DE731140C - Arrangement for balancing harmonics in transformers and reactors - Google Patents

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.Arrangement for balancing harmonics in transformers and reactors The invention relates to harmonic compensation for transformers and reactors, especially for devices with a number of phases that can be divided by three. It has already been suggested in a transformer or in a choke coil: several in phase against each other Provide shifted power flow systems, which in their phase position against each other so be set: that the arrangement does not load the network with: certain harmonics can. It now makes difficulties, the iron cross-sections and the number of turns in such a way adjust and: adjust that the O: berwellenausgleiah in the correct size takes place and is maintained under all operating conditions. You can go to hiring To compensate, remove or insert sheets from parts of the iron path. This However, the procedure is cumbersome and time-consuming. If you wanted to excite others now Auxiliary windings change the applied voltages, then see equalizing currents.

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:.It has also been proposed to compensate for a five-limb transformer through separate auxiliary windings with adjustable throttle loads on the yokes to execute. In this known arrangement, however, there is no upper level equalization at all possible, because a triangular auxiliary winding 'for the indispensable suppression of the third There is no harmonics in the flow - but if such a winding were to be arranged, then the individual compensation windings would be coupled to one another and not more separately controllable. Even would be here if this arrangement would actually be useful, only one regulation in the sense of load is possible :.

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.The invention avoids such difficulties. It also makes the Compensation of harmonics in transformers or reactors of at least two in the phase of mutually offset power flow systems ii use, which are of a single-phase or in-phase auxiliary winding with applied voltage can be influenced and have at least one free magnetic yoke. According to the invention, however the applied voltage can be regulated according to size and phase.

Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.The figures show exemplary embodiments of the invention.

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.In Fig. I, a three-legged iron core is shown with the legs 1, 2, 3, which aulier the transformer or inductor windings for connecting a single-phase auxiliary winding .l can carry a secondary winding. Of course, the single-phase auxiliary winding .1. can also be connected to power windings 5 of the transformer in economy circuit. The single-phase auxiliary winding lies on the slotted yoke of the iron core. The yoke is split into three parts by the air gap 6; 7, 8, g. In order to achieve the regulation according to the invention, the single-phase auxiliary winding 4 has taps that can be switched in stages, or the ends of the auxiliary winding are connected to taps of the main winding 5 which can be switched in stages at the same time or one after the other. so that asymmetrical regulation is also made possible. The control switches are denoted by 50 and 51 in FIG. By adjusting the voltage tap, inan receives the states shown in the diagram (Fig. ---). The flow vectors of the main legs are labeled io, ii and 12. They represent the basic power flow system and form a closed vector triangle. The flux vector of the single-phase auxiliary winding 7 is indicated by 70. If this flux is also introduced into the iron core, two fluxes are established as compensating fluxes, the vectors of which are shown in Fig. a are denoted by 13 and 14 and which flow in the yoke parts 8 and 9. If the excitation of the auxiliary winding is now increased, ie if the flux vector 70 is lengthened, e.g. B. around the controlled variable 15, then the flows 13 and 14 change according to size and phase position and go approximately into the dashed position. In this way, it is also possible to compensate for asymmetrical harmonics which are caused by manufacturing inaccuracies in the windings, their scatter and the individual iron paths, and which, if precisely balanced, encounters difficulties inherent in the manufacturer. If you want to do without the connection of stages, you can also, as FIG. B. switch on an autotransformer or a two-winding transformer. At least one transformer connection can be regulated by switching winding taps in stages. In FIG. 3, the auxiliary transformer, which can have an iron core that is separate from or shared with the main transformer, is denoted by 16. Its primary winding 17 is in the two outer phases of the network or at partial potentials of the main windings 18. The secondary winding i9 of the auxiliary transformer 16 can be regulated by switchable taps by means of step switch 2o.

Gemäß Fig. .4 ist die einphasige Hilfswicklung 7 über einen Widerstand 21 angeschlossen, der rein ohmisch, kapazitiv, induktiv oder gemischt sein kann.According to Fig. 4, the single-phase auxiliary winding 7 is through a resistor 21 connected, which can be purely ohmic, capacitive, inductive or mixed.

