DE340285C - Verfahren zur Unterdrueckung der hoeheren harmonischen Stroeme im Sekundaerkreis von mehrphasig ueber Transformatoren gespeisten Metalldampfgleichrichtern - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 8. SEPTEMBER 1921

Es ist bekannt, daß die Anodenströme von mehrphasig über Transformatoren gespeisten Metalldampfgleichrichtern stark ausgeprägte höhere Harmonische aufweisen, und daß dabei besonders die w-fachen Oberharmonischen stark ausgebildet sind, wo m die Phasenzahl des Transformators bedeutet. Die Unterdrückung dieser Oberwellen ist von großer Bedeutung für den wirtschaftlichen Betrieb der Gleichrichteranlage, da dadurch eine größere Unabhängigkeit der Gleichspannung von der Belastung in einem großen Belastungsbereich erzielt wird. Es ist hierbei aber anzustreben, daß die Unterdrückung der Oberharmonischen möglichst ohne Beeinflussung der Grundwelle vor sich geht, daß also ein Verfahren gewählt wird, welches die Ausbildung der Oberharmonischen hindert, ohne die Grundwelle zu drosseln.

Es ist nun Gegenstand vorliegender Erfindung, ein Verfahren zur Unterdrückung der höheren harmonischen Ströme im Sekundärkreis von mehrphasig über Transformatoren gespeisten Metalldampfgleichrichtern, nach welchem die Sekundärströme des Transformators mit den Primärströmen in besonderen Hilfstransformatoren induktiv derart verkettet werden, daß in den Hilfstransformatoren die M. M. Ke. der Grundwellen der Sekundärströme durch M. M. Ke. der sinusförmigen Primärströme kompensiert werden, so daß eine Drosselung der Grundwellen nicht stattfindet, während die nicht kompensierten Oberwellen durch ihr Eigenfeld in den Hilfstransformatoren abgedrosselt werden.

Das Verfahren sei an Hand der Fig. ι "bis 5 näher erläutert.

In Fig. ι bedeutet i₂ die Anodenstromkurve eines an ein Dreiphasennetz über Transformatoren angeschlossenen Gleichrichters mit sechs Anoden. Die Kurve i„ kann man sieh in die Grundwelle i_g und in die dritte Oberharmonische i₀ zerlegt denken (von anderen Harmonischen soll abgesehen sein). Es ist nun die Aufgabe, den Oberwellenstrom i₀ zu unterdrücken, ohne den Grundwellenstrom i_g in seiner Ausbildung zu behindern. Es geschieht dies gemäß Fig. 4 in folgender Weise. In Fig. 4 bedeutet T einen an die Leitungen I₁ II und III eines Dreiphasennetzes angeschlossenen Dreiphasentransformator. Die Primärwicklungen A, E und C sind in Stern geschaltet und mit ihren Enden nicht unmittelbar, sondern über die Spulen W₁, w_z bzw. W₃ an das Netz gelegt, welche sich auf drei Hilfstransformatoren T₁, T₂ und T₃ befinden. Auf diesen Hilfstransformatoren befinden sich ferner die Spulen U₁ V₁, u_z V₂ und U₃ v_s, welche zwischen die Enden der Sekundärphasen α, ά.', b, V₁ c, c' des Transformators T und den ihnen zugeordneten Anoden 1, 2, 3, 4, 5 und 6 des Gleichrichters geschaltet sind. Die Sekundärphasen besitzen einen gemeinsamen Nullpunkt, an welchen der Minusleitcr 0 des Gleichstromnetzes angeschlossen ist. Die Wicklungen U₁ und V₁, desgleichen u_t und v₂ wie auch M₃ und V₃ gehören je um 180 ° gegeneinander verschobenen Phasen (Gegenphasen) an, und sie sind derart auf den Kernen angeordnet, daß.ihre Ströme ein Wechselfeld erzeugen. Ohne die Wicklungen W₁, W₂ und W₃ würden demnach in den Transformatoren T₁, T₂ und T₃ sowohl die Grundwellen i_g als auch die Oberwellen i₀ abgedrosselt werden. Nun fließen aber in den

Wicklungen W₁, W₂ und w_s primäre Wechselströme von sinusförmigem Verlauf, deren Phasen derart sind, daß im Transformator Γ die der Grundwelle i_s entsprechende magnetomotorische Kraft durch die M. M. K. des Primärstromes der Phase A mit Hilfe der Wicklung W₁ aufgehoben wird, so daß sich nur noch das dem Oberwellenstrom i₀ entsprechende Magnetfeld ausbilden kann, welches eine E. M. K. der

