DE920740C

DE920740C - Arrangement to suppress the 5th harmonic in the magnetizing current of a three-phase transformer

Info

Publication number: DE920740C
Application number: DEA18185D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Kraemer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-02-13
Filing date: 1936-02-13
Publication date: 1954-11-29

Description

Anordnung zur Unterdrückung der 5. Harmonischen im Magnetisierungsstrom eines Drehstromtransformators Es ist bekannt, zur Unterdrückung der 5. Harmonischen im Magnetisierungsstrom von Drehstromtransformatoren der 3. Harmonischen im Fluß des Transformators eine solche Größe und Phase zu erteilen, daß die 5. Harmonische im Magnetisierungsstrom verschwindet. Die bekannte Anordnung ist aber nur für Sternschaltung anwendbar, da die 3. Flußharmonische eine in allen Phasen gleichgerichtete Spannung erzeugt, die in der Dreieckschaltung einen Kurzschlußkreis vorfindet und sich infolgedessen abdämpft.Arrangement to suppress the 5th harmonic in the magnetizing current of a three-phase transformer It is known to suppress the 5th harmonic in the magnetizing current of three-phase transformers of the 3rd harmonic in the flux to give the transformer such a magnitude and phase that the 5th harmonic disappears in the magnetizing current. The known arrangement is only for star connection applicable because the 3rd flux harmonic is a voltage rectified in all phases generated, which finds a short circuit in the delta connection and as a result dampens.

Um auch das bekannte Verfahren sowohl bei Stern- als auch bei Dreieckschaltung anwenden zu können, wird erfindungsgemäß eine solche Anordnung des Kerns ausgeführt, daß die 3. Flußharmonische pro Schenkel in ihrer Wirkung auf die Hauptwicklung kompensiert ist. Man erreicht dies mit einem Dreiphasenkern in reiner magnetischer Dreieckanordnung bzw. mit verwandten Kernen.The well-known method for both star and delta connections to be able to apply, such an arrangement of the core is carried out according to the invention, that the 3rd flux harmonic per leg compensates in its effect on the main winding is. This is achieved with a three-phase core in a purely magnetic triangular arrangement or with related cores.

Fig. i zeigt beispielsweise einen Dreiphasenkern nach der Erfindung in reiner magnetischer Dreieckanordnung. ja ib, 2a 2b, 3a 3b sind die aus zwei Teilen sich zusammensetzenden Schenkel, die durch Joche 12, 23, 31 zu Rahmen verbunden sind, wobei die Joche Dreiecke bilden. q., 5, G sind die Hauptwicklungen des Transformators. Fig.2 stellt die zugehörigen Vektordiagramme dar. Die Flüsse F in den Schenkeln sind je mit einem den Kernteilen entsprechenden Index versehen. Wie aus dem oberen Vektordiagramm hervorgeht, sind die Teilflüsse der Grundharmonischen in den Teilschenkeln um 6o° gegeneinander phasenverschoben. Eine in den Teilflüssen der Schenkel vorhandene 3. Flußharmonische, welche infolge einer im Magnetisierungsstrom fehlenden 3. Harmonischen auftritt und in der Fig. i durch Pfeile angedeutet ist, kann, ohne die Hauptwicklung zu beeinflussen, fließen, da bei der bestehenden Phasenverschiebung der Grundwellen von 6o° die 3. Harmonischen in den nebeneinanderliegenden, von einer Hauptwicklung umschlossenen Teilschenkeln gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind.Fig. I shows, for example, a three-phase core according to the invention in a purely magnetic triangular arrangement. yes ib, 2a 2b, 3a 3b are the legs composed of two parts, which are connected to frames by yokes 12, 23, 31, the yokes forming triangles. q., 5, G are the main windings of the transformer. 2 shows the associated vector diagrams. The flows F in the legs are each provided with an index corresponding to the core parts. As can be seen from the vector diagram above, the partial flows of the fundamental harmonics in the partial legs are phase-shifted by 60 ° with respect to one another. A 3rd flux harmonic present in the partial fluxes of the legs, which occurs as a result of a 3rd harmonic missing in the magnetizing current and is indicated by arrows in FIG 6o ° the 3rd harmonic in the adjacent legs, enclosed by a main winding, are of the same size, but are directed in opposite directions.

Schwächt man nunmehr in bekannter Weise die 3. Flußharmonische, indem man die von ihr in einer Hilfswicklung induzierte Spannung an eine Induktivität entsprechender Leistung legt, so geht die 5. Harmonische im Magnetisierungsstrom durch Null. Fig. 3 zeigt eine derartige Anordnung für einen aus dem Kern der Fig. i durch Zusammenklappen der Teile in eine Ebene erhaltenen Rahmenkern. Es sind für die einzelnen Teile die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. i angewandt. Darüber hinaus sind Hilfswicklungen 7a, 7b, ga, 8v und 9a, 9b auf den Teilschenkeln vorgesehen, welche unter sich in Reihe geschaltet und über eine Drosselspule io kurzgeschlossen sind.If the third flux harmonic is now weakened in a known manner by applying the voltage induced by it in an auxiliary winding to an inductance of a corresponding power, the fifth harmonic in the magnetizing current goes through zero. FIG. 3 shows such an arrangement for a frame core obtained from the core of FIG. 1 by folding the parts together in one plane. The same designations are used for the individual parts as in FIG. In addition, auxiliary windings 7a, 7b, ga, 8v and 9a, 9b are provided on the partial legs, which are connected in series and short-circuited via a choke coil.

