Einrichtung mit einer mehrschenkligen Drosselspule und einem Kondensator. Gegenstand der Erfindung ist eine Ein richtung mit einer mehrschenkligen Drossel spule und einem Kondensator. Gemäss der Erfindung besitzt die Drosselspule zwei Wicklungen, von denen die eine auf einem und die andere auf einem zweiten Schenkel liegt und einen mit Luftspalt versehenen R.ückschlussw e- für die die beiden Schenkel durchsetzenden Flüsse, und es sind das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen, die Grösse des Luftspaltes und der Kondensator so gewählt,
.dass zwischen zwei Punkten der Drosselspule die Spannung der Grundfre quenz des Netzes annähernd verschwindet: Eine solche Einrichtung kann für man nigfache Zwecke verwendet werden, bei spielsweise zur Blin.dleistungskompensation in Netzen. Beim üblichen Ansehluss von Kon densatoren für diesen Zweck können diese leicht mit der Induktivität des Netzes in Re sonanz für eine Oberwelle oder eine für Steuerzwecke dem Netz überlagerte Mittel- Frequenz kommen.
Solche Ströme von DZit.- telfrequenz werden beispielsweise zu Fern steuerzwecken dem Starkstromnetz über lagert und dienen zur Auslösung von in i Netz verteilten Relais, welche auf verschie dene Frequenzen abgestimmt sind und bei ihrem Ansprechen beispielsweise Tarifappa rate umschalten, Strassenbeleuchtung ein- oder ausschalten usw. Insbesondere treten solche Resonanzerscheinungen auf, wenn der Kondensator über einen Transformator an das Netz angeschlossen ist, dessen Nenrllei- stung nicht viel grösser ist, als die Nennlei stung des angeschlossenen Kondensators.
weil dann die Streuinduktivität des Trans formators leicht mit der Kapazität einen Schwingungskreis bilden kann, dessen Eigen frequenz in der Grössenordnung der Frequen zen der Oberwellen oder der mittelfrequen- ten Steuerfrequenz liegt. Bei Auftreten sol cher Resonanzerscheinungen treten leicht Überlastungen des Kondensators oder auch Unterdrückung der zu übertragenden Steuer frequenz auf, so dass die im Netz verteilten Relais nicht mehr ansprechen.
Es ist dann erforderlich, das System durch zusätzliche Hilfsmittel zu verstimmen. Das einfachste Mittel ist die Vors-chaltung einer nicht ge sättigten Drosselspule vor den Kondensator. Das hat aber wiederum den Nachteil, dass die Drosselspule die Kondensatorspannung in die Höhe treibt, wodurch es vorkommt, dass Kon densatoren, die bereits - gut ausgenutzt sind, über Gebühr beansprucht werden.
Verwendet man aber eine Einrichtung gemäss der Erfindung, so kann man errei chen, dass der Kondensator mit keiner höhe ren als der Netzspannung beeinflusst wird und dass trotzdem Resonanzerscheinungen vermieden werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt. F'ig. 1 zeigt eine dreischenklige Drosselspule mit den drei Schenkeln 1, 2: und 3. Der Schenkel 1 ist als Nebenschluss zum Schenkel 2 aus gebildet; der .Schenkel 2 trägt eine Wicklung 4; der Schenkel 3 eine Wicklung 5. An nie Wicklung 5 ist der Kondensator 6 ange schlossen. Die beiden Wicklungen liegen in Reihe an der Netzspannung U bezw. an der Sekundärspannung eines Transformators.
Der durch den Schenkel 1 fliessende Fluss der Grundwelle bestimmt die Grösse der vor dem Kondensator liegenden Induktivität. Anderseits soll die Kondensatorspannung so gross sein, dass die Grundwelle der Spannung am Kondensator gleich der Grundwelle der Netzspannung ist, bezw. die Grundwellen spannung an der Wicklung 4 soll verschwin den. Diese beiden Bedingungen kann man durch entsprechende Wahl der Windungs- zahlen .der Wicklungen 4 und 5 und des Luftspaltes erfüllen. Die Bemessung kann durch Rechnung leicht gefunden werden.
