DE892183C

DE892183C - Harmonic-free and DC-biased three-phase choke

Info

Publication number: DE892183C
Application number: DEA9633D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Habil Kraemer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-05-01
Filing date: 1942-05-01
Publication date: 1953-10-05

Description

Oberwellenfreie und gleichstromvormagnetisierte Drehstromdrossel Die Erfindung bezieht sich auf eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule für Drehstrom bzw. Mehrphasenstrom mit Oberwellenkompensation.. Derartige Drosseln sind z. B. zur Blindlei,stungsregelung in Wechselstromnetzen geeignet. Bei hohen Spannungen und Leistungen .stößt jedoch ihre Ausbildung auf erhebliche (konstruktive Schwierigkeiten.Harmonic-free and DC-biased three-phase choke The The invention relates to a direct current biased choke coil for three-phase current or multi-phase current with harmonic compensation .. Such chokes are z. B. Suitable for reactive power control in AC networks. At high voltages However, their training encounters considerable (constructive difficulties.

Es ist nämlich notwendig und bekannt, eine gleichstromvormagnetisierte einphasige Drossel aus zwei Kernteilen .aufzubauen, die bei gleichsinnig geschalteter Wechselstromwicklung entgegengeschaltete Gleichstromwicklungen tragen. Hierdurch wird verhindert, daß in der Gleichstromwicklung eine Wechselspannung mit Netzfrequenz auftritt und. daß im geregelten Magnetisierurigsstrom der Drosselanordnung geradz-ahlige Harmonische fließen. Im Magnetisierungsstrom sind jetzt wie bei jeder eisengesättigten Drossel nur noch ungeradzahlige Harmonische vorhanden.Namely, it is necessary and known to have a direct current bias single-phase choke from two core parts Alternating current winding carry opposing direct current windings. Through this this prevents an alternating voltage with mains frequency in the direct current winding occurs and. that in the regulated magnetizing current of the throttle arrangement even-numbered Harmonics flow. In the magnetizing current are now as with any iron-saturated Choke only odd harmonics available.

Bei Drehstromsystemen verschwindet in der Dreiphasensch.altung .dreier Doppeldrosseln auch noch die 3., 9.... Harmonische. Da man zur Blindstromkompensation sinusförmige Ströme braucht, müssen aber auch noch die 5. und 7. Harmonischen im dreiphasigen Magnetisierungsstrom kompensiert werden. Dies wäre nach einem. bekannten Vorschlag durch eine Sterndreieckschaltung von. zwei magnetisch gleichwertigen Drehstromsätzen möglich. Man würde jedoch in diesem Falle zur vollkommenen Oberwellenkompensation 2 - 3 -j- 2 - 3 = 12 Teilkerne benötigen, wenn man .die Anordnung aus einzelnen vormagnetisierten Drosseln mit je einer Wechselstrom- und Gleichstromwicklung und je einem Kern aufbauen wollte.In three-phase systems, three disappears in the three-phase circuit Double chokes also the 3rd, 9th .... harmonics. Since one goes to reactive current compensation needs sinusoidal currents, but must also have the 5th and 7th harmonics im three-phase magnetizing current can be compensated. This would be after a. known Proposal through a star-delta connection of. two magnetically equivalent three-phase sets possible. In this case, however, one would become perfect Harmonic compensation You need 2 - 3 -j- 2 - 3 = 12 partial cores, if you can .the arrangement of individual premagnetized chokes with one alternating current and one direct current winding and ever wanted to build a core.