Die Belastung durch eine besondere Hilfsdrossel io erübrigt sich, wenn man, wie in Fig. 4. dargestellt ist, eine starke Streuung der Schubwicklung, beispielsweise durch Fortlassen der Windungen auf den Kernhälften und Bewickeln nur der Teile beider Joche anstrebt. Die Windungszahlen dieser Hilfswicklungen 78, 89, 97 sind einander gleich.The load from a special auxiliary choke is unnecessary, if, as shown in Fig. 4, there is a strong scattering of the thrust winding, for example by omitting the turns on the core halves and winding them only strives for parts of both yokes. The number of turns of these auxiliary windings 78, 89, 97 are equal to each other.

Bringt man die Schubwicklung gemäß Fig. 5 nur auf einem Joch an, beispielsweise auf dem oberen, und sieht man zwischen den Teilkernen, soweit sie keine Hilfswicklungen tragen, einen verhältnismäßig kleinen Luftspalt vor, so ist der Amperewindungsverbrauch der 5. Harmonischen folgendermaßen: I. Oberes Joch und oberer Schenkel: Unter dem Einfluß der Dämpferwicklung wird ein sinusförmiger Fluß erzwungen. Die zur Magnetisierung angeforderte 5. Harmonische A W5 ist positiv.If the thrust winding according to FIG. 5 is only attached to a yoke, for example on the upper one, and you can see between the partial cores, as far as they have no auxiliary windings carry a relatively small air gap, so is the ampere turn consumption of the 5th harmonic as follows: I. Upper yoke and upper leg: Below the A sinusoidal flux is forced under the influence of the damper winding. The one for magnetization Requested 5th harmonic A W5 is positive.

II. Schenkelmitte: Die Sperrwirkung der Dämpferwicklung für diesen Bereich ist nicht mehr voll ausreichend. Der Fluß führt eine geschwächte 3. Harmonische. Die 5. Harmonische der Magnetisierung geht durch Null.II. Middle of the leg: The blocking effect of the damper winding for this Area is no longer fully sufficient. The river carries a weakened 3rd harmonic. The 5th harmonic of the magnetization goes through zero.

III. Unteres Joch und unterer Schenkel: Die Dämpferwicklung ist unwirksam. Die 3. Harmonische tritt im vollen Betrag im Flusse auf. Die 5. Harmonische der Magnetisierung ist negativ.III. Lower yoke and lower leg: The damper winding is ineffective. The 3rd harmonic occurs in full in the flow. The 5th harmonic of the Magnetization is negative.

Bei geeigneter Bemessung von Rahmen und Dämpferwicklung wird daher ATVS über einen Rahmen gleich Null, so daß die 5. Harmonische im Fluß ganz verschwindet.With a suitable dimensioning of the frame and damper winding ATVS over a frame equal to zero so that the 5th harmonic in the flow disappears entirely.

Die Wirksamkeit der Dämpferwicklung kann durch eine im gleichen Verhältnis vorgenommene Schwächung der von den Schubwicklungen umschlossenen Jochteile, ferner durch Dämpferkäfige bzw. Dämpferbleche im Jochspalt und in den Kernspalten verstärkt werden.The effectiveness of the damper winding can be increased by an in the same proportion undertaken weakening of the yoke parts enclosed by the thrust windings, furthermore Reinforced by damper cages or damper plates in the yoke gap and in the core gaps will.

Eine wichtige Voraussetzung für das Verschwinden der 5. Harmonischen ist die Gleichheit der magnetischen Kreise in bezug auf die Grundwelle. Da nun aber die mittlere Phase kürzere Wege für die Kraftlinien in den Jochen als die äußeren Phasen besitzt, so empfiehlt es sich, die Gleichheit des magnetischen Widerstandes dadurch wiederherzustellen, daß man den Mittelschenkel mit einem schwächeren Querschnitt als die äußeren Schenkel ausführt, da sonst wieder die 3. Harmonische im Magnetisierungsstrom entsteht.An important prerequisite for the 5th harmonic to disappear is the equality of the magnetic circles with respect to the fundamental wave. But now the middle phase shorter paths for the lines of force in the yokes than the outer ones Phases, it is recommended that the magnetic resistance is equal by restoring the middle limb with a weaker cross-section than the outer leg, otherwise the 3rd harmonic in the magnetizing current will occur again arises.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement to suppress the 5th harmonic in the magnetizing current of a three-phase transformer by influencing the 3rd Harmonics in the flow of the transformer, characterized by such a design of the core that the effect of the 3rd flux harmonic per leg on the main winding is compensated.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the core parts Form a magnetic triangle in such a way that each leg consists of two of one Main winding enclosed part legs and that always two to different Partial legs belonging to phases are joined together by yokes to form a frame.

3. Arrangement according to claims i and a, characterized in that one in one plane lying three-phase frame core is provided. q ..

Arrangement according to claim i to 3, characterized in that the partial cores carry thrust windings that are below are connected in series and short-circuited via a choke coil.

5. Arrangement according to claim i to 3, characterized in that only the yoke parts on both Sides wear a thrust wrap.

6. Arrangement according to claim i to 3, characterized in that that a thrust winding is only provided on the upper or the lower yoke and that between the individual frames, insofar as they do not have a thrust winding, only one there is a narrow air gap.

7. Arrangement according to claim i to 6, characterized in that that the effect of the damper winding by weakening the enclosed yoke parts, supported by damper cages or damper plates in the yoke and core gaps will. B. Arrangement according to claim i to 7, characterized in that the cross section the middle leg is made weaker than that of the outer leg.