Die Grundwellenspannung am Kondensator ist also gleich der Grundwelle der Netzspan nung, so dass also der Kondensator nicht höher beansprucht wird. Die Anordnung ist: daher insbesondere .dann von Wichtigkeit, wenn bereits im Netz vorhandene Kondensa- toren mit einer Versühaltdrosselspule verse hen werden sollen oder wenn nur Kondensa toren für bestimmte Spannungen, zum Bei spiel 2.20 Volt vorhanden sind, und die Netz spannung bezw. die Spannung der Sekundär seite des Transformators, an welche der Kon densator angeschlossen wird, auch gerade 220 Volt beträgt.
Wie erwähnt, tritt an der Wicklung 4 keine Spannung der Grundwelle auf. Die Spannung an der Wicklung 4 setzt sich da her ausschliesslich aus der Spannung der Oberwellen- bezw. andern netzfremden Fre quenzen zusammen. Da der Schenkel 4 keinen Fluss der Netzfrequenz zu führen braucht, so kann er entsprechend dünner be messen werden.
Man kann nun diese Einrichtung ohne weiteres auch an Stellen verwenden, an denen ,es darauf ankommt, die Netzfrequenz von betriebsfremden Frequenzen auf einfache Weise zu trennen. .So kann man zum Bei spiel den Fluss im Hilfsschenkel als Nutz fluss eines auf eine beliebige Steuerfrequenz abgestimmten Resonanzrelais verwenden. Wie bereits eingangs erwähnt, wird häufig ein und dasselbe Netz zur Starkstrom- und zur Steuerstromverteilung für Fernsteueranlagen ausgenutzt. Für den Steuerstrom verwendet man beispielsweise Frequenzen von 300 bis 600 Hertz. Im Netz verteilt sind Relais, die auf bestimmte Frequenzen abgestimmt sind.
Diese Relais dienen zu verschiedenen Fern steuerungen, zum Beispiel Umschalten von Tarifapparaten, Richten von Uhren, Ein- und Ausschalten der Strassenbeleuchtung usw.
Da nun an den verschiedenen Netzpunk ten die Steuerspannung nicht konstant ist, weil man im allgemeinen das Netz so be messen muss, dass die Spannung des Stark stromes bei wechselnder Belastung annähernd gleich ist, so kann es leicht vorkommen,,da.ss ein Relais, welches eine höhere Spannung bekommt, auch dann anspricht, wenn die Spannung eine andere Frequenz besitzt als der Resonanzabstimmung des Relais ent- spricht. Um diesen Nachteil zu vermeiden. könnte man die Relais unempfindlicher ein stellen.
Das hat aber den Nachteil, dass das Relais an anderer Stelle des Netzes, an wel- eher die Spannung niedriger ist, nicht arbei ten würde, oder auch an derselben Stelle, wenn beispielsweise durch Zuschalten von Verbrauchern die Steuerspannung sinkt. Um dicen Nachteil zu vermeiden, müsste man die Frequenzen, auf welche die Relais abge stimmt sind, weit auseinander legen. Damit würde aber ein ausserordentlich grosses Fre quenzband für den Steuerstrom erforderlich sein. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, den Fluss im Relais durch Eisen sättigung zu begrenzen.
Verwendet man nun eine Einrichtung nach Fig. 2, so kann nian den Nutzflussweg im Relais beliebig hoch sättigen, ohne dass man Gefahr läuft, dass störende Nebenfrequenzen durch die Grundwelle auftreten, da die Grundwelle im Nutzfluss verschwindet. Fig. 2 zeigt wieder eine dreischenklige Drosselspule mit den Schenkeln 1, 2 und 3. Der .Schenkel 2 besitzt.
einen Luftspalt, in welchem sich zwei Zun gen 7, 8 bewegen, die auf etwas voneinander verschiedene Frequenzen abgestimmt sind. 6i ist wieder der Kondensator, 5 die Wick lung auf dem Schenkel ;. Trifft man nun die Bemessung genau so wie bei der Ein richtung nach Fig. 1, eo tritt im Schenkel :,? nur ein Fluss der überlagerten Steuerfre quenz auf, so dass man also den ,Schenkel, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, sehr hoch sättigen kann, ohne dass durch die Grundwelle eine Modulation des die Zungen durchtretenden Flusses auftreten kann.
Im Ausführungsbeispiel ist der perma nente Magnet, der einen Gleichfluss über die Zungen zustande bringt, .damit, wie aus der Telephontechnik bekannt., im wesentlichen nur Kräfte der aufgedrückten Frequenz auf die Zungen zur Wirkung kommen, der >Jber- sichtlichkeit halber nicht dargestellt. Dieser permanente Magnet könnte beispielsweise zwischen den Einspannstellen der Zungen und der Mitte des rechts liegenden Schenkels 1 angeordnet werden.
