DE764332C - Anordnung zur Unterdrueckung der Harmonischen, vorzugsweise der fuenften und siebenten, im Strom bzw. in der Spannung von gesaettigten Drehstromdrosselspulen oder -transformatoren - Google Patents

Anordnung zur Unterdrueckung der Harmonischen, vorzugsweise der fuenften und siebenten, im Strom bzw. in der Spannung von gesaettigten Drehstromdrosselspulen oder -transformatoren

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DE764332C
DE764332C DES119439D DES0119439D DE764332C DE 764332 C DE764332 C DE 764332C DE S119439 D DES119439 D DE S119439D DE S0119439 D DES0119439 D DE S0119439D DE 764332 C DE764332 C DE 764332C
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winding
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DES119439D
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English (en)
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Erich Dr-Ing Friedlaender
Oskar Dipl-Ing Schmutz
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • H01F27/385Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings for reducing harmonics

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • .Anordnung zur Unterdrückung der Harmonischen, vorzugsweise der fünften und siebenten, im Strom bzw. in der Spannung von gesättigten Drehstromdrosselspulen oder -transforrnatoren Bekannt ist eine Anordnung zur Unterdrückung der Harmonischen im Strom bzw. in der Spannung von gesättigten Drehstromdrosselspulen oder gesättigten Drehstromtransformatoren. Um die fünften und siebenten Harmonischen zu unterdrücken, werden jeweils zwei Drehstro@mdrosselspulen bzw. Drehstro,mtransformatoren gleicher Magnetrisierungsleistung vorgesehen, die so geschaltet sind, daß sich im Summenstrom bzw. in der Summenspannung die fünften und siebenten Harmonischen herausheben. Hierzu wird z. B. der eine Transformator (die eine Drosselspule) in Sterndreieck (in Stern mit Dreiecksausgleichswicklung) und der andere Transformator (die andere Drosselspule) in Dreieckstern (in Dreieck) geschaltet, so daß die Grundwellen der Flüsse um 30° gegeneinander versetzt sind. Man könnte auch beide Transformatoren (Drosselspulen) oder einen (eine) von beiden in Zickzack schalten. Man kann für jeden Transformator einen dreischenkligen Eisenkern vorsehen. Man kann aber auch einen vier- oder fünfschenkligen Eisenkern (Manteltype) verwenden oder jeden Transformator (jede Drosselspule) aus drei Einphasentransformatoren (Einphasendrosselspulen) zusammensetzen, wobei nur zu beachten ist, daß bei Verwendung eines zusätzlichen Schenkels oder bei Verwendung von drei Einphasentransformatoren die fünften und siebenten Harmonischen im llagnetisierungsstrom um i8o' e1. versetzt liegen denen in einer Drosselspule ohne vierten Schenkel, -wenn diese nur eine Stern-oder Zickzackwicklung, aber keine Dreieckswicklung besitzt, und wenn die Streuung zwischen den Jochen cernachlässigbar klein ist.
  • Gemäß der Erfindung werden zur Ilompensation der Harmonischen bzw. zur Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse die Sekundärwicklungen entsprechend geschaltet, und es wird eine leitende NFerbindung der Hochspannungswicklungen vorgesehen, indem z. B. Anzapfpunkte der einen Hochspannungswicklung mit Anzapfpunkten oder Wicklungsenden der anderen verbunden werden. Die Vorteile, die durch die Anordnung nach der Erfindung auftreten, werden im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Schaltet man beispielsweise die Primärwicklungen in Reihe und die Reihenschaltungen in Stern oder Dreieck, und ruft man durch die Sekundärwicklungen bzw. durch zusätzliche Sekundärwicklungen auf Drosselspulen die erforderliche Pliasencerschiebung der Grundwellen der Flüsse hervor, so erreicht man den Vorteil, daß die hohen Anforderungen an die Isolation, die sonst, wenn die Primärwicklung eines Transformators bzw. einer Drosselspule in Zickzack oder in Dreieck geschaltet ist, erforderlich ist, leerabgesetzt werden können.
  • In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel hierfür dargestellt. Bei der Anordnung nach Fig. i sind zwei gesättigte Drosselspulen i und 2 vorgesehen, welche an das Drehstromnetz von beispielsweise 300 kV mit den Phasen R, S und T angeschlossen sind. Die primäre Phasenwicklung i i der Drosselspule i und die primäre Phasenwicklung 2 2 der Drosselspule 2 sind miteinander in Reihe geschaltet und liegen zwischen den Phasen R und S. Zwischen den Phasen S und T liegt die Reihenschaltung der Wicklungen 12 und 23, und zwischen den Phasen T und R liegt die Reihenschaltung der Wicklungen 13 und 21. Je zwei Phasenwicklungen sind also in Reihe und die Reihenschaltungen sind in Dreieck; geschaltet. Die sekundären Phasenwickhingen 14., i5 und 16 bzw. 2d.. 25 und 26 sind in Zickzack mit -- 15 bzw. - 15' e1. Drehung geschaltet. Die in Zickzack geschalteten Sekundärwicklungen der beiden Drosselspulen sind zueinander parallel geschaltet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Flüsse der Grundwelle um 30' e1. gegeneinander versetzt si:id. Außerdem erhält noch jede Drosselspule eine besondere Dreieckswicklung 17 bzw. 2;, es genügt aber auch. nur einer Drosselspule eine Dreieckswicklung zu geben.
