacher Frequenz, die  durch die Wirkung der magnetischen Eisen  sättigung in der Drosselspule auftreten, un  terdrückt werden, kann nun weiter derart  ausgebildet werden, dass es möglich     ist,    auch  Ströme und Spannungen der höheren Harmo  nischen, die bis zu einem gewissen Grade  ebenfalls durch die Eisensättigung hervorge  rufen werden, zu unterdrücken. Zu diesem  Zweck werden an den Stromkreis der zusätz  lichen     Dreieckwicklung        kapazitive    Elemente  angeschlossen, die zweckmässig mit der Drei  eckwicklung zu Resonanzkreisen für höhere  Harmonische verbunden werden.

   Will man  beispielsweise die fünfte und siebente Har  monische unterdrücken, so wird man zweck  mässig die     kapazitiven    Elemente, die an den  Stromkreis der     Drei.eckwicklung    angeschlos  sen sind, mit der wirksamen     Induktanz    der       Dreieckwicklung    auf etwa sechsfache Fre  quenz des Netzstromes     abstimmen.    Die Zu  satzwicklung bildet dann einerseits infolge  ihrer Dreieckschaltung den Kurzschluss für  die Stromwellen dreifacher Frequenz und an  derseits infolge der Abstimmung auf     Resö-          nanz-Frequenz,    .die in 'der Nähe der fünf  fachen und     si-ebenfach.en    Frequenz liegt,

   auch  einen induktiven Kurzschluss für die Ströme  dieser     Frequenzen.    Die dabei erzeugten Kurz  schlussströme dreifacher, fünffacher und sie  benfacher Frequenz dämpfen wiederum in ent  sprechenden Feldharmonischen ab, so dass das  Feld in diesem Falle fast vollkommen zeit  lich     sinusförmig    verläuft. Auch in diesem  Falle kann man den Sternpunkt der Haupt  wicklung erden, wenn man durch die passende  Bemessung des     Erdungswiderstan.des    die  durch :diesen     fliessenden    höheren Stromhar  monischen nach Möglichkeit unterdrückt.  



  Bei dieser Anordnung werden in der Dros-         selspule        also        wiederum        sinus@örmige    Span  nungen wie     sinusförmige    Ströme induziert       (Fig.        3a),    und die durch die gekrümmte     Ei-          sencharakteristik    benötigten     AmpArewindun-          gen    höherer Frequenz werden fast     ausschliess-          lieh    von ;der     zusätzliehen        Dreieckwicklung     geliefert.  



  Eine derartige     Anordnung        _    ist in     Fig.    7  veranschaulicht.     h,        1"   <B>1,</B> sind die Netzleitun  gen, an die die in Stern     geschalteten    Haupt  wicklungen dl,     dz,        d3    der     Drosselspule    ange  schlossen     sind.    Die Zusatzwicklungen     f1,        f2,     f     s    sind in Dreieck geschaltet.

   An den Klem  men der     Dreieckwicklung    liegen die Konden  satoren     k1,        k2,    k 3, die mit der     Induktanz    der       Dreieckwicklung    auf Resonanz abgestimmt  sind.  



  Es ist nicht immer erforderlich, die     Drei-          eckwicklung    mit äusserer Kapazität, z. B.  durch     Kondensatoren,    zu belasten, man kann  sie auch derart ausführen, z. B.. mit so star  ken Isolatoren versehen, dass die einzelnen  Teile     selbst    starke innere Kapazität gegen  einander haben, und zwar von einer derartigen  Grösse, dass sie ausreicht, um mit der     Induk-          tanz    der     Dreieckwicklung    den     Resonanzkreis     für die sechste oder sonst erwünschte höhere       Harmonische    zu bilden.  



  Wie oben beschrieben     ist,    nehmen .die  Drosselspulen, deren Eisenkern bei normaler  Spannung bis über .das Knie seiner Charak  teristik .gesättigt ist;     unverhältnismässig    grö  ssere Ströme auf, als .dem Anwachsen der  Spannung     entsprioht,    so dass, wie     Fig.    2 zeigt,  die     Induktanz    der Drosselspule sinkt.

   Um nun  bei     geringst    schwankender Spannung eine  möglichst starke .Schwankung des     21agnetisie-          rüngsstromes    zu erzielen, wird     .zweckmässig     ein geschlossener Eisenkern ohne Luftspalt  verwendet und die Drosselspule derart     be=     messen, dass bei     einem    brauchbaren Werte der  Stromänderung etwa im     Verhältnis    1:10 die  Spannungsänderung<B>30</B> % nicht überschreitet.  Zu diesem Zweck     wird    die Induktion des Ei  senbleches bei der normalen Spannung zu  <B>15,000</B> Gauss gewählt.

