DE19829424B4

DE19829424B4 - Gleichpoliges Filter

Info

Publication number: DE19829424B4
Application number: DE19829424A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kupisiewicz
Original assignee: KS TECH SA; Ks Techniques SA
Current assignee: KS Research SA
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: FR2765725A1; DE19829424A1; FR2765725B1; BE1011254A3

Abstract

Filter (6) zur Amplitudenreduktion gleichphasiger Stromoberwellen in Dreiphasen-Stromversorgungsnetzen mit drei Phasenleitern (2) sowie einem Neutralleiter (3), mit einem Transformator (7) mit dreischenkligem Kern sowie darauf befindlichen drei Zickzackwicklungen (9, 9'), wobei
– jeder Schenkel (10) des dreischenkligen Kerns wenigstens vier zu verschiedenen Zickzackwicklungen (9, 9') gehörige Wicklungen (9, 9') aufweist, die sich in Längsrichtung des jeweiligen Schenkels (10) in zumindest zwei Lagen überlappen,
– der Transformator (7) zwischen den Phasenleitern (2) des Stromversorgungsnetzes und dem Neutralleiter (3) im Nebenschluss geschaltet ist, in dem
– drei Eingänge (E'1, E'2, E'3) der einen Wicklung (9') jeweils mit den drei Phasenleitern (2) und drei Eingänge (E1, E2, E3) der anderen Wicklung (9) jeweils gemeinsam mit dem Neutralleiter (3) verbunden sind,
– der Filter (6) zusätzlich eine Drossel (8) mit einem zumindest einschenkligen Kern (11) aufweist,
– auf den Kern (11) drei den jeweiligen Phasenleitern (2) zugeordnete Wicklungen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein gleichpoliges Filter, mit dem die Amplituden der gleichpoligen Ströme in den elektrischen Versorgungsleitungen weitgehend reduziert werden können.
Heutzutage haben die elektrischen Stromversorgungsnetze einen beträchtlichen Anstieg nichtlinearer Lasten wie Computer-Schnittversorgungen, elektronische Wechselgetriebe für Asynchronmotore, elektronische Leistungsgleichrichter, Leuchtstoffbeleuchtungen, Induktionsöfen und unsymmetrische Belastungen, aufzunehmen.
Diese nichtlinearen Lasten erzeugen Oberwellenströme mit hoher Amplitude, unter denen die gleichpoligen Oberwellen (H3, H9, H(6K + 3)) einen besonderen Rang einnehmen.
In dreiphasigen Versorgungsnetzen mit verteiltem Nullpunkt häufen sich tatsächlich die gleichpoligen Oberwellen im Neutralleiter an, wobei dieser durch kräftige Ströme mit hohen Frequenzen durchströmt wird.
Nicht ausnahmsweise werden Anlagen angetroffen, bei denen der im Neutralleiter umlaufende Strom mehr als zweimal das Doppelte des Phasenstroms ausmacht.
Diese Lage führt dazu, dass die Verteilungsausfälle erheblich zunehmen und die Versorgungsleistung beschränkt wird. In der Tat durchfließen diese Ströme den Neutralleiter, der für solche hohen Ströme, deren thermischer Effekt noch durch den sogenannten Skin-Effekt verschlechtert wird, nicht vorgesehen ist. Ferner durchströmen diese Ströme ebenfalls den Leitungstransformator, in dem beträchtliche zusätzliche Verluste erzeugt werden.
Darüber hinaus erreicht auch der Strom im Leiter, bei einer stark unsymmetrischen Last wie zum Beispiel eine einzige 100% beladene Phase, einen gleichen Wert wie der Phasenstrom.
Die Stromzufuhrleistung hängt vom Höchststrom ab, den der verteilte Neutralleiter zulässt bzw. vom Höchststrom, den der dem Leitungstransformator innen liegende Neutralleiter, der Wechselstromgenerator bzw. die Versorgungs-UPS standhalten kann.
Auf dem Markt sind gleichpolige Filter erhältlich, jedoch weisen diese bekannten Filter den Nachteil auf, dass sie eine nicht unbeträchtliche Verformung der Spannungswellen der Störbelastungen hervorrufen.
