-
Oberwellenausgleich für Drehstromtransformatoren Die Erfindung betrifft
einen Oberwellenausgleich für einen Drehstromtransformator oder eine Drehstromdrosselspule
mit einem Kraftflußgrundsystem, das in den einzelnen Phasen einen verschieden großen
Bedarf an k-ter Oberwelle hat.
-
Zur Unterdrückung der Oberwellen im Magnetisierungsstrom von Drehstromtransformatoren
oder Drehstromdrosselspulen sind schon Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen
die Oberwellen im Magnetisierungsstrom eines Flußsystems durch ein zweites'Flußsystem
ausgeglichen werden, dessen Flußvektoren um 3o° gegen das Grundsystem versetzt sind.
Ein vollständiger Ausgleich der Oberwellen wird hierbei allerdings nur dann erreicht,
wenn der Magnetisierungsstrom des Grundsystems in allen Phasen den gleichen Oberwellengehalt
aufweist. Hat nun ein Drehstromtransformator einen Eisenkern mit drei in einer Ebene
parallel nebeneinanderliegenden, durch Joche verbundenen Schenkeln, dann haben die
magnetischen Pfade in den einzelnen Phasen verschiedene Längen. Es ist daher nicht
nur der Amperewindungsbedarf der Grundwelle, sondern auch der Amperewindungsbedarf
der Oberwellen in den einzelnen Phasen verschieden.
-
Gemäß der Erfindung wird der Oberwellenausgleich dadurch erzielt,
daß der Eisenkern des Kraftflußgrundsystems mit dem des Ausgleichssystems so zusammengebaut
ist, daß das eine ganz oder teilweise
die magnetische Rückleitung
des anderen bildet und daß die einzelnen Teile des gemeinsamen Eisenkernes so bemessen
sind, daß nach außen kein Strom der k-ten Oberwelle auftritt.
-
In Fig. i stellen beispielsweise die Vektoren i, 2 und 3 den Strom
der fünften Oberwelle des Grundsystems dar, und zwar sind die negativen Vektoren
gezeichnet. Diesen Stern umschließt das Dreieck aus den Vektoren 4, 5 und 6, die
nach Größe und Richtung den Magnetisierungsstrom der fünften Oberwelle darstellen,
den das Ausgleichssystem aufweisen muß. Während man die Größe des Magnetisierungsstromes
für die fünfte oder allgemein k-te Oberwelle auch bei gegebenem Fluß durch Wahl
der Induktion beliebig einstellen kann, ist die Phasenlage durch die Phasenlage
des Flusses bestimmt. Die Flüsse des Ausgleichssystems müssen daher so gewählt werden,
daß der Winkel ihrer Vektoren gegen eine beliebig zu wählende Nullrichtung
N gleich k des Winkels der Vektoren des Magnetisierungsstromes der k-ten
Oberwelle gegen die gleiche Nullrichtung ist. Auf diese Weise können -die Richtungen
der Flüsse des Ausgleichssystems bestimmt werden. Es ergeben sich für die k-te Oberwelle
jeweils für jede Phase k Richtungen der Flüsse, durch die ein Ausgleich möglich
ist; denn man kann die Winkel der Vektoren gegen die gewählte Nullrichtung N als
Winkel unter 36o°, als Winkel zwischen 36o und 72o° usw. auffassen, so daß sich
eine Reihe jeweils um 36o° verschiedener Winkel ergibt. Bei der Division durch k
ergeben sich somit k verschiedene Richtungen. Die Richtungen der Flüsse werden zweckmäßig
sö gewählt, daß sich mit möglichster Annäherung ein normales Drehstromsystem ergibt.
Die Richtung der Flüsse steht hiermit fest. Es kann noch die Größe der Flüsse gewählt
werden. Soll z. B. das Ausgleichssystem durch in verschiedene Richtungen aufgespaltene
Jochflüsse gebildet werden, während das Grundsystem vorwiegend aus den Schenkelflüssen
gebildet wird, so wird man die Größe der Flüsse des Ausgleichssystems so wählen,
daß der aus ihren Vektoren gebildete Stern vom Dreieck, das aus den Vektoren der
Flüsse des Grundsystems gebildet wird, umschlossen wird. Die beiden Flußsysteme
können natürlich auch in aufgespaltenen Schenkeln gebildet werden.
-
Fig. 2 zeigt das Vektordiagramm der so gewählten Flüsse. 7, 8, 9 sind
die Vektoren des Grundsystems, die ein symmetrisches Drehstromsystem bilden. In
dieses Dreieck ist ein Stern der Ausgleichsflüsse io, ii, 12 eingezeichnet, von
denen die Richtungen feststehen. So wird die Richtung des Vektors io gefunden, indem
der Winkel a, den in Fig. i der Vektor 6 mit der Nullrichtung bildet, durch
k dividiert wird. k wird, da die Figur für die fünfte Oberwelle gezeichnet
ist, gleich 5. Der Winkel k ist in der Fig. 2 eingetragen. In gleicher Weise ergibt
sich für den Vektor ix der Winkel k Damit sich ein möglichst symmetrischer Stern
ergibt, wurde der Winkel y -in Fig. i um 36o° vermehrt und dann durch k = 5 dividiert.
Es ergibt sich so der Winkel 36ok; Y des Vektors 12 gegen die Nullrichtung N in
Fig. 2.
-
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Ausgleichsanordnung nach
dem Vektordiagramm der Fig. i und 2 dargestellt. Die das Grundsystem bildenden Schenkelflüsse
7, 8, 9 weisen infolge der größeren Längen der Außenschenkel verschiedenen Amperewindungsbedarf
auf. Durch die Aufspältung des Joches ergeben sich die Flüsse io, 11,_ 12 in den
Jochen. Legt man die Größe und Richtung des Jochflusses ii durch die Hilfswicklungen
16, die an die Enden der Wicklungen 13 und 15 der sterngeschalteten Hauptwicklungen
i3, 14, 15 angeschlossen ist, entsprechend dem Vektor ii in Fig. 2 fest, so ergeben
sich von selbst die Richtungen und Größen der Jochflüsse io und 12 gemäß den Vektoren
io und 12 der Fig. 2.
-
Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, betragen die Winkel zwischen dem Ausgleichsflußsystem
und dem Grundsystem keine 30°, bis auf die Winkel zwischen den Vektoren 7 und ii
und 9 und ix, die 3o° betragen. Bei völliger Unsymmetrie des Kernaufbaues würden
auch diese Winkel noch von 3o° abweichen. Die Winkelabweichungen im Flußsystem sind
verhältnismäßig gering, dagegen weist das Diagramm der Amperewindungen der Oberwellen
infolge der Multiplikation mit der Ordnungszahl 6 k -4- i der Oberwelle
eine beträchtliche Abweichung auf.