Gleichstromvormagnetisierte, oberwellenfreie Drehstromdrosselspule für hohe Spannungen und Leistungen. Die Erfindung bezieht sich auf eine gleich stromvormagnetisierte Drehstromdrosselspule mit Oberwellenkompensation. Derartige Dros seln sind zum Beispiel zur Blindleistungsrege- lung in Wechselstromnetzen geeignet. Bei hohen Spannungen und Leitungen stösst je doch ihre Ausbildung auf erhebliche konstruk tive Schwierigkeiten.
Es ist nämlich notwendig und bekannt, eine gleichstromvormagnetisierte einphasige Drossel aus zwei Einwegkernen aufzubauen, die bei gleichsinnig geschalteter Wechselstrom wicklung entgegengeschaltete Gleichstrom- wieklungen tragen. Hierdurch wird verhin dert, dass in der Gleichstromwicklung eine Wechselspannung mit Netzfrequenz auftritt und dass im geregelten Magnetisierungsstrom der Drosselanordnung geradzahlige Harmo nische fliessen. Im Magnetisierungsstrom sind jetzt wie bei jeder eisengesättigten Drossel nur noch ungeradzahlige Harmonische vorhanden.
Bei Drehstromsystemen verschwindet in der Dreiphasenschaltung dreier Doppeldros seln auch noch die 3., 9 ... Harmonische. Da man zur Blindstromkompensation sinusförmige Ströme braucht, müssen aber auch noch die 5. und 7. Harmonischen im dreiphasigen Ma gnetisierungsstrom kompensiert werden. Dies wäre nach einem bekannten Vorschlag durch eine Sterndreieckschaltung von zwei magne tisch gleichwertigen Drehstromsätzen möglich.
Man würde jedoch in diesem Falle zur voll kommenen Oberwellenkompensation <B>2.3</B> + <B>2.3</B> - 12 Einwegkerne benötigen, wenn man die Anordnung aus einzelnen vormagnetisierten Drosseln mit je einer Wechselstrom- und Gleichstromwicklung und je einem Einweg kern aufbauen wollte.
Zur Vermeidung dieses Nachteils hat man bereits vorgeschlagen, je drei Einphasendros- seln zu einer dreiphasigen Drossel zusammen zufassen, die Wechselstromwicklung gemein sam um zwei Teilkerne zu legen und zwei Drehstromdrosseln teilweise durch ein gemein sames Joch zu vereinigen. Aber auch diese Vorschläge ergeben eine konstruktiv wenig befriedigende Lösung, da sie nicht gestatten, dem Drosselsatz einen dem normalen Dreh stromtransformator gleichwertigen Aufbau zu geben.
Vor allem wirkt sich bei hohen Span nungen eine Aufteilung der Wechselstrom wicklung hochspannungstechnisch ungünstig aus, wodurch die Herstellungskosten und der Raumbedarf der Anordnung vergrössert wer den.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile der bekannten bzw. bereits vorgeschlagenen Anordnungen dadurch, dass die verschiedenen Aufgaben der Einwegkerne in einer einzigen Drosselspule mit einem gern mit mindestens drei Schenkeln vereinigt werden. Erfindungs gemäss werden die Vormagnetisierung und Oberwellenkompensation an einem einzigen Schenkel je Phase dieses Kernes vorgenom men. Zweckmässig ist es dabei, jeden Schen kel kleeblattartig in -vier gleiche Teile aufzu- teilen.
Es ergibt sich hieraus ein Gesamtauf bau der Drossel, der konstruktiv keine grösse ren Schwierigkeiten bereitet als der einer ge wöhnlichen Drossel.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele noch näher erläutert. In Fig.1 ist zunächst der vorstehend er wähnte, bereits vorgeschlagene Aufbau einer i gleichstromvormagnetisierten Drosselspule dar gestellt, bei der zwölf Einwegkerne erforder lich sind.
Es bedeutet dabei in Fig.1 Wg die Gleichstromwicklungen für die Vormagneti- sierung, W die eigentliche Wechselstromhoch- spannungswicklung der Drossel und W1, eine Kurzschlusswicklimgfür den in Stern geschal teten Teilsatz der Drosselspule zur Abdämp- fung der 3. Harmonischen. Die Kurzschluss- wicklung kann dabei gleichzeitig auch als Hilfswicklung für andere Zwecke dienen.
Wie man ohne weiteres erkennt, ist bei dieser An ordnung der obere Drosselkernsatz hinsicht lich der eigentlichen Drosselwicklung in Stern und der untere in Dreieck geschaltet, so dass eine Oberwellenkompensation hinsichtlich der 5. und 7. .Oberwellen in bekannter Weise er reicht wird.
Gegenüber dieser komplizierten Anord nung bringt die Erfindung eine wesentliche Vereinfachung, wie sich aus dem Ausfüh rungsbeispiel nach den Fig.2 und 3 ergibt. Bei diesen ist jeder Schenkel kleeblattartig in die vier Teile 4"4' und B, B' aufgeteilt.
