DE625976C

DE625976C - Arrangement for suppressing the harmonics in the alternating current of single-phase inductors or transformers premagnetized with direct current

Info

Publication number: DE625976C
Application number: DES104987D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Oskar Schmutz
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-06-11
Filing date: 1932-06-11
Publication date: 1936-02-18

Description

Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen im Wechselstrom von mit Gleichstrom vormagnetisierten Einphasendrosselspulen oder Transformatoren Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen im aufgenommenen Wechselstrom von rnit Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspulen oder Transformatoren in Einphasenschaltungen. Bekanntlich treten bei derartigen Drosselspulen oder Transformatoren im aufgenommenen Magnetisierungsstrom infolge der Krümmung der Magnetisierungscharakteristik sowohl die ungeradzahligen als auch die geradzahligen Oberwellen auf.Arrangement for the suppression of the harmonics in the alternating current of with Direct current biased single phase reactors or transformers subject The invention is an arrangement for suppressing the harmonics in the recorded Alternating current from reactors or transformers premagnetized with direct current in single-phase circuits. It is well known that such reactors or transformers occur in the recorded magnetization current due to the curvature of the magnetization characteristic both the odd and even harmonics.

Um die geradzahligen Oberwellen zu unterdrücken, ist es bereits bekannt, zwei gleichartige oder annähernd gleichartige Drosselspulen oder Transformatoren in Reihe zu schalten und die Gleichstromvormagnetisierung so zu wählen, daß die beiden Drosselspulen oder Transformatoren im Verhältnis zur gemeinsamen positiven Spannungsrichtung im entgegengesetzten Sinn vom Vormagnetisierungsstrom durchflossen werden. Es bleiben im wechselstromseitig aufgenommenen Magnetisierungsstrom dann nur die ungeradzahligen Oberwellen, insbesondere die dritte Oberwelle, bestehen. Um diese Lu unterdrücken, könnte man Resonanzkreise vorsehen.In order to suppress the even-numbered harmonics, it is already known two identical or approximately identical reactors or transformers to be connected in series and to select the DC bias so that the two reactors or transformers in relation to the common positive The bias current flows through the voltage direction in the opposite direction will. It then remains in the magnetizing current absorbed on the alternating current side only the odd harmonics, especially the third harmonic, exist. To suppress this Lu, one could provide resonance circles.