  • In Fig. -2 ist das Vektordiagramin der in Fig. i gezeichneten Anordnung dargestellt. und zwar ist jeder Vektor mit dem gleichen Bezugszeichen versehen «-orden wie diejenige Wicklung, deren Spannung er darstellt. RX ist die Spannung an der Wicklung i i, 1S die Spannung an der tfiichlung 22, RZ ist die Spannung an der Wicklung 21 und ZT die Spannung an der Wicklung 13. SI' ist die Spannung an der Wicklung 12 und I'T die Spannung an der Wicklung 23. Man sieht, daß die Spannungen und damit die Grundwellen der Flüsse in entsprechenden Schenkeln beider Drosselspulen, also z. B. in den linken Schenkeln beider Drosselspulen, um 30= e1. gegeneinander versetzt sind. Wie das Spannungsdiagramm der Fig. 2 zeigt. ist die Spanmingsbeanspruchung der Primärwicklungen, die an die Hochspannung angeschlossen sind, ähnlich der einer gewöhnlichen Sternschaltung. Wie sich die magnetisierenden Amperewindungen je Schenkel zusammensetzen. ist in Fig.2 ebenfalls dargestellt, und zwar ist das Ampereivindungsdiagramin für den linken Schenkel der Drosselspule i gezeichnet. wobei der Einfachheit halber alle Vektoren um 9o= gedreht sind, so daß die resultierenden magnetisierenden Amperewindungen AIh finit der Spannung RX zusammenfallen. llit wi ist die Windungszalil der Wicklung i i. mit w., und «3 sind die Windungszahlen der beiden Teilwicklungen der Wicklung 14 bezeichnet. Die resultierenden magnetisierenden Amperewindungen All- setzen sich zusammen aus den Amp:rewindungen Jrts ' -z;". Ix ' und iT -z w.. In entsprechender Weise setzen sich auch die Amperewindungen für die übrigen Schenkel aus IST - «i, is - und il{ -z w, bzw. aus JTtt ' n'i# 1T«', und is ' «':i zusammen. Die Bezeichnung der Ströme geht aus Fig. i hervor.
  • Wie bereits erwähnt, ist die Spannungsheanspruchung der Primärwicklungen, die beispielsweise an ein 3oo kV-Netz angeschlossen sind. ähnlich der einer gewöhnlichen Sternschaltung. Die Sekundärwicklungen können für eine geringe Spannung. z. B. io kV. bemessen werden, so daß die Isolierung dieser Wicklungen keine Schwierigkeiten macht. Zur Festlegung des Eisenpotentials bzw. zum Anschluß von Erdschlußspulen ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i noch eine kleine Hilfsdrosselspule 28 vorgesehen, die in Zickzack geschaltet und an die Punkte X, Y und Z angeschlossen ist und deren Sternpunkt mit den Eisenkernen der beiden Drosselspulen verbunden ist. Werden die gesättigten Drosselspulen zur Konstanthaltung der Spannung langer Übertragungsleitungen verwendet, so kann man an die Sekundärwicklungen, wie in Fig. i dargestellt ist, Kondensatoren 18 legen, um auch Leistungen übertragen zu können, die über die natürliche Leistung der Fernleitung hinausgehen. Die Kondensatoren werden in an sich bekannter Weise so bemessen, daß die voreilende Blindstromaufrahme der gesamten Anordnung bei sinkender Spannung in einem gewissen Bereich zunimmt.
  • In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Primärwicklungen der beiden Drosselspulen sind wieder miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen sind in Dreieck geschaltet. Die Sekundärwicklungen 14, 15 und 16 der Drosselspule i sind in Stern, die Sekundärwicklungen 24, 25 und 26 der Drosselspule :2 sind in Dreieck geschaltet. Die Sekundärwicklungen der beiden Drosselspulen sind wieder zueinander parallel geschaltet. An die Sekundärwicklungen sind die Kondensatoren 18 bei diesem Ausführungsbeispiel in Sternschaltung angeschlossen. Die Drosselspule i besitzt in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel noch eine an sich nicht unbedingt erforderliche Dreieckswicklung 17. Die Sekundärwicklungen der Drosselspulen werden für eine geringe Spannung bemessen. Zur Festlegung des Sternpunktes des Hochspannungsnetzes ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Transformator 28 vorgesehen, dessen Primärwicklung in Stern geschaltet ist und der eine kurzgeschlossene Dreieckswicklung besitzt.
  • Man kann auch bei der Anordnung nach Fig. 3 der Drosselspule 2 Sekundärwicklungen geben, die in Zickzack geschaltet sind. Man muß dann wenigstens auf einer der beiden Drosselspulen außerdem noch eine kurzgeschlossene Dreieckswicklung aufbringen, wie dies für die Drosselspule i gezeichnet ist.