   Würde man für ein  normales     Transformatorblech    die Grenze der      Induktion niedriger wählen,     beispielsweise     für eine Änderung des     Magnetisierungsstro-          mes    von 9 auf 90     AW/em,    so würde in diesem  Induktionsbereich eine Induktionsänderung  und damit eine Spannungsänderung von etwa       GO    %, bezogen auf die untere     Spannung,    auf  treten;

   eine Spannungsschwankung, die uner  wünscht gross     ist.    Wählt man dagegen die  untere Grenze der Induktion zu 15,500 Gauss,  so     gelangt    man auf eine     zulässige    Spannungs  schwankung von etwa 30     %.    Wählt man an  derseits die Induktion höher, zu 18,000 oder  zwischen den Grenzen 18,300 und 22,000, so  beträgt .die     Spannungsänderung        nur    noch  etwa 20 %.  



  Was nun die Stelle der Anlage betrifft,  an der die gemäss .der Erfindung zu verwen  denden Drosselspulen mit gesättigtem Eisen  kern angebracht werden, so kann in dieser  Beziehung je nach den vorhandenen Netzver  hältnissen eine ziemlich weitgehende Freiheit  obwalten. Besonders vorteilhaft kann es sich  jedoch erweisen, die Drosselspule der beschrie  benen Art oder eine von mehreren derartigen  in     ,der    Anlage verwendeten Drosselspulen in  der Nähe der Klemmen des das Netz speisen  den Generators anzuschalten. Die an dieser  Stelle eingeschaltete hochgesättigte Drossel  spule kann dann ausser der oben beschriebenen,       durch    die Erfindung angestrebten Wirkung  der Verhinderung der Resonanz noch zugleich  zur Beseitigung von folgenden Nachteilen  dienen.  



  In     Wechselstromanlagen    für Starkstrom  treten häufig hohe     kapazitive    Belastungen  auf, beispielsweise wenn ausgedehnte Kabel  strecken angeschlossen sind oder auch grössere  Freileitungsnetze, bei denen der von der Ka  pazität erzeugte Ladestrom auf die Generato  ren zurückwirkt. Da bei normaler Belastung  in der Regel der Strom der Spannung nach  eilt, die Phasenverschiebung also eine nach  eilende ist, kann im Falle einer Linie mit  starker Kapazität die Phasenverschiebung  wenigstens bei normaler Belastung kompen  siert werden. Mit sinkender Belastung dage  gen tritt der     kapazitive    Ladestrom immer  mehr zur Wirkung, so dass er bei schwacher    Belastung und besonders bei Leerlauf     eine     stark voreilende Verschiebung verursacht.

    Diese verstärkt das Feld des     Generators    und  damit     .die        Klemmspannung.    Unter Umstän  den, im besondern dann, wenn durch einen       Betriebsfehlex    der Generator mit     kapazitivem     Ladestrom überladen wird, ist dann die Leer  laufspannung ein Vielfaches der Spannung  bei Normallast.  



  Wird nun die oben beschriebene Drossel  spule, deren Eisenkern bei normaler Spannung  bis über das Knie seiner Charakteristik ge  sättigt ist, in der Nähe der     Generatorklemmen     eingeschaltet, so können diese Übelstände ver  mieden werden.  



  Eine Anordnung dieser Art     ist    in     Fig.    8  veranschaulicht.     a,    bedeutet den Generator mit  seiner Gleichstromerregung     b,        l    ist ein Dreh  stromnetz. An die     Generatorklemme    ist eine  Drosselspule d mit hoch gesättigtem Eisen  kern angeschlossen.  



  Wenn nun die Spannung um ein erheb  liches Mass steigen will, so nimmt die ge  sättigte Drosselspule einen stark anwachsen  den nacheilenden     Magnetisierungsstrom    auf  und kompensiert dadurch einen grossen Teil  des voreilenden Ladestromes. Die Spannungs  erhöhung bei Leerlauf wird somit auf ein ge  ringes Mass eingeschränkt.

   Je nach den Wer  ten, die die Spannungserhöhung bei Leerlauf  noch betragen soll,     wird    der Sättigungsgrad  in der Drosselspule ausgewählt, so dass bei  spielsweise es ohne weiteres möglich ist, dass  die :gesamten Spannungsschwankungen zwi  schen Leerlauf und     Vollast,    die ohne Anwen  dung der Drosselspule gemäss der Erfindung  mehrere 100     %    betragen können, den Wert  von 25 bis 30 % -nicht wesentlich über  schreiten.  