Gemäß der Erfindung wird ein anderer Weg eingeschlagen, um die wechselstromseitig aufgenommenen ungeradzahligen Oberwellen im Magnetisierungsstrom zu unterdrücken. Gemäß der Erfindung werden die durch a teilbaren Oberwellen der Wechselflüsse der Drosselspulen so beeinflußt, daß die ungeradzahligen Oberwellen, vorzugsweise die dritte Oberwelle, im aufgenommenen Wechselstrom der Drosselspulen (Transformatoren) möglichst unterdrückt sind.According to the invention, a different approach is taken to the AC side to suppress recorded odd harmonics in the magnetizing current. According to the invention, the harmonics of the alternating fluxes divisible by a are the Choke coils influenced so that the odd harmonics, preferably the third harmonic, in the alternating current absorbed by the reactors (transformers) are suppressed as much as possible.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei zwei derartigen Drosselspulen die dritte Oberwelle im Magnetisierungsstrom ein anderes Vorzeichen hat, wenn der Gleichstromkreis einen sehr geringen Widerstand besitzt, als dann, wenn im Gleichstromkreis ein sehr hoher Widerstand für die Wechselströme eingeschaltet ist. Erfindungsgemäß wird daher im Gleichstromkreis eine Drosselspule solcherGröße angeordnet, daß die dritte Oberwelle im Magnetisierungsstrom gerade verschwindet.The invention is based on the knowledge that with two such choke coils the third harmonic in the magnetizing current has a different sign if the DC circuit has a very low resistance than when in DC circuit a very high resistance for the alternating currents is switched on. According to the invention a choke coil of such a size that the third harmonic in the magnetizing current just disappears.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung zeigt Fig. i. i und a sind die beiden Drosselspulen, deren gleich bemessene Wechselstromwicklungen von einer Wechselstromquelle 3 gespeist werden. Die Drosselspulen i und 2 besitzen gleiche Eisenkerne und außer den Wechselstromwicklungen noch je zwei gleiche Vormagnetisierungswicklungen, die an eine Gleichstromquelle4 angeschlossen sind. Diese Gleichstromwicklungen sind in bekannter Weise so geschaltet, daß der Gleichfluß in der einen Drosselspule dem Wechselfluß entgegengesetzt gerichtet ist, während Gleich-und Wechselfluß in, der anderen Drosselspule die gleiche Richtung haben, und umgekehrt. Werden daher beispielsweise die Wechselstromwicklungen im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel so geschaltet, daß. das. untere Ende der oberen Wechselstromwicklung mit dem unteren Ende der unteren Wechselstromwicklung verbunden ist, so müssen die Anschlüsse der unteren Gleichstromwicklung vertauscht werden, d. h. der Gleichstrom rnuß dann beide Vormagnetisierungswicklungen im gleichen Sinne durchfließen.. Bei einer derartigen, durch Gleichstrom vormagnetisierten Drosselspulenkombination treten, auch wenn man im Knie oder oberhalb des Knies der Mägnetisierungskurve arbeitet, keine geradzahligen Oberwellen bei sinusförmi"er Spannung auf. Unter der Annahme, daß der VViderstand des Gleichstromkreises annähernd gleich Nulf ist, zeigt Fig. z den bei. sinusförmiger Wechselspannung U", der Wechselstromquelle 3 auftretenden Wechselstrom f,., der, wie Fig. z zeigt; eine stark ausgeprägte dritte Oberwelle besitzt. Schaltet man hingegen in den Gleichstromkreis eine sehr hohe Impedanz ein, so, erhält man,, wie-Fig. 3 zeigt, einen- Wechselstrom I", von. nahezu richteckiger Kurvenform.. Die Kurvenformen der Wechselströme in Fig: a und 3. unterscheiden sich. in erster Linie: durch das Vorzeichen der dritten Oberwelle. Schaltet man daher erfindungsgemäß in- den Gleichstromkreis eine Drosselspule 5 ein,, so kann man durch geeignete Bemessung derselben erreichen, daß die dritten Oberwellen irr wechseIstromseitig aufgenommenen 1VTagnetisierungsstrom unterdrückt sind, so daß die Kurvenform des Wechsclstramess wie in- Fig. q. dargestellt, sinusförrnig wird.An embodiment of the invention is shown in FIG. i and a are the two choke coils, their equally sized alternating current windings from one AC power source 3 are fed. The reactors i and 2 have the same Iron cores and, in addition to the alternating current windings, two identical bias windings each, which are connected to a direct current source4. These are DC windings in familiar Way switched so that the constant flow in one Choke coil is directed opposite to the alternating flux, while direct and alternating flux in, the other choke coil have the same direction, and vice versa. Will therefore For example, the alternating current windings in contrast to the exemplary embodiment like this switched that. the lower end of the upper alternating current winding with the lower End of the lower AC winding is connected, the connections of the lower DC winding are interchanged, d. H. the direct current must then both Bias windings flow through in the same sense. by direct current pre-magnetized choke coil combination occur, even if one works in the knee or above the knee of the magnetization curve, not even-numbered ones Harmonics with sinusoidal voltage. Assuming that the resistance of the DC circuit is approximately equal to Nulf, Fig. z shows the at. sinusoidal AC voltage U ", the alternating current source 3 occurring alternating current f,., The, as Fig. z shows; has a strong third harmonic. One switches on the other hand, a very high impedance is introduced into the direct current circuit, so one obtains, as shown in FIG. 3 shows, an alternating current I ", of an almost right-angled curve shape. The curve shapes the alternating currents in Fig: a and 3 differ. first and foremost: through that Sign of the third harmonic. Therefore, according to the invention, it is switched into the direct current circuit a choke coil 5, so one can achieve the same by suitable dimensioning, that the third harmonics in the alternating current-side absorbed 1V magnetization current are suppressed, so that the curve shape of the alternating current measurement as shown in Fig. q. shown, becomes sinusoidal.

Es. fließt bei dieser Anordnung im Gleichstromkreis neben dem Gleichstrom ein Wechselstrom von im. wesentlichen doppelter Frequenz. Fig. 5 zeigt den Strom J, im Gleichstromkreis.It. flows in this arrangement in the direct current circuit in addition to the direct current an alternating current of im. substantial double frequency. Fig. 5 shows the current J, in the DC circuit.