Es sind Systeme bekannt, bei denen ein Dyn-Transformator eingesetzt wird. Mit diesen Systemen lassen sich die Oberwellen in der Dreieck-Wicklung überbrücken. Dennoch verläuft die ganze Energie durch den Transformator, wodurch die Stromwärmeverluste vergrößert und die den hohen Stromoberwellen bereitgestellten Impedanzen verstärkt werden. Diese Impedanzerhöhungen ziehen wiederum eine Verformung der Ausgangsspannungswelle des Transformators nach sich.
Andere Systeme benutzen einen parallel geschalteten Transformator zur Bildung einer schwachen gleichpoligen Impedanz. Tritt jedoch eine Spannungstiefe an einer Phase des Versorgungsnetzes auf, dann kann der Strom im Neutralleiter übertriebene Werte erreichen.
Die DE 1 961 104 B befasst sich mit einem Drehstromwechselrichter mit drei zu einem Drehstromsystem zusammengekoppelten Einphasenwechselrichtern. In diesem Zusammenhang ist ein an das Drehstromsystem angeschlossener Sternpunkttransformator vorgesehen, welcher hinter Reihendrosseln in Dreiphasenleitungen geschaltet ist. Bei dem Sternpunkttransformator handelt es sich um einen Dreischenkeltransformator, welcher zur Symmetrisierung des Dreiphasen-Stromversorgungsnetzes eingesetzt wird.
Durch die DE 44 21 988 A1 ist ein Funk-Entstörfilter für elektronisch gesteuerte Geräte bekannt geworden. Dieser ist mit mindestens einer Entstördrossel ausgerüstet, welche wenigstens eine auf einen magnetisierbaren Kern angeordnete erste Wicklung besitzt. Die erste Wicklung ist mit den freien Enden einer spannungsführenden Leitung verbunden.
Schließlich beschreibt die JP 4-289727 A einen elektrischen Filter, welcher Stromschläge bei einer zugehörigen Maschine vermeiden soll. In diesem Zusammenhang kommt als Kernelement unter anderem ein dreischenkliger Trafo zum Einsatz, wie er im Detail in den dortigen 2 und 3 beschrieben wird. Auf diesem dreischenkligen Trafo befinden sich drei Wicklungen. Zusätzlich ist auch eine Drossel mit einem zumindest einschenkligen Kern realisiert.
Durch die US 5576942 A ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher der Last ein Zick-Zack-Transformator parallel geschaltet ist, Außerdem findet sich eine Gleichtaktdrossel im Nullleiter.
Schließlich offenbart die JP 56-160022 A einen Zick-Zack-Transformator mit übereinander angeordneten Wicklungen in einer Lage.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Filter zur Amplitudenreduktion gleichphasiger Stromoberwellen in Dreiphasen-Stromversorgungsnetzen so weiter zu entwickeln, dass sich die Stromoberwellen hinsichtlich ihrer Amplitude drastisch reduzieren lassen, und zwar ohne Beeinflussung einer Grundwelle sowie Unabhängigkeit von der Kurzschlussleitung des dem Filter vorgeschalteten Netzes. Außerdem soll eine kostengünstige und streuflussarme Ausgestaltung verwirklicht werden.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist Gegenstand der Erfindung ein Filter zur Amplitudenreduktion gleichphasiger Stromoberwellen in Dreiphasen-Stromversorgungsnetzen, wie er im geltenden Anspruch 1 beschrieben wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.
Der gleichpolige Filter weist generell gegenüber den Rückwärts- bzw. Umpolspannungssystemen eine hohe Magnetisierungsimpedanz auf, sodass er selbst keine Magnetisierungsstromoberwellen erzeugt und demgegenüber den Nullspannungssystemen eine möglichst geringe Impedanz aufweist.
Der induktive Widerstand ist so ausgebildet, dass er gegenüber den Vorwärts- bzw. Rückwärtsströmen eine möglichst geringe Impedanz und gegenüber den Nullstromsystem einen Bruchteil der einheitlichen Impedanz der zu filternden Last entsprechende Impedanz aufweist.