Zur Vermeidung .dieses . Nachteiles hat man bereits vorgeschlagen, je drei Einphasendrossel:n zu einer dreiphasigen Drossel zusammenzufassen, die Wechselstromwicklung gemeinsam um zwei Teilkerne zu .legen und zwei Drehstromdrosseln teilweise durch ein gemeinsames Joch zu vereinigen. Aber auch diese Vorschläge ergeben eine konstruktiv wenig befriedigende Lösung, da sie nicht gestatten, dem Drosselsatz einen dem normalen Drehstromtransformator gleichwertigen - Aufbau zu.To avoid .this. Disadvantages have already been suggested three single-phase chokes: n to be combined into a three-phase choke, the alternating current winding add two partial cores together and partially through two three-phase chokes to unite a common yoke. But these suggestions also result in a constructive one Unsatisfactory solution, as they do not allow the throttle set to become a normal one Three-phase transformer equivalent - construction too.

nüngengeben. Vor allem wirkt sich bei höhen Span eine Aufteilung der Wechselstromwicklung hochspannungstechnisch ungünstig aus, wodurch die' Herstellungskosten und der= Raumbedarf der'Ariordnung vergrößert werden.give up. A division of the Alternating current winding is unfavorable from a high voltage point of view, reducing the 'manufacturing costs and the = space requirement of the arrangement can be increased.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile -der bekannten bzw. bereits vorgeschlagenen dadurch, daß die verschiedenen Aufgaben der Teilkerne in einer einzigen dreischenkligen Drosselvereinigt werden, so daß die Vormagnetisierung und Oberwellenkompensation an einem einzigen Schenkel je Phase vorgenommen wird. Zweckmäßig ist es daibei, jeden Schenkel kleeblattartig_ in vier gleiche Teile aufzuteilen. Es ergibt sich hieraus ein Gesamtaufbau der Drossel, der konstruktiv keine größeren Schwierigkeiten bereitet als der einer gewöhnlichen Drossel.The invention avoids these disadvantages of the known or already proposed by having the various tasks of the partial cores in a single three-legged chokes are combined, so that the bias and harmonic compensation is carried out on a single leg per phase. It is useful Divide each leg like a clover into four equal parts. It surrenders from this an overall structure of the throttle, which in terms of construction does not pose any major difficulties prepared as that of an ordinary thrush.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

In Fig. r ist zunächst der vorstehend erwähnte, bereits vorgeschlagene Aufbau einer gleichstromvormagnetisierten Drossel dargestellt, bei der zwölf Einzelkerne erforderlich. sind, Es bedeutet dabei in Fig. z Wg die Gleichstromwicklungen für die Vormagnetisierung, W die eigentliche Wechselstromhochspannungswicklung der Drossel und Wh eine Kurzschlußwicklung für den in Stern geschaltefen Teilsatz der Drossel .zur Abdämpfung der 3.Harmonischen. Die Kurzschlußwicklung kann dabei gleichzeitig auch als Hilfswicklung für andere ;Zwecke dienen. Wie man ohne weiteres erkennt, ist bei dieser Anordnung der obere Drosselkernsatz hinsichtlich der eigentlichen Drosselwicklung in Stern und der untere in Dreieck geschaltet, so daß eine Oberwellenkonipensatiön" hinsichtlich der 5. und 7. Oberwellen in -bekannter Weise erreicht wird.In Fig. R, the above-mentioned, already proposed structure of a direct-current bias choke is shown, in which twelve individual cores are required. In Fig. z Wg means the direct current windings for the premagnetization, W the actual alternating current high-voltage winding of the choke and Wh a short-circuit winding for the star-connected subset of the choke. to dampen the 3rd harmonic. The short-circuit winding can also serve as an auxiliary winding for other purposes. As can be seen without further ado, in this arrangement the upper inductor core set is connected in star and the lower in triangle with regard to the actual inductor winding, so that a harmonic configuration with regard to the 5th and 7th harmonics is achieved in a known manner.

