Verfahren zur Verhütung von Störungen durch in kapazitiv belasteten
Netzen auftretende mehrphasige Resonanzströme der fünften oder einer höheren Harmonischen.
Werden von Wechselstromerzeugern über Transformatoren gespeiste Netze kapazitiv
belastet, so beobachtet man bei gewissen Betriebsverhältnissen Ströme höherer Frequenz,
welche sich dem Primär- wie dem Sekundärstrom überlagern und deren Amplituden die
Amplitude des Grundwellenstromes erreichen oder übertreffen können. Die Ursache
dieser Escheinung kann sowohl darin liegen, daß sich in der Kurve der E. M. K. des
Generators höhere Harmonische finden, als auch darin, daß die Sättigung des Transformators
die lineare Abhängigkeit des magnetischen Flusses vom Magnetisierungsstrom aufhebt.
Aus dem letztgenannten Grunde werden Großtransformatoren vielfach schwach gesättigt,
und sie erhalten dadurch ein bedeutend höheres Eisengewicht als bei normaler Sättigung.Method of preventing interference by in capacitively loaded
Networks occurring polyphase resonance currents of the fifth or a higher harmonic.
Networks fed by alternators via transformers become capacitive
loaded, one observes currents of higher frequency under certain operating conditions,
which superimpose the primary as well as the secondary current and their amplitudes the
Can reach or exceed the amplitude of the fundamental wave current. The cause
This phenomenon can be due to the fact that in the curve of the E. M. K. des
Generators find higher harmonics, as well as that saturation of the transformer
the linear dependence of the magnetic flux on the magnetizing current cancels.
For the latter reason, large transformers are often weakly saturated,
and you get a significantly higher iron weight than with normal saturation.
Wie die oberharmonischen Ströme als Folge der Eisensättigung zustande
kommen, ist leicht zu erkennen, auch wenn man davon ausgeht, daß die Generatorspannung
selbst keine höheren Harmonischen aufweist. Die Erzeugung einer sinusförmig verlaufenden
Gegenspannung setzt ein zeitlich sinusförmig verlaufendes Feld veraus. Die felderzeugenden
Amperewindungen sind aber in diesem Falle nur im geradlinigen Teil der Sättigungskurve
des Transformators dem Feld proportional. Mit zunehmender Eisensättigung wächst
die Größe des erforderlichen Erregerstromes entsprechend der Abnahme der Permeabilität.
Bei hoher Eisensättigung zeigt daher die Kurve des Magnetisierungsstrornes in der
Nähe des Amplitudenwertes der Feldkurve eine Spitze, und die Analyse der sich so
ergebenden Stromkurve zeigt das Vorhandensein starker dritter, fünfter und höherer
harmonischer Oberwellen. Die Abweichung des Magnetisierungsstromes von der reinen
Sinusform ist also notwendig zur Erzielung einer sinusförmigen Gegenspannung und
daher ohne weiteres nicht zu umgehen. Infolge der stets vorhandenen Reaktanzen der
Stromkreise kommen im Spannungsabfall des Primärkreises ebenfalls die Oberwellen
zum Ausdruck, so daß dadurch die entsprechenden Oberwellen auch auf die Primärspannungen
des Transformators übertragen werden. Dies bewirkt andererseits wieder eine Steigerung
der Amplituden der betreffenden Oberwellen, so daß sich die Intensität dieser Erscheinung
von selbst auf eine unzulässige Höhe heraufarbeitet.How the harmonic currents come about as a result of iron saturation
is easy to see, even assuming the generator voltage
itself does not have any higher harmonics. The generation of a sinusoidal
Counter-voltage causes a field that runs sinusoidally over time. The field generating
In this case, ampere-turns are only in the straight-line part of the saturation curve
of the transformer proportional to the field. With increasing iron saturation, it grows
the size of the required excitation current according to the decrease in permeability.
In the case of high iron saturation, the curve of the magnetizing current therefore shows in
Near the amplitude value of the field curve a peak, and the analysis of the so
The resulting current curve shows the presence of strong third, fifth and higher
harmonic waves. The deviation of the magnetizing current from the pure
Sinusoidal shape is therefore necessary to achieve a sinusoidal counter voltage and
therefore cannot be avoided without further ado. As a result of the always existing reactances of the
Circuits also get the harmonics when the voltage drops in the primary circuit
expressed, so that thereby the corresponding harmonics also affect the primary voltages
of the transformer. On the other hand, this again causes an increase
the amplitudes of the relevant harmonics, so that the intensity of this phenomenon
works up to an inadmissible height by itself.
