DE894418C

DE894418C - Anordnung zur Unterdrueckung der fuenften Harmonischen in einem Drehstromtransformator

Info

Publication number: DE894418C
Application number: DEA5606D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Habil Kraemer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-06-13
Filing date: 1936-06-13
Publication date: 1953-10-26

Description

Anordnung zur Unterdrückung der fünften Harmonischen in einem Drehstromtransformator Setzt man den Schenkelfluß eines Drehstromtransformators für die Grundwelle aus zwei um 36° phasenverschobenen Teilflüssen zusammen, so können die Teilflüsse eine fünfte Harmonische ausbilden, die sich in dem resultierenden Fluß aufhebt. Damit fällt aber auch aus dem resultierenden Amperewindungsbedarf des Schenkels die fünfte Harmonische heraus.
Erfindungsgemäß werden daher Mittel vorgesehen, durch welche die normalerweise einen anderen Phasenwinkel miteinander bildenden Flüsse der Grundwelle in den Schenkelteilen um 36° gegeneinander phasenverschoben werden. Die erforderliche Phasenverschiebung der zweckmäßig gleich groß gewählten Teilflüsse eines Schenkels kann man dadurch erreichen, daß man den Eisenkern zu einer Übergangsform zwischen magnetischer Stern- und Dreiecksanordnung ausbildet. Zu diesem Zweck kann man an dem bekannten Rahmenkern Übergangsstellen mit veränderlichem magnetischen Widerstand vorsehen. Die Einstellung des letzteren erfolgt durch Schlitze oder durch Bolzenreihen.
In Abb. x ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Transformator nach Art eines Rahmenkerns dargestellt. Es sind ja, zb, 2a, ab, 3a, 3b die Teilschenkel, welche j e von Teilen der Hilfswicklung 4 umschlungen werden. An der Stelle, wo die Joche 12, 13, 23 der Rahmen zusammenstoßen, ist mittels Eisenblechen ein magnetischer Übergang 5 geschaffen worden. Die Anordnung stellt somit eine Zwischenform zwischen dem eigentlichen Rahmenkern (magnetische Dreieckschaltung) und einem Kern mit einheitlichen Schenkeln dar (magnetische Sternschaltung). Während bei dem ersteren die Teilflüsse 0 d a und 0 d b eines Schenkels eine Phasenverschiebung von 6o° besitzen, ist sie bei dem letzteren in beiden Hälften gleich Null. Bei der Anordnung nach der Erfindung überlagert sich in den Schenkelhälften ein Dreieckfluß und ein Sternfluß, deren Komponenten derart bemessen sind, daß die resultierenden Teilflüsse eine Phasenverschiebung von 36° gegeneinander erhalten. Das entsprechende Vektordiagramm ist in Abb.2 dargestellt. Die Dreieckkomponente 0 d a bzw. 0 d b beträgt 65 °/a, und die Sternkomponente O ya bzw. O yb macht 440/, des gesamten Teilflusses 0 Ia bzw. 0 Ib aus. Während beim gewöhnlichen Rahmenkern die Grundwelle der Induktion in den Schenkelhälften 13 % über der resultierenden nutzbaren Induktion des Schenkels liegt, beträgt der Unterschied bei der Anordnung nach der Erfindung mit 36° Phasenverschiebung der Teilflüsse nur 5 °/o.
Man erzielt das angegebene Größenverhältnis zwischen Stern- und Dreieckkomponente durch geeignete Bemessung des magnetischen Übergangswiderstandes s des magnetischen Sternpunktstückes 5. Für s --- o ist 0 d a = 0 d b = o. Behält man einen Luftspalt, wie beim gewöhnlichen Rahmenkern, bei, so muß man s --> co setzen. Es wird dann 0 ya = 0 yb = o. Den magnetischen Widerstand von 5 kann man durch Wahl eines Materials von bekannter magnetischer Leitfähigkeit oder durch Einbau einer Dämpferwicklung ähnlich der Stabwicklung des Kurzschlußläufers beliebig ändern.