  • In Fig.4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches mit dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt bis auf den Unterschied, daß der Sternpunkt des Systems in anderer Weise gebildet wird. Bei der Anordnung nach Fig.4 besitzt zu diesem Zweck die Drosselspule i Wicklungen 3i, 32 und 33, und die Drosselspule 2 besitzt Wicklungen 44 42 und 43. Die Wicklungen 41, 42 und 43 sind in Stern geschaltet. Das freie Ende der Wicklung 41 ist mit dem einen -Ende der Wicklung 3 i verbunden, deren anderes Ende am Punkt Y liegt. Das freie Ende der Wicklung 42 ist mit dem einen Ende der Wicklung 32 verbunden, deren anderes Ende am Punkt Z liegt. Das freie Ende der Wicklung 43 ist mit dem einen Ende der Wicklung 33 verbunden, deren anderes Ende am Punkt X liegt. Man erreicht dadurch, daß der Sternpunkt der Wicklungen 41, 42 und 43 den Sternpunkt des Hochspannungssystems bildet. Die Wicklungen 41 und 3 i bedingen z. B., daß zwischen dem Sternpunkt O und dem Punkt Y eine Spannung auftritt, welche mit der Spannung R0 in Phase ist und die sich aus zwei Komponenten zusammensetzt, von denen die eine phasengleich mit der Spannung RZ (Wicklung 4i), die andere phasengleich mit der Spannung RX (Wicklung 31) ist. In entsprechender Weise bewirken die Wicklungen 32 und 42, daß zwischen dem Sternpunkt O und dem Punkt Z eine Spannung auftritt, welche die gleiche Richtung wie die Spannung SO hat und die sich aus zwei Komponenten zusammensetzt, von denen die eine phasengleich mit der Spannung SX (Wicklung 42), die andere phasengleich mit der Spannung SY (Wicklung 32) ist. Die Wicklungen 33 und 43 bewirken, daß zwischen dem Sternpunkt O und dem Punkt X eine Spannung auftritt, welche phasengleich mit der Spannung TO ist und die sich aus zwei Komponenten zusammensetzt, von denen die eine phasengleich mit der Spannung TY (Wicklung 43) und die andere phasengleich mit der Spannung TZ (Wicklung 33) ist. Die Wicklungen 3i, 32 und 33 und 41, 42 und 43 werden für eine niedrige Spannung bemessen.
  • Die in Dreieck geschalteten Wicklungen sind wieder mit 17 und 27 bezeichnet.
  • Bei. den bisher beschriebenen Schaltungen waren jeweils zwei primäre Phasenwicklungen miteinander in Reihe, und die Reihenschaltungen waren in Dreieck geschaltet worden. Man kann aber auch die Phasenwicklungen miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Stern schalten und erhält auch bei solchen Anordnungen eine günstige Isolationsbeanspruchung. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 5. Soweit die Teile mit denen der Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Wicklungen 21, 22 und 23 sind in Stern geschaltet. Die Wicklung 2 1 liegt in Reihe mit der Wicklung i i, die Wicklung 22 in Reihe mit der Wicklung i2 und die Wicklung 23 in Reihe mit der Wicklung i3. Die Sekundärwicklungen 14, 15 und 16 der ersten Drosselspule i sind wiederum in Stern, die Wicklungen 24, 25 und 26 der zweiten Drosselspule -2 sind in Dreieck geschaltet. Diese Stern- und Dreiecksschaltungen liegen zueinander parallel. Die Drosselspule i erhält außerdem noch eine Dreieckswicklung 17.
  • Man kann auch, wenn die Primärwicklungen miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Stern geschaltet sind, die Sekundärwicklungen der einen Drosselspule in Stern und die der anderen in Zickzack und die beiden Sekundärwicklungen zueinander parallel schalten. Man kann auch die Sekundärwicklungen jeder der beiden Drosselspulen in Zickzack mit -I- 1s bzw. - 1s° e1. Drehung schalten. Auch hierbei werden die Sekundärwicklungen der beiden Drosselspulen wieder zueinander parallel geschaltet. Sowohl bei der einen als auch bei. der anderen beschriebenen Ausführungsform ist es vorteilhaft, noch eine besondere Dreieckswicklung auf jede Drosselspule aufzubringen, um sinusförmige Flüsse zu erhalten, bzw. um das Auftreten von dritten Magnetisierungsstromharmonischen zu ermöglichen. Für den Fall, daß die eine Sekundärwicklung in Stern geschaltet ist, kann man zur Erzeugung sinusförmiger Flüsse die Dreieckswicklung auf dieser Drosselspule ersparen und kann dafür eine Verbindung der Sternpunkte der in Stern geschalteten und der in Zickzack geschalteten Wicklungen vornehmen.
  • Eine andere Ausführungsmöglichkeit zeigt Fig. 6. Die Primärwicklungen sind wieder so geschaltet wie bei der Anordnung gemäß Fig. 5. Man könnte sie aber auch so schalten wie bei der Anordnung gemäß Fig. i. Die Sekundärwicklungen 14, 1s und 16 sind in Dreieck geschaltet, und die Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse um 3o° e1. wird dadurch erreicht, daß die Phasenwicklungen 24,25 und 26 mit bestimmten Punkten der Dreieckswicklung 1.4, 1s, 16 der Drosselspule i verbunden sind, und zwar erfolgt die Verbindung so, daß jeweils das eine Ende einer sekundären Phasenwicklung der Drosselspule 2 mit dem Verbindungspunkt zweier sekundärer Phasenwicklungen der Drosselspule i verbunden ist, während das andere Ende dieser sekundären Phasenwicklung der Drosselspule 2 mit der -:Titte der dritten sekundären Phasenwicklung der Drosselspule i verbunden ist. Zum besseren Verständnis der in Fig. 6 gezeichneten Schaltung ist in Fig. 7 das zugehörige Vektordiagramm dargestellt, und zwar ist hier, wie auch bei den folgenden Vektordiagrammen, jeder Vektor mit dem gleichen Bezugszeichen wie die Wicklung, deren Spannung er darstellt, versehen. r-, s, t sind das Spannungsdreieck der in Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen 14, 1s und 16 der Drosselspule i. Die Punkte a, b und c sind die Anzapfpunkte der sekundären Phasenwicklungen der Drosselspule i, die in der -litte zwischen den Phasen r- und s bzw. s und t bzw. t und r liegen. Die Wicklung 2.4 ist mit dem einen Ende mit dem Punkt r, mit dein anderen Ende mit dem Punkt b verbunden. In entsprechender Weise erfolgt auch die Verbindung der Wicklungen 25 und 26 mit den zugehörigen Punkten der Wicklungen 1,.1., i 5 und 16. wie es in Fig.6 dargestellt ist. 'Mit 18 sind in dieser die an die Selzundärwickluiigen angeschlossenen, in Stern geschalteten Kondensatoren bezeichnet.