Eine Verbesserung der Drosselspule kann man erreichen, wenn man statt eines mit Luftspalt versehenen Schenkels, zwei solche N ebenschlussschenkel anwendet, die beider seits des Eisenkerns mit den bewickelten Schenkeln liegen. Solche Drosselspulen be sitzen also dann vier in einer Ebene liegende Schenkel, einen unbewickelten Schenkel mit Luftspalt, auf diesen folgt ein bewickelter Schenkel, dann ein zweiter bewickelter Schenkel und hierauf wieder ein mit Luft spalt versehener Schenkel. Man erreicht durch diese Ausbildung der Drosselspule, dass der Jochquerschnitt vermindert werden kann.
In Fig. 3 ist eine solche Einrichtung schematisch dargestellt. Soweit die Teile, mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt. Der zweite Nebenschlussschenkel ist mit 1' bezeichnet.
Man kann die Einrichtung auch verwen den, um die für Steuerzwecke erforderlichen Spannungen netzfremder Frequenz dem Netz aufzudrücken, ohne dass für den Sender die ser Hilfsfrequenzen Rückwirkungen irgend welcher Art von Seitendes. Starkstromnetzes zu befürchten sind. Eine solche Fernhaltung der Netzspannung vom Steuersender ist ins besondere dann von Wichtigkeit, wenn der Steuersender einen Wechselrichter oder ir gendeine andere gittergesteuerte Röhre ist.
Da bei der Einrichtung nach Fig. 3 bezw. 1 keine Spannung der Netzfrequenz an der Wicklung 2 auftritt, kann man, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet, parallel zu -dieser Wicklung einen Hilfsgenerator 14 schalten, der die für die Fernsteuerung erforderlichen Steuerfrequenzen erzeugt. Man erhält dann einen Paraltelaufdrückkreis.
Verwendet man die Einrichtung in Dreh stroinnetzen, so kann man eine Eisenerspar nis erzielen, wenn man statt eines oder zweier unbewickelter Schenkel Querjoche vorsieht. durch welche sich die Flüsse über die Schenkel der einzelnen Phasendrosselspulen ausgleichen können.
In Fig. 4 ist eine solche aus drei E,in- pha.sendrosselspulen bestehende Drehstrom drosselspule perspektivisch dargestellt. Jede Drosselspule besitzt einen Schenkel 3, 3' bezw. 3", auf dem sich die Wicklungen 5, 5' bezw. 5" befinden und einen Schenkel 2, 2' bezw. 2", auf dem die Wicklung 4, 4' bezw. 4" angeordnet ist.
Während nun bei Fig. 1 für jede Drosselspule ein mit Luft spalt versehener weiterer Schenkel vorgese hen ist, sind nach Fig. 4 Querjoche 11 vor gesehen, durch welche sich die Flüsse über die einzelnen .Schenkel der Phasendrossel spulen ausgleichen können. Wie aus. Fig. 4 ersichtlich, sind die Querjoche nicht unmittel bar an die Schenkel angeschlossen, sondern zwischen diesen und den Jochen besteht ein Luftspalt.
Durch entsprechende Bemessung dieses Luftspaltes und des Verhältnisses der Windungszahlen kann man erreichen, dass die Spannung :der Netzfrequenz am Konden sator annähernd genau so gross ist, weil die Netzspannung, bezw. dass die Grundwellen spannung an der Wicklung 4 bezw. 4' bezw. 4" verschwindet.
Eine besonders günstige Ausführungs form zeigt Fig. 5. Bei dieser Einrichtung sind nicht vier Querjoche, die seitlich ange setzt werden, vorgesehen, sondern es: sind lediglich zwei Querjoche 12 vorgesehen, die über und unterhalb desjenigen Schenkels an geordnet sind, welcher den .grösseren Fluss führt. blan erreicht dadurch gegenüber der Anordnung nach Fig. 4 den Vorteil, dass der Jochquerschnitt des zweischenkligen Kernes noch weiter vermindert werden kann.
Während in den Fig. 4 und 5 die kon struktive Durchbildung der Drosselspule dar gestellt ist, zeigen die Fig. 6, 7, 9 und 11 die Schaltung der Einrichtung.
In Fig. 6 ist die der F'ig. 5 entsprechende Schaltung für eine Drehstromdro.sselspule gezeichnet, .die als Vorschaltdrosselspule für Kondensatoren 6, 6', 6", die über den Trans- formator 13 an das Netz angeschlossen sind, dient.
