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Anordnung zur Unterdrückung der Oberwellen von mit Gleichstrom vormagnetisierten
Drosselspulen oder Transformatoren Um die bei gesättigten Transformatoren oder Drosselspulen
auftretenden Oberwellen unschädlich zu machen, ist bereits vorgeschlagen worden,
zwei oder mehrere Transformatoren oder Drosselspulen mit unterschiedlicher Innenschaltung
oder unterschiedlicher Wicklungslage oder unterschiedlichem Aufbau des Eisenkernes
oder geeigneten Kombinationen davon so zusammenzuschalten, daß die in den verschiedenen
Einheiten auftretenden Oberwellen sich nach außen ganz oder teilweise aufheben.
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Gemäß dem Hauptpatent können die beschriebenen Anordnungen zur Unterdrückung
der Oberwellen bei gleichstromvormagnetisierten Transformatoren oder Drosselspulen
verwendet werden, wenn jede Einheit aus zwei gleichartigen oder annähernd gleichartigen
Transformatoren bzw. Drosselspülen zusammengesetzt wird, die vom Vormagnetisierungsstrom
im Verhältnis zur gemeinsamen positiven Spannungs- oder Stromi-ichtung im entgegengesetzten
Sinn durchflossen werden. -Dadurch erhält man wieder eine Symmetrxerung der Kurve
des aufgenommenen Stromes, da nicht mehr eine bestimmte Stromrichtung bevorzugt
ist. Mit dieser Symmetrierung fallen alle geradzahligen Oberwellen wieder heraus,
so daß man die eingangs erwähnten Anordnungen zur Kompensierung der S., 7. usw.
Harmonischen anwenden kann. Entscheidend für die Wahl der Vormagnetisierungsamperewindungen
ist lediglich, daß auch die Vormagnetisierung in allen beteiligten aktiven Eisenteilen
gleich hohe Gleichflußinduktion. bei abgeschaltetem . Wechselstromkreis hervorrufen
muß. Da im allgemeinen nur die mit der Wicklung versehenen Schenkel gesättigt werden,
und da man dagegen in den Jochen zur Verringerung der Streuung nicht bis zur Sättigung
geht, so brauchen im allgemeinen nur die Gleichflußinduktionen in den bewickelten
Schenkeln gleich hoch gewählt zu werden. In dem Hauptpatent ist bereits vorgeschlagen
worden, für zwei gleichartige Drosselspulen oder Transformatoren einen gemeinsamen
Eisenkern vorzusehen.
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Gemäß der Erfindung werden bei einer solchen Anordnung, -bei der jeweils
zwei gleichartige Transformatoren oder Drosselspulen vorgesehen sind, die einen
gemeinsamen Eisenkern besitzen und vom Gleichfluß
so durchsetzt
«-erden, daß der Phasenfluß in der einen Drosselspule (dem einen Transformator)
verstärkt wird, wenn der entsprechende Pliasenfluß in der anderen Drosselspule (dem
anderen Transformator) geschwächt wird und umgekehrt, die Wechselstromwicklungen
jeder Drosselspule (jedes Transformators) auf unmittelbar aufeinanderfolgenden Schenkeln
des Eisenkernes aufgebracht, und die Gleichstromwicklung wird so geschaltet, daß
der Gleichfluß von Schenkel zu Schenkel seine Richtung wechselt. Man erreicht dadurch
den Vorteil, daß die Joche hinsichtlich sowohl des Wechselflusses als auch des Gleichflusses
günstig beansprucht werden.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. In Fig. i ist die eine Einheit in Stern und die andere in Dreieck geschaltet,
so daß beide Einheiten sich, wie- im Hauptpatent beschrieben, gegenseitig ihre 5.,
7., 17. und 19.
Harmonischen liefern. Die in Stern geschaltete Einheit besteht
aus den beiden Drosselspulen 'i und 2, deren Wechselstromwicklungen in Stern geschaltet
sind. Für die beiden Drosselspulen ist ein. gemeinsamer sechsschenkliger Eisenkern
.2o vorgesehen. Die zweite Einheit besteht aus den Drosselspulen 13 und 1.4, für
die gleichfalls ein gemeinsamer Eisenkern 21 vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung
sind die Wechselstromwicllungen der Drosselspulen i bzw. 2 auf unmittelbar aufeinanderfolgenden
Schenkeln des Eisenkerns 2o angeordnet. Ebenso sind die Wechselstromwicklungen der
Drosselspulen 13 und 1.1 auf unmittelbar aufeinanderfolgenden Schenkeln des Eisenkerns
21 angeordnet. Die in Reihe geschalteten Gleichstromwicklungen 6, 7, 16 und 17 der
einzelnen Drosselspulen, die von der Spannungsquelle 18 gespeist werden, sind gemäß
der Erfindung so geschaltet, daß jeweils in benachbarten Schenkeln der Gleichfluh
eiltgegengesetzte Richtung aufweist.
