DE1075222B

DE1075222B - Safety circuit for three-phase capacitors

Info

Publication number: DE1075222B
Application number: DENDAT1075222D
Authority: DE
Inventors: Erwin Kusserow Berlin - Charlottenburg Dr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1960-02-11

Description

Sicherheitsschaltung für Drehstromkondensatoren Bekanntlich werden die Wickel von Niederspannungs-Drehstromkondensatoren (Phasenschieber) in der Weise angeordnet und geschaltet, daß die elektrisch zusammengehörenden Wickel, also die Wickel gleicher Phase, auch in räumlicher Hinsicht möglichst dicht beieinander angeordnet sind. Dieses Wickelanordnungs- und Schaltungsprinzip ist beispielsweise für die gebräuchliche Dreieckschaltung in Bild 1 dargestellt. Bild 3 zeigt das dazugehörige Schaltschema. Als Beispiel ist angenommen, daß der Kondensator aus zwölf Flachwickeln der üblichen Ausführung mit zwei Belägen besteht, die durch bekannte, hier nicht gezeichnete mechanische Hilfsmittel zu einem Wickelpaket zusammengefaßt sind. Auf dein Bild ist die Bauweise mit waagerecht liegenden Wickeln, also senkrechten Schaltleitungen, gezeichnet. Die von den Wickelbelägen kommenden Anschlüsse (Lamellen) sind an einer Stirnseite des Wickels, in Bild 1 an der vorderen Stirnseite, herausgeführt und als kleine Vierecke gezeichnet, in denen durch kleine Kreise die Anschlußstellen für die Schaltleitungen, z. B. für S und T bei dem obersten Wickel im Bild 1, angedeutet sind. Es wäre jedoch auch möglich, eine oder mehrere der Schaltleitungen auf der rückwärtigen Stirnseite des Wickelpaketes anzuordnen. Im unteren Drittel des dargestellten Wickelpaketes befindet sich die Wickelgruppe R-S, im mittleren die Wickelgruppe R-T und im oberen Drittel die Wickelgruppe S-T. Durch dieses bekannte Schaltungsprinzip kann im allgemeinen. die Summe der drei (gegebenenfalls bis zu sechs) Schaltleitungslängen zu einem Minimum gebracht werden. Dieses Prinzip, die Wickel gleicher Phase räumlich möglichst dicht beieinander anzuordnen, wird auch bei den üblichen Sternschaltungen sowie bei den umschaltbaren Kondensatoren (Kombinationen zwischen Dreieck-, Stern- und Einphasenschaltung) verfolgt. Bei Kondensatoren größerer Blindleistung sind oft zwei der im Bild 1 dargestellten Wickelpakete in einem Gehäuse nebeneinander angeordnet und unterhalb des Gehäusedeckels zu der gewünschten Schaltung zusammengeschaltet.Safety circuit for three-phase capacitors become known the winding of low-voltage three-phase capacitors (phase shifters) in the way arranged and switched that the electrically associated winding, so the Coils in the same phase, also arranged as close together as possible in terms of space are. This winding arrangement and circuit principle is for example for Common delta connection shown in Figure 1. Figure 3 shows the associated Circuit diagram. As an example, it is assumed that the capacitor consists of twelve flat windings the usual design with two coverings, which by known, not here Drawn mechanical aids are combined into a winding package. on your picture is the construction with horizontally lying coils, i.e. vertical switching lines, drawn. The connections (lamellas) coming from the winding pads are on one Front side of the roll, in Figure 1 on the front end side, led out and drawn as small squares, in which the connection points are made by small circles for the switching lines, e.g. B. for S and T in the top winding in Figure 1, indicated are. However, it would also be possible to have one or more of the switching lines on the rear end face of the winding package to be arranged. In the lower third of the depicted The winding group R-S is located in the winding package, the winding group in the middle R-T and in the upper third the winding group S-T. With this well-known circuit principle can in general. the sum of the three (possibly up to six) switching line lengths be brought to a minimum. This principle, the winding of the same phase spatially to be arranged as close together as possible, is also possible with the usual star connections as well as the switchable capacitors (combinations between delta, star and single-phase connection). In the case of capacitors, there are greater reactive power often two of the winding packages shown in Figure 1 next to each other in one housing arranged and interconnected below the housing cover to the desired circuit.

