DE433673C

DE433673C - Verfahren zur Unterdrueckung von Oberwellen in elektrischen Leitungsnetzen

Info

Publication number: DE433673C
Application number: DEA44290D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1925-02-26
Filing date: 1925-02-26
Publication date: 1926-09-09

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
9. SEPTEMBER 1926

Lreichspatentamt

PATENTSCHRIFT

Vr 433673 -KLASSE 21 d² GRUPPE

(A 44290

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie in Baden, Schweiz.

Verfahren zur Unterdrückung von Oberwellen in elektrischen Leitungsnetzen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Februar 1925 ab.]

Es ist bekannt, Oberwellen in den Strömen und Spannungen elektrischer Leitungsnetze durch auf die betreffende Oberwellenfrequenz abgestimmte Resonanzkreise zu unterdrücken, wobei diese Resonanzkreise aus Selbstinduktivitäten und Kapazitäten gebildet werden, welche unter sich in Reihe oder parallel geschaltet sind und dementsprechend parallel oder in Reihe zu dem zu schützenden Netz liegen. Diese Einrichtungen haben aber keine vollkommene Wirkung, weil sie Eigenverluste haben. Sowohl die Selbstinduktionsspulen als auch die Kondensatoren enthalten Ohmschen Widerstand, welcher bewirkt, daß die an den Spulen und Kondensatoren herrschenden Spannungen,

bzw. die sie durchfließenden Ströme gegeneinander nicht um i8o° phasenverschoben sind. Es bleibt also trotz der Abstimmung eine rein Ohmsche Restspannung (bzw. ein Reststrom) von der Oberwellenfrequenz übrig, welcher durch die genannte Einrichtung nicht kompensiert wird. Aus diesem Grunde geschieht die Unterdrückung der betreffenden Oberwelle nur unvollkommen, und

ίο der erstrebte Zweck wird nur unzureichend erreicht.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Unterdrückung von Oberwellen in elektrischen Leitungsnetzen durch auf die betreffende Oberwellenfrequenz abgestimmte Resonanzkreise, bei welchem zur vollkommenen Aufhebung der durch den Verlustwiderstand des Abstimmungskreises bedingten Restspannung eine ihr gleiche aber ihr entgegenwirkende Spannung in den Resonanzstromkreis eingeführt wird, wobei diese Einführung z. B. durch eine mit der Selbstinduktionsspule des Resonanzkreises induktiv gekoppelte Spule erfolgen kann. Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispiels der Abb. ι näher erläutert:

In Abb. ι bedeutet G eine Stromquelle, z. B. ein Gleichrichter, welcher neben dem Gleichstrom für das Xetz N auch einen Strom / einer bestimmten Oberwelle erzeugt. Um diese Oberwelle von dem Netz A^r fernzuhalten, ist der auf die Frequenz dieser Oberwelle abgestimmte, aus der Kapazität C und der Selbstinduktion L gebildete Resonanzkreis vorgesehen, welcher zwischen die Außenleiter des Netzes geschaltet ist. Für den Xetzgleichstrom ist der Widerstand dieses Nebenschlusses unendlich groß, da über den Kondensator C der Gleichstrom nicht fließen kann. Für die Oberwelle dagegen bedeutet der Resonanzkreis einen Kurzschluß, so daß ein derart hoher Oberwellenstrom in diesen Nebenschlußkreis fließt, daß der Spannungsabfall in der Stromquelle G die ganze Spannung der Oberwelle verzehrt, so daß an den Klemmen von G eine Gleichspannung herrschen würde, wenn nicht eine Restspannung von der Frequenz der Oberwelle als Folge des in dem Resonanzkreis vorhandenen Verlustwiderstandes übrig bliebe. Um diese Restspannung zu kompensieren, sind zusätzliche Einrichtungen vorgesehen, welche die Einführung einer der Restspannung gleichen aber ihr entgegengerichteten Spannung in den Abstimmungskreis (C, L) ermöglichen. Zu diesem Zweck ist die Selbstinduktion L durch die Spule q eines Transformators T gegeben, welche mit der Primärspule p induktiv gekoppelt ist. (Der Transformator kann zweckmäßig auch mit Luftspalt im Eisen ausgeführt werden.) Die Primärspule p wird ! von der Sekundärspule q' eines zweiten Transformators T' gespeist, dessen Primärspule />' im Stromkreis des Oberwellenstromes / liegt. Bezeichnet man mit i den Strom im Strom- : kreis der Spulen q' und p, mit R' den Widerstand und mit L' die Selbstinduktion dieses Stromkreises, mit M den Koeffizienten der gegenseitigen Induktion von p auf q, mit M' j den Koeffizienten der gegenseitigen Induktion

von p' auf q' uld mit R den Widerstand im ; Abstimmungskftis (C, L), mit ω die Kreisfrequenz des zu unterdrückenden Oberwellen-■ stromes, dann läßt sich die Bedingung für die Induktion einer dem Ohmschen Spannungsverbrauch im Abstimmungskreis entsprechenden Spannung in der Wicklung q in folgender Weise ermitteln:

Im Nebenschlußkreis ist R-I die zu kompensierende Restspannung. Es muß also

sein.

