DE730508C - Anordnung zur Unterdrueckung der Oberwellen von Drosselspulen oder Transformatoren - Google Patents

Description

• Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen von Drosselspulen oder Transformatoren Es ist eine Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen eisengesättigter Transformatoren oder Drosselspulen vorgeschlagen worden, bei der zwei oder mehrere Transformatoren oder Drosselspulen mit unterschiedlicher Innenschaltung oder unterschiedlicher Wicklungslage oder unterschiedlichem Aufbau des Eisenkernes oder geeigneten Kombinationen davon zueinander parallel, miteinander in Reihe oder in Kaskade so zusammengeschaltet werden, da,B die in verschiedenen Einheiten auftretenden Oberwellen sich nach außen ganz oder teüweise aufheben.
• Gemäß der Erfindung werden solche Anordnungen zur Unterdrückung der Oberwellen von Transformatoren oder Drosselspulen, die durch Gleichstrom vormagnetisiert sind, verwendet, indem jede Einheit aus zwei gleichartigen oder annähernd gleichartigen Trans formatoren oder Drosselspulen zusammengesetzt wird, die :vom Vormagnetisierungsstrom im Verhältnis zur gemeinsamen positiven Spannungs- oder Stromrichtung in entgegengesetztem Sinn durchflossen werden. Dadurch erhält man wieder eine Syrnme triereng der Kurve des aufgenommenen Stromes, da nicht mehr eine bestimmte Stromrichtung bevorzugt wird, und mit dieser Symmetrierung fallen alle geradzahligen Harmonischen wieder heraus, so daß man die bereits erwähnten Anordnungen zur Kompensierung der 5., 7. usw. Harmonischen anwenden kann. Ist n, die Zahl der verwendeten Einheiten, so ist die Ordnungszahl der sich gegenseitig auslöschenden Harmonischen allgemein, wenn n eine gerade Zahl ist, o-6am±l. Hierin durchläuft a alle Zahlen von i bis z , na alle ungeraden Zahlen von i bis oo.
• Werden n = q. Einheiten verwendet, so ist in obiger Gleichung für a einmal i und einmal z zu setzen. Es ergeben sich dann folgende Ordnungszahlen der sich tilgenden Harmonischen:

  für a = x : 5, 7 17, 1g, 29, 3I. 41, 43, ----

  für a = ?..- ix, 13 35,37 59, 6= ....

  Entscheidend ist lediglich.für die Wahl der Vormagnetisierungsamperewindungen, daß auch die Vormagnetisierung in allen beteiligten aktiven Eisenteilen gleich hohe Gleichflußinduktion bei abgeschaltetem Wechselstromkreis hervorrufen muß. Da im allgemeinen nur die mit der Wicklung versehenen Schenkel gesättigt werden, und da man da-

  gegen in den jochen zur Verringerung der

  Streuung nicht his zur Sättigung äelit.

  brauchen im allgemeinen nur die Gleichfluß-

  induktionen in den bewickelten Schenkeln

  gleich hoch gewählt zu werden. Besonders

  zweckmäßig ist es, für zwei gleichartige

  Drosselspulen einen gemeinsamen Eisenkern

  vorzusehen.

  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

  zeigt Fig. i der Zeichnung, bei dem die

  eine Einheit in Stern und die andere in Drei-

  eck geschaltet ist, so daf) sich beide Einheiten

  gegenseitig ihre 5.. ;., 17.. ig. usw. Harmo-

  nischen liefern, d. li. alle Harmonischen, deren

  Ordnungszahl gleich 6m -'-- i ist, worin in

  gleich 1, 3, 5 usw. ist. Die in Stern, geschaltete

  Einheit besteht aus den zwei fünfschenkligen,

  Drosselspulen i und 2 mit den Wechselstrom-

  wicklungen 3 und .4. Die Gleichstroinwick-

  lungen 6 und 7 sind so geschaltet, dal.l <her

  Gleichfluf,i die beiden Drosselspulen t ?-1n!1 .'.

  in entgegengesetztem Sinn durchsetzt. wie

  dies durch die Pfeile in F14. i an 4e eben ist.