  • Eine andere Möglichkeit zur Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse besteht darin, daß man die Sekundärwicklungen beider Drosselspulen bzw. Transformatoren in Dreieck schaltet. Sie «-erden aber nicht mit ihren Dreieckseckpunkten parallel geschaltet, sondern mit so gewählten Punkten des Dreiecks, daß hierdurch «-leder die 3o°-Verschiebung der Grundwellen der Flüsse erzwungen wird.
  • In Fig. S ist hierfür ein Ausführungsbeispiel gezeigt, und zwar besteht zum Unterschied von den früheren Ausführungsbeispielen jede DrehstromdrosseIspule i bzw. 2 aus drei Einpliasendrosselspulen. Die Wicklung ist für jede Einphasendrosselspule z%t-eiphasig gezeichnet.
  • Die Primärwicklungen. «-elche den Primärwicklungen der früheren Ausführungsbeispiele entsprechen, sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen, ebenso die Sekundärwicklungen. Die Primärwicklungen i i und 21 bzw. 12 und 22 bzW. 13 und 23 sind «-leder miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Stern geschaltet. Die `elcuiidärwicklungen 1.4, 1s und 16 sind in Dreieck geschaltet, ebenso die Wicklungen ?4., 25 und ;26. Die beiden in Dreieck geschalteten Wicklungen der Drosselspulen i und 2 sind so miteinander verbunden, daß eine Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse in den beiden aus je drei Einphasendrosselspulen bestehenden DrelistromdrosseIspulen um 30' e1. auftritt. Wie die Verbindung vorgenommen werden muß, zeigt Fig. ct. und zwar ist jeder Vektor mit dein gleichen Bezugszeichen versehen worden wie dieienige Wicklung, deren Spannung er darstellt. L.'1, I'1, TV, sind das Spannungsdiagramm der in Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen der Drosselspule i. L'. l'- U% sind das Spannungsdiagramm der in Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen der Drosselspule a. Mit A, B und C sind diejenigen Punkte bezeichnet, die beiden Dreieckswicklungen gemeinsam sind. Die technische Aiisführungder Verbindungen bei zweischenkligen Drosselspulen zeigt Fig. B. Durch diese Verbindungen wird die 3o°-Verschiebung der Grundwellen der Flüsse erreicht. Die an die Sekundärwicklungen angeschlossenen, in Dreieck geschalteten Kondensatoren sind wieder mit 18 bezeichnet. Man kann auch noch diejenigen Punkte der Sekundärwicklungen, welche entsprechend den Diagrammpunkten A', B' und C (Fig.9) gleiches Potential haben, paarweise untereinander verbinden.
  • In entsprechender Weise, wie man bei den zuerst beschriebenen Ausführungsbeispielen statt einer Drehstromdrosselspule mit gemeinsamem Eisenkern drei Einphasendrosselspulen, verwenden könnte, kann man auch bei der Anordnung gemäß Fing. 8 statt drei Einphasendrosselspulen eine dreiphasigeDrosselspule mit gemeinsamem Eisenkern verwenden. An der Schaltung ändert sich dabei grundsätzlich nichts.
  • In Fig. io ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Zum Unterschied von der Anordnung gemäß Fig. 8 sind zwei dreischenklige Drosselspulen i und 2 vorgesehen. Je zwei Primärwicklungen i i und 21 bzw. 12 und 22 bzw. 13 und 23 sind miteinander in Reihe, und die Reihenschaltungen sind in Stern geschaltet. Außerdem besitzen beide Drosselspulen Sekundärwicklungen 1q., 15 und 16 bzw. 2q., 25 und 26. Während bei der Anordnung gemäß Fig.8 jeweils Anzapfpunkte beider Sekundärwicklungen miteinander verbunden sind, sind bei der Anordnung gemäß Fig. io nur die Sekundärwicklungen der Drosselspule i angezapft. Die Anzapfungen sind mit den Enden der Sekundärwicklungen der Drosselspule 2 verbunden, und zwar wird die Schaltung wiederum so gewählt, daß die 3o°-Verschiebung der Grundwellen der Flüsse zustande kommt. In Fig. i i ist das zugehörige Vektordiagramm dargestellt, und zwar ist jeder Vektor mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden wie diejenige Wicklung, deren Spannung er darstellt. r, s, t sind das Spannungsdiagramm der Sekundärwicklungen der Drosselspule i. a, b und c sind das Spannungsdiagramm der Sekundärwicklungen der Drosselspule 2, und man sieht aus Fig. i i, daß in entsprechenden Schenkeln beider Drosselspulen die Grundwellen der Flüsse um 3o° e1. versetzt sind. Das Vektordiagramm der Fig. i i gibt auch ein anschauliches Bild dafür, wie man die Verbindung der einzelnen Sekundärwicklungen vornehmen muß.
  • Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen besondere Sekundärwicklungen vorgesehen wurden, welche die Verschiiebung der Grundwellen der Flüsse um 30° e1. hervorrufen, kann man auch Teile der Primärwicklungen über besondere Transformatoren, die dann an die Stelle der Sekundärwicklungen treten, so miteinander verketten, daß die erforderliche Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse bzw. Kompensation der Oberwellen zustande kommt. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 12. Soweit die Teile mit denen der vorhergehenden Figuren übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt. Die Hochspannungswicklungen sind wieder miteinander in Reihe, und die Reihenschaltungen sind in Stern geschaltet. Außer den beiden an das Hochspannungsnetz angeschlossenen Drosselspulen i und 2 sind noch zwei Transformatoren 5 und 6 vorgesehen, die den Zweck haben, die Verschiebung der Grundwellen der Flüsse in den Drosselspulen i und :2 in der gewünschten Weise zu erzwingen. Diese beiden Transformatoren 5 und 6 besitzen Primärwicklungen 5I, 52 und 53 bzw. 61, 62 und 63, die in der gleichen Weise geschaltet sind wie die Sekundärwicklungen bei der Anordnung gemäß Fig.6. Auf jedem Schenkel der Transformatoren ist ferner eine Sekundärwicklung 54, 55 und 56 bzw. 6q., 65 und 66 vorgesehen, die an entsprechende Anzapfpunkte der Hochspannungswicklungen der Drosselspulen i und 2 angeschlossen sind, und zwar erfolgt der Anschluß wiederum so, daß in den beiden Dro,ssel.spulen i und 2 eine Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse um 3o° el. hervorgerufen wird.
  • Die Transformatoren 5 und. 6 werden nur für eine geringe Spannung bemessen, so daß die Isolierung keine Schwierigkeiten macht. Bei der Anordnung gemäß Fig. 12 besitzen beide Transformatoren 5 und 6 Sekundärwicklungen. Man kann aber auch die Sekundärwicklungen eines der beiden Transformatoren sparen und kann die entsprechenden Primärwicklungen 51, 52 und 53 oder 61, 62 und 63 mit Anzapfpunkten der Hochspannungswicklungen der Drosselspulen i und 2 verbinden. Es ist natürlich auch möglich, statt der beiden Drosselspulen i und 2 die Anzapfpunkte an das Ende der Wicklungen zu legen, sie z. B. auch so zu legen, daß die Anzapfpunkte bei der Drosselspule i am Ende, bei. der Drosselspule 2 am Anfang der Wicklungen liegen.
  • Die Schaltung der Transformatoren 5 und 6, welche die erforderliche Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse erzwingt, kann auch in anderer Weise getroffen werden. Wenn wie bei der Anordnung gemäß Fig. 12 die Hochspannungswicklungen miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen: in Stern geschaltet sind, dann könnte man beispielsweise den einen der Transformatoren 5 oder 6 in Stern und den anderen in Dreieck schalten oder den einen in Zickzack und den anderen in Dreieck oder beide in Doppelzickzack. :Man muß jedoch dann auf jeden Transformator, der in Stern oder Zickzack geschaltet ist, noch eine Dreieckswicklung aufbringen. falls man sinusförmige Flüsse haben will. Sind die Hochspannungswicklungen der gesättigten Drosselspulen i und 2 miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Dreieck geschaltet, so kann man auch den einen der Transformatoren 5 oder 6 in Stern und den anderen in Dreieck oder den einen in Zickzack und den anderen in Dreieck oder beide in Zickzack schalten. In letzterem Fall muß man wenigstens einem der beiden Transformatoren eine Dreieckswicklung geben. Man kann aber auch bei allen diesen Schaltungen jeden Transformator, der in Stern oder Zickzack geschaltet ist, mit einer Dreieckswicklung versehen.
  • Während bei den zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispielen die Primärwicklungen bzw. Hochspannungswicklungen immer miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Stern geschaltet sind, kann man auch die Reihenschaltungen in Dreieck schalten.
  • Wie bereits erwähnt, kann man auch zur Verschiebung der Grundwellen der Flüsse eine Spartransformatorverbindung der Primärwicklungen vornehmen, indem man z. B. Anzapfpunkte der Primärwicklungen der einen Drosselspule mit entsprechenden Punkten der Hochspannungswicklungen der anderen Drosselspule verbindet. Eine solche Anordnung ist in Fig.13 dargestellt. Die Hochspannungswicklungen i 1, 12 und 13 bzw. 21, 22 und 23 sind so geschaltet wie die Sekundärwicklungen in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6, so daß wiederum die Oberwellenkompensation zustande kommt. Gegenüber vorgeschlagenen Anordnungen, bei denen man die eine Drosselspule in Dreieck und die andere in Stern geschaltet hat, besitzt die beschriebene Anordnung den Vorteil, daß an Kupfer gespart werden kann, weil man sonst bei den in Stern geschalteten Wicklungen wegen der bei großen Drosselspulen nicht mehr zu vernachlässigenden Jochstrerzung eine besondere Dreieckswicklung vorsehen muß. Bei der Anordnung gemäß Fig. 13 wird durch die Verbindung der beiden Wicklungsgruppen erzwungen, daß sich ein sinusförmiger Fluß in beiden ausbilden kann, bzw. es ist möglich, daß auch in der Drosselspule 2 Oberwellen in den Magnetisierungsströmen auftreten, die im Summenstrom beider Drosselspulen nicht in Erscheinung treten.