Gegenüber dieser kompliziertenAnordnung bringt die Erfindung eine wesentliche Vereinfachung, ivie sich .aus dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 ergibt. Bei diesen ist jeder Schenkel kleeblattartig in die vier Teile A; A' und B, B' aufgeteilt. FaOt man zunächst die Teile A, A' und B, B' zu je einer Schenkelhälfte zusammen und umgibt diese mit einer Hilfswicklung Wk, schaltet man ferner die Wicklungen Wk (AA') auf den. drei Schenkeln ic, v, w in Dreieck und die Wicklungen Wk (BB') in Stern und verbindet " diese gemäß Fig. 5, so verschiebt. sich der Wechselfluß in dem A-Teil des Schenkels' gegen den des- B-Teiles um 30° e1. Damit wird der Magnetisierungsstrom des Kernes in bekannter Weise von der 5. und 7. Harmonischen befreit. Eine zweite Hilfswicklung W, magnetisiert den Schenkel vor. Indem der Gleichfluß beispielsweise in der Schen'kel'hälfte A', B' die entgegengesetzte Richtung wie in A, B erhält, können auch keine geradzahligen Harmonischen (2., q..,.usw.) in die Hauptwicklung W hineininduziert werden.Compared to this complicated arrangement, the invention brings about a substantial simplification, as can be seen from the embodiment according to FIGS. In these, each leg is cloverleaf-like in the four parts A; A 'and B, B' split. If you first put the parts A, A 'and B, B' together into one leg half each and surround them with an auxiliary winding Wk, you also switch the windings Wk (AA ') to the. three legs ic, v, w in a triangle and the windings Wk (BB ') in a star and connects them according to FIG 30 ° e1. The magnetizing current of the core is thus freed of the 5th and 7th harmonics in a known manner. A second auxiliary winding W, pre-magnetizes the limb opposite direction as obtained in A, B, no even harmonics (2nd, q ..,. etc.) can be induced into the main winding W.

Will .man für die Hilfswicklungen Zylinderspulen verwenden, so wäre eine Aufteilung der Hilfswicklungen nach Fig. 3 erforderlich. Dabei um-.schließen die. Gleichstromspulen jeweils 1/4 und die 'Kompensationsspülen 1/2 des 'Schenkelquerschnitts, oder umgekehrt. Noch einfacher wird die Hilfswicklung :bei Vierwendung von Abteilungsspulen (Fig. q.):. Kompensationsspulen liegen nicht mehr radial übereinander, sondern axial .wechselweise um 9o° versetzt übereinander und haben alle die gleiche Form. Während beispielsweise die Gleichstromspulen die Schenkelteile A+ B und A'.+ B' umfassen, umschließen die Kompensations'spulen die Teile A ;- A' und B -I- B'. If .man want to use cylinder coils for the auxiliary windings, a division of the auxiliary windings according to FIG. 3 would be necessary. The. DC coils each 1/4 and the 'compensation sinks 1/2 of the' leg cross-section, or vice versa. The auxiliary winding is even simpler: with four-turn of departmental coils (Fig. Q.) :. Compensation coils are no longer located radially one above the other, but axially, alternately offset by 90 °, and all have the same shape. For example, while the direct current coils enclose the leg parts A + B and A '. + B' , the compensation coils enclose the parts A ; - A ' and B -I- B'.

In beiden Schenkelhälften A, A' und B, B' tritt eine 3. Fluß'harmonische auf. Bei der nach Fig. 5 geschalteten Kompensationswicklung würde sie nur in dem in Dreieck- geschalteten Teil unterdrückt werden, in dem in ,Stern geschalteten Teil aber auftreten, Zusatzverluste erzeugen und unter Umständen den Kompensationseffekt stören. Es ist daher zweckmäßig, beiden Kernhäfften eine Dreieckwicklung zu geben, die durch Verbindung im Punkte P = 2I °/o-- der gesamten Windungszahl je Phase ebenfalls eine 3o°-Verschiebung der Teilflüsse hervorrufen (Fig. 6). Bei den in Fig. q. dargestellten Abteilungsspulen für die Gleichstromwicklung und die Kompens.ationswickl'ung macht eine Parallelschaltung der Abteilungsspulen keine Schwierigkeiten.A third flux harmonic occurs in both leg halves A, A 'and B, B'. In the compensation winding connected according to FIG. 5, it would only be suppressed in the part connected in delta, but would occur in the part connected in star, generate additional losses and, under certain circumstances, disturb the compensation effect. It is therefore advisable to give both core halves a triangular winding which, through connection at point P = 2I ° / o-- of the total number of turns per phase, also causes a 30 ° shift in the partial fluxes (Fig. 6). In the in Fig. Q. The division coils shown for the direct current winding and the Kompens.ationswickl'ung makes a parallel connection of the division coils no difficulties.