  Damit die resultierende Stromaufnahme dieser

  beiden Drosselspulen i und z eine W-förmige

  Kurve besitzt, sind auf den zusätzlichen

  Schenkeln noch hurzschlulawicklungen S

  liziv',- g. aufgebracht.--'

  Die Drosselspulen . i i und bz besitzen

  WechselstromwicklunIgen 13 und i.1, die in

  Dreieck geschaltet sind. Die Gleichstrom-

  wiclztungen' 16 und 17 dieser Drosselspulen

  sind wiederum so geschaltet, daß die-Drossel-

  spülen ii -und 12 in entgegengesetztem Sinn

  Vom Gleichfluß durchsetzt -werden: Die Gleich-

  stromerregung aller .1 Gleichstromwicklungen

  wird von einer- Batterie 18 geliefert. Die Höhe

  der'- Vörmagnetisierung kann - durch einen

  regelbaren Widerstand-ig eingestellt werden.

  Beinißt man die Drosselspulen 1, 2, 11 und 1 2

  so, daß sie bei abgeschalteter Vormagnetisie-

  rung vom Wechselstromnetz gleiche Mal;'neti-

  -,ierttn',#sleistting -aufnehmen und daß sie

  gleichartig verzerrte Xagnetisierungsstrom-

  kurven je Schenkel besitzen, so lieben sich

  die 5., 7.,--17., ig. usw. Harmonischen im re-

  sultierenden Magnetisierungsstrom der vier

  Drosselspulen auf, d.li. alle Harmonischen,

  der=en Ordnüri#",szalt1 gleich 6;11 -i- i ist, worin

  m gleich 1, 3. 5 usw. ist. Wählt man nun die

  Gleichstromvorma-netisierung so, daf) sie in

  allen aktiven Eisenteilen - gleiche Gleichflul.l-

  induktion hervorruft, so lieben sich auch die

  geradzahli4en Harmonischen der Drossel-

  spulen ,i tmd z- und ' der Drosselspulen i i

  und t z gegenseitig auf, so daß der resultie-

  rende _VIagnetisierungsstrom aller Drosselspu-

  len bei. beliebig -hoher Sättigung keine gerad-

  zahlijen Harmonischen und wegen der Stern-

  schaltung der einen und der Dreieckschaltung

  der anderen Gruppe, auch keine 5., 7., 1,--, 1 g.

  usw. Harmonischen enthält. d. h. keine Har-

  monischen, deren. Ordnungszahl gleich 6 in -

  ist. worin in gleich i, 3, 5 usw. ist.

  Statt bei den Drosselspulen, i und 2 kurz-

  :esclilossene V# ichlangen auf den zusätzlichen

  Schenkeln aufzubringen, die dazu dieiicri, dem

  Gleichfluß einen Weg zu bieten, kann 111a11

  auch eine kurzgeschlossene Dreiecktvicl;lung

  für die Drosselspulen i und 2 vorsehen.

  Man kann die Drosselspulen i und 1- auch

  miteinander vereinigen. indem inan für leide

  einen beineinsamen I:isenl::ern versieht. Der

  gemeinsame Eisenkern erhält dann zweimal

  5 Schenkel. Die Wicklungsschaltung wird s,)

  getroffen, daß in ülereinanderliegendcn 1>c-

  wickelten Schenkeln die Grundwellen: chi-

  '%G'ecliselflüsse um 30 elektrische Grade gegen-

  einander verschoben sind. ;Ian erreicht dann

  den Vorteil, dall an Eisen gespart «-erden

  kann. da in dein gemeinsamen loch nur noch

  i:@i@itstcns annähernd der halbe Wechselfluß

  eines Schenkels auftritt. In entsprechender

  @t-cise kann nian auch die Drosselspulun 111f1

  i i miteinander vereinigen.

