DE642368C - Anordnung zur Unterdrueckung der Oberwellen, vorzugsweise der fuenften, im Magnetisierungsstrom eisengesaettigter Dreiphasen-Transformatoren oder -Drosselspulen - Google Patents

Description

Um die Oberwellen im Magnetisierungsstrom, vorzugsweise die fünfte Oberwelle, von eisengesättigten Dreiphaaen-Transformatoren oder Dreiphasen-Drosselspulen, die einen oder mehrere zusätzliche Schenkel besitzen oder aus drei Einphasan-Transformatoren bzw. -Drosselspulen bestehen, ziu !unterdrücken, ist bereits vorgeschlagen worden, die Größe der durch 3 teilhareji Oberwellen der SchenkelfLüsse zu beeinflussen. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise bei einem Transformator, der primär in Stern geschaltet ist, eine Dreieckswicklung vorsehen und zur Beeinflussung der durch 3 teilbaren Oberwellen im Fluß drei gleiche Drosselspülen symmetrisch auf die einzelnen Phasen der Dreieckswicklung aufteilen, so daß man die Dreieckswicklung noch in gewissen Grenzen für andere Zwecke belasten kann. In entsprechender

ao Wieise kann man auch bei gesättigten Drosselspulen eine Dreieckswicklung vorsehen.

Gemäß der Erfindung werden die Wicklungen der Drosselspülen, die Zur Beeinflussung der durch 3 teilbaren Oberwellen im Fluß dienen, auf einen gemeinsamen Eisenkern aufgebracht, oder die Drosselspulen erhalten je eine Sekundärwicklung, die zueinander parallel geschaltet sind. Das bietet den Vorteil, daß sich die magnetisierenden Amperewindungen der Grundwellen der symmeirischen Drehstromanteile von selbst herausheben, so daß weder eine Vormagnetisierung durch die Gtundwelle des Laststromes noch 'eine nennenswerte Vergrößerung der Streuung ajuftritt.

In der Zeichnung sind Aiusführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

In Fig. ι ist 40 das Hochspannungsnetz, an welches der Dreiphasen-Transformator 41 angeschlossen ist, der aus drei Einphasen-Transformatoren besteht, deren Primärwicklungen in Stern geschaltet sind. Der Stern-, punkt ist nicht geerdet. Er kann jedoch auch über einen Widerstand geerdet sein, der den durch 3 teilbaren Oberwellen im Magnetisierungsstrom einen hohen Widerstand entgegensetzt (Erdung über eine große Drosselspule oder Verwendung von Sperrkreisen oder -ketten in der Erdverbindung). Die Sekundärwicklungen des Transformators sind in Dreieck geschaltet, wobei in je eine Phase der Dreieckswicklung eine Wicklung 42 bzw.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben wurden:

. Dr.-Ing. Erich Friedländer in Berlin-Siemensstadt,

43 bzw. 44 eingeschaltet ist. Diese Wicklungen 42, 43 und 44 liegen erfindungsgemäß auf einem gemeinsamen Eisenkern, so daß,, sich die magnetisierenden AmperewindungeÄ₅l ser der theoretisch erhaltenen Kurve anzuschmiegen, kann man erfindungsgemäß parallel zur gesättigten Zusatzdrosselspule einen

der Grundwellen des Laststromes aufhebäiÄ sJh Statt des gemeinsamen Eisenkerns kann man <^ijpndensator legen und vor die Drosselspule

auch drei getrennte Drosselspulen 42, 43 und 44 verwenden, die je eine besondere Sekundärwicklung «besitzen, die zueinander parallel geschaltet sind, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Man kann die Zusatzdrosselspulen auch einstellbar machen und sie beispielsweise in Abhängigkeit von der Primärspannung so regeln, daß bei verschiedener Primärspannung, also verschiedener Sättigung des Transformators 41, die fünfte Oberwelle im aufgenommenen Magnetisierungsstrom verschwindet.