- .Damit ist die vormagnetisierte Drehstromdrossel weitgehend mit einem Drehstromtransformator identisch geworden. Die Hochvoltwicklungen entsprechen sich vollkommen, während die Gleichstromwicklung, die annähernd den gleichen Betrag an Gleichstrom AW erzeugt wie die Hochvoltwicklung ,an Wechselstrom AW, spannungs- und strommäßig die Rolle der Niedervoltwicklung übernimmt. Eine Hilfswicklung in Dreieckschaltung ist beim Großtransformator ebenfalls üblich. Damit fügt sich die oberwellenfreie gleichstromvormagnetisierte Drossel konstruktiv den .bisher üblichen Ausführungsformender Transformatoren ein. Das Aufteilen der Schenkel .stellt den Konstrukteur nicht vor eine neuartige Aufgabe, da Längs- und Querschlitze 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 zweckmäßig, das Joch nach beiden Seiten über die Außenschenkel hinaus zu verlängern und es etwas zu verstärken.-. This means that the premagnetized three-phase choke is largely with become identical to a three-phase transformer. The high-voltage windings correspond itself perfectly, while the DC winding which is approximately the same amount to direct current AW generated like the high-voltage winding, to alternating current AW, voltage and takes on the role of the low-voltage winding in terms of electricity. An auxiliary winding in Delta connection is also common for large transformers. The Harmonic-free direct current pre-magnetized choke structurally the usual ones up to now Embodiments of the transformers. Dividing the legs creates the The designer is not faced with a new type of task, as there are longitudinal and transverse slits in the leg already known for ventilation purposes and to accommodate compensation windings are. The division of legs in the layer plane is also expediently carried out in the yoke by, while, the gap perpendicular to the plane of the layer expediently on the legs limited. It is for the magnetic symmetrization of the legs expedient, to extend the yoke on both sides beyond the outer thighs and add it a little to reinforce.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Harmonic-free and DC-biased Three-phase choke, characterized in that the premagnetization and harmonic compensation can be made on a single leg per phase.

2. Throttle according to claim i, characterized in that three legs form a three-phase core of the usual form are summarized.

3. throttle according to claim i and 2, characterized in that the cross-section of the leg is divided into four parts by slots and partially from the direct current winding (Wg) and the auxiliary winding (Wk) for harmonic compensation is enclosed. q ..

Choke according to Claim 3, characterized in that the direct current winding (Wg) mü with changing winding direction each quarter of the leg individually encloses, while the compensation winding (Wk) each two quarters with opposite direct flux direction surrounds together.

5. throttle according to claim 3, characterized in that direct current and compensation winding made of the same shape, each enclosing two leg quarters Department coils exist, which alternate, but offset from each other by 90 ° be layered on top of each other.

6. throttle according to claim i to 3, characterized in that that the direct current coils (Wg) in pairs with opposite winding directions in series turn switched.

7. throttle according to claim i to 3, characterized in that the direct current windings (Wg) of all legs connected in parallel or in line will. B.

Choke according to Claims 1 to 3, characterized in that the compensation windings (Wk) of both core halves are connected in such a way that the partial flows are phase shifted of 310 ° against each other.

9. throttle according to claim &, characterized in that that the compensation windings of one core half connected in a triangle or zigzag while the compensation windings of the other half of the core are star-connected will. ok

Choke according to Claim 8, characterized in that the compensation windings of both core halves connected in triangle and the triangular windings connected to suitable ones symmetrical points are connected to each other. i i.

Choke according to claim i to 9, characterized in that the slots lying perpendicular to the stratification only in the leg, the slits lying parallel to the layering in the leg and Yoke to be executed.

12. Throttle according to claim i to 3, characterized in that that the yoke is extended slightly on both sides beyond the outer leg.