An die Sekundärwicklung des Trans formators sind die Wicklungen 4, 4', 4" der dreiphasigen Drosselspule angeschlossen, de ren andere Enden mit den Anschlusspunkten des Kondensators verbunden sind. Die Wick lungen 5, 5' und 5" sind einerseits mit dem unteren Anschlusspunkt der Wicklungen 4, 4' und 4" verbunden, die andern Endpunkte sind zu einem Sternpunkt vereinigt. An Stelle die Kondensatoren so zu schalten, wie in Fig. 6 dargestellt, könnte man sie auch parallel zu den Wicklungen 5, 5' und 5" legen.
Die Bemessung wird so getroffen, dass die vor dem Kondensator liegende Induktivi- tät, die im wesentlichen durch die Grösse des Luftspaltes bestimmt ist, so gross ist, dass keine Resonanzerscheinungen auftreten können. Das Verhältnis der Windungszah- len der Wicklungen 4 und 5 wird so ge wählt, dass die Spannung .der Netzfrequenz an den Kondensatoren annähernd oder genau so gross ist wie die Spannung vor. der. Netz frequenz, welche an der Sekundärseite des Transformators herrscht.
Da durch die Schenkel 2, 2', 2" kein Fluss der Netzfrequenz hindurchgeht, Bann man auch die Einrichtung dazu verwenden, um mit Hilfe dieser Drosselspulen die Span nungsverteilung der einem Starkstromnetze für die Zwecke der Fernsteuerung überlager ten Hilfsspannungen netzfremder Frequenz zu beeinflussen. Infolge der. Leitungswider stände und der parallel zu den Leitungen liegenden Widerstände, insbesondere der Ka pazität des Netzes ist bei ausgedehnten Net zen die Höhe der .Steuerspannung an einzel nen Punkten des Netzes verschieden.
Diese Verschiedenheit :der Steuerspannung kann man dadurch vermindern oder beseitigen, dass man parallel zu der Leitung gesättigte Dros selspulen schaltet, die durch irgendwelche Sperrmittel dein Einfluss der Netzspannung entzogen sind.
Um dies zu erreichen, sättigt man die Schenkel 2, 2', 2" bei einer bestimm- ten Höhe der Steuerspannung, wodurch die Steuerspannungsverteilung vergleichmässigt ' wird, ohne dass aber durch die Netzspannung eine Vormagnetisierung dieser Schenkel er folgt, weil ja die Bemessung so getroffen ist, dass die Netzspannung auf der Sekundärseite des Transformators 13 gleich der Spannung von der Netzfrequenz ist, die an den Konden satoren 6,
6' und 6" herrscht. Zweckmässig wird man diese aus vormagnetisierter Dros- selspule und Kondensator gebildete Einrich tung so bemessen, :dass bei :der Steuerspan nung .der kleinsten Frequenz :die Blindlei stungscharakteristik einen annähernd hori zontalen Verlauf :der Spannung in Abhängig keit vom Strom zeigt, und zwar gerade bei der kleinsten Frequenz, damit nieht bei hö heren Frequenzen Instabilitäten auftreten.
Wie erwähnt kann man die Einrichtung auch als Parallelaufdrückkreis verwenden. Die dreiphasige Schaltung einer solchen Ein riclitung ist in Fig. 7 :dargestellt. 14 ist der Steuergenerator, der :die Spannungen netz fremder Frequenzen :dem Netz 15 aufdrücken soll. Der Steuergenerator ist an die End punkte der Wicklungen 2, 2' und 2" ange- äehlos:sen. Der andere Endpunkt :der Wick lungen 2, 2' und 2" ist mit dem entsprechen den Wi:eklungepunkt der Wicklungen 5, 5' und 5" verbunden, :deren andere Endpunkte an die Phasenleitungen des Netzes 15 ange schlossen sind.
Parallel zu jeder Wicklung 5, 5' und 5" liegen die Kondensatoren 6, 6' und 6". Um zu erreichen, dass :der Sender 14 bei jeder gesendeten Frequenz auf einen Resonanzkreis arbeitet, ist in Reihe mit :dem Sender 14 eine regelbare Drosselspule 16 geschaltet.