Dieses Schaltungsprinzip hat nun gewisse Nachteile, die z. B. darin bestehen, dali die oberen Eingangswickel, die den ungünstigsten auftretenden elektrischen Beanspruchungen standhalten müssen und die bei waagerecht liegenden Wickeln, also senkrechten Schaltleitungen, gleichzeitig praktisch bei der höchsten im Kondensator auftretenden Temperatur arbeiten müssen, also die am höchsten beanspruchten Wickel, alle zu ein und derselben Phase gehören. Schaltüberspannungen, Wanderwellen, Spannungen von höherer Frequenz usw. wirken vor allem auf die Eingangswickel und gegebenenfalls auf deren Wickelsicherungen schädlich ein. Die Lebensdauer der oberen Eingangswickel ist deshalb geringer als die der mittleren und vor allem der unteren Wickel, bei denen die äußeren Störquellen schon abgeklungen sind und die außerdem noch bei einer niedrigeren Temperatur arbeiten. In ungünstigen Fällen tritt schon frühzeitig Ausfall eines oder mehrerer Wickel der oberen Gruppe ein, wodurch die Stromaufnahme in den drei Phasen ungleich wird. Die Phasenungleichheit kann noch durch die bekannte Erscheinung verstärkt werden, daß ein Wickelausfall oft auch den Ausfall eines Nachbarwickels zur Folge hat. -Bei zu großer Phasenungleichheit ist der Kondensator praktisch unbrauchbar, so daß die höhere Lebensdauer der noch funktionsfähigen mittleren und unteren Wickel nicht ausgenutzt werden kann.This circuit principle has certain disadvantages that z. B. in it consist, dali the upper input winding, the most unfavorable occurring electrical Have to withstand stresses and the with horizontally lying wraps, so vertical switching lines, at the same time practically at the highest in the capacitor the temperature that occurs, i.e. the most highly stressed coils, all belong to the same phase. Switching overvoltages, traveling waves, voltages of higher frequency etc. act mainly on the input winding and possibly harmful to their winding locks. The lifespan of the top entrance wraps is therefore lower than that of the middle and especially the lower wraps which the external sources of interference have already subsided and which also still with one lower temperature work. Failure occurs at an early stage in unfavorable cases one or more wraps of the upper group, whereby the current consumption in the three phases becomes unequal. The phase imbalance can still be caused by the well-known phenomenon be reinforced that a lap failure often also the failure of a neighboring lap has the consequence. -If the phase imbalance is too great, the capacitor is practically unusable, so that the longer service life of the still functional middle and lower winding cannot be exploited.

Diese Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung für Drehstromkondensatoren dadurch vermieden, daß die Anschlußstellen der Wickel an die Schaltleitungen sich in allen drei Schaltleitungen über die gesamte Wickelschichtungshöhe, und zwar unter weitgehend gleichmäßiger räumlicher Verteilung der Wickelanschlußstellen, erstrecken. Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Wickel in der Weise an die drei Schaltleitungen angeschlossen, daß jeweils drei räumlich aufeinanderfolgende Wickel zu einer Drehstromschaltung zusammengefaßt sind. Nach einer ähnlichen Ausführung ist weniger als ein Drittel der Gesamtwickelanzahl im Kondensator oder im Wickelpaket räumlich aufeinanderfolgender Wickel elektrisch parallel geschaltet.These disadvantages become apparent in the safety circuit according to the invention for three-phase capacitors avoided that the connection points of the winding to the switching lines in all three switching lines over the entire winding layer height, with a largely even spatial distribution of the winding connection points, extend. According to one embodiment of the invention, the wraps are in the manner connected to the three switching lines that three spatially consecutive Windings are combined to form a three-phase circuit. After a similar execution is less than a third of the total number of windings in the capacitor or in the winding package spatially consecutive winding electrically connected in parallel.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Eingangswickel mit einem stärkeren Dielektrikum und/oder mit mehr Anschlußlamellen ausgerüstet als die dem elektrischen Eingang entfernter liegenden Wickel. Erfindungsgemäß können die drei ersten Eingangswickel oder ein Vielfaches davon eine kleinere Kapazität aufweisen als die übrigen Wickel. Die Anordnung der Wickelsicherungen wird zweckmäßig in abwechselnder Phasenfolge vorgenommen.In a further embodiment of the invention, the input winding is included a thicker dielectric and / or equipped with more connection lamellas than the wraps further away from the electrical input. According to the invention can the first three input lap or a multiple thereof a smaller one capacity have than the rest of the winding. The arrangement of the winding locks is appropriate made in alternating phase sequence.