  • Man könnte die Anordnung z. B. auch so treffen, wie es für die Sekundärwicklungen des in Fig. io gezeichneten Ausführungsbei-Spieles dargestellt ist. Man würde dann die Punkte r-, s und t mit dein -Netz vorbinden. Auch in diesem Fall würde eine L'nterdrükkung der Oberwellen erzielt «-erden, ohne daß man noch zusätzliche Wicklungen auf die Drosselspulen bzw. die Transformatoren aufbringen muß.
  • Um die Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse um 30' e1. zu erzwingen, kann man auch besondern Hilfswicklungen. die für eine geringere Spannung als die Hochspannung bemessen «-erden, vorsehen. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 14.. Es sind bei diesem wieder zwei gesättigte Drosselspulen i und 2 vorgesehen. Die Primärwicklungen sind miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen sind in Dreieck geschaltet. Außerdem sind noch besondere Hilfswicklungen 3-, 35 und 36 bz«-. 44, 4_3 und _.6 vorgesehen, «-elche die Potentiale der Punkte X. I' und Z (v-1. Fig. i;@ bestimmen. Um die Potentiale der Punkte X und Z festzulegen, bildet man die Spannung ZX aus der verketteten Spannung TS durch die Wicklungen 35 und .I6. Die Wicklung 35 liefert die Spannurig X i! und die Wicklung .46 die Spannung riZ. In entsprechender «"eise wird die Spannung zwischen den Punkten Z und I' festgelegt durch die Wicklungen 34 und .f5 und die Spannung zwischen den Punkten I' und 1 durch die Wicklungen 36 und 44. Die Spannung ZI- ist proportional der Spannung RS, und die Spannung I'X ist proportional der Spannung TR. An Hand der Fig. 1.4 und des Vektordiagramms der Fig. i;. in welchem jeder Vektor mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden ist wie diejenige Wicklung, deren Spannung er darstellt, sieht man, wie die Festlegung der Potentiale der Punkte X, I' und Z erfolgt sowie ,x-elclie Teilspannungen die einzelnen Wicklungen liefern.
  • In sinngemäßer Weise kann auch die Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse durch Hilfswicklungen erfolgen, «enri die miteinander in Reihe geschalteten Primärwicklungen nicht in Dreieck, sondern in Stern geschaltet sind. Es werden darin in entsprechender Weise wie für die Drosselspulen, deren Primärwicklungen miteinander in Reihe und deren Reihenschaltungen in Dreieck geschaltet sind, erläutert, die Verbindungspunkte der Hochspannungswicklungen durch eine Polvgonschaltung von Hilfswicklungen festgelegt.
  • Während bei der Anordnung gemäß Fig. 1.4 die Potentiale der Punkte X, I' und Z durch Hilfswicklungen festgelegt werden, welche die Spannungen zwischen diesen Punkten aus den verketteten Spannungen bilden. kann man auch die Potentiale der Punkte X, I' und Z dadurch festlegen, daß man aus den Spannungen an auf je zwei Schenkeln liegenden Wicklungen eine auf den Sternpunkt des Drehstromsystems hin gerichtete Phasenspannung X0, Y0 und ZO bildet. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 16, das zugehörige Vektordiagramm Fig. 17, und zwar ist jeder Vektor mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden wie diejenige Wicklung, deren Spannung er darstellt.
  • Zwischen dem Punkt X und dem Sternpunkt 0 liegen die Wicklungen 39 und 49, Die erstere liefert eine Spannung, die phasengleich ist mit der Spannung TZ, die letztere eine Spannung, die phasengleich ist mit der Spannung TY. Zwischen dem Punkt Y und dem Punkt 0 liegen die Wicklungen 37 und 47, von denen die erstere eine Spannung liefert, die phasengleich ist mit der Spannung RX, die letztere eine Spannung, die phasengleich ist mit der Spannung ZR. Zwischen dem Punkt Z und dem Punkt 0 liegen die Wicklungen 38 und 48, von denen die erstere eine Spannung liefert, die phasengleich ist mit der Spannung SY, die letztere eine Spannung, die phasengleich ist mit der Spannung SX.
  • Man kann die Schaltungen der Fig.14 und 16 auch gleichzeitig ausführen.
  • In Fig. 18 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es sind wieder zwei gesättigte Drosselspulen i und -- vorgesehen. Die Wicklungen 11, 12 und 13 der Drosselspule i sind in, Zickzack mit +i5° e1. Drehung, die Wicklungen 2i, 22 und 23 der Drosselspule 2, in Zickzack mit -i5° e1. Drehung geschaltet. Die beiden Sternpunkte der Zickzackwicklungen sind miteinander verbunden. Außerdem besitzt noch jede Drosselspule eine offene Dreieckswicklung 17 bzw. 27, und die beiden Dreieckswicklungen sind miteinander in Reihe geschaltet. Man erreicht durch diese Anordnung, daß in beiden Drosselspulen ein sinusförmiger Fluß auftritt, da sich Harmonische mit durch drei teilbarer Ordnungszahl im Magnetisierungsstrom ausbilden: können. Gegenüber solchen. Anordnungen, bei denen die primäre Sternpunktverbindung fehlt und die Sekundärwicklungen je für sich in Dreieck geschaltet sind, erreicht man den Vorteil, d,aß bei der Anordnung gemäß Fig.18 die Sekundärwicklungen für eine geringere Stromstärke bemessen zu werden brauchen, da sich ein Teil der dritten Harmonischen über die Primärwicklungen ausgleicht. Wenn auch bei dieser Anordnung gegenüber solchen Anordnungen, bei denen die Primärwicklungen miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen z. B. in Stern geschaltet sind, die Isolationsbeanspruchung etwas höher ausfällt, da beide Drosselspulen in Zickzack geschaltet sind, so besitzen sie doch den Vorteil gegenüber früheren Vorschlägen, daß die Dreieckswicklungen nur für geringe Ströme bemessen zu werden brauchen und daß trotzdem sinusförmige Flüsse erzwungen werden, so daß die Spannungsbeanspruchung der Primärwicklungen geringer ist, als wenn keine Dreieckswicklung vorhanden wäre.