Man kann aber auch ohne besondere Ein-Stellvorrichtungen die fünfte Oberwelle im aufgenommenen Magnetisierungsstrom annähernd oder vollständig unterdrücken, wie sich aus folgendem ergibt: Untersuchungen haben gezeigt, daß, um die günstigste Unterdrückung der fünften Oberwelle im aufgenommenen Magnetisierungsstriom au erreichen, zwischen der Induktion B der dritten Oberwelle und den Amperewindungen der dritten Oberwelle (AW/) bei verschiedener Eisensättigung ein bestimmter Zusammenhang bestehen muß, wie er für eine bestimmte Eisensorte (normales Transformatiorblech) durch die Kurve d in Fig. 3 dargestellt ist. (Die Verluste sind dabei vernachlässigt.) Diese Kurve kann man beispielsweise durch Versuche ermitteln, indem man bei verschiedener Primärspannung die Zusatzdrosselspulen stets so versteEt, daß die fünfte Oberwelle im aufgenommenen Magnetisierungsstriom verschwindet, und Phasenspannung und Strom der dritten Oberwelle an bzw. in den Zusatzdrosselspulen mißt. Aus den Windungszahlen von Primär- und Sekundärwicklung der Drosselspule bzw. des Transformators, dem Eisenweg, dem Querschnitt, der gemessenen Primärspannung, ,.der Phasenspannung der dritten Oberwelle und dem Strom der dritten Oberwelle an bzw. in den Zusatzdrosselspulen kann man nun die Größe der Eisensättigung, den Fluß der dritten Oberwelle bzw. die zugehörige Induktion und die Amperewindungen der dritten Oberwelle bestimmen. Rechnet man die ermittelten Werte für einen streuungslosen Transformator um, so erhält man die Kurve d in Fig. 3, wobei man. noch zu den einzelnen Punkten der Kurvet die Größe der Eisensättigung angeben kann. Man kann die Kurve auch rechnerisch ermitteln. Um sich dieser Kurve anzunähern, kann man die Zusatzdrosselspulen mit entsprechender Eisensättigung ausführen. Um sich noch besweitere Drosselspule. Das Ersatzschema E' Belastung einer Phase der Dreieckswick-

■ · lung ist in Fig. 4 dargestellt, in der L₂ die eisengesättigte Zusatzdrosselspule ist, welche eine Charakteristik besitzt, wie sie die Kurve a in Fig. 3 zeigt. U_s ist die Spannung der dritten Oberwelle. L₁ ist eine Luftdrosselspule, deren Charakteristik die Gerade b wiedergibt. Die resultierende Charakteristik ist die Kurve ab. Schaltet man noch eine Kapazitat C (Charakteristik c) parallel zur gesättigten Drosselspule, so erhält man als resultierende Kurve der Blindstromaufnahme dieses Gebildes die gestrichelte Kurve e in Fig. 3, die sich sehr gut der Kurve d anschmiegt. Die Charakteristiken der Drosselspulen und des Kondensators, welche die Beziehung zwischen Spannung und Strom angeben, sind auf den Maßstab der Kurve*/ umzurechnen. Man kann dies leicht durchführen, da beispielsweise zwisehen der Spannung am Kondensator und dem Fluß bzw. der Induktion der dritten Oberwelle in dem Transformator 41 und zwischen dem Strom im Kondensator und den Amperewindungen der dritten Oberwelle des Transformators 41 ein eindeutiger Zusammenhang besteht. Aus den Charakteristiken kann man die Größe der Drosselspulen und des Kondensators bestimmen, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Streuung der Dreieckswicklung mit in die Größe der ungesättigten Drosselspule L₁ (Luftdrosselspule oder ungesättigte Eisendrosselspule) einzubeziehen ist. Durch entsprechende Wahl der Größe der Streuung kann man auch eine besondere Drosselspule L₁ entbehrlich machen. Statt zu jeder der Wicklungen 42, 43 'und 44 einen Kondensator parallel zu schalten, kann man entweder auf dem gemeinsamen Eisenkern eine zusätzliche Wicklung aufbringen und diese durch einen Kondensator belasten oder die zueinander parallel geschalteten Sekundärwicklungen der Einzeldrosselspulen kapazitiv belasten, wie die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 zeigen.