Die Größe der einzuschaltenden Drosselspule 5 kann man durch Versuch oder Rechnung finden. Die Induktivität der Drosselspule im Gleichstromkreis ist ungefähr gleich worin to = z 7u f und f die Frequenz des Wechselstromes ist. Will man außer der dritten Oberwelle noch andere Oberwellen unterdrücken, so kann. ,man statt der Drosselspule r5 einen Weehselstromwiderstand verwenden, der aus Induktivitäten, Kapazitäten und Ohmschen Widerständen zusammengesetzt ist und dessen Frequenzabhängigkeit so gewählt ist, daß sich im. Gleichstromkreis jeder der durch z teilbaren Oberwellen gerade in der für die Kompensation der ungeradzahligen Oberwellen ° des Wechselstromes günstigsten Größe ausbildet.The size of the inductor 5 to be switched on can be found by experiment or calculation. The inductance of the choke coil in the DC circuit is approximately the same where to = z 7u f and f is the frequency of the alternating current. If one wants to suppress other harmonics besides the third harmonic, then one can. , instead of the choke coil r5 use a alternating current resistor, which is composed of inductances, capacitances and ohmic resistances and whose frequency dependence is chosen so that in. DC circuit forms each of the harmonics divisible by z in the most favorable size for the compensation of the odd harmonics ° of the alternating current.

Fig.6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 ist wieder die Wechselstrornquelle, i und z sind die beiden gleichen Drosselspulen, deren Wechselstromwicklungen inReihe geschaltet sind und deren Gleichstromwicklungen von einer Gleichstromquelle q. gespeist werden. Im Gleichstromkreis ist eine sehr hohe Impedanz 6 eingeschaltet, die beispielsweise aus einer Drosselspule oder auch einem Sperrkreis für die geradzahligen Oberwellen, insbesondere für die zweite Oberwelle, bestehen kann. Zur Kompensation der dritten Oberwelle im Magnetisierungsstrom der vormagnetisierten Drosselspulen dienen Hilfswicklungen 8, die in Reihe geschaltet und über eine regelbare Drosselspule 7 geschlossen sind, deren Größe durch Versuch oder rechnerisch gefunden wird. Die Ausgleichswicklungen 8 sind so angeschlossen, daß sich ein Strom der zweiten Oberwelle über die Drosselspule 7 ausbilden kann. Die Gleichstromwicklungen führen bei dieser Anordnung praktisch nur einen - Gleichstrom, während in den Ausgleichswicklungen 8 ein Wechselstrom von der doppelten Frequenz fließt.Fig. 6 shows another embodiment of the invention. 3 is again the alternating current source, i and z are the same two reactors, their alternating current windings connected in series and their DC windings from a DC power source q. be fed. A very high impedance 6 is switched on in the direct current circuit, for example, from a choke coil or a blocking circuit for the even-numbered ones Harmonics, especially for the second harmonic, can exist. For compensation the third harmonic in the magnetizing current of the premagnetized reactors serve auxiliary windings 8, which are connected in series and via an adjustable choke coil 7 are closed, the size of which is found by experiment or by calculation. the Compensating windings 8 are connected so that a current of the second harmonic can form over the choke coil 7. The DC windings lead in this Arrangement practically only one - direct current, while in the equalizing windings 8 an alternating current of twice the frequency flows.

