DE731140C

DE731140C - Anordnung zum Ausgleich von Oberwellen in Transformatoren und Drosselspulen

Info

Publication number: DE731140C
Application number: DES132018D
Authority: DE
Inventors: Eberhard Fischer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1938-05-07
Filing date: 1938-05-07
Publication date: 1943-02-02

Description

Anordnung zum Ausgleich von Oberwellen in Transformatoren und Drosselspulen Die Erfindung betrifft einen Oberwellenausgleich für Transformatoren und Drosselspulen, insbesondere für Geräte mit durch drei teilbarer Phasenzahl. Es wurde bereits vorgeschlagen, in einem Transformator oder in einer Drosselspule :mehrere in cler Phase gegeneinander verschobene Kraftflußsysteme vorzusehen, die in ihrer Phasenlage gegeneinander so eingestellt werden, :daß die Anordnung das Netz mit :gewissen Oberwellen nicht belasten kann. Es macht nun Schwierigkeiten, die Eisenquerschnitte und Windungszahlen derart einzustellen und :abzugleichen, daß der O:berwellenausgleiah in der richtigen Größe erfolgt und unter allen Betriebsbedingungen gewahrt bleibt. Man kann zwar zur Einstellung des Ausgleiches aus Teilen des Eisenpfades Bleche herausnehmen oder einfügen. Dieses Verfahren ist aber umständlich und zeitraubend. Wollte man nun bei fremderregten Hilf swicklungen die angelegten Spannungen ändern, dann ergeben sieh Ausgleichströme.
Auch ist vorgeschlagen worden, den Ausgleich bei einem Fünfschenkeltransformator durch getrennte, auf den Jochen sitzende Hilfswicklungen mit regelbaren Drosselbelastungen auszuführen. Bei dieser bekannten Anordnung ist aber überhaupt kein Ober-`vel.lenausgleich möglich, da eine D.reieckhilfswicklung 'zu der unerläßlichen Unterdrückung der dritten Harmonischen im Fluß fehlt.- Würde man aber eine solche Wicklung anordnen, dann würden die einzelnen Ausgleichswicklungen miteinander gekoppelt werden und nicht mehr getrennt regelbar sein. Auch wäre hier, wenn diese Anordnung tatsächlich brauchbar wäre, immer nur eine Regelung im Belastungssinn möglich:.
Die Erfindung vermeidet solche Schwierigkeiten. Auch sie macht zum Ausgleich von Oberwellen in Transformatoren oder Drosselspulen von mindestens zwei in der Phase gegeneinander versetzten Kraftflußsystemeii Gebrauch, die von einer ein- oder inehiphasigen Hilfswicklung mit aufgedrückter Spannung beeinflußt werden- und mindestens einen freien magnetischen Rückschluß haben. Erfindungsgemäß ist jedoch die aufgedrückte Spannung nach Größe und Phase regelbar.
Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
In Fig. i ist ein dreischenkliger Eisenkern mit den Schenkeln 1, 2, 3 dargestellt, die aulier den Transformator- oder Drosselwicklungen zum Anschluß einer einphasigen Hilfswicklung .l eine Sekundärwicklung tragen können. Natürlich kann die einphasige Hilfswicklung .1. auch an Leistungswicklungen 5 des Transformators in Sparschaltung angeschlossen werden. Die einphasige Hilfswicklung liegt auf dem geschlitzten Joch des Eisenkerns. Das Joch ist durch den Luftspalt 6 in die drei Teile ;7, 8, g aufgespalten. Um die erfindungsgemäße Regelung zu erzielen, hat die einphasige Hilfswicklung 4 stufenweise schaltbare Anzapfungen, oder die Enden der Hilfswicklung werden an gleichzeitig oder nacheinander' stufenweise schaltbare .Anzapfungen der Hauptwicklung 5 angeschlossen. so daß auch eine unsymmetrische Regelung ermöglicht wird. Die Regelschalter sind in Fig. i mit 50 und 51 bezeichnet. Durch Verstellen des Spannungsabgriffes erhält inan die im Diagramm (Fig. ---) dargestellten Zustände. Die Flußvektoren der Hauptschenkel sind mit io, ii und 12 bezeichnet. Sie stellen das Kraftflußgrundsystem dar und bilden ein geschlossenes Vektordreieck. Der Flußvektor der einphasigen Hilfswicklung 7 ist durch 70 angedeutet. Wird dieser Fluß zusätzlich in den Eisenkern eingeführt, dann stellen sich als Ausgleichflüs.se zwei Flüsse ein, deren Vektoren in F ig. a mit 13 und 14. bezeichnet sind und die in den Jochteilen 8 und 9 fließen. Wenn nun die Erregung der Hilfswicklung