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Regelbare Drosselspule.
Es sind Drosselspulen mit Eisenkern bekannt, deren Induktivität durch Zu-oder Abschalten von Windungen geändert wird. Derartige Drosselspulen werden beispielsweise zur Kompensation des Erdschlussstromes oder auch der Ladeströme in Hochspannungsnetzen benutzt und besitzen gewöhnlich Luftspalte im Eisenkreis, damit der Belastungsstrom der Spule, der praktisch ein reiner Magnetisierungsstrom ist, eine hinreichende Grösse erreicht. Die Änderung der Windungszahlen hat dabei den Zweck, die Stromaufnahme der Drosselspule den jeweiligen Betriebsverhältnissen entsprechend zu regeln.
Da die Spannung an den Klemmen der Drosselspule praktisch konstant ist, so nimmt beim Abschalten von Windungen der Kraftfluss zu. Es wächst also die Induktion im Eisen, und man muss den Eisenquerschnitt so gross bemessen, dass auch bei der kleinsten vorkommenden Windungszahl die zulässige Sättigungsgrenze nicht übersehritten wird. Man kommt daher zu verhältnismässig teuren Konstruktionen, bei denen das Eisen im allgemeinen schlecht ausgenutzt ist, da ja die Drosselspule nur selten auf der niedrigsten Anzapfung, d. h. mit der kleinsten Windungszahl, arbeiten muss.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird erfindungsgemäss die Wicklungsanordnung derart getroffen, dass bei Windungsabsehaltungen, die eine Erhöhung des Kraftflusses zur Folge haben, die erregenden Amperewindungen aus der Nachbarschaft des Kerns nach aussen verlegt werden. Hiedurch wird erreicht, dass dem Kraftfluss bei Verringerung der Windungszahl ein grösserer Gesamtquerschnitt zur Verfügung steht, so dass die Zunahme des Flusses ohne wesentliche Änderung der Induktion im Eisen möglich ist.
Der zusätzliche Flussanteil fliesst vielmehr im wesentlichen ausserhalb des Kerns durch den vergrösserten Streukanal zwischen Wicklung und Eisen. Man kann infolgedessen den Eisenkern so bemessen, dass schon bei voller Windungszahl die Induktion im Eisen normale Höhe besitzt ; das Eisen wird demnach wesentlich besser ausgenutzt, ohne dass auf die Änderung des Kraftflusses Rücksicht genommen werden muss.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Drosselspule besitzt einen Eisenkern a, dessen beide Schenkel mit Luftspalten b versehen sind. Auf beiden Schenkeln befinden sich nicht abschaltbare Hauptwieklungen e bzw. C2 und zwischen diesen und dem Kern die abschaltbaren Wicklungsteile dl und d2, die im folgenden als Schaltspulen bezeichnet werden. Jede dieser Schaltspulen ist in bekannter Weise nach Art einer mehrgängigen Schraube ausgeführt.
Das Ausführungsbeispiel zeigt die Verwendung einer derartigen Drosselspule als Erdschlussspule, wobei das freie Ende der Hauptwicklung Cl an dem Sternpunkt eines Drehstromnetzes liegt, während das andere Ende der Drosselspule über einen Anzapfschalter e an Erde angeschlossen ist. Mittels des Anzapfschalters können vier verschiedene Windungszahlen eingestellt werden, um die Stromaufnahme der Erdungsspule den Netzverhältnissen anzupassen. Die Sehaltverbindungen der Wicklungen auf dem rechten Schenkel sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet. Sie können z. B. so sein, dass die Wicklungen beider Schenkel parallel geschaltet sind.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung betrachten wir die beiden Grenzfälle, in denen die Schaltspule ganz ein-bzw. ausgeschaltet ist. Im ersteren Falle, der der linken Endstellung des Schalters e entspricht, sind die Windungen der Hauptspule Cl und der Schaltspule hintereinandergeschaltet ; die Spannung erzeugt einen der vollen Windungszahl entsprechenden Kraftfluss, der eine bestimmte Induktion im Eisen hervorruft. Da die Wicklung dl von Strom durchflossen ist, so steht
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dem Kraftfluss innerhalb der Wicklung im wesentlichen nur der Querschnitt des Kernschenkels zur Verfügung.
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bei gleichbleibender Klemmenspannung der Kraftfluss entsprechend grösser.
Da aber jetzt die Schaltspule d1 stromlos ist, so steht dem Kraftfluss auch ein entsprechend grösserer Gesamtquerschnitt, nämlich
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zusätzlichen Kraftlinien im wesentlichen den Luftraum zwischen der Spule el und dem Kernschenkel durchsetzen und die Sättigung im Schenkel selbst nicht wesentlich zunimmt. Man kann also den Eisenkern für eine im wesentlichen konstante Sättigung bemessen und gelangt infolgedessen zu einer wesentlich günstigeren Dimensionierung der ganzen Spule.
Die Schaltspulen kann man anstatt als mehrgängige Schrauben auch als konzentrische Wicklungen anordnen. Es würden also an Stelle der dreigängigen Schaltspule il1 drei einander konzentrisch umgebende, über die ganze Schenkellänge verteilte Spulen vorzusehen sein. In diesem Falle werden die Spulen in der Reihenfolge von innen nach aussen abgeschaltet, so dass der von erregenden Amperewindungen freie Querschnitt mit abnehmender Windungszahl stufenweise wächst.
An Stelle der Seriensehaltung der Sehaltspulen, bei welcher zur Verringerung der Windungszahl die betreffenden Wicklungsteile ganz abgeschaltet werden, kann man auch einzelne Teile parallel oder gegeneinander schalten. Dies hat den Vorteil, dass bei der Verringerung der Windungszahl keine längeren vom Strom nicht durchflossenen freien Wicklungsteile entstehen.
Die Anordnung gemäss der Erfindung ist nicht nur bei Erdschlussspulen anwendbar, sondern in allen denjenigen Fällen von Vorteil, wo eine Änderung der Stromaufnahme von Drosselspulen mit Eisenkern durch Zu-oder Abschalten von Windungen vorgenommen werden soll.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Durch Änderung der Windungszahl regelbare Drosselspule zum Anschluss an eine im wesentlichen konstante Spannung mit Eisenkern, der auf dem bewickelten Teil Luftspalte besitzt, gekennzeichnet durch eine derartige Wieklungsanordnung, dass bei Windungsabschaltungen, die eine Erhöhung des Kraftflusses zur Folge haben, die erregenden Amperewindungen aus der Nachbarschaft des Kernes nach aussen verlegt werden.