Die Erfindung ist nicht nur bei Dreieckschaltung anwendbar, sondern auch bei Sternschaltungen sowie bei Kombinationen zwischen Dreieck-, Stern- und Einphasenschaltungen, wobei dann bis zu sechs Schaltleitungen mit Anordnung und Verteilung der Wickelanschlußstellen gemäß dem Grundprinzip vorliegender Erfindung vorgesehen werden.The invention is applicable not only to delta connections, but also with star connections as well as with combinations between delta, star and Single-phase circuits, then up to six switching lines with arrangement and Distribution of the winding connection points according to the basic principle of the present invention are provided.

In Bild 2 ist beispielsweise die Dreieckschaltung als erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung dargestellt. Hierbei liegen Wickel aller drei Phasen in dem elektrisch am meisten gefährdeten oberen Teil des Kondensators, der bei waagerecht angeordneten Wickeln mit senkrechten. Schaltleitungen zugleich der wärmste Teil des Kondensators ist. Die hier räumlich benachbart liegenden Eingangswickel der drei Phasen können nun den erhöhten elektrischen und thermischen Beanspruchungen dadurch angepaßt werden, daß sie, wie bei einem Kondensator höherer Beanspruchung, mit einem stärkeren Dielektrikum für die zu erwartenden Belastungen gewickelt und/oder mit inehrereci Anschlußlamellen zur besseren Stromführung zu den Wickelbelägen ausgerüstet werden, so daß eine geringere Wärmeentwicklung bzw. eine bessere Wärmeverteilung des Wickels erreicht wird. Auch durch eine entsprechende Herabsetzung in der Wickelkapazität kann eine günstigere Wärmeverteilung und Wärmeabfuhr erzielt werden.In Figure 2, for example, the delta connection is shown as the invention Safety circuit shown. Here are wraps of all three phases in the electrically most vulnerable upper part of the capacitor, which is when horizontal arranged winding with vertical. Switching lines at the same time the warmest part of the capacitor is. The input winding of the spatially adjacent here three phases can now withstand the increased electrical and thermal loads be adapted in that, as with a capacitor with a higher load, wound with a stronger dielectric for the expected loads and / or Equipped with inehrereci connection lamellas for better current flow to the winding pads so that less heat generation or better heat distribution of the winding is achieved. Also by reducing the winding capacity accordingly a more favorable heat distribution and heat dissipation can be achieved.

In entsprechender Weise können bei der Sicherheitsschaltung diejenigen Wickel, welche dem elektrischen Eingang des Kondensators am entferntesten liegen, mit einem entsprechend geringeren DielektrikUm hergestellt werden, da rür diese Wickel weder eine überhöhte elektrische Beanspruchung noch eine höhere Arbeitstemperatur zu erwarten ist.In a corresponding manner, those in the safety circuit Coils which are furthest away from the electrical input of the capacitor, can be produced with a correspondingly lower dielectric material, because this is the case Wrap neither excessive electrical stress nor a higher working temperature is to be expected.

Da bei der Sicherheitsschaltung die Wickel gleicher Phasenlage sowohl räumlich als auch in elektrischer Hinsicht nicht direkt nebeneinander zu liegen brauchen und da weiterhin bei der Sicherheitsschaltung die Anordnung der Wickelsicherungen, sofern solche vorhanden sind, in abwechselnder Phasenfolge angeordnet werden können, bietet die Sicherheitsschaltung gegen größere Phasenungleichheit weitgehend Schutz, wozu auf die Darstellung in Bild 4 verwiesen wird.Since in the safety circuit, the coils have the same phase position both Not to be located directly next to each other, either spatially or electrically need and since the arrangement of the winding safeguards in the safety circuit, if they are available, they can be arranged in an alternating phase sequence, the safety circuit largely protects against major phase imbalances, for which reference is made to the illustration in Figure 4.

Bei der Sicherheitsschaltung sind die Stromstärken in den Schaltleitungen zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Wickeln größtenteils geringer als bei der gebräuchlichen Schaltung nach Bild 1, so daß die Schaltleitungsverluste bei Verwendung gleichen Schaltleitungsvolumens bei der Sicherheitsschaltung geringer als bei der gebräuchlichen Schaltung sind. Andererseits kann bei vorgegebenem Schaltleitungsverlust das Schaltleitungsvolumen bei der Sicherheitsschaltung geringer gehalten werden als bei der gebräuchlichen Schaltung.In the case of the safety circuit, the currents are in the switching lines between the individual successive wraps for the most part less than at the usual circuit according to Figure 1, so that the circuit line losses at Use of the same switching line volume for the safety circuit is lower than with the usual circuit. On the other hand, with a given switching line loss the switching line volume in the safety circuit can be kept lower than with the usual circuit.