Die Anordnung nach der Erfindung ist auch anwendbar, wenn die beiden Drosselspulen i und. z zu einer einzigen dreischenkligen Drosselspule vereinigt werden. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt Fig. 7. Die Drosselspule i i besteht aus einem dreischenkligen Eisenkern. Die Wechselstromwicklungen liegen auf den beiden äußeren Schenkeln und sind in Reihe an die Wechselstromquell.e 3 angeschlossen. Der mittlere. Schenkel trägt die von der Gleichstromquelle q. gespeiste Gleichstromwicklung. Im Stromkreis der Gleichstromwicklung ist eine sehr hohe Impedanz 6 eingeschaltet. Um die durch die Sättigungserscheinungen auftretenden Oberwellen im wechselstromseitig aufgenommenen '.Nfagnetisierungsstrom zu unterdrücken, ist auf den Außenschenkeln eine Hilfswicklung iz angebracht, die über eine entsprechend bemessene Drosselspule 7 geschlossen ist. Die Hilfswicklung 1z ist wieder so geschaltet, daß' sich ein Strom der doppelten Frequenz über die Drosselspule 7 ausbilden kann. Statt der besonderen Hilfswicklung auf den Außenschenkeln und der Drosselspule 7 könnte man auch eine über eine entsprechend bemessene Drosselspule geschlossene Hilfswicklung auf dem Mittelschenkel anbringen oder die Impedanz 6 so bemessen, daß die dritte Oberwelle im wechselstromseitig aufgenommenen Magnetisierungsstrorn unterdrückt ist. Man könnte auch beispielsweise die Hilfswicklung 12 weglassen, die Impedanz 6 sehr hoch bemessen und zur Unterdrückung der wechselstromseitig aufgenommenen Oberwellen den magnetischen Widerstand des Mittelschenkels so bemessen, daß gerade ein Fluß der doppelten Frequenz solcher Größe auftritt, daß im wechselstromseitig aufgenommenen Magnetisierungsstrom die dritte Oberwelle zum Verschwinden gebracht ist. Die Anordnung nach der Erfindung ist auch anwendbar, wenn die Gleichstromwicklung auf den. äußeren Schenkeln und die Wechselstromwicklung auf dem mittleren Schenkel liegt.The arrangement according to the invention is also applicable when the two Choke coils i and. z combined into a single three-legged choke coil will. An exemplary embodiment for this is shown in FIG. 7. The choke coil i i consists from a three-legged iron core. The AC windings are on top of the two outer legs and are connected in series to the alternating current source 3. The middle one. Leg carries the from the direct current source q. fed direct current winding. A very high impedance 6 is switched on in the circuit of the direct current winding. About the harmonics in the alternating current side caused by the saturation phenomena To suppress absorbed '.nfagnetization current, is on the outer legs an auxiliary winding iz attached, which has an appropriately sized choke coil 7 is closed. The auxiliary winding 1z is again connected so that 'a Can form a current of twice the frequency through the choke coil 7. Instead of the special Auxiliary winding on the outer legs and the choke coil 7 could also be one Closed auxiliary winding on the via an appropriately sized choke coil Attach middle leg or measure the impedance 6 so that the third harmonic is suppressed in the AC side absorbed magnetizing current. Man could also omit the auxiliary winding 12, for example, and make the impedance 6 very high and the magnetic waves to suppress the harmonics picked up on the AC side Measure the resistance of the middle leg so that there is just a flow of twice the frequency such a size occurs that in the alternating current side absorbed magnetizing current the third harmonic has disappeared. The arrangement according to the invention is also applicable when the DC winding is on the. outer thighs and the alternating current winding is on the middle leg.

Die Erfindung ist nicht auf. Drosselspulen beschränkt, sondern kann auch für Transformatoren Anwendung finden. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren speisen dann in Reihenschaltung den Verbraucher.The invention is not up. Choke coils limited, but can can also be used for transformers. The secondary windings of the transformers then feed the consumer in series.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for suppressing the harmonics in the Alternating current from single-phase reactors or transformers premagnetized with direct current, in which two electromagnetically identical reactors (transformers) in the opposite one Sense of the constant field are permeated so that the flux in one choke coil is strengthened while weakening it in the other, and vice versa, thereby characterized in that the harmonics divisible by 2 influences the alternating fluxes be that the odd harmonics, preferably the third harmonic, im AC current absorbed by the reactors (transformers) is suppressed as far as possible are.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that instead of two inductors a three-leg choke coil is used on both of its outer legs the alternating current winding and the direct current winding on its middle leg or vice versa.

3. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that that in the DC circuit a choke coil is switched on of such a size that the third harmonic in the alternating current absorbed current of the premagnetized Choke coils or choke coil is suppressed. q .. arrangement according to claim i or 2, characterized in that the two alternating fluxes through an auxiliary winding, which is loaded by an inductance, are coupled and that in the direct current circuit Resistors are switched on, which form an alternating current oppose high resistance.