  • In Fig. i9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Drosselspule i ist bei diesem in Stern und die andere in Zickzack geschaltet. Durch die Zickzackschaltung wird erreicht, daß der Wicklungssternpunkt festliegt. Die beiden Sternpunkte sind miteinander verbunden. Außerdem besitzt die Drosselspule 2 eine Dreieckswicklung 24, 25 und 26. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß auch in der Drosselspule i ein sinusförmiger Fluß erzielt wird, da sich die Harmonischen mit durch drei teilbarer Ordnungszahl im Magnetisierungsstrom über die Wicklungen der Drosselspule 2 schließen können.
  • Man kann die in den Fig. 18 und i9 dargestellten Schaltungen der Hochspannungswicklungen sinngemäß auch für die Schaltung. sekundärer Wicklungen von Drosselspulen bzw. Transformatoren verwenden, um durch die Schaltung der sekundären Wicklungen sinusfötmige Flüsse und gegebenenfalls die erforderliche Phasenverschiebung zwischen den Grundwellen der Flüsse in den beiden Drosselspulen oder Transformatoren zu erzeugen. Die Wicklungen 11, i2 und 13 und die Wicklungen 2i, 22 und 23 in -der Schaltung gemäß Fig. 18 werden dann nicht an das Hochspannungsnetz angeschlossen, sondern untereinander parallel geschaltet. Das gleiche gilt auch, wenn man für die Sekundarwicklungen eine Schaltung vorsieht, wie sie für die Primärwicklungen in Fig. i9 dargestellt ist. Es werden dann die Wicklungen 11, 12 und 13 parallel zu den Wicklungen 21, 22 und 23 geschaltet und nicht an das Hochspannungsnetz angeschlossen. Sind die Hochspannungswicklungen der beiden Drosselspulen bzw. Transformatoren miteinander in Reihe und sind die Reihenschaltungen in Dreieck geschaltet, so kann man, wenn die Sekundärwicklung der einen Drosselspule (des einem Transformators) in Stern und die der anderen (des anderen) in Zickzack geschaltet ist und wenn die beiden Sternpunkte miteinander verbunden sind, die besondere Dreieckswicklung entbehren.
  • Man kann auch, wenn, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i, die Primärwicklungen miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Dreieck und die Sekundärwicklungen beider Drosselspulen bzw. Transformatoren in Zickzack geschaltet sind, zur Erzeugung sinusförmiger Flüsse nur die Sternpunkte der Sekundärwicklungen miteinander verbinden, ohne daß man besondere Dreieckswicklungen auf die Drosselspulen (Transformatoren) aufzubringen braucht.
  • Ebenso wie für Drosselspulen, kann die Anordnung nach der Erfindung auch für gesättigte Transformatoren angewendet werden. Die Anordnung nach der Erfindung ist auch anwendbar, wenn Drosselspulen bzw. Transformatoren mit Gleichstrom vormagnetisiert werden. In diesem Fall werden, um die geradzahligen Oberwellen zu unterdrücken, statt einer Drelistromdrosselspule mit gemeinsamem Eisenkern zwei Drehstromdrosselspulen vorgesehen, die vom Gleichfluß in entgegengesetztem Sinn durchsetzt werden, oder man verwendet, wenn die Drehstromdrosselspulen aus Einphasendrosselspulen aufgebaut werden, jeweils statt einer einphasigen Drosselspule zwei einphasige Drosselspulen, die vom Gleichfluß in entgegengesetztem Sinn durchsetzt werden, oder z. B. eine dreischenklige Drosselspule, auf deren Mittelschenkel die Gleichstromwicklung aufgebracht ist, während die Außenschenkel die Wechselstromwicklungen tragen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Unterdrückung der Harmonischen, vorzugsweise der fünften und siebenten, im Strom bzw. in der Spannung von gesättigten Drelistromdrosselspulen oder -transformatoren durch gegenseitige Kompensation der Harmonischen mittels Versetzung der Grundwellen der Flüsse zweier Drosselspulen bzw. Transformatoren gegeneinander um 3o° e1., dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kompensation der Harmonischen erforderliche Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse durch entsprechende Schaltung sekundärer Wicklungen und durch leitende Verbindungen der an Hochspannung liegenden Wicklungen erfolgt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, bei welcher die Flußversetzung durch sekundäre Wicklungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Hochspannungsnetz angeschlossenen Wicklungen zweier Drosselspulen bzw. Transformatoren miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Stern geschaltet sind (Fig. 5).