Fasst man zunächst die Teile A, A' und B, -B' zu je einer Sehenkelhälfte zusammen und umgibt man diese mit einer Kompensations-Hilfswick- lung -WI" schaltet man ferner die Wicklungen Wk(AA') auf den drei Schenkeln u, <I>v, w</I> in Dreieek und die Wicklungen Wk (BB') in Stern und verbindet man diese gemäss Fig. 5,
so verschiebt sich der Wechselfluss in dem A-Teil des Schenkels gegen den des B-Teils um 30 e1. Damit wird der Magnetisierungs- ström des Kernes in bekannter Weise von- der 5. und 7. Harmonischen befreit. Eine zweite Hilfswicklung W, für Gleichstrom magneti siert jeden Schenkel vor.
Indem der Gleich- fluss beispielsweise in der Schenkelhälfte A', B' die entgegengesetzte Richtung wie in A, B erhält, kann auch keine geradzahlige Harmo nische (2., 4. usw.) in die Hauptwicklung W hineininduziert werden.
Will man für die Hilfswicklungen Zylin derspulen verwenden, so wäre eine Aufteilung der Hilfswicklungen nach Fig. 3 erforderlich. Dabei umschliessen die Gleichstromspulen je weils 1/4 und die Kompensationsspulen 1/2 des Schenkelquerschnittes oder umgekehrt. Noch einfacher wird die Hilfswicklung bei Verwen dung von Abteilungsspulen (Fig.4). Gleich strom- und Kompensationsspulen liegen nicht mehr radial übereinander, sondern axial wech selweise um 90 versetzt übereinander und haben alle die gleiche Form.
Während bei spielsweise die Gleichstromwicklungen Wg die Schenkelteile A + A' und<I>B + B'</I> umfassen, umschliessen die Kompensationswicklungen W1; die Teile @l <I>+ B</I> und<I>A' + B'.</I>
In beiden Schenkelhälften (A, A' lind B, B') tritt eine 3. Flussharmonisehe auf. Bei der nach Fig.5 geschalteten Kompensationswick lung würde sie nur in dem in Dreieck geschal teten Teil unterdrückt werden, in dem in Stern geschalteten Teil aber auftreten, Zusatz verluste erzeugen und -unter Umständen den Kompensationseffekt stören.
Es ist daher zweekmässig, beiden Kernhälften eine Dreieck wicklung zu geben, die durch Verbindung in einem Punkte etwa 21 % der gesamten Win- dungszahl je Phase ebenfalls eine 3011-Ver- schiebung der Teilflüsse hervorrufen. Bei den in Fig.4 dargestellten Abteilungsspulen für die Gleichstromwicklung und die Kompensa tionswicklung macht eine Parallelschaltung der Abteilungsspulen keine Schwierigkeiten.
Damit ist die vormagnetisierte Drehstrom drossel weitgehend mit einem Drehstromtrans- formator identsieh geworden. Die Hochvolt- wickhingen entsprechen sich vollkommen, währ end die Gleichstromwicklung, die an nähernd den gleichen Betrag an Gleichstrom- AW, erzeugt wie die Hochvoltwicklung an Wechselstrom-AW, spannungs- und strom mässig die Rolle der Niedervoltwicklung über nimmt.
Eine Hilfswickhing in Dreieckschal- tung ist ebenfalls beim Grosstransformator üblich. Damit fügt sich die öberwellenfreie gleichstromvormagnetisierte Drossel konstruk tiv den bisher üblichen Ausführungsformen der Transformatoren ein. Das Aufteilen der Schenkel stellt den Konstrukteur nicht vor eine neuartige Aufgabe, da Längs- und Quer schlitze im Schenkel zu Lüftungszwecken und zur Aufnahme von Kompensationswicklungen bereits bekannt sind. Die Schenkelaufteilung in der Schichtebene führt man zweckmässig auch im Joch durch, während sich der Spalt senkrecht zur Schichtebene zweckmässig auf die Schenkel beschränkt.
Zur magnetischen Symmetrierung der Schenkel ist. es zweck mässig, das Joch nach beiden Seiten über die Aussenschenkel hinaus zu verlängern und es etwas zu verstärken.
Direct current pre-magnetized, harmonic free three-phase choke coil for high voltages and powers. The invention relates to a DC biased three-phase choke coil with harmonic compensation. Such throttles are suitable, for example, for reactive power control in alternating current networks. At high voltages and lines, however, their training encounters considerable constructive difficulties.
This is because it is necessary and known to build a direct current biased single-phase choke from two one-way cores which, when the alternating current winding is switched in the same direction, carry opposing direct current oscillations. This prevents an alternating voltage with mains frequency from occurring in the direct current winding and even harmonics flowing in the regulated magnetizing current of the choke arrangement. As with every iron-saturated choke, only odd harmonics are now present in the magnetizing current.