vergrößert «-irl, d. h. wenn man den Flußvektor 70 verlängert, z. B. um die Regelgröße 15, dann ändern sich die Flüsse 13 und 14 nach Größe und Phasenlage und gehen etwa in die gestrichelte Lage über. Auf diese Weise lassen sich auch unsymmetrische Oberwellen ausgleichen, die durch Herstellungsungenauigkeiten der Wicklungen, ihrer Streuungen und der einzelnen Eisenpfade hervorgerufen n-erden und deren genaues Abgleichen auf fabrikatorisehe Schwierigkeiten stößt. Will man auf die Schaltung von Stufen verzichten, sä kann man auch, wie Fig.3 zeigt, in den Kreis der Hilfswicklung 7 einen regelbaren Transformator, z. B. einen Spartransformiator oder einen Zweiwicklungstransformator, einschalten. Mindestens ein Transformatoranschluß ist regelbar durch stufenweise Schaltung von Wicklungsanzapfungen. In Fig. 3 ist der Hilfstransformator, der einen vom Haupttransformatorgetrennten oder mit diesem gemeinsamen Eisenkern haben kann, mit 16 bezeichnet. Seine Primärwicklung 17 liegt in den beiden Außenphasen des Netzes oder an Teilpotentialen der Hauptwicklungen 18. Die Sekundärwicklung i9 des Hilfstransformators 16 ist durch schaltbare Anzapfungen mittels Stufenschalter 2o regelbar.
Gemäß Fig. .4 ist die einphasige Hilfswicklung 7 über einen Widerstand 21 angeschlossen, der rein ohmisch, kapazitiv, induktiv oder gemischt sein kann.
In Fig. 5 ist ein Beispiel enthalten für einen Oberwellenausgleich mittels einer dreiphasigen Hilfswicklung, deren Teile auf den beiden Jochen des Eisenkerns verteilt untergebracht sind, so daß auf jedem Joch für die Restflüsse der erforderliche Rückschluß vorhanden ist. Die beiden Joche 22. und 23 haben je einen magnetischen Schlitz .24. Die eine Hilfswicklung liegt auf dem Jochteil-25 des Joches 23, so d@aß die Teile 26 und 27 clen Rückschluß bilden. Die beiden anderen Hilfswicklungen 28 und 29 liegen auf den Jochteilen 3o und 31, so daß der Jochteil 32 für die Flüsse dieser Wicklungen den Rückschluß bildet. Die Hilfswicklungen werden am besten in-Dreieckschaltung betrieben und an Anzapfungen der Hauptwicklung 33 mittels Regelschalter 34 angeschlossen. Natürlich können auch besondere, die Hilfswicklungen speisende Sekundär- oder Tertiärwicklungen auf dein Eisenkern angeordnet sein.
Gemäß Fi.g. 6 ist das Eisz!nkernjoch so ausgebildet, daß die in Dreieck geschalteten Hilfswicklungen 35, 36 und 37 auf Jochteilen liegen, von denen jedes seinen magnetischen Rückschluß hat. Die magnetischen Rückschlüsse sind durch die Teile 38, 39 und 40 gegeben. Die gleiche Anordnung, die auf dem oberen Joch des Eisenkerns getroffen wird, kann auch auf dem unteren Joch vorhanden sein.
Sind die Wicklungen, an denen die regelbare Spannung abgegriffen wird, in Dreieck geschaltet, so ergibt sich für einp-hiasige Hilfswicklungen die Schaltung .gemäß Fig. 7. Dabei können auch die Hauptwicklungen 41 regelbar sein. Mit den Stufenschaltern 42 wird die regelbare Spannung für die Hilfswicklung 43 abgegriffen. Wenn der Oberwellenausgleich in Abhängigkeit von Spanpungsschwankungen selbsttätig erfolgen soll, empfiehlt sich die Steuerung der Regelapparate, z. B. der Stufenschalter, von Spannungsrelais aus oder von Relais, deren Stellung und Ansprechgrenze vom :durchgehenden Strom abhängt. Diese stromabhängigen Relais liegen im Zuge der Hilfswicklungen oder in den Zuleitungen zu den Hilfswicklungen. An Stelle .der stromabhängigen -Relais können auch stroniabhängi:ge Widerstände in den Kreis der Hilfswicklung, in Reihe oder parallel mit diesen eingeschaltet sein.
Durch Bemessung .der Widerstände auf Resonanz ist es möglich, die gewünschte Oberwelle im Hilfskreis hochzuzüchten, ohne daß sich die Grundwelle dabei mehr als notwendig ändert.
In Fi:g.8 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Hilfswicklungen 45 bis 47 nicht angeschlossen werden. Die Einstellung erfolgt mit Hilfe der Stufenschalteinrichtungen 48, .mit denen eine, zwei oder alle drei. Hilfswicklungen 45 :bis 47 ausgerüstet sein können. Die.Schaltung der Schen:kelwickhingen 49 ist beliebig.