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Bezüglich der Bemessung ist folgendes zu sagen: Die V ormagnetisierungsamperewindungen
sind so bemessen, daß die Vormagnetisierung in allen beteiligten aktiven Eisenteilen
gleich hohe Gleichflußinduktion bei abgeschaltetem \,-echselstromkreis hervorruft.
Da im allgemeinen nur die mit der Wicklung versehenen Schenkel gesättigt werden,
und da inan dagegen in den Jochen zur Verringerung der Streuung flicht his zur Sättigung
geht, also in den Jochen nicht ini Khie oder oberhalb des Knies der -Magnetisierungskurve
arbeitet, braucht nur, wie eingangs erwällut, die Gleichflußinduktion ;il -den bewickelten
Schenkeln gleich hoch gewählt zu «erden. Die Wechselstromwicklungen sind so bemessen,
daß die einzelnen Drosselspulen bei abgeschalteter Vorinagnetisierung vom Wechselstromnetz
gleiche llagnetisierungsleistung aufnehmen, und <laß sie gleichartig verzerrte
Stromkurven # besitzen (Blindleistungen je Schenkel gleich und ebenso gleiche Induktion
in jedem Schenkel, AW für Joche Mein), so daß sich die 5., 7., 17., ig. usw. Harmonischen
im resultierenden Magnetisierungsstrom der vifer Drosselspulen aufheben.
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Wie in dem Hauptpatent bereits erwähnt. kann man auch die Eisenherne
20 und 21 miteinander vereinigen. Man erreicht dann den Vorteil, daß das gemeinsame
Joch der vier Drosselspulen nur annähernd vom halben Wechselfluß eines Schenkels
durchsetzt wird. so daß man an Eisen sparen kann.
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Statt die Wechselstromwicklungen zueinander parallel zu schalten,
kann man sie auch miteinander in Reihe schalten und hei Verwendung von Transformatoren
eine Kaskadenschaltung anwenden.
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Unter Kaskadenschaltung von Transformatoren ist dabei eine Schaltung
zu verstehen, bei der die Primärwicklung des ersten Transformators am -Netz liegt,
die Primärwicklung des zweiten Transformators an die Sekundärwicklung des ersten
angeschlossen, ist usw.
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Sollen noch mehr Oberwellen unterdrückt werden, so kann man, wie im
Hauptpatent erwähnt, vier Einheiten von Drosselspulen vorsehen, derart, daß sämtliche
Harmonischen höherer Ordnungszahl bis zur 23. kompensiert sind. Auch hierbei ist
für je zwei gleichartige Drosselspulen ein gemeinsamer f?isenl:ern vorzusehen, und
die Wicklung ist entsprechend zu schalten. Auch kann inan die einzelnen Einheiten,
deren Phasenflüge um
gegeneinander versetzt sind, auf übereinanderliegenden Schenkeln eines geineinsamen
Eisenkerns so anordnen. dah in dem gemeinsamen Jochstück zwischen zwei Drosselspulen
nur etwa
des Schenkelflusses, wirksam ist.
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Die Anordnung nach der Erfindung kann auch beispielsweise angewendet
werden bei vormagnetisierten Drosselspulen oder Transformatoren, bei denen Mittel
vorgesehen sind, tun die Größe der durch 3 teilbaren Harmonischen. der Schenkelflüsse
so zu beeinflussen, daß die Harmonischen höherer Ordnungszahl im zugeführten 1lagnetisierungsstrom,
vorzugsweise die 5., unterdrückt sind. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt Fig.