In three-phase systems, in the three-phase circuit of three double chokes, the 3rd, 9th ... harmonics also disappear. Since sinusoidal currents are required for reactive current compensation, the 5th and 7th harmonics in the three-phase magnetization current must also be compensated. This would be possible after a known proposal by a star-delta connection of two magnetically equivalent three-phase sets.
In this case, however, one would need <B> 2.3 </B> + <B> 2.3 </B> - 12 one-way cores for full harmonic compensation if one uses the arrangement of individual pre-magnetized chokes with one alternating current and one direct current winding and one each Wanted to build a disposable core.
To avoid this disadvantage, it has already been proposed to combine three single-phase chokes to form a three-phase choke, to put the alternating current winding together around two sub-cores and to combine two three-phase chokes partly by a common yoke. But even these proposals result in a structurally unsatisfactory solution, since they do not allow the throttle set to be given a structure equivalent to the normal three-phase transformer.
Above all, at high voltages, a division of the alternating current winding has an unfavorable effect in terms of high voltage technology, which increases the manufacturing costs and the space required for the arrangement.
The invention avoids these disadvantages of the known or already proposed arrangements in that the various tasks of the disposable cores are combined in a single choke coil with at least three legs. In accordance with the invention, the premagnetization and harmonic compensation are made on a single leg per phase of this core. It is useful to divide each leg like a clover into four equal parts.
This results in an overall construction of the throttle, which in terms of construction does not cause any greater difficulties than that of a common throttle.
The invention is explained in more detail below with reference to the examples shown in the drawing. In Figure 1, the above he mentioned, already proposed structure of an i direct current bias choke coil is provided, in which twelve disposable cores are required Lich.
In FIG. 1, Wg denotes the direct current windings for the premagnetization, W the actual alternating current high-voltage winding of the choke and W1, a short-circuit winding for the star-connected subset of the choke coil for damping the 3rd harmonic. The short-circuit winding can also serve as an auxiliary winding for other purposes.
As you can see without further ado, in this arrangement the upper choke core set is connected in star and the lower in delta with regard to the actual choke winding, so that harmonic compensation with regard to the 5th and 7th harmonic waves is achieved in a known manner.
Compared to this complicated arrangement, the invention brings a substantial simplification, as can be seen from the exemplary embodiment according to FIGS. In these, each leg is divided into the four parts 4 '' 4 'and B, B' like a clover leaf.
If you first combine parts A, A 'and B, -B' into one leg half each and surround them with a compensation auxiliary winding -WI ", you also switch the windings Wk (AA ') on the three legs u, <I> v, w </I> in triangles and the windings Wk (BB ') in star and connected according to FIG. 5,
the alternating flux in the A part of the leg shifts to that of the B part by 30 e1. The magnetization current of the core is thus freed of the 5th and 7th harmonics in a known manner. A second auxiliary winding W, for direct current magnetized each leg before.
Because the constant flux in the limb half A ', B', for example, has the opposite direction as in A, B, no even harmonic (2nd, 4th, etc.) can be induced into the main winding W.
If you want to use derspulen for the auxiliary windings Zylin, a division of the auxiliary windings according to FIG. 3 would be required. The direct current coils each enclose 1/4 and the compensation coils 1/2 of the leg cross-section or vice versa. The auxiliary winding is even easier when using departmental coils (Fig. 4). DC and compensation coils are no longer radially one above the other, but axially alternately offset by 90 and all have the same shape.
While for example the direct current windings Wg include the leg parts A + A 'and <I> B + B' </I>, the compensation windings W1; the parts @l <I> + B </I> and <I> A '+ B'. </I>
In both halves of the leg (A, A 'and B, B') there is a third river harmony. In the compensation winding switched according to FIG. 5, it would only be suppressed in the part connected in the triangle, but in the part connected in the star it would generate additional losses and, under certain circumstances, disturb the compensation effect.
It is therefore appropriate to give both core halves a triangular winding, which by connecting at one point also causes about 21% of the total number of windings per phase, also causing a 3011 shift of the partial flows. In the case of the departmental coils for the direct current winding and the compensation winding shown in Figure 4, a parallel connection of the departmental coils makes no difficulties.
This means that the pre-magnetized three-phase choke has largely become identical to a three-phase transformer. The high-voltage windings correspond completely, while the direct current winding, which generates almost the same amount of direct current AW as the high-voltage winding with alternating current AW, takes on the role of the low-voltage winding in terms of voltage and current.
An auxiliary winding in a delta connection is also common for large transformers. This means that the harmonic-free direct current bias choke fits in with the conventional transformer designs. The division of the legs does not present the designer with a new task, since longitudinal and transverse slots in the leg for ventilation purposes and to accommodate compensation windings are already known. The leg division in the layer plane is also expediently carried out in the yoke, while the gap perpendicular to the layer plane is expediently limited to the legs.
For magnetic balancing of the legs is. it is advisable to extend the yoke on both sides beyond the outer legs and to reinforce it somewhat.