  Man kann zur Vermeidung von zusätz-

  lichen Schenkeln auch je zwei deichartige

  Drosselspulen miteinander vereinigen, wie e<

  in Fig. 2 dargestellt ist. .2o ist der "einein-

  ;#ame seclisschenl:li"e Eisenkern.. Auf den

  linken drei Schenkeln sind die i@"ech=e@st@om-

  wichlun 4e11 3 der Drosselspule i. auf den

  rechten drei Schenkeln die \Z'ecliseistroni-

  wicklungen .1 c1er Drosselspule 2 aufgebracht.

  und zwar sind die Wicklungen im Ge-unsatz

  zu dein Ausführungsbeispiel gemäß F14. t

  nicht zueinander parallel. sondern miteinander

  in Reihe geschaltet. 6 und 7 sind wieder die

  Gleichstromwicklungen der Drnsselspulen i

  und 2. h, entsprechender Weise ist auch für

  die Drosselspulen i i und 1 2 ein 4cineinsamcr

  E isenket'll 21 vorgesehen. Auch die @t-ec@sel-

  sti i@mtt"i@li@in4f'Il 13 und il- der Drosselspulen

  i i und 12 sind miteinander in Reihe

  schaltet. 16 und 17 sind #,T:ic:d"r clic Gleich-

  stromwieklungen der Drosselspulen i i und

  1.2. 1,9 ist die Batterie, ig der regelbare Vor-

  schaltwiderstand. Der Querschnitt der Joche

  iiiniint ztvecl:mäl:ü4, wie in. F14. 2 dargestellt.

  egen die Symmetrieachse hin zu. tun dein

  nach der - Svminetrieaclise zu steigen<Ic@n

  (Ileicliflul:l Rechnung zu tragen.