Bei der Einrichtung nach Fig. 1 bezw. 3 kann man Netzspannung und Steuerspan nung miteinander vertauschen. Führt man eine solche Vertauschung :durch, so erhält man eine Anordnung nach Fig. 8, die einen Serienaufdrückkreis zeigt, in welchem die Wicklung 4 in Serie mit der Netzleitung liegt. Die Bezeichnungen stimmen mit denen der Fig. 13 überein.
Die dreiphasige Anordnung eines solchen Serienaufdrückkreises ist in Fig. 9 darge stellt. Die Wicklungen 4, 4', 4" liegen in Reihe zu den Phasenleitungen des Netzes. Parallel zu den Wicklungen 5, 5', 5" liegen die Kondensatoren 6, 6', 6". Die einen Enden der Wicklungen 5, 5', 5" sind an die ent- eprechenden Phasenleitungen angeschlossen, die andern liegen an den Wicklungen eines Transformators 17, an dessen in Stern ge- schaltete Sekundärwicklung der Steuergene rator 14 angeschlossen ist.
Auch hierbei kann man wieder :durch Vorschalten einer Induk- tivität vor den Steuergenerator die erforder- liehe Abstimmung vornehmen.
Eine weitere Umkehrung :der Einrichtung nach Fig. 1 oder 3 ergibt sich durch Ver tauschung von Netzspannung und Kon:den- satorspannung. Man muss dabei aber die Wicklung 4 gegenüber :der Wicklung 5 um polen. Man erhält dann einen Parallelauf- drückkreis, :der in Fig. 10 :dargestellt ist und der sich aus Fig. 3 dadurch ergibt, dass Netz spannung und Kondensato:rspannung ver tauscht sind.
In Fig. 11 ist die dreiphasige Anordnung dieses Parallelaufdrückkreises dargestellt. Die Wicklung 4, 4', 4" und 5, 5', 5" sind zu einem Sternpunkt vereinigt; die zweiten Enden der Wicklungen 5, 5' und 5" liegen an den einzelnen Phasenleitungen, ebenso liegen :die zweiten Endender Wicklungen 4, 4', 4" über die Kondensatoren 6, 6', 6" an den einzelnen Phasenleitungen. Zwischen den Kondensatoren und den Wicklungen 4, 4', 4" ist der Steuergenerator 14 eingeschaltet, :dem eine regelbare Induktivität 16 vorgeschaltet ist.
Vertauscht man bei,der Einrichtung nach Fig. 10 bezw. 11 die Netzspannung mit :der Steuerspannung, so bekommt man wieder einen .Serienaufdrückkreis.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit für die Drosselspule mit dem Kondensator nach Fig. 1 ist in. Fig. 12. .dargestellt. Die Bezugs zeichen stimmen mit denen der Fig. 1 über ein. Bei der Einrichtung nach Fig. 12 ist der Schenkel 2 so ausgebildet, dass, er :den Triebfluss für ,ein anzeigendes Messgerät be kannter Bauart liefert, :das auf dem beschrie benen Weg wiederum .dem Einfluss :der Netz grundwelle entzogen wird. Zu :diesem Zweck erhält der Schenkel 2 einen Luftspalt, in dem sich ein Anker 9 bewegt. Der Aussehlag des.
Ankers ist dann, da :durch :den Schenkel 2 kein Fluss der Grunwelle geht, lediglich von :dem aberwellengehalt des Netzes ab hängig. Die Einrichtung nach Fig. 12 kann daher dazu dienen, die Oberwellen im Netz zu messen. Um aus einer Vielzahl von Ober wellen eine einzige herauszusieben, kann man noch parallel zur Wicklung 5 einen Konden sator 1.0 legen, durch welchen ein Resonanz kreis für die anzuzeigende Oberwelle gebildet wird.
Die Einrichtung kann nicht nur dazu dienen, die Grösse der Oberwellen anzuzeigen, sondern auch in Abhängigkeit von der Grösse der Oberwellen einen Steuerbefehl zu geben. Beispielsweise hat man in Netzen zur Unterdrückung der im Netz auftretenden Oberwellen Generatoren vorgesehen, die Ober wellen in das Netz hineinliefern und die im Netz vorhandenen Oberwellen kompensieren.
Da sich die Grösse der Oberwellen im Netz ändert, kann man mittelst eines Gerätes, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, wenn man bei spielsweise den Zeiger zwischen zwei festste henden Kontakten spielen lässt, jeweils den Generator so beeinflussen, dass die Oberwel len im Netz Null sind bezw. eine bestimmte Grösse nicht überschreiten können.