Die Hilfswicklung 4, die beide Schenkelhälften gegenläufig mit gleicher Windungszahl umschließt, ist zur Unterdrückung der dritten Flußharmonischen, die sich in jedem Dreieckfluß ausbilden kann und die eine Umkehrung der fünften Harmonischen in der MMK des Dreieckflusses zur Folge hat, erforderlich. Man kann sie auch, wie in Abb. 3 dargestellt, in das Joch verlegen. Es wird alsdann der magnetische Sternpunkt, wie aus der oberen Hälfte der Abb. 3 besonders deutlich hervorgeht, in zwei Übergangsstellen 5` und 5b aufgelöst. Hierdurch können für den Sternfluß bessere Symmetriebedingungen erzielt werden, während die Gleichheit der magnetischen Widerstände der Flußwege für das magnetische Dreieck durch geeignete Jochdimensionierung erreicht werden kann.
Die Aufteilung der Kerne und Joche kann man anstatt durch Schlitze auch durch kurzgeschlossene Bolzen nach Art des Dämpferkäfigs erzielen. Man erhält hierdurch ungeteilte Joche bzw. ungeteilte Schenkel, die aus konstruktiven und fabrikatorischen Gründen den geschlitzten Kernteilen vorzuziehen sind. Eine zweckmäßige Ausführungsform mit geringem Kupferaufwand zeigt die untere Hälfte der Abb. 3. Hierin sind die Schlitze in den Schenkeln beibehalten, während das Joch ungeteilt, aber mit einer Bolzenreihe versehen ist. Ein Teil 6 der Bolzen ist durch Bügel kurzgeschlossen und bildet Übergangsstellen 511 und 51 zwischen den Jochen zweier Rahmen. Ein anderer Teil der Bolzen ist zu einer Dämpferwicklung 4 verbunden. Die Trennung der Teilflüsse im Joch wird teils durch die Dämpferkäfige, welche mittels der Bolzen 6 gebildet werden, teils durch die Hilfswicklung 4 erzielt. Die Hilfswicklung 4 hat für den Dreieck- und Sternfluß in allen drei Phasen die gleiche Windungszahl und erzwingt die Bedingung 1 0 = o. Löst man den Dämpferkäfig der Bolzen 6 symmetrisch zu der gestrichelt gezeichneten Mittellinie auf, so kann ein Sternfluß fließen, der in. der Hilfswicklung keine Spannung erzeugt und deswegen durch die Hilfswicklung 4 nicht behindert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Anordnung zur Unterdrückung der fünften Harmonischen in einem Drehstromtransformator mit teilweise oder ganz geteilten Eisenwegen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche die Grundwellen des Flusses in den Teilen eines Schenkels um 36° gegeneinander phasenverschoben werden, so daß aus den resultierenden Amperewindungen des Schenkels die fünfte Harmonische herausfällt.
2. Anordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Rahmenkern Übergangsstellen (5) für den magnetischen Fluß vorgesehen sind, so daß sich in jeder Schenkelhälfte der Fluß aus dem Dreieckfluß des Rahmenkernes und dem Sternfluß eines Kernes mit ungeteilten Schenkeln zusammensetzt.
3. Anordnung nach Anspruch?" dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand der Übergangsstellen so eingestellt ist, daß in jeder Kernhälfte der Dreieckfluß 65 °/o und der Sternfluß 44 0/a des Gesamtflusses einer Kernhälfte beträgt.
4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand an der Übergangsstelle durch die Leitfähigkeit des Werkstoffes eingestellt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand an der Übergangsstelle mittels einer Bolzenreihe (6) nach Art eines Dämpferkäfigs einstellbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch?, bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung der im Dreieckfluß vorhandenen dritten Harmonischen eine Dämpferwicklung (4) vorgesehen ist, welche die Teilflüsse jeder Phase mit gegenläufigen gleichen Windungen umfaßt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferwicklung zur Unterdrückung der dritten Harmonischen auf den Jochen vorgesehen ist und daß die Übergangsstellen zwischen den Rahmen jeweils in zwei zu beiden Seiten des Mittelschenkels liegende Teile aufgelöst sind (Abb. 3). B. Anordnung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferwicklung aus einer Bolzenreihe gebildet ist. g. Anordnung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze teilweise oder ganz durch eine kurzgeschlossene Bolzenreihe ersetzt sind.