DE764333C

DE764333C - Arrangement for balancing the 6n + - 1-fold harmonics in the magnetizing current of three-phase transformers or reactors

Info

Publication number: DE764333C
Application number: DES127495D
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl-Ing Fischer; Ernst Dr-Ing Scharstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1937-06-06
Filing date: 1937-06-06
Publication date: 1953-06-08

Description

Anordnung zum Ausgleich der 6 n ± 1-fachen Harmonischen im Magnetisierungsstrom von dreiphasigen Transformatoren oder Drosselspulen Während die Unterdrückung der 3. Harmonischen in Transformatoren keine besonderen Schwierigkeiten macht; mußte man bei der Unterdrückung der 6 n ± i -fachen Harmonischm (n- r, 2, 3 ... ) von d'reiphasigten" Transformatoren oder Drosselspulen besondere Kunstgriffe anwenden. Besonders, überraschend war, daß z. B. die 5. Harmonische in einem Transformator durch Einsteuerung der 3. Harmonischen auf einen bestimmten Wert fast vollkommen verschwand. Der sehr kleine Rest dieser Harmonischen: konnte durch Zusammenschalten mehrerer Transformatoren unter cyclischer Vertauschung der Anschlüsse unterdrückt werden... Ein Mangel dieser Maßnahme bestand aber darin, daß besondere Mittel zur Einsteuerung der 3. Harmonischen notwendig waren,. So mußte z. B. ein von Arbeitswicklungen freier Rückschlußischenkel, mit regelbarsem maigneitischem Wi!deirstand vorgesehen werden. Die Beseitigung der 5. Harmonischen in schon vorhandenen Transformatoranlagen dürfte aber durch eine solche Maßnahme kaum möglich sein, da der Umbau der Transformatoren Schwierigkeiten macht. Einen ganz anderen `reg hat Lenn.ox eingeschlagen. Er schaltete zwei Transformatoren. von denen der eine in Stern. der andere in Dreieck geschaltet war, parallel. -Nach .einer Theorie sollten sich durch die Überlagerung von je zwei Flüssen des Transformators mit Dreieckswicklung die 5. Harmonischen derart überlagern, daß ihre Resultante gerade um i,3o' gegen die 5. Harmonische des in Stern geschalteten Transformators verschoben ist. Die praktische Durchführung einer solchen Schaltung hat aber gezeigt, daß dadurch keineswegs ein einigermaßen vollkommener Ausgleich der 5. Harmonischen erreicht wird, sondern die zusammengeschalteten Transformatoren zeigten etwa noch 2o °/o der 5. Harmonischen eines einfachen Transformators. Es schien also sehr wenig aussichtsreich, auf diesem Wege zum Ziel zu kommen.Arrangement for balancing the 6 n ± 1-fold harmonics in the magnetizing current of three-phase transformers or reactors. While the suppression of the 3rd harmonic in transformers does not cause any particular difficulties; one had to use special tricks to suppress the 6 n ± i -fold harmonics (n- r, 2, 3 ... ) of d'reiphase transformers or choke coils. Harmonics in a transformer almost completely disappeared by controlling the 3rd harmonic to a certain value. The very small remainder of these harmonics: could be suppressed by connecting several transformers with cyclic interchanging of the connections ... One shortcoming of this measure was that special Means for controlling the 3rd harmonic were necessary, e.g. a return leg free of working windings, with adjustable magnetic resistance, had to be provided. However, the elimination of the 5th harmonic in already existing transformer systems should hardly be possible with such a measure because the conversion of the transformers is causing difficulties. Lenn.ox has chosen a completely different `reg gene. He switched two transformers. of which the one in star. the other was connected in delta, in parallel. According to one theory, the superposition of two fluxes from the transformer with triangular winding should superimpose the 5th harmonics in such a way that their resultant is just shifted by i, 3o 'against the 5th harmonic of the transformer connected in a star. The practical implementation of such a circuit has shown, however, that this in no way achieves a more or less complete equalization of the 5th harmonic, but the transformers connected together still showed about 20% of the 5th harmonic of a simple transformer. So it seemed very unlikely to get there in this way.