Im Stromkreis (q'-p) muß die Summe aller Spannungen gleich ο sein, also

R'i+ jwL'i + (M + M¹) jvl = o. (2)
Aus Gleichung 1 folgt

_ j u>M · i

eingesetzt in Gleichung 2 und durch i dividiert ergibt

R· + J₅

ΪΓ

+JIf)=O. (3)

Aus dieser Gleichung ergeben sich zwei Bedingungsgleichungen für die Kompensation der Spannung R I₁ nämlich:

a) RR' + ω²Μ{Μ + W) = 0,

b) to L'=z o.

(4)

Die Gleichung a läßt sich durch Wahl der Widerstände R und R' und durch passende Dimensionierung der Transformatoren T i°5 und T erfüllen.

Die Gleichung b verlangt die Einführung einer Kapazität C in den Stromkreis (q'-p), deren Größe aus der Gleichung

(5)

gegeben ist.

Ztt diesem Resultat wäre man auch unmittelbar gelangt, wenn man in Gleichung 2 anstatt jwL'i den Ausdruck

j L γ—IL-

\ wC I

gesetzt hätte, wenn man also von vornherein die Einfügung einer Kapazität als notwendig erkannt hätte.

Hiermit ist also der Nachweis erbracht, daß die Einfügung einer Kompensationsspannung auf induktivem Wege möglich ist und daß durch sie der beabsichtigte Zweck erreicht werden kann.

Ein anderes Schema ergibt sich bei der Anordnung nach Abb. 2, bei welcher das Eindringen des Oberwellenstromes in. das Netz N durch den Stromresonanzkreis (Cj L) gehindert wird. Dieses Absperren ist aber ebenfalls wegen des Verlustwidetstandes R des Abstimmungskreises nur ein unvollkommenes, und auch hier ist es; notwendig, an die'Klemme dieses Kreises eine Spannung ν anzulegen, welche die Verlustspannung kompensiert. Diese Spannung ν kann aber der Sekundärwicklung q' eines Transformators T' entnommen werden, dessen Primärwicklung/»' in Reihe mit einem Kondensator C im Neben-Schluß zum Netz N geschaltet ist, wie es Abb. 2 zeigt. Von der Bemessung des Widerstandes R', des Transformators T' und der Kapazität C hängt die dem Resonanzkreis (C, L) zugeführte Spannung ab, aber es ist nicht schwierig, auch hier die entsprechenden Bedingungsgleichungen aufzustellen.

Das beschriebene Verfahren ist überall da anwendbar, wo es gilt, die Verlustspannung eines Abstimmungskreises zu kompensieren, insbesondere aber eignet es sich für die restlose Unterdrückung der Oberwellenströme in Gleichrichteranlagen, um den störenden Einfluß dieser Ströme auf andere empfindliche Netze (Telephonnetze) zu beseitigen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Unterdrückung von Oberwellen in elektrischen Leitungsnetzen durch auf die betreffende Oberwellenfrequenz abgestimmte Resonanzkreise, dadurch gekennzeichnet, daß zur vollkommenen Aufhebung der durch den Ohmschen Verlustwiderstand des Abstimmungskreises bedingten Restspannung eine ihr gleiche aber entgegengerichtete Spannung in den Resonanzstromkreis eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Verlustwiderstand eines im Nebenschluß zum Netz liegenden Abstimmungskreises bedingte Restspannung durch eine Spannung kompensiert wird, welche (gemäß Abb. 1) in der Selbstinduktionsspule (q) des Resonanzkreises (Cj L) durch eine mit ihr induktiv gekoppelte Spule (p) induziert wird, welche einem Selbstinduktion (L') und Kapazität (C) enthaltenden Stromkreis angehört, in welchem unter Verwendung eines Transformators (T') eine durch den Oberwellenstrom (/) transformatorisch erzeugte EMK wirksam ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Verlustwiderstand eines in Reihe zum Netz liegenden Stromresonanzkreises bedingte Restspannung durch eine Spannung kompensiert wird, welche gemäß Abb. 2 an die Klemmen des Abstimmungskreises (C, L) gelegt und der Sekundärwicklung ' (q^r) eines Transformators (T') entnommen wird, dessen Primärwicklung (/>') in die Reihe mit einem Kondensator (C') geschaltet ist, wobei diese Reihe im Nebenschluß zum Netz liegt.
4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (bei der Anordnung gemäß Abb. 1) die Koeffizienten der gegenseitigen Induktion (M und M') der Transformatoren (T und T'), ferner die Widerstände (R' und R) und die Selbstinduktion (Z,') des den Kondensator (C) enthaltenden Stromkreises den Bedingungsgleichungen genügen:

a)
und

RR' + w²M (M -f- M¹) = 0

wo ω die Kreisfrequenz des zu unterdrückenden Oberwellenstromes bedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.