ίο Selbstinduktion in den Spulen U₁ und V₁ induziert und damit den Strom i₀ drosselt, während der Strom i_g ungehindert den Transformator passiert. Aus Fig. 2 ist der Verlauf der Ströme ersichtlich. Gegen die Grundwelle i_s ist der Strom ^₁ um 180 ° phasenverschoben, so daß sich magnetomotorisch diese beiden Ströme genau, kompensieren. Der Oberwellenstrom i₀ dagegen ist unkompensiert; er erzeugt ein Wechselfeld, welches ihm entgegenwirkt.

ao Eine Abänderung der Anordnung zur Ausübung des Verfahrens ergibt sich, wenn die Primärwicklungen des Transformators T gemäß Fig. 5 in Dreieck geschaltet sind. Dann sind die den Netzleitungen I, II und III entnommenen Primärströme nicht mehr um iSo° gegen die Grundwellen der Anodenströme verschoben, und die Aufhebung des Grundwellenfeldes in den Hilfstransformatoren erfordert eine kombinierte Wirkung zweier Primärströme auf den Transformatorkernen. In Fig. 5 bedeutet wieder T einen Dreiphasentransformator, dessen Primärwicklungen A, B, C in Dreieck geschaltet sind. Die Ecken des Dreiecks sind über die Spulen W₁W₁, W₂ W₂' und W₃ W₃' an die Netzleitungen I, II und III angeschlossen. Die auf verschiedenen Hilfstransformatoren liegenden Spulen W₁ und w_s' liegen in der gleichen Verbindungsleitung zwischen Netz und Primärwicklung, desgleichen W₂ W₁ und W₃ W₂', so daß jeder der Hilfstransformatoren T₁, T₂ und T₃ von je zwei von verschiedenen Primärströmen durchflossenen Spulen erregt wird. Die Sekundärwicklungen des Transformators T sind in gleicher Weise geschaltet wie in Fig. 4, so daß also auch in diesem Falle jeder Hilfstransformator zwei Spulen (U₁ V₁, U₂ V₂, U₃ V₃) trägt, die von sekundären Gegenphasen des Transformators T gespeist werden und mit den Anoden 1, ²J 3> 4> 5 ¹¹¹¹Cl 6 des Gleichrichters verbunden sind. Die Kompensation der M. M. K. der Grundwellen der Anodenströme geht für diesen Fall aus der Fig. 3 hervor, wo i_g wieder die Grundwelle darstellt, welcher die Primärströme i' und i" entgegenwirken, deren Resultierende i_c um 180° gegen ig- verschoben ist. Auch in diesem Falle kann sich das Eigenfeld der dritten Harmonischen stark ausbilden, so daß dadurch diese Oberharmonische stark gedrosselt wird. Diese Überlegungen gelten übrigens für alle Harmonischen, deren Frequenz ein ganzes Vielfaches des Produktes aus Phasenzahl und Grundfrequenz des Transformators ist.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   Ϊ. Verfahren zur Unterdrückung der höheren harmonischen Ströme im Sekundärkreis von mehrphasig über Transformatoren gespeisten Metalldampfgleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärströme des Transformators mit den Primärströmen in besonderen Hilfstransformatoren induktiv derart verkettet werden, daß in den Hilfstransformatoren die M. M. Ke. der Grundwellen der Sekundärströme durch M. M.Ke. der sinusförmigen Primärströme kompensiert werden, so daß eine Drosselung der Grundwellen nicht stattfindet, während die nicht kompensierten Oberwellen der Sekundärströme durch ihr Eigenfeld in den ί Hilfstransformatoren abgedrosselt werden.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Hilfstransformatoren Spulen aufgebracht sind, welche durch die Ströme von um 180° gegen- i einander verschobenen Sekundärphasen (sekundären Gegenphasen) des Haupttransformators erregt werden und denen auf dem Hilfstransformator befindliche Spulen entgegenwirken, welche in den Primärkreis des \ Haupttransformators eingeschaltet sind.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Sternschaltung der Primärwicklungen des Haupttransformators jeder Hilfstransformator außer den beiden von sekundären Gegenphasen gespeisten Spulen noch eine vom Primärstrom erregte Spule besitzt, welche in den Stromkreis der den sekundären Gegenphasen jeweils entsprechenden Primärphase des : Haupttransformators eingeschaltet ist.
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Dreieckschaltung der Primärwicklung des Haupttransformators jeder Hilfstransformator : außer den beiden von sekundären Gegenphasen gespeisten Spulen noch zwei von primären Strömen erregte Spulen besitzt, welche in die äußeren Verbindungsleitungen zwischen dem Netz und denjenigen beiden Ecken des Primärdreiecks eingeschaltet sind, an welche die Enden der den sekundären Gegenphasen jeweils entsprechenden Primärphase angeschlossen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.