Das hier als Sicherheitsschaltung bezeichnete Wickelanordnungs- und Schaltungsprinzip läßt sich neben der gezeigten Dreieckschaltung gemäß Bild 2 und 4 auch vorteilhaft für die Sternschaltung anwenden, wobei der Spannungsbereich der Drehstromkondensatoren entsprechend höher liegen kann. Weiterhin ist die Verwendung dieses Prinzips für umschaltbare Kondensatoren, die irgendeine Kombination zwischen Dreieck-, Stern- und einphasiger Schaltung darstellen, vorteilhaft. Es sei noch darauf hingewiesen, daß sich die Sicherheitsschaltung bei Kondensatoren mit großer Blindleistung, bei Kondensatoren für Spannungen höherer Frequenzen und bei Kondensatoren für .höhere Umgebungstemperaturen besonders günstig auswirkt. Auch bei Drehstromkondensatoren mit senkrecht stehenden Wickeln, also mit waagerechten Schaltleitungen, ist die Sicherheitsschaltung mit Vorteil anwendbar. Der Anschluß am Ende des Wickelpaketes bietet dabei gegenüber dem Anschluß in der Mitte gewisse Vorzüge, besonders wenn die Eingangswickel, wie oben angeführt, mit stärkerem Dielektrikum ausgerüstet werden. Bei Wickeln, bei denen die Metallfolie. bis außen zum Papierrand oder darüber hinausgeführt ist, bzw. bei Verwendung von metallisierten Papieren ist bei der Sicherheitsschaltung die Verwendung von dünnen Isolierfolien zweckmäßig, welche z. B. die Stirnseite des Wickels oder denjenigen Teil der Stirnseite isoliert, an welchen keine Schaltleitung angeschlossen werden soll, und welche nach rechtwinkligem Umbiegen unterhalb und oberhalb des Wickels als Wickelzwischenlage dienen kann.The winding arrangement and designated here as a safety circuit The circuit principle can be used in addition to the delta connection shown in Fig. 2 and 4 can also be used advantageously for the star connection, the voltage range being the Three-phase capacitors can be correspondingly higher. Continue to use this principle for switchable capacitors that have some combination between Triangle, star and single-phase connections are advantageous. It is still pointed out that the safety circuit for capacitors with large Reactive power, in the case of capacitors for voltages of higher frequencies and in the case of capacitors has a particularly favorable effect for higher ambient temperatures. Even with three-phase capacitors with vertical windings, i.e. with horizontal switching lines, is the Safety circuit can be used with advantage. The connection at the end of the winding package offers certain advantages over the connection in the middle, especially when the input coils, as mentioned above, are equipped with a stronger dielectric. For wraps where the metal foil. to the outside of the paper edge or beyond is, or when using metallized paper, is in the safety circuit the use of thin insulating films appropriate, which z. B. the front of the coil or that part of the end face where there is no switching line is to be connected, and which after right-angled bending underneath and can serve as an intermediate layer above the roll.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Safety circuit for three-phase capacitors, characterized in that the connection points of the winding to the switching lines in all three switching lines (R,, S, T) over the entire winding layer height, with a largely even spatial distribution of the winding connection points, extend.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the winding are connected in such a way to the three switching lines (R, S, T) that respectively three spatially consecutive winding combined into a three-phase circuit are.

3. A circuit according to claim 1, characterized in that less than one Third of the total number of windings in the capacitor or in the winding package, spatially consecutive Winding is connected electrically in parallel.

4. Circuit according to claims 1 to 3, characterized in that the input winding with a stronger dielectric and / or are equipped with more connecting lamellas than those for the electrical input more distant wraps.

5. Circuit according to claims 1 to 4, characterized in that that the first three input winding or a multiple thereof has a smaller capacity have than the rest of the winding.

6. Circuit according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the arrangement of the winding fuses in alternating phase sequence is made.

7. Application of the safety circuit according to claims 1 to 6 with up to six switching lines for star connections and combinations between delta, star and single-phase connections.