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Drosselvorrichtung für Wechselstromnetze mit angeschlossenem Nullpunkt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Drosselvorrichtung für Wechselstromnetze, bei der der Nullpunkt herausgeführt und angeschlossen ist und die eine Hilfswicklung trägt, unter deren Wirkung die Drossel für die durch den Nulleiter fliessenden Ströme nahezu impedanzfrei wird.
Es sind Drosselvorrichtungen mit Nullpunktanschluss bekannt, beispielsweise zu Erdungszwecken. Diese bekannten Schutzvorrichtungen waren aber bisher stets so eingerichtet, dass ein durch die Nulleitung fliessender Strom hohen scheinbaren oder Ohmschen Widerstand fand ; es waren vielfach sogar Indult'lanzen oder Ohmsche Widerstände in die Leitungen oder Spulen zugeschaltet. Wollte man bei diesen bekannten Einrichtungen die zusätzlichen Impedanzen oder Widerstände weglassen, so würde immer noch eine hohe, der Schutzwirkung hinderliche Impedanz verbleiben. Nach der Erfindung wird die verbleibende Impedanz induktiv noch weiter herabgesetzt. Dies geschieht durch eigenartig geschaltete Hilfswicklungen.
Es ist nun schon bekannt, die Induktivität von Drosseln durch Hilfswicklungen zu beeinflussen, die mit der Hauptwicklung magnetisch verkettet und durch Widerstände irgendwelcher Art regelbar sind. Demgegenüber wird nach der Erfindung eine Hilfswicklung angeordnet, deren Teilspulen derart gegeneinander geschaltet sind, dass die angedeutete bekannte Beeinflussung der Induktivität nur unter bestimmten Störungsverhältnissen stattfindet. Unter normalen Verhältnissen dagegen bleibt die Hilfswicklung stromlos und ohne Einfluss auf die Induktivität der Primärwicklung.
Nachstehend ist diese Wirkung eingehender erläutert. Der geringe Strom, dem beispielsweise eine zweischenklige Drosselspule betriebsmässig aufnimmt, durchfliesst ihre Spulen in Hintereinanderschaltung. Treten nun aber Störungsströme auf, die z. B. von den Netzleitungen zur Nullpunktleitung hin, also die Spulen parallel durchfliessen, so tritt die Schutzwirkung der Spule ein. Es bilden nämlich dann die Spulen der Drossel magnetische Felder, die mit Bezug auf den Eisenweg gegeneinander gerichtet sind und sich deshalb durch die Luft schliessen ; für die so verlaufenden magnetischen Flüsse sind die beiden Schenkel des Eisenkernes einander parallel und hinter den Luftweg geschaltet. Diesem zusammengesetzten, zur Benutzung des Luftweges gezwungenen und dadurch verminderten magnetischen Fluss gilt es uun weiter zu schwächen.
Dazu dienen nach der Erfindung die auf die Schenkel des Eisenkernes gelegten und gegeneinander geschalteten Hilfsspulen. Diese werden nämlich, solange die Eisenschenkel zufolge der Führung von Kraftstrom parallel durchflossen werden, auch-elektrisch gleichgerichtet induziert, beispielsweise in einem bestimmten Augenblick beide mit von oben nach unten steigendem Potential ; sie sind also zufolge der gwählten Schaltung elektrisch hintereinandergeschaltet. Es kommt demnach darin eine von der Grösse des nach Erde gehenden Störungsstromes und damit vom parallel gerichteten Schenkelkraftfluss abhängiger Kurzschlussstrom zustande, der die Induktivität der ganzen Drosselvorrichtung weiter so bedeutend herabsetzt, dass für die Störungsströme im wesentlichen nur der Ohmsche Widerstand der Primärspule in Frage kommt.
Während des normalen Betriebes sind dagegen die Hilfsspulen elektrisch gegeneinander geschaltet und daher praktisch'stromlos.
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Von grossen Vorteil ist die Anwendung der neuen Einrichtung z. B. dann, wenn man die bei sogenanter Sammelschienenerdung übliche, zur Ableitung statischer Ladungen dienende Drossel zur Betätigung von Auslösern o. dgl. verwenden will ; man kann dann nämlich den an einem Isolator entstehenden Überschlagsfunken möglichst kurze Zeit nach seinem Entstehen so kräftig anwachsen lassen, dass der zur Erde abfliessende Strom zum frühzeitigen Ansprechen von Auslösern o. dgl. ausreicht. Dadurch wird vermieden, dass die Stromwärme des Unterschlaglichtbogens den Isolator beschädigt.
Die Fig. i zeigt ein Anwendungsbeispiel, "4 und 12 sind die Drähte einer Freileitung, SI und S2 die Spulen einer zweischenkligen Drossel. Die Verbindungsleitung der Schenkel ist bei E geerdet, kl und h2 sind die beiden Spulen der Hilfswicklung, die gegeneinander geschaltet sind.
Treten nun beispielsweise die erwähnten Störungserscheinungen auf, so gleichen sie sich oszillatorisch durch die beiden Hauptspulen s, S2 nach-Erde hin aus, wobei die beiden Spulen in jedem Augenblick in gleicher Richtung und Stärke durchflossen werden. Dadurch
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in diesem Fall verhält sich also die Vorrichtung wie ein Stromwandler mit kurzgeschlossenen Sekundärspulen und setzt dem Ausgleich der Störungsströme nur. den geringen Ohmschen Widerstand entgegen.
An der Gültigkeit der obigen Betrachtungen ändert sich nichts, wenn aus der zweischenkligen eine dreischenklige Drossel wird. Geht man nämlich von der Spule/ (Fig. i) statt zurück nach hl an eine Spule ! g (Fig. 2), die dann rechts neben h2 auf einem dritten' Schenkel liegt und von der oberen Klemme dieser Spule ha zurück nach All, so bleibt das
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falls sinngemäss die gleichen. Aus dem Schaltbild der Hilfsspulen aber ist durch diese Erweiterung eine Dreieckschaltung geworden, die für Drehstrom als Hilfsspule zu einer in Stern geschalteten dreiphasigen Hauptwicklung verwendet werden kann. Hierbei wird der Nullpunkt herausgeführt und z. B. an Erde gelegt.
Unter besonderen Umständen werden erfindungsgemäss die Hilfswicklungen so ausgebildet, dass sie zum Anschluss von Stromverbrauchern geeignet sind. Das ist auch bei der zweiphasigen Ausführung (nach Fig. i) möglich, da im normalen Betriebszustand die Teilspulen der Hilfswicklung gegeneinander geschaltet sind, also wie parallelgeschaltete Wechselstromerzeuger wirken. Bei solcher Ausgestaltung der neuen Drosselvorrichtungen können alle Spulen betriebsmässig, solange keine Störung vorhanden ist, mit Strom belastet sein, also voll ausgenutzt sein. Bei beiden gezeichneten Ausführungsbeispielen ist mit b eine derartige Belastung durch Stromverbraucher angedeutet.