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Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen in Netzen mit einem oder
mehreren Transformatoren oder Drosselspulen Wegen des nichtlinearen Zusammenhanges
zwischen dem magnetischen Fluß und den Amperewindungen bei Transformatoren und Drosselspulen
treten Oberwellen im Magnetisierungsstrom auf. Bei Drehstromtransformatoren oder
Dr ehstromdrosselspulen ist die Oberwelle niedrigster Ordnungszahl die fünfte. Insbesondere,
,wenn eine große Zahl von Transformatoren .oder Drosselspulen in einem Netz vorhanden
ist, können die Oberwellenströme zu Unzuträglichkeiten führen und die Netzspannung
stark verzerren.
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Gemäß der Erfindung kann dieser Nachteil dadurch vermieden werden,
daß man die speisenden Generatoren von Oberwellenströmen weitgehend entlastet bzw.
daß man vermeidet, daß die Oberwellen der - Magnetisierungsströme ihren Weg über
große Streuinduktivitäten von Zwischentransformatoren oder Strombegrenzungsdrosselspulen
und ähnlichen Apparaten nehmen. Hierzu kann man beispielsweise in die Nähe der Generatoren,
vorzugsweise vor den zwischen dem Netz und dem _ Generator liegenden Zwischentransformatoren,
Strombegrenzungsdrosselspulen und ähnlichen Apparaten eine Drosselspule mit solcher
Bemessung an das Netz anschließen, daß sie Oberwellen annähernd gleicher Größe,
aber entgegengesetzten Vorzeichens, wie die anderen im Netz verteilten Transformatoren
oder Drosselspulen aufnimmt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für die
konzentrierte Obenvellenkompensation der Transformatoren eines, ganzen Netzes dargestellt.
i ist der Generator, der über einen Transformator ,2 und die Strombegrenzungsdrosselspulen
Sein Netz q. speist, in dem einzelne Transformatoren 5 angeordnet sind. Die Transformatoren,
die als normale Dreischenkelkerntransformatoren ausgeführt sein können, können beispielsweise
alle in Stern-Stern geschaltet sein. Diese Transformatoren belasten dann das Netz
mit Magnetisierungsströmen, deren Kurvenform W-förmig ist. Um die durch diese Transformatoren
5 erzeugten Oberwellen des Magnetisierungsstromes vom Generator i fernzuhalten,
ist eine Drosselspule 6 oder ein
Transformator vorgesehen. Diese
Drosselspule besitzt einen vierschenkligen Eisenkern und ist in Stern geschaltet.
Der Magnetisierungsstrom dieser Drosselspule ist wegen des vorhandenen vierten Sehenkels
M-förmig, so daß die Drosselspule bei entsprechender Bemessung gerade solche Oberwellen,
insbesondere eine fünfte Oberwelle solcher Amplitude aufnimmt, daß die von den anderen
Transformatoren 5 erzeugten Oberwellen ausgeglichen werden. Der Ausgleich beruht
dabei auf folgender C;berlegung: Bei einem primär in Stern, sekundär in Dreieck
geschalteten Transformator, der einen oder mehrere zusätzliche Schenkel besitzt,
kehren sich die Vorzeichen einiger Oberwellen, insbesondere das Vorzeichen der fünften
Oberwelle, beim C- bergang der Dreieckswicklung vom Kurzschluß auf Leerlauf um.
Sind daher im Netz dreischenklige Transformatoren in Stern-Sternschaltung vorgesehen,
die wegen des fehlenden vierten Schenkels dieselbe Kurvenform des Magnetisierungsstromes
besitzen wie ein vierschenkliger Transformator mit kurzgeschlossener Dreieckswicklung,
so können die fünften Oberwellen dadurch ausgeglichen werden, daß man eine viersehenklige,
in Stern geschaltete Drosselspule vorsieht, die keine Dreieckswicklung besitzt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Drosselspule 6 jedoch noch
eine in Dreieck geschaltete Sekundärwicklung, die über eine regelbare Drosselspule
7 geschlossen ist. Dadurch hat man es in der Hand, die Größe der Oberwellen, die
die Drosselspule 6 aufnimmt, dem jeweiligen Schaltzustand des Netzes anzupassen.