Bei dem Bestreben, die oberharmonischen Ströme in ihrer Ausbildung
zu begrenzen und ihr übermäßiges Anwachsen zu verhüten, muß aber in der Weise verfahren
werden, daß dabei die Ausbildung des sinusförmig verlaufenden Feldes nicht gehemmt
wird. Dies läßt sich nach dem Verfahren der Erfindung dadurch erreichen, daß die
zur freien Magnetisierung nötigen 'Mehrphasenströme der fünften oder einer höheren
Harmonischen einem Transformator zugeführt werden, welcher in bekannter Weise mit
einer Dreieckwicklung zur Kompensation von Oberströmen versehen ist, indem diese
Wicklung mit einem aus einer Kondensatormaschine oder aus einer anderen Kondensatoranordnung
bestehenden abgestimmten Schwingungskreis zur Beseitigung der fünften und höheren
Harmonischen in Verbindung gebracht wird. So können die zur freien Magnetisierung
erforderlichen Mehrphasenströme dem Transformator durch eine besondere synchrone,
mehrphasige Erregermaschine zugeführt werden. Diese Erregermaschine muß aber derart
gebaut sein, daß sie die in Betracht kommenden höheren harmonischen Spannungen auch
wirklich erzeugt, was durch entsprechende Ausbildung des erregenden Magnetsystems
erreicht werden kann. Der Antrieb dieser Erregermaschine kann durch einen am Netz
liegenden Synchronmotor erfolgen. Sie kann aber auch freilaufend selbst als Synchronmotor
betrieben werden, indem sie ihren Leerlaufstrom der von ihr gespeisten Hilfswicklung
des Transformators entnimmt. In Abb. i ist das neue Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispieles
der erwähnten Art näher erläutert. Es bedeutet N, ein Dreiphasennetz, P ein an NI
angeschlossener Transformator, welcher oberhalb des geraden Teiles der Sättigungskurve
arbeitet, P die Primärwicklung von T, die Sekundärwicklung von T, H eine auf dem
Transformatoreisen befindliche Hilfswicklung,
N2 das mit der Wicklung
Q verbundene Sekundärnetz, E eine dreiphasige Erregermaschine, S die Schleifringe
von E, F die Felderregung von E, B eine Gleichstrombatterie zur Speisung der Felderregung
F.In striving to develop the harmonic currents in their training
to limit and to prevent their excessive growth, but must proceed in this way
that the formation of the sinusoidal field is not inhibited
will. This can be achieved according to the method of the invention in that the
necessary for free magnetization 'multiphase currents of the fifth or a higher
Harmonics are fed to a transformer, which in a known manner with
a delta winding is provided to compensate for overcurrents by adding this
Winding with one from a capacitor machine or from another capacitor arrangement
existing tuned oscillation circuit to eliminate the fifth and higher
Harmonics is associated. So they can magnetize freely
required multi-phase currents to the transformer through a special synchronous,
multi-phase excitation machine are supplied. This exciter machine must be like this
be built so that they also take into account the higher harmonic tensions
really generated what by appropriate training of the exciting magnet system
can be reached. The drive of this exciter machine can be connected to the network
lying synchronous motor. But it can also run freely as a synchronous motor
be operated by their no-load current of the auxiliary winding fed by it
of the transformer. In Fig. I the new method is based on an exemplary embodiment
of the type mentioned explained in more detail. It means N, a three-phase network, P a to NI
connected transformer, which is above the straight part of the saturation curve
works, P the primary winding of T, the secondary winding of T, H one on the
Transformer iron located auxiliary winding,
N2 that with the winding
Q connected secondary network, E a three-phase exciter, S the slip rings
from E, F the field excitation, from E, B a direct current battery for supplying the field excitation
F.
Die Anordnung des Transformators T mit der in Dreieck geschalteten
Hilfswicklung H ist an sich bekannt. Diese Hilfswicklung ist nämlich geeignet, die
zur freien Magnetisierung erforderlichen dritten oberharmonischen Ströme zu führen.