Statt einer Luftdrosselspule L₁ kann man auch eine Eisendrosselspule mit einem anderen Sättigungswert als den der Drosselspule L₂ verwenden. Man kann dadurch erreichen, daß auch bei einer anderen Gestalt der Kurvet, die von der Eisensorte abhängig ist, eine gute Annäherung der Blindstromcharakteristik der Anordnung nach Fig. 4 an die Kurvet der Fig. 3 erzielt wird.

Die Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 können auch bei bereits in Betrieb befindlichen Transformatoren nachträglich einge-

baut werden. Bei den Anordnungen nach den Fig. ι und 2 ist es nicht mehr nötig, den gesättigten Transformator 41 unbedingt in Sternschaltung Zu speisen, da er sich in Dreiecksschaltung ebenso verhält; d. h. um bei einem primär in Dreieck geschalteten Transformator die fünfte Oberwelle zu unterdrücken, kann man symmetrisch auf die einzelnen Phasen der Dreieckswicklung Drosselspülen aufteilen,

to die einen gemeinsamen Eisenkern besitzen, oder drei EinzeldrOsselspulen verwenden, die besondere zueinander parallel geschaltete Sekundärwicklungen besitzen, so daß sich die magnetisierenden Amperewindungen der Grundwelle des Laststromes aufheben. Ein Ausführungsbeispiel hierfür bei eimer in Dreieck geschalteten gesättigten Drosselspule 45 zeigt Fig. 5. Diese Anordnung läßt sich auch für einen Transformator mit primär in Dreieck geschalteter Wicklung verwenden, dessen Sekundärwicklung, an die die Verbraucher angeschlossen sind, in Stern geschaltet ist. Soll auch die Sekundärwicklung in Dreieck geschaltet werden, so kann man sie ähnlich

wie die Primärwicklung durch Drosselspulen belasten. Die Größe der sowohl primär als auch sekundär einzuschaltenden Drosselspulen ist dann so zu bemessen, daß die Oberwellen wieder unterdrückt werden.

Da mit wachsender Eisensättigung nicht nur an Eisen-, sondern auch an Kupfergewicht von Transformatoren und Drosselspulen gespart werden kann, ist es vorteilhaft, den Transformator bzw. die Drosselspule mit sehr hoher Sättigung auszuführen und den Magnetisierungsstrom durch einen Kondensator zu liefern. Zweckmäßig wird dann der Kondensator im Ölkessel des Transformators, eingebaut.

Die Drosselspule nach der Erfindung kann beispielsweise für die Kompensation langer Fernleitungen, insbesondere in Verbindung mit parallel geschalteten Kondensatoren, verwendet werden.

Claims (2)

45 Patentansprüche:

1. Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen, vorzugsweise der fünften, im Magnetisierungsstrom eisengesättigter Dreiphasen-Transformatoren oder -Drosselspulen durch Beeinflussung der dritten Oberwellen im Fluß mit Hilfe von symmetrisch auf die einzelnen Phasen einer Dreieckswicklung aufgeteilten Drosselspulen, die vorzugsweise so bemessen sind, daß sie bei der günstigsten Spannung gesättigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Drosselspulen einen gemeinsamen Rückschlußweg besitzen oder daß die Drosselspulen je eine Sekundärwicklung besitzen, die zueinander parallel geschaltet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Unterdrückung der fünften Stromoberwelle bei wechselnder Primärspannung parallel zu den gesättigten Zusatzdrosselspulen ein Kondensator und gegebenenfalls vor die Drosselspule eine weitere Drosselspule mit anderer Charakteristik geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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