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, bei «,-elcher die Flußversetzung durch sekundäre Wicklungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Hochspannungsnetz angeschlossenen Wicklungen zweier Drosselspulen bzw. Transformatoren miteinander in Reihe und die Reihenschaltungen in Dreieck geschaltet sind (Fig. i). d. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen jeder der beiden Drosselspulen (Transformatoren) in Zickzack und die Zickzackschaltungen zueinander parallel geschaltet sind (Fig. i). 5. Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen der einen Drosselspule (des einen Transformators) in Stern und die der anderen (des anderen) in Dreieck geschaltet sind und daß die Sekundärwicklungen der beiden Drosselspulen (Transformatoren) zueinander parallel geschaltet sind (Fig. 3 und 5). 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär«-ickIutigen der einen Drosselspule (des einen Transformators) in Stern, die der anderen (des anderen) in Ziclzzack geschaltet sind und daß die Sekundärwicklungen der beiden Drosselspulen (Transformatoren) zueinander parallel geschaltet sind. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und d. oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Drosselspule (derjenige Transformator), deren (dessen) Sekundärwicklungen in Stern oder Zickzack geschaltet sind, noch eine in Dreieck geschaltete Wicklung besitzt (Fig. 5). B. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Drosselspule (der TransformatorR, deren (dessen) Sekundärwicklungen in Stern geschaltet sind, eine Dreieckst,-icklung besitzt (Fi-. 3). g. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder auch beide Drosselspulen (Transformatoren) eine in Dreieck geschaltete Wicklung besitzen (Fig. 3). io. Anordnung nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Phasenwicklungen der einen Drosselspule (des einen Transformators) in Dreieck geschaltet und die sekundären Phasenwicklungen der anderen Drosselspulen (des anderen Transformators) so mit den Phasenwicklungen der ersten (des ersten) verbunden sind, daß jeweils eine Phasenwicklung der zweiten (des zweiten) tnit ihrem einen Ende mit dem Verbindungspunkt zweier Phasenwicklungen der ersten Drosselspule (des ersten Transformators) und das andere Ende mit der -litte der dritten Phasenwicklung der ersten Drosselspule (des ersten Transformators) verbunden ist (Fig.6 und j). i i. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären Phasenwicklungen beider Drosselspulen (Transformatoren) in Dreieck geschaltet und so gewählte Punkte der beiden Dreieckswicklungen miteinander verbunden sind, daß die Grundwellen der Flüsse in den beiden Drosselspulen (Transformatoren) um 30' e1. gegeneinander verschoben sind (Fig. 8 bis ii). 12. Anordnung nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Primärwicklungen an besondere Transformatoren angeschlossen sind, welche die Phasenverschiebung der Grundwellen der Flüsse erzwingen (Fig. 12). 13. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beulen Hochspannungswicklungen in Zickzack mit ± 15° e1. Drehung geschaltet und ihre beiden Sternpunkte miteinander verbunden sind und daß- jede Drosselspule (jeder Transformator) eine offene Dreieckswicklung besitzt, die miteinander in Reihe geschaltet sind (Fig. 18). 14. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungswicklung der einen Drosselspule (des einen Transformators) in Stern und die der anderen (des anderen) in Zickzack geschaltet ist, daß die Sternpunkte miteinander verbunden sind und die in Zickzack geschaltete Drosselspule (der in Zickzack geschaltete Transformator) eine Dreieckswicklung besitzt (Fig. ig). 15. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungswicklungen spartransformatorisch so verbunden sind, indem z. B. Anzapfpunkte der einen Drosselspule (des einen Transformators) mitAnzapfpunkten der anderen Drosselspule (des anderen Transformators) verbunden sind, daß wieder die Oberwellen unterdrückt werden (Fig.13). 16. Anordnung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsphasenwicklungen der einen Drosselspule (des einen Transformators) in Dreieck geschaltet sind und die Hochspannungsphasenwicklungen der anderen Drosselspule (des anderenTransformators) so mit den Phasenwicklungen der ersten (des ersten) verbunden sind, daß jeweils eine Phasenwicklung der zweiten (des zweiten) mit ihrem Ende mit dem Verbindungspunkt zweier Phasenwicklungen der ersten Drosselspule (des ersten Transformators) und das andere Ende mit der Mitte der dritten Phasenwicklung der ersten Drosselspule (des ersten Transformators) verbunden ist (Fig. 13). 17. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß besondere sekundäre Wicklungen vorgesehen sind, welche in Polygon geschaltet und so mit den Hochspannungswicklungen der beiden Drosselspulen (Transformatoren) verbunden sind, daß die Grundwellen der Flüsse in den beiden Drosselspulen (Transformatoren) um 3o° e1. gegeneinander verschoben sind (Fig. 14 und 15). 18. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß besondere sekundäre Hilfswicklungen vorgesehen; sind, wobei die Hilfswicklungen der einen Drosselspule (des einen Transformators) in Stern geschaltet und die Hilfswicklung einer Phase jeweilsmiteinerHilfswicklungeiner anderen Phase der anderen Drosselspule (des anderen Transformators) in Reihe geschaltet und die Reihenschaltungen mit den; Hochspannungswicklungen so verbunden sind, daß die Grundwellen der Flüsse in den beiden Drosselspulen (Transformatoren) um 30° e1. gegeneinander verschoben sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 440 793, 58817o; französische Patentschrift Nr. 571 61g; I. A. I. E. E., 1926, S. 755.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR571619A (fr) * 1922-10-09 1924-05-21 Brown Montage pour installations de redresseurs
DE440793C (de) * 1922-10-06 1927-02-15 Bbc Brown Boveri & Cie Mehrphasentransformator mit zwei mehrphasigen Magnetsystemen, deren Fluesse in der Phase gegeneinander verschoben sind
DE588170C (de) * 1930-12-11 1933-11-13 Ernst Hueter Dr Ing Anordnung zur Unterdrueckung der Oberwellen fuenffacher Frequenz im Magnetisierungsstrom von Drehstromtransformatoren

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