Die Wicklungen des induktiven Widerstandes sind verschachtelt ausgebildet. Der Deutlichkeit halber wird im weiteren Verlauf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen gleichpoligen Filters in beispielhafter und nicht einschränkender Art und Weise beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung eines Dreiphasen-Versorgungsnetzes, in dem zwei erfindungsgemäße gleichpolige Filter geschaltet sind;
2: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen gleichpoligen Filters nach 1;
3: eine stark schematisierte Darstellung eines gleichpoligen Generators des Filters nach 2;
4: eine Schnittansicht durch einen Teil des Generators nach 3, wobei die Wicklungen an einer Kernsäule gezeigt werden;
5: eine der Schnittansicht nach 4 ähnliche Schnittansicht, aber in Bezug auf eine andere Ausführungsform des Generators;
6: einen Schnitt entlang einer Linie VI-VI in 5.
7: eine schematische Darstellung des induktiven Widerstands des Filters nach 2.
8: eine Schnittansicht des induktiven Widerstands nach 7, wobei im vergrößerten Maßstab die Wicklungen auf dem Kern im Einzelnen gezeigt werden;
9 und 10: eine der Schnittansicht nach 8 ähnliche Schnittansicht, die sich jedoch auf andere Ausführungsformen des induktiven Widerstands bezieht.
11 und 12: der Schnittansicht nach 7 ähnliche schematische Darstellungen, die sich. jedoch auf andere Ausführungsformen des induktiven Widerstands beziehen.
13 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des induktiven Widerstands für das erfindungsmäßige gleichpolige Filter.
14: das elektrische Schema einer Phase für die gleichpoligen Bestandteile.
15: einen Teil der schematischen Darstellung nach 14, aber in detaillierter Art und Weise für die drei Phasen.
In 1 wurde ein Dreiphasen-Versorgungsnetz mit verteilten Neutralleiter dargestellt, das sich aus seiner Quelle 1, zum Beispiel ein Transformator oder ein Wechselstromgenerator, einem UPS, drei Phasenleitern 2 und dem die Quelle 1 mit der Abzweigertafel 4 verbindenden Neutralleiter 3, sowie aus verformenden Lasten 5 zusammensetzt.
In der Abzweigertafel 4 ist vor jeder Last 5 ein gleichpoliges Filter 6 angeordnet, das sich im wesentlichen aus einem gesonderten im Nebenschluß geschalteten gleichpoligen Generator 7, und aus einem gesonderten induktiven Widerstand 8 wie in 2 schematisch abgebildet zusammensetzt.
Wie in 3 dargestellt besteht der gleichpolige Generator 7 aus Zickzackwicklungen 9, die im Nebenschluß geschaltet und auf einem dreisäuligen Kern 10 angeordnet sind. Ferner enthält jede Säule zwei verschachtelt ausgebildete Wicklungen 9.
Die auf jeder Säule befindlichen Wicklungen 9 können verschiedenartig verschachtelt sein.
In der in 4 dargestellten Ausführungsform bestehen die Wicklungen aus Draht und deren Windungen werden in aufeinanderfolgenden voneinander isolierten Lagen aufgewickelt, wobei eine Lage einer Wicklung 9 mit einer Lage der anderen Wicklung 9 abwechselnd ausgebildet ist.
In den 3 und 4 wurden der Eingang und der Ausgang der jeweiligen verschachtelten Wicklungen 9 mit E1 und S1 beziehungsweise E'1 und S'1 für die erste Säule, mit E2 und S2 beziehungsweise E'2 und S'2 für die zweite Säule, und mit E3 und S3 beziehungsweise E'3 und S'3 für die dritte Säule angedeutet.
Die Eingänge E'1, E'2 und E'3 sind jeweils mit den drei Phasenleitern 2 verbunden, während die Eingänge E1, E2 und E3 mit dem Neutralleiter 3 verbunden sind.
Bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform besteht jede Wicklung aus einer einzigen Windung aus Bandmaterial, und die Drahtlagen sind deswegen durch Lagen aus Bandmaterial ersetzt worden. Die aufeinanderfolgenden Lagen beider Wicklungen 9 an einer Säule gehören abwechselnd den beiden Wicklungen 9.