Da diese Ströme in allen drei Phasenwicklungen von .P bzw. Q gleichphasig verlaufen,
so stellt die Dreieckwicklung H für die dritte Oberwelle eine kurzgeschlossene Einphasenwicklung
dar, bei welcher für diesen Strom die drei Wicklungsteile (a, ß, y) einfach in Reihe
geschaltet sind. Zur Unterdrückung der fünften, siebenten usw. oberharmonischen
Ströme ist die Hilfswicklung H allein nicht ausreichend, weil die Oberharmonischen
höherer Ordnung in den drei Phasenwicklungen der drei Kerne nicht als gleichphasige
Ströme auftreten. Sie verlaufen in diesem Falle dreiphasig und können daher nur
durch dreiphasige Stromquellen kompensiert werden. Als solche dient erfindungsgemäß
die synchrone Erregermaschine E, deren Schleifringe mit den Klemmen der Wicklung
H verbunden sind und welche derart ausgebildete Pole besitzt, daß sie außer der
Gegenspannung von der Grundfrequenz noch eine ausgeprägte Oberwelle der in Frage
kommenden höheren Frequenz erzeugt. Die Feldwicklung F dieser Maschine wird durch
die Gleichstrombatterie B erregt. Die freilaufende synchrone Erregermaschine E entnimmt
der Wicklung H, wie bereits erwähnt, die Leerlaufsleistung durch einen Strom von
der Grundfrequenz und sendet ihrerseits einen Magnetisierungsstrom von der Frequenz
der zu unterdrückenden Oberwelle in die Wicklung H hinein. Dieser Strom wird also
nicht mehr dem Netz Ni bzw. N2 entnommen, und er schließt sich auch nicht über die
Betriebskapazität des Netzes.The arrangement of the transformer T with that connected in triangle
Auxiliary winding H is known per se. This auxiliary winding is namely suitable that
lead to the necessary third harmonic currents for free magnetization.
Since these currents run in phase in all three phase windings of .P and Q,
so the triangular winding H represents a short-circuited single-phase winding for the third harmonic
represents in which for this current the three winding parts (a, ß, y) simply in series
are switched. To suppress the fifth, seventh, etc. upper harmonics
Currents, the auxiliary winding H alone is not sufficient because the harmonic
higher order in the three phase windings of the three cores not as in-phase
Currents occur. In this case, they run in three phases and can therefore only
can be compensated by three-phase power sources. Serves as such according to the invention
the synchronous excitation machine E, whose slip rings with the terminals of the winding
H are connected and which has poles formed in such a way that they except the
Counter voltage from the fundamental frequency still has a pronounced harmonic of the one in question
coming higher frequency generated. The field winding F of this machine is through
the DC battery B is energized. The free-running synchronous exciter E removes
of the winding H, as already mentioned, the no-load power by a current of
the fundamental frequency and in turn sends a magnetizing current of the frequency
of the harmonic to be suppressed into the winding H. So this stream will
is no longer taken from the network Ni or N2, and it does not close via the
Operating capacity of the network.
An Stelle der Erregermaschine E kann gemäß Abb. 2 auch ein aus der
Reihenschaltung einer Induktivität L und einer Kapazität C gebildeter Schwingungskreis
treten, welcher sich für die betreffende oberharmonische Frequenz in Resonanzabstimmung
befindet. Durch diesen Schwingungskreis ist die Hilfswicklung auch für die mehrphasig
verlaufende höhere Harmonische kurzgeschlossen, und sie führt somit außer dem Strom
der dritten Oberwelle noch einen Strom derjenigen Oberwelle, auf welche- der Schwingungskreis
(L + C) abgestimmt ist. In Abb. 2 ist die Bedeutung der Buchstaben die gleiche wie
in Abb. _. An Stelle der Erregermaschine E ist, wie ersichtlich, die Anordnung der
mit der Selbstinduktivität L hintereinandergeschalteter Kapazität C getreten.Instead of the exciter E, according to Fig. 2, one from the
Series connection of an inductance L and a capacitance C formed oscillation circuit
occur, which is tuned for the harmonic frequency in question in resonance
is located. Due to this oscillation circuit, the auxiliary winding is also multi-phase for the
running higher harmonics short-circuited, and it therefore conducts outside the current
of the third harmonic, a current of the harmonic to which the oscillation circuit
(L + C) is coordinated. In Fig. 2 the meaning of the letters is the same as
in Fig. _. Instead of the exciter E, as can be seen, the arrangement of the
with the self-inductance L of the capacitance C connected in series.
Führt man gemäß der Erfindung die zur freien Magnetisierung nötigen
Mehrphasenströme höherer Frequenz dem Transformator T in der erläuterten Weise durch
besondere Einrichtungen zu, dann kann der Betriebstransformator in normaler Weise
gesättigt werden, ohne daß störende Resonanzerscheinungen im Netz zu erwarten sind.According to the invention, the necessary for free magnetization are carried out
Multi-phase currents of higher frequency through the transformer T in the manner explained
special facilities too, then the operating transformer can operate normally
be saturated without disturbing resonance phenomena in the network to be expected.