  Die Drosselspule wird hier, wie es in     Fig.     8 der Zeichnung dargestellt ist, zweckmässig  in Dreieck geschaltet, oder in einer von den  bereits oben anhand der     Fig.    5 bis<B>7</B> beschrie  benen, äquivalenten Schaltungen, so     dass    keine  höheren harmonischen Ströme und Spannun  gen, die auf :das Netz schädlich zurückwirken,  von ihr erzeugt werden.

        Ist zwischen Generator und Leitungsnetz  ein Leistungstransformator zur Umformung  der     Spannung    eingeschaltet; so     kann    man den  Transformator als Drosselspule mit     hochge-          sättig        'Lem    Eisenkern     verwenden,    indem man  den Transformator so     bemisst,        dass    sein eigener  Eisenkern     hochgesättigt    ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Wechselstromanlage für Starkstrom, bei welcher zur Verminderung der ka.pazitiven Ladeströme Drosselspulen mit Eisenkern die nen, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisen kern bei normaler Spannung bis über das Knie seiner Charakteristik gesättigt ist. <B>UNTERANSPRÜCHE;</B> 1. Wechselstromanlage nach Patentanspruch für Mehrphasenstrom, dadurch gekenn zeichnet, dass die benachbarten Drossel spulen der einzelnen Phasen miteinander elektrisch verkettet sind, um die dritten und höhere Harmonischen wenigstens einer der elektrischen Grösse (Strom oder Spannung) für das Netz zu unterdrücken.
    2. Wechselstromanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die benachbarten Drossel spulen der einzelnen Netzphasen in Stern geschaltet sind. 3. Wechselstromanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, gekenn zeichnet durch ein an sich bekanntes ge meinsames Eisengerüst mit unbewickelten zusätzlichen Kernen für die -in Stern ge schalteten Drosselspulen.
    4. Wechselstromanlage nach Patentanspruch für Drehstrom, gekennzeichnet durch die Anordnung dxei.schenkliger Drosselspulen, bei welchen ausser drei in Stern geschal teten an die Netzphasen angeschlossenen Wicklungen als Hauptwicklung eine in Dreieck ,geschaltete Zusatzwicklung an geordnet ist. 5. Wechselstromanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zusatzwicklung mit zu demjenigen der Hauptwicklung relativ geringem Kupferquerschnitt ausgeführt ist.
    6. Wechselstromanlagenach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Sternpunkt über Ein richtungen zur Unterdrückung von Er dungslichtbögen bei Leitungsdefekten ge erdet ist. 7. Wechselstromanlage für Dreiphasennetze nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stromkreis der zusätzlichen Dreieckwick- lung kapazitive Elemente angeschlossen sind.
    B. Wech.selstromanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 4 und 7, gekennzeich net durch Kondensatoren an den Klem men der Dreieckwicklung. 9. Wechselstromanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der zusätz lichen Dreieckwicklung starke innere Ka pazität gegeneinander aufweisen. 10.
    Wechselstromanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet"dass die zusätzliche Drei eckwicklung mit den kapazitiven Elemen ten zu Resonanzkreisen zur Unterdrük- kung höherer Harmonischen des Stromes und cler Spannung verbunden ist.
    11. Wechselstromanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4, 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Ele mente mit der wirksamen Induktanz der Dreieckwicklung zur Unterdrückung der fünften und siebenten Harmonischen auf .die ,sechste Harmonische abgestimmt sind.
    12. Wechselstromanlage nachPatentanspruch, dadurch gekennzeichnet, .dass die Drossel spulen, deren Eisenkern bei normaler Spannung. bis über das Knie seiner Cha rakteristik gesättigt ist, im Eisenblech bei normaler .Spannung eine Induktion von 15,500 Gauss und darüber aufweisen, um bei einer Stromänderung von 1:10 die Spannungsänderung unter 30 % zu halten.
    13. Wechselstromanlage nachPatentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel spulen mit bei normaler Spannung über das Knie seiner Charakteristik gesättig tem Eisenkern an die Klemmen der Wech selstromgeneratoren gelegt werden. 1.1. Wech elstromanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass die zwischen Netz und Ge nerator angeordnete Drosselspule durch einen mit hochgesättigtem Eisenkern ar beitenden Leistungstransformator gebil det wird.
CH95286D 1918-11-26 1920-02-18 Wechselstromanlage. CH95286A (de)

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