Diese letzte Ausführungsform wird für die Filter 6 hoher Leistung bevorzugt, wenn der Strom im Neutralleiter 300 A überschreiten kann.
Neben der Tatsache, daß die gleichpoligen Gesamtamperewindungen in einer Säule des Kerns 10 gleich null sind, wie in jeder Zickzack-Windung, wird durch die verschachtelte Ausgestaltung der Wicklungen 9 der Streufluß der Nullströme in sehr deutlicher Weise verringert.
Die Höchstinduktion wird willkürlich herabgesetzt, um die Erzeugung harmonischer Ströme zu verhindern.
Durch diese Eigenschaft wird ebenfalls eine Herabsetzung des Rufstroms beim Einschalten sowie eine Verminderung der magnetischen Verluste ermöglicht.
Der Generator 7 wird also derart ausgebildet, daß er gegenüber den Vor- und Rückwärtsstromsystemen eine hohe Magnetisierungsimpedanz aufweist, damit er selbst keine Magnetisierungsstrom-Oberwellen erzeugt und gegenüber den Nullspannungssystemen eine möglichst geringe Impedanz aufweist.
Wie aus 7 ersichtlich, besteht das gesonderte Impedanzglied 8 aus einem einphasigen Kern 11 und aus drei an diesem angeordneten Wicklungen 12 für die drei Phasen.
Die drei Wicklungen 12 werden so aufgespult, daß ihre Stromflüsse übereinstimmend gestaltet sind. In 7 wurden die Eingänge bzw. Ausgänge der drei Wicklungen mit E1 und S1 für die erste Phase, mit E2 und S2 für die zweite Phase und mit E3 und S3 für die dritte Phase angedeutet.
Diese Wicklungen 12 werden so ausgebildet, daß der induktive Widerstand 8 gegenüber Vor- und Rückwärtsstromsystemen eine möglichst geringe Impedanz und gegenüber den Nullstromsystemen eine einem Bruchteil, zum Beispiel 10%, der einheitlichen Impedanz der zu filtrierenden Last entsprechende Impedanz aufweist.
Dazu sind die drei Wicklungen 12 zum Beispiel wie in den Einzelheiten in 8 bis 11 dargestellt verschachtelt ausgebildet. Insbesondere für Filter mit geringer Leistung, in denen der Strom im Neutralleiter 3 300 A unterschreitet, können die Wicklungen 12 ineinandergefügt sein, wie in 8 dargestellt, bei der die Wicklungen um die einphasige Säule aus Drähten bestehen. Die Drähte der drei Wicklungen sind nebeneinander- und zusammengewickelt. Die Zugehörigkeit der Drähte zu den jeweiligen drei Wicklungen wurde mit A, B und C angedeutet.
In der in 9 dargestellten Ausführungsform setzt sich jede Wicklung aus einer einzigen, durch ein Bandmaterial bzw. Flachteil gebildete Windung zusammen.
Dies bedeutet, daß drei aufeinanderliegende Flachteile, ein für jede Phase, gleichzeitig aufgewickelt sind.
Die Zugehörigkeit der Bände zu den drei Wicklungen 12 wurde in 9 ebenfalls mit A, B und C angedeutet.
Diese Ausführungsform wird für Hochleistungsfilter bevorzugt.
In einer abgewandelten Ausführungsform können die Wicklungen 12 durch ein Kabel mit drei Drähten, ein Draht für jede Phase, gebildet. Wenn das Kabel aufgewickelt wird, werden die Drähte gleichzeitig aufgewickelt und so erhält man drei verschachtelt ausgebildete Wicklungen, wie in 10 abgebildet.
Bei Einsatz eines ferromagnetischen Kerns 11 wird der Luftspalt 13 im Hinblick hierauf bemessen, daß jede Auslastung bei sehr großen einphasigen Stromabrufen verhindert wird.
Wie in 11 und 12 dargestellt, kann der induktive Widerstand 8 aus zwei Säulen bestehen. Die Wicklungen 12 können nur eine einzige Säule umgeben, wie in 11 dargestellt, oder ausgespaltet sein und einen Abschnitt 12a und 12b an jeder Säule umfassen.
