CH208632A - Anordnung zur Schliessung und Unterbrechung eines Wechselstromkreises. - Google Patents

Anordnung zur Schliessung und Unterbrechung eines Wechselstromkreises.

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CH208632A
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Hermes Patentverwertungs Gmbh
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/02Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions for non-linear operation
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Description


  Anordnung zur Schliessung und Unterbrechung eines Wechselstromkreises.    Die Erfindung betrifft eine Anordnung  zur Schliessung und     Unterbrechung    eines  Wechselstromkreises mit Schaltdrosseln. Die  Anordnung ist sowohl für Einzelschaltungen,  als auch für     periodische    Schaltungen, zum  Beispiel zur Umformung von Gleichstrom in  Wechselstrom oder umgekehrt oder von  Wechselstrom gegebener Frequenz in Wech  selstrom anderer     Frequenz,    verwendbar. Er  findungsgemäss besteht der Magnetkern der  Schaltdrosseln aus flach     übereinande-rge-          wickelten    Lagen von Eisenband. Auf diese  Weise ist es möglich, die Wirkung der  Schaltdrosseln im Sinne einer Erleichterung  der Stromunterbrechung zu verbessern.

   Fer  ner können der Materialaufwand und die Ver  luste der Schaltdrosseln verringert werden,  da die Kraftlinien     innerhalb    des     Eisenkernes     in der Bandrichtung verlaufen, welche mit  der     magnetischen    Vorzugsrichtung iden  tisch ist.  



  In     Fig.    6 der     Zeichnung    ist ein Ausfüh-         rungsbeispiel    des Erfindungsgegenstandes  dargestellt.  



  Die     Fig.    1 bis 5 zeigen     verschiedene          Schaltdrosselkerne.     



  Die     Fig.    7 bis 14 zeigen     Ausfühungsbei-          spiele    der     Schaltdrosselwicklungen,    und die       Fig.    15 bis 17 zeigen Mittel zum Vormagne  tisieren der     Schaltdrosselkerne.     



  In     Fig.    6 ist das Schaltschema einer Ein  richtung zur Stromumformung dargestellt.  Die Schaltkontakte 2 haben bis zu mehreren       Millionen    Schaltungen pro Tag auszuführen;  es muss daher die Funkenbildung unterdrückt  werden. Deshalb sind Schaltdrosseln vorge  sehen. Die     Magnetkerne    dieser Schaltdros  seln sind mit 5 bezeichnet. Auf ihnen befin  den sich die Wicklungen 4. Diese liegen in  Reihe mit den aus je zwei ruhenden Schalt  stücken und einer beweglichen Schaltbrücke  bestehenden Schalteinrichtungen 2. Die  Magnetkerne     können    zum Beispiel aus     Sili-          ziumeisen    oder Nickeleisen bestehen.

   Ihre           Magnetisierungskurve    soll im ungesättigten  Teil möglichst wenig gegen die     Flussachse     geneigt sein, einen möglichst scharfen Sätti  gungsknick     aufweisen    und im Sättigungs  gebiet möglichst wenig gegen die     AW-Achse     geneigt sein.  



  Die     Windungszahl    der Wicklungen 4  wird vorteilhaft so bemessen, dass die Mag  netkerne 5 nur bei sehr kleinen durch die  Wicklungen 4 fliessenden Strömen in der  Nähe der     Stromnulldurchgä        nge    ungesättigt  sind, sieh aber zum Beispiel bereits bei  des Mittelwertes des normal hindurchfliessen  den Betriebsstromes sprunghaft sättigen.

   Da  durch wird der Verlauf der Stromkurve in  der Nähe der Nulldurchgänge abgeflacht und  es entsteht eine     praktisch    stromlose Pause,  während welcher die Abschaltung des Wech  selstromes vorgenommen werden kann, ohne  dass Schaltfeuer auftritt, insbesondere da zur  Trennstrecke ein     Nebenstrompfad    3 parallel  geschaltet ist, der eine Kombination von     ka-          pazitiven    und     Ohmschen    Widerständen ent  hält. Die beweglichen Schaltbrücken der  Schalteinrichtungen 2 werden über Zwischen  stössel von einer Exzenter- oder Nockenwelle  8 angetrieben, welche mit einem Synchron  motor 7 gekuppelt ist.  



  Die Schaltdrosseln sind mit. der Sekun  därwicklung 12 eines     Drehstromtransforma-          tors    verbunden, dessen Primärwicklung 11 an  das Drehstromnetz 10 angeschlossen ist. Aus  der gleichen Sekundärwicklung 12 wird auch  der Antriebsmotor 7 gespeist, so dass die       Schaltbriieken    durch die um je 120 o vonein  ander versetzten Exzenter     bezw.    Nocken im  Takte der Speisespannung abwechselnd ge  öffnet und geschlossen werden.

   Der Ständer  des Synchronmotors 7 ist mittels des Hand  rades 17 um die     Antriebsachse    verstellbar,  so dass der Öffnungsaugenblick auf den ge  wünschten     Zeitpunkt    innerhalb der durch die  Schaltdrosseln hervorgerufenen stromschwa  chen Pause eingestellt werden kann.  