Eriindungsgemäß erhält man dadurch einen hervorragenden Ausgleich der 6 ja -- i-fachen Harmonischen im llagnetisierungsstroni von dreiphasigen Transformatoren oder Drosselspulen mit in einer Ebene liegenden Schenkeln und ungleichem Oberwellengehalt in den einzelnen Phasen, hei der eine mindestens aus drei Einheiten bestehende Gruppe von in Stern geschalteten Transformatoren oder Drosselspulen mit einer entsprechenden Gruppe gleicher Oberwellenl.eistung von in Dreieck oder Zickzack geschalteten Transformatoren oder Drosselspulen in Reihen-. ILaskaden-oder in Parallelschaltung betrieben wird, daß innerhalb jeder Schaltgruppe die Anschlüsse durch cvc1ische Vertauschung der einzelnen Transformatorphasen so auf die einzelnen Netzphasen verteilt werden, daß die Ober-,vellenleistung in den einzelnen -Netzphasen gleich groß wird.According to the invention, this provides an excellent balance of the 6 -fold harmonics in the alignment of three-phase transformers or choke coils with legs lying in one plane and unequal harmonic content in the individual phases, i.e. a group consisting of at least three units of star-connected units Transformers or choke coils with a corresponding group of the same harmonic power of transformers connected in triangle or zigzag or choke coils in series. It is operated in cascade or in parallel so that within each vector group the connections are distributed to the individual mains phases by reversing the individual transformer phases in such a way that the harmonic, wave power in the individual mains phases is the same.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß unter Verwendung von Transformatoren üblicher Bauart gegebenenfalls unter Ausnutzung der in einer Anlage schon eingebauten Transformatoren ohne zusätzliche Mittel, wie z. B. Einsteuerung der 3. Harmonischen, die 6 st. ± i-fachen Harmonischen zum Verschwinden gebracht werden können.The particular advantage of the invention is that using transformers of conventional design, if necessary, taking advantage of the transformers already installed in a system without additional resources, such as. B. Control of the 3rd harmonic, the 6 st. ± i-fold harmonics can be made to disappear.

Ausführungsbeispiele der Anordnung gemäß der Erfindung sind in Fig. i und 2 der Zeichnung dargestellt.Embodiments of the arrangement according to the invention are shown in Fig. i and 2 of the drawing.

F ig. i zeigt eine Gruppe von sechs parallel arbeitenden. sich gegenseitig ihre Oberwellen liefernden Drosselspulen oder Transformatoren, deren Sekundärwicklungen in der Figur fortgelassen sind. Die Transformatoren 1, 2 und 3 mit den Netzanschlüssen U, h und It" sind in Stern geschaltet. Die Netzanschlüsse L', t' und 1 V sind so an die Phasenleitungen R. S und T gelegt, daß die mittlere Transformatorphase I', d. h. die mittlere Schenkelwicklung, Leim ersten Transformator an die mittlere -Netzphase S, beim zweiten Transfortnator an die -Netzphase T und beim dritten Transformator an die Netzphase R angeschlossen ist.Fig. i shows a group of six working in parallel. Mutually supplying their harmonics reactors or transformers, the secondary windings of which are omitted in the figure. The transformers 1, 2 and 3 with the mains connections U, h and It "are connected in star. The mains connections L ', t' and 1 V are connected to the phase lines R. S and T in such a way that the middle transformer phase I ', ie the middle leg winding, glue the first transformer to the middle network phase S, the second transformer to the network phase T and the third transformer to the network phase R.

Diesen Transformatoren i bis 3 «-erden die Oberwellen 6 fr. ± i-facher Frequenz durch d:°i Transformatoren d.. 5 und 6 gleicher Leitung geliefert, die in Dreieck oder in Zickzack geschaltet sind. Wie in Fig. i angedeutet ist, können zwei Transformatoren (.I und 5) in Dreieck und der dritte Transformator eh in Zickzack geschaltet :ein. Auch hier sind die Netzanschlüsse so vertauscht. daß b°ispielsweise die mittlere Schenkelwicklung des Transformators q. an die -Netzplla:en S und T, die des Transformators z an die -Netzphasen T und R und die des Transformators 6 an die Netzphasen R und S angeschlossen sind.These transformers i to 3 ″ -earth the harmonics 6 fr. ± i times the frequency through d: ° i transformers d .. 5 and 6 of the same line, which are connected in triangle or zigzag. As indicated in Fig. I, two transformers (.I and 5) can be connected in triangle and the third transformer in zigzag anyway: a. Here, too, the mains connections are reversed. that for example the middle leg winding of the transformer q. to the -Netzplla: en S and T, those of the transformer z to the -Netzphasen T and R and those of the transformer 6 to the network phases R and S are connected.

Die in Abb. d der Elektrotechnischen Zeitschrift 1937, Heft 27, S.;31 wiedergegebenen Oszillogramme lassen deutlich erkennen, wie weitgehend der mit bisher bekannten -Mitteln erreichbare Oberwellenausgleich durch die erfindungsgemäße -Maßnahme vervollkommnet werden kann.The oscillograms reproduced in Fig. D of the Elektrotechnische Zeitschrift 1937, Issue 27, p.