Bei sehr großen Stromstärken von über 1000 A im Neutralleiter kann eine einzige Windung ausreichen.
Diese einzige Windung kann sogar durch einen Satz von drei Stangen A, B, C gebildet sein, der sich wie in 13 dargestellt durch den Kern erstreckt.
Der Betrieb des vorbeschriebenen gleichpoligen Filters ist wie folgt.
Die Stromsysteme lassen sich in ihre Vorwärtskomponente (Id), in ihre Rückwärtskomponente (Ii) und in ihre Nullstromkomponente (Io) aufgliedern.
Die Vorwärts- und Rückwärtsströme Id und Ii werden das Impedanzglied bzw. die Drossel 8 durchlaufen, ohne Spannungsabfälle an deren Klemmen hervorzurufen, da die Summe der Amperewindungen gleich null und aufgrund des schwachen Streuflußes die Impedanz geringfügig ist.
Der gleichpolige Generator 7 wird von der Wirkung dieser Ströme nicht beeinflußt und eine sehr große Impedanz (Magnetisierungsimpedanz) beibehalten.
Die Nullströme werden ihrerseits eine nicht zu vernachläßigende Impedanz v·w·Lo auftreffen, wo Lo die gleichpolige Induktivität einer Phase des induktiven Widerstands 8, w der Grundpuls und v die Zahl der einpoligen Oberwelle ist, wobei sich die gleichpoligen Amperewindungen tatsächlich und erfindungsgemäß im Impedanzglied addiert werden.
Die gleichpolige Impedanz der Quelle wird als unbedeutend angesehen.
Das Schema einer Phase für die Nullstromkomponenten läßt sich auf 10 zusammenfassen.
Bei der Last einer Phase für die Nullstromkomponenten wird der von ihr erzeugte Strom unter der Impedanz v·w·Lo und der Impedanz des gleichpoligen Generators v·w·Lzo (Lzo ist die Induktivität des gleichpoligen Generators 7) aufgeteilt.
Hinsichtlich der Last, also des gleichpoligen Generators 7, entspricht die gleichpolige Impedanz Zo der vorgeschalteten Einrichtungen für die erste Phase: Zo = (v·w·Lo·Lzo)/(v·w·Lo + v·w·Lzo) Zo = v·w·Lo·Lzo·(Lo + Lzo) Ucov = (v·w·Lzo/(Lo + Lzo)·Icov(wo Uco die Spannung auf der Last 5 und Ico der Strom durch diese Last 5 ist) und Izo·v = Uco·v/v·w·Lzo(Izo ist der Strom durch den induktiven Widerstand 8). Also Izo·v = ((Lo//Lzo)/((Lo/Lzo) + 1))·Ico·v
Das gleichpolige Filter 6 wird um so wirkungsvoller sein, daß das Verhältnis Lo/Lzo groß sein wird.
Wenn Lo/Lzo = 5, so wird der durch den ursprünglich 3·Icov ausmachenden Neutralleiter 3 umlaufende Strom um sechs reduziert.
Diese Werte sind nur angenähert, denn sie vernachläßigen das Phasenmaß der Impedanzglieder. Im übrigen wird die Wirksamkeit des Filters erhöht, wenn die gleichpolige Induktivität der Quelle vor Lo nicht unbedeutend ist.
Die oben für die Oberwellen-Ströme gehandhabten Ausführungen lassen sich selbstverständlich auf die unsymmetrischen Ströme mit einer Grundfrequenz (v = 1) übertragen, die ebenfalls in ihre Vorwärts-, Rückwärts- und Nullstromkomponenten Id, Ii, Io aufgegliedert werden können.
So wird eine einphasige Last (Ph, Neutral) mit einem Nennstrom In im Neutralleiter einen Strom herbeischaffen, der In (dem Nennstrom) gleich ist.
Durch die Anwendung des Filters 6 wird der sich aus der einphasigen Last (Io = In/3) ergebende gleichpolige Oberwellenstrom verringert.