Statt einer Drosselspule kann man auch mehrere Drosselspulen verwenden. Man kann
auch die Drosselspule aus drei Einphasendrosselspulen zusammenschalten.
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Man kann die Fernhaltung der Oberwellen vom Generator auch durch anders
geschaltete Drosselspulen bewirken, die so auszubilden sind, daß sie eine oder mehrere
Oberwellen der Transformatoren des Netzes, soweit sich diese nicht von selbst ausgleichen,
aufheben. Sind, wie im Ausführungsbeispiel vorausgesetzt, im Netz in Stern geschaltete
Dreischenkeltransformatoren vorhanden, so kann man die Oberwellen, und zwar vorzugsweise
die fünfte oder die siebente, durch eine Drosselspule ausgleichen, die z. B. primär
in Dreieck geschaltet ist. Wenn nämlich bei fehlender dritter Oberwelle im magnetischen
Fluß im Eisen die Grundwellenflüsse zweier Drosselspulen oder Transformatoren um
3o elektrische Grade gegeneinander versetzt sind, so haben ihre fünften und siebenten
Oberwellen des Magnetisierungsstromes entgegengesetztes Vorzeichen. Da nun die Drosselspule
in Dreieck geschaltet ist, so sind die Grundwellen ihrer magnetischen Flüsse um
30 elektrische Grade gegenüber den Grundwellen der "Transformatoren 5 verschoben.
.Wegen der Dreieckschaltung der Drosselspulen und des dreischenkligen Eisenkernes
der Transformatoren sind in den magnetischen Flüssen keine dritten Oberwellen vorhanden.
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Sind im Netz in Dreieck geschaltete dreischenkelige Transformatoren
vorhanden, so kann man deren Oberwellen durch eine dreischenkelige Drosselspule
ausgleichen, die in Stern geschaltet ist. Hat die Ausgleichsdrosselspule 6 aber
vier Schenkel und eine in Stern geschaltete Primärwicklung, so muß sie mit einer
kurzgeschlossenen Dreieckswicklung versehen werden.
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Sollen die fünften und siebenten Oberwellen eines Txansformators bzw.,
wie im vorliegenden Fall, einer Anzahl von Transformatoren ausgeglichen werden,
so verwendet man eine Drosselspule, deren GrundwellenflÜsse um 30 elektrische
Grade gegenüber den Grundwellenflüssen des Transformators versetzt sind, und die
hinsichtlich der dritten Oberwellen im magnetischen Fluß die gleichen Eigenschaften
aufweist wie, der Transformator, also bei fehlenden dritten Oberwellen im magnetischen
Fluß des Transformators auch keine dritten Oberwellen besitzen darf oder bei vorhandenen
dritten Oberwellen im Phasenfluß der Transformatoren auch dritte Oberwellen im Phasenfluß
besitzen mul3.
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Wie an Hand der Zeichnung erläutert, kann man aber auch die Oberwellen,
und zwar vorzugsweise die fünfte, dadurch kompensieren, daß man eine Drosselspule
mit einem anderen Kernaufbau als die im Netz vorhandenen Trinsformatoren verwendet.
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Um eine gewünschte Phasenlage der von der zum Ausgleich dienenden
Drosselspule. aufgenommenen Oberwellen zu erhalten, braucht man diese Drosselspule
nicht unmittelbar an (las Netz anzuschließen, sondern man schaltet beispielsweise
zwischen die Drosselspule und das Netz einen Spannungsteiler, der aus schwächer
gesättigten Drosselspulen besteht. Man kann aber auch z. B. die höher gesättigte
Drosselspule über einen Drehtransformator an das Netz anschließen, wodurch man jede
gewünschte Phasenlage der Oberwellen erzielen kann.