Fig. 2 gibt ein Beispiel für die Iiaskadenschaltung von Transformatoren oder Drosselspulen. Die Transformatoren;, £ und 9 haben Sekundär- oder Tertiärwicklungen. an die Ausgleichstransformatoren oder Ausgleichsdrosselspulen io, ii und 1-2 angeschlossen sind. Die beiden Transformatoren;- und 8 werden primär und sekundär in Sternschaltung betrieben. An ihre Sekundär- oder Tertiärwicklungen 13 und 14 sind in Dreieck bzw. in Zickzack geschaltete Drosselspulen 15 und 16 angeschlossen. Wenn z. B. die Transformatoren bereits auf ihren Primärseiten in Dreieck geschaltet sind, kann man die Sekundärwicklung ebenfalls in Dreieck oder in Zickzack schalten und kann wie beim Transformator 9 an die Sekundärwicklung 1; eine in Stern geschaltete Drosselspule i8 anschließen. Wenn die Wicklungen 13, 1.4 und 1; nur für den Anschluß von Ausgleichsdrosselspulen 15, 16 und 18 dienen, können sie Tertiärwicklungen der Transformatoren ;, 8 und g darstellen. die im übrigen noch mit weiteren. Leistung abgebenden oder aufnehmenden Wicklungen ausgerüstet sein können.Fig. 2 gives an example of the cascade connection of transformers or reactors. The transformers ;, £ and 9 have secondary or tertiary windings. connected to equalizing transformers or equalizing reactors io, ii and 1-2 are. The two transformers; - and 8 are primary and secondary in star connection operated. On their secondary or tertiary windings 13 and 14 are triangular or choke coils 15 and 16 connected in zigzag. If z. B. the transformers are already connected in delta on their primary sides, one can see the secondary winding also switch in triangle or zigzag and can be switched as with transformer 9 to the secondary winding 1; connect a star-connected inductor i8. When the windings 13, 1.4 and 1; only for the connection of compensating inductors 15, 16 and 18 are used, they can have tertiary windings of the transformers;, 8 and represent g. which, by the way, with others. Delivering or receiving service Windings can be equipped.

Wenn sich nun bei der Anordnung gemäß der Erfindung in den stern- oder zickzackgeschalteten Transformatoren oder Drosselspulen die Stromoberwellen 6 n. -!- i-facher Frequenz trotz gleicher Induktion in sämtlichen. Isernen nicht in der gleichen Stärke ausbilden wie in den Transformatoren, die in Dreieck geschaltet sind, so ist diese Erscheinurig darauf zurückzuführen, daß. in den sterngeschalteten Transformatoren eine geringe Flußoberwelle dreifacher Frequenz, vorhanden ist. Um diese vollständig zu unterdrücken, empfiehlt es sich, den sterngeschalteten Transformatoren eine. Dreieckshilfswicklung zu geben. Auch kann man die Induktion in den in Stern geschalteten Transformatoren höher wählen oder diese für eine größere Leistung auslegen als, die in Dreieck betriebenen Transformatoren. Auf diese Weise kann erzielt werden., daß die in den Magnetisierungs.strömen, der einzelnen Schaltgruppen vorhandenen Oberwellen: 6 n ± i-facher Frequenz. praktisch gleich groß werden.If now in the arrangement according to the invention in the star or zigzag connected transformers or inductors the current harmonics 6 n. Isernes do not develop in the same strength as in the transformers, which are connected in a triangle, this phenomenon is due to the fact that. a low flux harmonic of three times the frequency is present in the star-connected transformers. In order to suppress this completely, it is advisable to add a. To give triangular auxiliary winding. The induction in the transformers connected in star can also be selected to be higher or it can be designed for greater power than the transformers operated in delta. In this way it can be achieved that the harmonics present in the magnetization currents of the individual vector groups: 6 n ± i times the frequency. are practically the same size.

Bei in Reihe oder in Kaskade geschalteten Transformatoren können die Verbindungsleitungen i9 vertauscht werden..In the case of transformers connected in series or in cascade, the Connecting lines i9 are swapped.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for balancing the 6 n ± i-fold harmonics in the magnetizing current of three-phase transformers or reactors Legs lying in one plane and unequal harmonic content in the individual Phases in which a group consisting of at least three units in a star switched transformers or reactors with a corresponding group Same harmonic power from transformers connected in triangle or zigzag or inductors operated in series, cascade or in parallel: is, characterized in that within each vector group the connections by cyclic Interchanging the individual transformer phases in the same way, for the individual mains phases are distributed so that the harmonic power in the individual network phases is the same will.

2. Arrangement according to claim i, characterized thereby, eich.net, da3 the star-connected Transformers or reactors have so much higher induction than. the in delta connected transformers that the. Harmonic power of both switching types will be practically the same. .

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the star-connected transformers or inductors have so much greater useful power than the triangular-connected transformers that the Oberwellenlei.s.tu: ngen of the two types of switching are practically the same size. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications have been considered in the granting procedure: German patent specifications No. 588 17o, 615 782, 6i9 62o, 624 549; French Patent No. 57169; Arch. F. El. 1932, Vol. 26, p. 693; ETZ 19,35, p. 933, p. 747 and 1937 p. 729; Bull. Switzerland .. E.1. Ver. 1936, pp. 545; JAJEE 1 9.26, p. 755.