Wird zum Beispiel nur eine einphasige Last an der Phase I (in 15 angegeben) aufgedrückt, und wenn die Widerstände des Filters beiseite gelassen werden, so gelten die folgenden Gleichungen die jeweiligen Stromspannungen und Impedanzen L sind in 15 angegeben und stellen die momentanen Werte dar. U1– L11d/dt i1 – L12d/dt i2 – L13d/dt i3 – UC1 = 0 U2 – L21d/dt i1 – L22d/dt i2 – L23d/dt i3 – UC2 = 0 U3 – L31d/dt i1 – L32d/dt i2 – L33d/dt i3 – UC3 = 0
Erfindungsgemäß ist die Gesamtinduktivität L_o des Impedanzgliedes 8 vollkommen gekoppelt, woraus L11 = L12 = L13 = L22 =...= L
Im übrigen, in der dreisäuligen Neutralleiter-Induktivität Zo, die zickzackartig aufgewickelt ist, ist die Summe der Stromflüsse aus den drei Säulen gleich Null.
Also, uc₁ + uc₂ + uc₃ = 0 in jedem Zeitpunkt.
Sind die Eingangsspannungen ausgeglichen: so u1 + u2 + u3 = 0
Beim Addieren der 3 Gleichungen läßt sich das System auf 0 + 3L d/dt (i₁ + i₂ + i₃) + 0 = 0 zusammenfassen, und so gilt i1 + i2 + i3 = 0,da es keine Gleichstromkomponente gibt.
Dennoch i1 + iz1 = ic1 i2 + iz2 = 0 i3 + iz3 = 0und so ic₁ = iz₁ + iz₂ + iz₃, da iz = iz1 + iz2 + iz3 und ic1 = iz + iN iN = ic1 – ic1 = 0 (A)
Im übrigen wird die Gleichung (1) U1 – L d/dt (i1 + i2 + i3) – uc1 = 0
Es wird das bemerkenswerte Erzeugnis erreicht, daß der Strom im Neutralleiter oberhalb des Filters gleich Null ist, und daß die Spannungen am Filtereingang mit der Spannung am Ausgang identisch sind (es gibt keinen Spannungsabfall in L).
Dies gilt für jegliche unsymmetriche Stromausgestaltung, und zwar ohne Berücksichtigung der Frequenzen dieser Ströme.
Aus dem vorhergehenden ergibt sich, daß durch den Aufbau des Impedanzgliedes ZO, dieses nur von den gleichpoligen Komponenten aufgrund der Symmetrie iz₁ = iz₂ = iz₃, durchströmt sein wird. Also, iz1 = ic1/3 = iz2 = iz3
Im Falle einer Unsymmetrie von 100% werden die Ströme oberhalb des Filters den folgenden Gleichungen entsprechen: i1 = 2/3 ic1 i2 = –1/3 ic2 i3 = –1/3 ic3
In diesem Fall verteilt sich die an einer Phase aufgenommene Leistung im wesentlichen unter sämtlichen Phasen der Quelle.
Wird nun angenommen, daß in einem gegebenen Zeitpunkt in einer der Phasen der Quelle ein transitorisches Spannungstal von beispielsweise 30% auftritt, so sind die Spannungen V1, V2 und V3 in den Phasen: V1 = 0,7·V 1n, V2 = V2n, V3 = V3n Vd = (V1 + aV2 + a2V3)/3 Vi = (V1 = a2V2 + aV3)/3 Vo = (V1 + V2 + V3)/3 Vo = 0,1·V1n
Wie höher angegeben werden die Vorwärts- und Umpolspannungskomponenten keinen Einfluß auf das Filter ausüben.
Die Nullstromspannung wird den Umlauf eines transitorischen Nullstroms, dessen Amplitude in jeder Phase auf +/–0,1·V1/w·(Lo + Lzo) geschätzt werden kann, hervorrufen.
Diesem Strom zufolge wird der Spannungsabfall von 30 in einer Phase, auf +/–10% unter sämtlichen Phasen verteilt.
Dieses Beispiel zeigt ebenfalls die Zweckmäßigkeit und die Notwendigkeit, das Impedanzglied bzw. die Drossel 8 gemäß der Erfindung einzubringen.
Tatsächlich würde bei einer Quelle 1 mit einer unbegrenzten Pcc der Nullstrom nur von der Impedanz Lo beschränkt, die erfindungsgemäß auf einen äußerst geringen wert ermäßigt ist.