Claims

PATENTANspRÜCHE: i. Anordnung zum Ausgleich von Oberwellen in Transformatoren und Drosselspulen, in denen mindestens zwei in der Phase :gegeneinander versetzte Kraftflußsysteme vorhanden sind, die durch eine ein- oder mehrphasige Hilfswicklung mit aufgedrückter Spannung beeinflußt werden und mindestens einen freien magnetischen.Rückschluß haben, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgedrückte Spannung nach Größe und Phase regelbar ist. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Regelbare keit des Ausgl.eiohsystems durch eine einphasig angeschlossene Hilfswicklung (7, Fig. 3) erzielt wird, die auf einem Teil des geschlitzten Joches liegt, und daß der freie Rückschlußschenkel durch die anderen Jochteile ,gebildet wird. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelbarkeit des Aus:gleichsy stems durch eine einphasig angeschlossene Hilfswicklung erzielt wird, die :auf einem oder :mehreren Rückschlußsohenkeln des Eisenkernes liegt, während der freie Rückse'hluß .durch die Summe der übrigen Schenkel gebildet wird. 4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelbarkeit des Ausgleichsystems durch eine dreiphasige Hilfswicklung erzielt wird, von der eine Phasenwicklung auf Teilen des einen geschlitzten Joches, während die beiden anderen Phasenwicklungen auf Teilen des anderen :geschlitzten Joches des Eisenkernes angebracht sind und die übrigen Jochteile als freier Rückschluß dienen (Fig.5). 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die R:egelbarkeit des Ausgleichsy stems durch eine mehrphasige Hilfswicklung erzielt wird, die ;auf Teilen :eines mehrfach geschlitzten Jocheis angebracht ist, während die übrigen Jochbeile als freier Rückschluß dienen. 6. Oberwellenausgleich nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse der Hilfswicklungen an Regelwicklungen entlang schaltbar sind. 7. Obenvellenausgleich nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung zu der Hilfswicklung ein Regeltransformator eingeschaltet ist. B. Oberwellenaus:gleich nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch :gekennzeichnet, daß in :die Zuleitung der Hilfswicklungen in Reihe oder parallel mit diesen regelbare Widerstände eingeschaltet sind, die oh-misch, kapazitiv, induktiv oder gemischt sein können. 9. Oberwellenausgleich nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände so bemessen werden, daß durch Resonanz die gewünschte Oberwelle besonders herausgehoben wird, ohne daß die Grundwelle dabei eine unerwünschte Größe oder Phasenlage annehmen muß.