2. An einem Drehstromnetz sind zwei Drosselspulen 31 und 3 2 angeschlossen, deren
Wechselströmwicklungen
33 und 34 e in Stern geschaltet sind. Für die Drosselspulen ist ein gemeinsamer
Eisenkern 43 vorgesehen. Die Wechselstromwicklungen jeder Drosselspule sind wieder
auf unmittelbar aufeinanderfolgenden Schenkeln des Eisenkernes 43 angeordnet, wie
das Ausführungsbeispiel zeigt, und die Wicklungen 38 und 39, die von der
Gleichstromquelle 41 gespeist werden, sind so geschaltet, daß in je zwei benachbarten
Schenkeln die Gleichflüsse en,-gegengesetzte Richtung besitzen. Die beiden Außenschenkel
dienen zum Rückschluß der durch 3 teilbaren Flußharmonischen. Die Drosselspulen
besitzen, wie bereits vorgeschlagen, noch besondere im offenen Dreieck geschaltete
Wicklungen 35 und 36. Die beiden offenen Wicklungen sind untereinander in Reihe
geschaltet und über eine Drosselspule 4o geschlossen. Diese wird so bemessen, daß
im aufgenommenen 1lagnetisierungsstrom die. 5. Harmonische unterdrückt ist. Da die
für die günstigste Oberwellenkompensation erforderliche 3. Harmonische des Flusses
bei verschiedener Eisensättigung in verhältnismäßig weiten Grenzen konstant bleibt,
so kann man auch der Drosselspule 4o, wie bereits vorgeschlagen, selbst die Kennlinie
einer eisenhaltigen Drosselspule geben, indem man -die Drosselspule aus einem
in sich geschlossenen Eisenkern herstellt und so bemißt, daß sich gerade bei der
für die Oberwellenkompensation günstigsten Dreieckspannung Sättigung einstellt.
Um eine noch bessere Anpassung zu erreichen, kann man auch, wie bereits vorgeschlagen,
parallel zur Drosselspule 4o einen Kondensator und in Reihe mit dieser Anordnung
eine .ungesättigte Drosselspule schalten. Dadurch erreicht man, daß bei beliebig
hoher Sättigung stets die 5. Harmonische des Magnetisierungsstromes unterdrückt
ist. Die Größe der einzelnen Drosselspulen oder des Kondensators kann man experimentell
oder rechnerisch ermitteln.
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Will man außer der 5. noch die 7. Harmonische im Magnetisierungsstrom
unterdrücken, so tritt an 'Stelle einer einzigen Drosselspule ein Wechselstromwiderstand
geeigneter Größe und Phase. ..
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Bezüglich der Bemessung gilt, daß die Vormagnetisierungsamperewindungen
so gewählt werden, daß die Vormagnetisierung in allen beteiligten aktiven Eisenteilen
gleich hohe Gleichflußinduktionen bei abgeschalteter Wechselspannung hervorruft.
Da man im allgemeinen die Joche stärker ausführt, um ihre Sättigung und damit Unsymmetrie
zu vermeiden (im Jocheisen arbeitet man also nicht im Knie oder oberhalb des Knies
der Magnetisierungskurve), muß man also die Gleichstromvormagnetisierung, wie bereits
vorgeschlagen, so bemessen, daß in den-die @`-_echselstromwicklungen tragenden Schenkeln
überall die gleiche Gleichflußinduktion auftritt.
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Statt die Wechselstromwicklungen der Drosselspulen in Stern zu schalten,
könnte man sie auch in Dreieck schalten, wobei, wie vorgeschlagen, symmetrisch in
die einzelnen Phasen der Dreieckw icklung Zusatzdrosselspulen eingeschaltet werden,
die vorzugsweise magnetisch oder induktiv so verkettet- sind, daß sich die Amperewindungen
der Grundwelle aufheben.
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Man kann die vormagnetisierten Drosselspulen auch in Zickzack schalten.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Wechselstromwicklungen
1n zyklischer Folge angeordnet sind, sondern man kann beispielsweise die Anordnung
auch so treffen, daß von links nach rechts die Wicklungen der ersten Drosselspule
in der Phasenfolge tc, v und zu angeordnet sind, während die Wicklungen der
nächsten Drosselspule in der Folge w, v und zc angeordnet sind.
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Ebenso wie für Drosselspulen kann man die Anordnung nach der Erfindung
auch für Transformatoren anwenden.
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Die beschriebenen Drosselspulen sind insbesondere für die Blindstromkompensation
von Fernleitungen geeignet. Die Drosselspulen werden dann längs der Leitungen verteilt,
und die V ormagnetisierung wird in Abhängigkeit von den elektrischen Verhältnissen
der Leitungen geregelt.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern kann überall da . angewendet werden, wo zwei Drosselspulen oder
Transformatoren einen gemeinsamen Eisenkern besitzen und vom Gleichfluß so durchsetzt
werden, daß der Phasenfluß in der einen Drosselspule (dem einen Transformator) verstärkt
wird, wenn der entsprechende Phasenfluß in der anderen Drosselspule (dem anderen
Transformator) geschwächt wird und umgekehrt.