Der einphasige Nullstrom wird zum Teil oberhalb des Filters unter den drei Phasen verteilt sein. Diese Eigenschaft wird ein schnelles Auslösen der einzelnen Schutzvorrichtungen für die Kurzschlußlast ermöglichen, wobei dann die Selektivität der Schutzvorrichtungen vereinfacht wird.
Da das Filter 6 bei nicht gleichpoligen Oberwellen durchlässig ist, für welche seine Impedanz praktisch vernachlässigbar ist, wird es in keiner Hinsicht die gegebenenfalls in der Leitungsanlage vorgesehenen, auf die Oberwellen H5, H7, H11 und H13 abgestimmten Filter beeinflußen, gleich ob diese oberhalb oder unterhalb des Filters 6 angeordnet sind.
Das oben beschriebene gleichpolige Filter 6 ist in der Lage, die Nullströme in den Phasen 2 und im Neutralleiter 3 einer elektrischen Anlage drastisch zu reduzieren, ohne eine Beeinträchtigung der Spannungswellengestalt der störenden Lasten 5 hervorzurufen.
Das Filter 6 ermöglicht es ebenfalls, hinsichtlich der Last 5 die Amplitude der einphasigen transitorischen Spannungstäler, die im Versorgungsnetz auftreten, zu reduzieren, sowie die Ströme einer stark asymmetrischen Last unter den drei Phasen zu verteilen.
Mit dem Filter 6 wird die Selektivität im Falle eines Kurzschlusses an einer der unterhalb des Filters 6 befindlichen einphasigen Lasten vereinfacht und sämtliche Stromverluste der Anlage durch Wärme reduziert.
Mit ihm läßt sich auch die elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung dieser Anordnung verringern.
Das bzw. die erfindungsmäßigen Filter 6 können in irgendwelchem Störpunkt, und zwar ohne Berücksichtigung der Quelle 1 angeordnet werden.
Mehrere Filter 6 können vor der selben Last 5 in paralleler Anordnung geschaltet werden, wobei eine weitere Entwicklung der Filter 6 entsprechend einem Anstieg der verformenden Last 5 ermöglicht wird.
Selbstversändlich können den vorbeschriebenen Beispielen mehrere Abänderungen angebracht werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Filter (6) zur Amplitudenreduktion gleichphasiger Stromoberwellen in Dreiphasen-Stromversorgungsnetzen mit drei Phasenleitern (2) sowie einem Neutralleiter (3), mit einem Transformator (7) mit dreischenkligem Kern sowie darauf befindlichen drei Zickzackwicklungen (9, 9'), wobei – jeder Schenkel (10) des dreischenkligen Kerns wenigstens vier zu verschiedenen Zickzackwicklungen (9, 9') gehörige Wicklungen (9, 9') aufweist, die sich in Längsrichtung des jeweiligen Schenkels (10) in zumindest zwei Lagen überlappen, – der Transformator (7) zwischen den Phasenleitern (2) des Stromversorgungsnetzes und dem Neutralleiter (3) im Nebenschluss geschaltet ist, in dem – drei Eingänge (E'1, E'2, E'3) der einen Wicklung (9') jeweils mit den drei Phasenleitern (2) und drei Eingänge (E1, E2, E3) der anderen Wicklung (9) jeweils gemeinsam mit dem Neutralleiter (3) verbunden sind, – der Filter (6) zusätzlich eine Drossel (8) mit einem zumindest einschenkligen Kern (11) aufweist, – auf den Kern (11) drei den jeweiligen Phasenleitern (2) zugeordnete Wicklungen (12) so aufgebracht sind, dass ihre jeweiligen Stromflüsse übereinstimmen.
Filter (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (7) selbst keine Stromoberwellen erzeugt, wobei die drei Wicklungen (12) vorzugsweise verschachtelt bzw. ineinander gefügt ausgebildet sind.
Filter (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Wicklungen (12) des Transformators (7) zu einem Kabel zusammengefasst sind.
Filter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (12) der Drossel (8) aus einem Stangensatz (A, B, C) bestehen, der sich durch einen Kern erstreckt.