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.An example of a harmonic compensation is included in FIG. 5 by means of a three-phase auxiliary winding, the parts of which are mounted on the two yokes of the Iron core are housed distributed so that on each yoke for the residual flows the necessary conclusion is available. The two yokes 22nd and 23rd each have a magnetic slot .24. One auxiliary winding lies on the yoke part-25 of the yoke 23, so that the parts 26 and 27 form the conclusion. The two others Auxiliary windings 28 and 29 lie on the yoke parts 3o and 31, so that the yoke part 32 forms the conclusion for the fluxes of these windings. The auxiliary windings are best operated in a delta connection and at taps on the main winding 33 connected by means of control switch 34. Of course, special ones, the auxiliary windings, can also be used feeding secondary or tertiary windings can be arranged on your iron core.

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.According to Fi.g. 6 the Eisz! Nkernjoch is designed so that the triangle connected auxiliary windings 35, 36 and 37 are on yoke parts, each of which has its magnetic inference. The magnetic conclusions are due to the Parts 38, 39 and 40 are given. The same arrangement that is found on the upper yoke of the Iron core is hit, can also be present on the lower yoke.

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.Are the windings from which the controllable voltage is tapped connected in delta, this results in the circuit for single-phase auxiliary windings .according to FIG. 7. The main windings 41 can also be adjustable. With the step switches 42, the controllable voltage for the auxiliary winding 43 is tapped. if the harmonic compensation takes place automatically depending on voltage fluctuations should, it is advisable to control the regulating apparatus, e.g. B. the step switch, from voltage relays or from relays, their position and response limit from: continuous Electricity depends. These current-dependent relays are in the course of the auxiliary windings or in the leads to the auxiliary windings. Instead of the current-dependent relay can also be stroni-dependent resistances in the circle of the auxiliary winding, in series or be switched on in parallel with these.

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.By dimensioning the resistances on resonance, it is possible to Growing up the desired harmonic in the auxiliary circle without the fundamental wave itself changes more than necessary.

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.In Fig: G.8 an embodiment is shown in which the auxiliary windings 45 to 47 cannot be connected. The setting is made with the help of the step switching devices 48, .with which one, two or all three. Auxiliary windings 45: equipped to 47 could be. The circuit of the Schen: kelwickhingen 49 is arbitrary.

Claims (1)

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.PATENT CLAIMS: i. Arrangement for balancing harmonics in transformers and reactors in which at least two are in the phase: offset from one another Power flow systems are available through a single or multi-phase auxiliary winding can be influenced with an applied voltage and at least one free magnetic inference have, characterized in that the applied voltage according to size and phase is adjustable. z. Arrangement according to claim i, characterized in that the controllable the equalization system through a single-phase connected auxiliary winding (7, Fig. 3) is achieved, which lies on part of the slotted yoke, and that the free return leg is formed by the other yoke parts. 3. Arrangement according to claim i, characterized in that the controllability of the compensation system is achieved by a single-phase connected auxiliary winding that: on one or : several inferior loops of the iron core, while the free Rückse'hluß . is formed by the sum of the remaining legs. 4. Arrangement according to claim i, characterized in that the controllability of the compensation system by a three-phase auxiliary winding is achieved, of which a phase winding on parts of the a slotted yoke, while the other two phase windings are on parts of the other: slotted yoke of the iron core are attached and the rest Yoke parts serve as a free return path (Fig. 5). 5. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that the control of the compensation system by a multiphase Auxiliary winding is achieved that; on parts: a multiple slotted yoke is attached, while the other yoke axes serve as a free return. 6. Harmonics compensation according to claims i to 5, characterized in that the connections of the auxiliary windings can be switched along control windings. 7. Obenvellenausgleich according to the claims i to 5, characterized in that there is a regulating transformer in the supply line to the auxiliary winding is switched on. B. Harmonics off: equal to claims i to 5, thereby : indicated that in: the supply line of the auxiliary windings in series or in parallel with these adjustable resistors are switched on, the oh-mixed, capacitive, inductive or mixed. 9. harmonic compensation according to claim 8, characterized in that that the resistances are dimensioned so that the desired harmonic through resonance is particularly emphasized without the fundamental wave thereby becoming an undesirable size or must assume phase position.