  Besonders zweckmäßig i1_ es. die @@-cch@el-

  stroinwicklungen der @r@@sselspulen i urt<1

  oder i i und 1= so anzuordnen, dall auf je

  zwei benachbarten Sehenkeln derisenkeric

  2o odür =1 zwei gleichartige, d.li. \(-)ii der-

  sell>en -Phasen- od._r verketteten Spannring

  bzu-. von demselben Phasen- oder verketteten

  Stroms erregte «-icklungen aufgebracht sind,

  die vom Gleichfluß in entgegengesetzten, Sinn

  durchflossen werdet,, weil dadurch das Joch-

  eisen nirgends von der Summe mehrerer Schenkelgleichflüsse vormagnetisiert wird.
• Besonders zweckmäßig ist eine- Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, bei der alle vier Drosselspulen einen gemeinsamen Eisenkern besitzen. Soweit die Teile mit denen der Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt. a5 ist ein zwölfschenkliger Eisenkern. 3 sind die Wechselstromwicklungen der Drosselspule 1, d. die Wechselstrornwicklungen der Drosselspule 2, 13 die Wechselstromwicklungen der Drosselspule i i und 14 die Wechselstromwicklungen der Drosselspule i2. 6, 7, 16 und 17 sind die eiltsprechenden Gleichstromwicklungen. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, dafh auf je zwei benachbarten Schenkeln gleichartig vom @-%'ecliselstrom erregte R"icklungen der Dross s elspulen i und 2 bzw. i i und 12 aufgebracht sind, die vom Gleichfluß in entgegengesetztem Sinn durchflossen werden. Auf übereinanderliegenden Schenkeln sind die Wicklungen so angebracht, daß die entsprechenden Wechselflüsse um 3o elektrische Grade gegeneinander versetzt sind, während die Gleichflüsse gleich-,"er icbtet sind. Man erreicht durch diese Anordnung den Vorteil, daß in dem gemeinsamen Joch (Mitteljoch) nur etwa der halbe Fluß eines Schenkels auftritt und daß man ferner hinsichtlich der Gleichstrommagnetisierung einen symmetrischen Aufbau der Anordnung erhält.
• In den Ausführungsbeispielen sind -Schaltungen angegeben, durch ,die die 5., 7. usw. Harmonischen unterdrückt werden, d. h. alle Harmonischen, deren Ordnungszahl gleich 6/r1+ 1 ist, worin in gleich 1, 3, 5 usw. ist. Man kann die Artordnungen nach der Erfindung auch anwenden, wenn noch mehr Harmonische, beispielsweise auch die i 1., 13. usiv. Harmonischen unterdrückt «-erden sollen. Beispielsweise kann man, wenn man vier Einheiten von Drosselspulen vorsieht, so daß die niedrigste Ordnungszahl der noch auftretenden Oberwelle 23 ist, bei Verwendung von vormagnetisierten Drosselspulen jede Einheit aus zwei gleichartigen Drosselspulen zusammensetzen, die vom Gleichfluß in entgegengesetztem Sinn durchflossen werden. Auch hier kann, man für je zwei gleichartige Drosselspulen einen gemeinsamen Eisenkern vorsehen und kann entsprechend Fig. 3 die einzelnen Einheiten, deren Phasenflüsse um - -gegeneinanderversetzt sind, auf Übereinander- liegenden Schenkeln eines gemeinsamen Eisenkernes so anordnen, daß in dem gemeinsamen Jochstück zwischen zwei Drosselspulen nur etwa des Schenkelflusses auftritt, wobei tt die Zahl der Einheiten ist. Man kann auch beispielsweise die Anordnung so treffen, daß man jede der Drosselspulen i und 2 bzw. ii und 12 aus drei Einzeldrosselspulen zusammensetzt. Man kann auch je zwei von der gleichen Stern- bzw. verketteten Spannung erregte oder vom gleichen Stern- bzw. Dreieckstrom durchflossene Einphasendrosselspulen miteinander vereinigen, indem man einen gemeinsamen dreischenkligen Eisenkern vorsieht, dessen mittlerer Schenkel die Gleichstromwicklung trägt und auf dessen beiden äußeren Schenkeln die miteinander in Reihe oder zueinander parallel ,geschalteten Wechselstromivicklungen aufgebracht sind.
• Die beschriebenen Drosselspulen sind insbesondere geeignet für die Blindleistungskompensation von Wechselstromfernleitungen. Die Drosselspulen werden dann längs der Leitung verteilt und in Abhängigkeit von den elektrischen Verhältnissen der Leitung geregelt. Zur Regelung der Drosselspulen können alle diejenigen Mittel angewendet werden, die man auch bereits zur Steuerung des Erregerstromes von Blindstrommaschinen kennt. Insbesondere kommen auch Schnellregler und gesteuerte Gleichrichter in Frage. Die gesteuerten Gleichrichter können beispielsweise von einem an sich bekannten Blindleistungskompensationsrelais (vgl. E. T. Z. 1929, S. 979 bis 981.) beinflußt werden, das die Stärke des abgegebenen Gleichstromes so lange verändert, bis die Drosselspule die zur ILompensierung der einzelnen Leitungsabschnitte erforderliche Blindleistung aufnimmt. Man kann auch die Vormagnetisierung in Abhängigkeit von der Spannung steuern, wobei man die Anordnung zweckmäßig so trifft, daß bereits bei geringen Änderungen der Spannung grol.te Blindleistungsänderungen erfolgen. Hierzu kann man beispielsweise die -Netzspannung mit einer konstanten Spannung vergleichen und kann bei Abweichung der Netzspannung v an diesem Vergleichswert die Vormagnetisierung der Drosselspulen verstärken bzw. schwächen. Man kann auch jede Drosselspule mit zwei Vormagnetisierungswicklungen versehen, von denen die eine von einem konstanten Gleichstrom gespeist wird, während die Speisung der anderen in Abhängigkeit von den elektrischen Verhältnissen der Leitung geändert wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen von Drosselspulen oder Transformatoren, bei der zwei oder mehrere Transformatoren oder Drosselspulen mit unterschiedlicher Innenschaltung oder unterschiedlicher `'Wicklungslage oder unterschiedlichem Aufbau des Eisenkernes so zusammengeschaltet sind, daß sich die in den verschiedenen Einheiten entstehenden Oberwellen nach außen ganz oder teilweise aufheben, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von gleichstromvormagnetisierten Transformatoren oder von gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen, die insbesondere zur Blindstromregelung von Fernleitungen .dienen, jede Einheit aus zwei gleichartigen Drosselspulen besteht, die vom Gleichfuß in entgegengesetztem Sinn durchsetzt werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosselspulen oder Transformatoren einen gemeinsamen Eisenkern besitzen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei gleichartig vom Wechselstrom erregte Schenkel der beidenDrosselspulen oder Transformatoren nebeneinander angeordnet sind und vom Gleichfluß in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden. q.. Anordnung nach Anspruch z oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Einheiten von Drosselspulen, deren Schenkelwechselflüsse je um 3o elektrische Grade gegeneinander versetzt sind, ein gemeinsames Joch besitzen und so geschaltet sind, daß in deren gemeinsamem Joch nur etwa die Hälfte eines Schenkelwechselflusses auftritt.