DE952014C

DE952014C - Oberwellenausgleich fuer Drehstromtransformatoren und Drosselspulen

Info

Publication number: DE952014C
Application number: DES13537D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eberhard Fischer; Dr-Ing Ernst Scharstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1937-03-14
Filing date: 1937-03-14
Publication date: 1956-11-08

Description

Oberwellenausgleich für Drehstromtransformatoren und Drosselspulen Die Erfindung betrifft einen Oberwellenausgleich für einen Drehstromtransformator oder eine Drehstromdrosselspule mit einem Kraftflußgrundsystem, (las in den einzelnen Phasen einen verschieden großen Amperewindungsbedarf aufweist, der durch ein weiteres Kraftflußausgleichssystem nicht vollkommen gedeckt wird.
Es sind Anordnungen bekanntgeworden zur Unterdrückung dei Oberwellen im Magnetisierungsstrom von Drehstromtransformatoren oder Drosselspulen, die darauf beruhen, daß die Oberwellen im Magnetisierungsstrom eines Flußsystems durch ein zweites Flußsystem, dessen Flußvektoren um 30° gegen das Grundsystem versetzt sind, ausgeglichen werden. Diese Anordnung erreicht einen vollständigen Ausgleich der Oberwelle nur dann, 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, so haben die magnetischen Pfade in den einzelnen Phasen verschiedene Längen. Infolgedessen ist nicht nur der Amperewindungsbedarf der Grundwelle, sondern auch der Amperewindungsbedarf -der Oberwellen in den einzelnen Phasen verschieden.
Erfindungsgemäß wird nun das Ausgleichsflußsystem so gewählt, daß das aus den Vektoren des Amperewindungsbedarfes für die zu kompensierende ia-te Oberwelle, z. B. die fünfte, gebildete Dreieck des aus den negativen Vektoren des Amperewindungsbedarfes des Grundsystems gebildeten Stern umschließt.
In Fig. x stellen die Vektoren z, 2 und 3 den Amperewindungsbedarf der fünften Oberwelle des Grundsystems beispielsweise 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 Amperewindungsbedarf der fünften Oberwelle darstellen, den das Ausgleichssystem aufweisen muß. Während man die Größe des Amperewindungsbedarfs für die fünfte oder n-te Oberwelle selbst bei gegebenem Fluß durch Wahl der Induktion in der Hand hat, ist die Richtung durch die Richtung 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 des Winkels der Vektoren des Amperewindungsbedarfes der n-ten Oberwelle gegen die gleiche Nullrichtung ist. Auf diese Weise können die Richtungen der Flüsse des Ausgleichssystems bestimmt werden. Es ergeben sich für die n-te Oberwelle jeweils für jede Phase n 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 n ergeben sich somit n verschiedene Richtungen. Die Richtungen der Flüsse werden zweckmäßig so 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.
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 n dividiert wird. n wird, da die Figur für die fünfte Oberwelle gezeichnet ist, gleich 5. Der Winkel ist in der Fig.2 eingetragen. In gleicher Weise ergibt sich für den Vektor ii der Winkel Damit sich ein möglichst symmetrischer Stern ergibt, wurde der Winkel y in Fig. i um 36o° vermehrt und dann durch n = 5 dividiert. Es ergibt sich so der Winkel des Vektors i2 gegen die Nullrichtung N in Fig. 2.
Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, betragen die Winkel zwischen dem Ausgleichsflußsystem und dem Grundsystem keine 3o°, bis auf die Winkel zwischen den Vektoren 7 und ix und 9 und ii, die 30° 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 n der Oberwelle eine beträchtliche Abweichung auf.
Soll das Ausgleichssystem einen von dem Grundsystem getrennten Kern erhalten, so wird man zweckmäßig die Größe der Flüsse des Ausgleichssystems so wählen, daß ihre Vektoren ein geschlossenes Dreieck bilden. Dabei kann der Kern des Ausgleichssystems eine größere magnetisierende Kraft (Amperewindungen je Zentimeter) erfordern als der des Grundsystems.
Fig. 3 zeigt die drei Flüsse 2o, 21, und 22, deren Richtungen sich wieder aus den Winkeln a, ß, y der Fig. i ableiten lassen. Ihre Größe ergibt sich aus der Fig. 3 dann so, daß sie ein geschlossenes Dreieck bilden. Man kann somit einen dreischenkligen Kern 26 gemäß Fig. 4 bauen, der diese Flüsse 2o, 21, 22 enthält. Sollen die Wicklungen dieses Kerns in Dreieck geschaltet werden, um den Magnetisierungsstrom eines in Stern geschalteten Transformators 27 in Fig. 4. auszugleichen, so muß die Schaltung gemäß Fig. 4 gewählt werden, wobei die Spannungen an den einzelnen Wicklungen den Vektoren 23, 24, 25 in Fig. 3 entsprechen. Die auf den äußeren Schenkeln des Kerns 26 liegenden Wicklungen müssen dabei an Anzapfungen 28 und 29 der mittleren Schenkelwicklungen angeschlossen werden, die gegebenenfalls regelbar sind.
Das Ausgleichssystem kann natürlich seine Rolle mit der des Grundsystems vertauschen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Oberwellenausgleich für einen Drehstromtransformator oder eine Drosselspule mit einem Kraftflußsystem, das in den einzelnen Phasen einen verschieden großen Amperewindungsbedarf aufweist, und mit einem Kraftflußausgleichssystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Amperewindungsbedarf für die zu kompensierende n-te Oberwelle im Ausgleichssystem nach Größe und Phase so gewählt wird, daß das aus den Vektoren des Amperewindungsbedarfes des Ausgleichssystems gebildete Vektordiagramm (Dreieck oder Stern) das aus den negativen Vektoren des Amperewindungsbedarfes des Oberwellengrundsystems gebildete Vektordiagramm (Stern oder Dreieck) derart umschließt, daß die Eckpunkte beider Diagramme aufeinanderliegen.
2. Oberwellenausgleich nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Flußvektoren des Ausgleichssystems gegen eine beliebige Nullrichtung gleich des Winkels der Vektoren des Amperewindüngsbedarfes der ia-ten Oberwelle gegen die gleiche Nullrichtung ist.
3. Oberwellenausgleich nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Flüsse des Ausgleichssystems durch Wahl der Induktionen und/oder der Eisenweglängen und/oder durch Wahl der Eisensorte so abgestimmt wird, daß der aus ihren Vektoren gebildete Stern vom Dreieck, das aus den Vektoren der Flüsse des Grundsystems gebildet wird, umschlossen wird. q..
Oberwellenausgleich nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Flüsse des Ausgleichssystems so gewählt wird, daß ihre Vektoren ein geschlossenes Dreieck bilden.
5. Oberwellenausgleich nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichssystem einen vom Grundsystem getrennten Kern erhält.
6. Oberwellenausgleich nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichssystem aus einem Transformator oder einer Drossel besteht, deren Eisenkern eine größere magnetisierende Kraft (Amperewindungen je Zentimeter) erfordert als der Eisenkern des Grundsystems.
7. Oberwellenausgleich nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der einzelnen Schenkel verschiedene Windungszahlen aufweisen. B. Oberwellenausgleich nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Dreieck geschalteter Ausgleichsdrossel die Dreiecksverbindungen an Anzapfungen der Dreieckswicklung angeschlossen sind, und zwar vorteilhaft an die gegebenenfalls regelbaren Anzapfungen. der mittleren Schenkelwicklung eines dreischenkligen Drosselkerns.