  Die Magnetkerne 5 sind mit je einer zu  sätzlichen Wicklung 6 versehen, mittels  deren sie aus einer zusätzlichen Stromquelle,  vorzugsweise mit Gleichstrom,     vormagnetisiert       werden können, wodurch der Augenblicks  wert des Stromes, bei welchem die     Sättigung     eintritt, beeinflusst wird. Der     Vormagneti-          sierungsstrom    wird einer Gleichstromma  schine 13 entnommen, die ebenfalls mit der  Welle 8 gekuppelt ist. Die drei Erregerwick  lungen 6 sind hintereinander geschaltet, und  in Reihe damit liegt noch die Drosselspule  16.

   Dadurch wird der     Vorerregungskreis    von  Oberwellen des Stromes nach Möglichkeit       freigehalten.    Ausserdem liegt in diesem  Stromkreis noch ein Regulierwiderstand 14,  mit dem die     Vormagnetisierung    verändert  werden kann.  



  Das     Gleichstromnetz    ist mit 20 bezeich  net; der eine Pol dieses Netzes ist mit den  Unterbrechungseinrichtungen 2 verbunden,  während der andere Pol über eine     Glättungs-          drossel    9 zum Nullpunkt der Sekundärwick  lung 12 des Speisetransformators geführt ist.  Der     Stromumformer    kann in beiden Richtun  gen betrieben werden. Durch Verstellung des  Regelwiderstandes 14 oder des Handrades 17  ist es möglich, sowohl die durch die Schalt  drossel bedingten elektrischen Verhältnisse  den mechanischen Vorgängen beim Schalten  der Kontakte anzupassen als auch den Strom  und die     Spannung    auf der Ausgangsseite in  einem gewissen Bereich zu regeln.

   Sind die  Schaltdrosseln 4, 5 gross genug bemessen, so  kann mit der vorgenannten kombinierten Re  gelung ein stetiger Übergang von einer Ar  beitsrichtung in die andere, dass heisst vom  Gleichrichter- zum     Wechselrichterbetrieb    und  umgekehrt, erzielt werden.  



  Der Magnetkern der Schaltdrosseln kann  nach     Fig.    1 die Form eines spiralig gewickel  ten Ringes haben und fugenlos sein. Wird  ein bestimmter Durchmesser nicht unter  schritten, so werden Gefügespannungen, wel  che die magnetischen     Eigenschaften    ver  schlechtern könnten, vollkommen vermieden.  Der kleinste zulässige     Krümmungsdurchmes-          ser    ist verschieden je nach der Stärke des  Bandes und der     Elastizitätsgrenze    der ver  wendeten Eisensorte. Er kann in jedem Ein  zelfalle durch Versuch leicht bestimmt  werden.

             Fig.    2 zeigt     einen    spiralig gewickelten       Magnetkern    von der Form eines rechteckigen  Rahmens. Diese Form bietet den Vorteil, dass  sich die Wicklung gut unterbringen lässt.  



  Es empfiehlt sich, den Magnetkern nicht  so fest wie möglich, sondern verhältnismässig  lose aufzuwickeln, damit Gefügespannungen       -vermieden    werden, die     andernfalls    insbeson  dere während der Wärmenachbehandlung des  fertigen Kernes     entstehen    können. Aus dem  gleichen Grunde soll es vermieden werden, im  Glühofen mehrere Ringe mit Zwischenla  gen aus Eisenplatten     übereinanderzustapeln.     Statt dessen soll jeder Ring in einer beson  deren Tasche geglüht werden.

   Eine weitere       Verbesserung    der     magnetischen    Eigenschaf  ten des fertigen     Spulenkernes        kann    noch da  durch erzielt werden, dass er während der  Nachbehandlung der Einwirkung eines kräf  tigen     Magnetfeldes    ausgesetzt wird, dessen  Kraftlinien so verlaufen, wie später im Be  trieb.  



       Fig.    3 zeigt einen dreigängig gewickelten  Ringkern, der aus den einzelnen     Bändern    51,  52 und 53 besteht. Das Band 51 ist der     Deut-          liehkeit    halber durch .grössere     Strichstärke     hervorgehoben; es ist als Decklage ausgebil  det und hat zu diesem Zweck eine Windung  mehr als die beiden andern Bandstücke. Es  kann gegebenenfalls auch etwas stärker sein,  um dem ganzen Körper einen besseren Zu  sammenhalt zu geben.  



  Nach     Fig.    4 besteht der     Magnetkern    aus  einzelnen Bandstücken 54-59. Jedes ein  zelne dieser sechs     Bandstücke    besitzt die dop  pelte Länge des Ringumfanges. Infolge der  grossen     Überlappungsstrecken        ist    der an den  Stossstellen entstehende Widerstand     vernach-          lässigba.r    klein.

   Zur     Vergleichmässigung    des  Aufbaues ist es zweckmässig, die Stossstellen       bezw.    die Enden der einzelnen Bandstücke     in     gleichmässigen Winkelabständen gegenein  ander zu versetzen, wie es in     Fig.    4 dar  gestellt     ist.     



       Fig.    5 zeigt einen Kern, der durch Zu  sammensetzung aus mehreren Ringen kleine  rer radialer Dicke entstanden ist, welche kon  zentrisch radial     übereinander    angeordnet    sind. Der innere Ring ist mit 151, der äussere  mit 152 bezeichnet. Jeder Ring besteht aus  einem spiralig gewickelten Band.

   Die     Ringe     können aber auch nach der in den     Fig.    3 und  4 gezeigten Art je     aus    mehreren Einzel  stücken zusammengesetzt sein.     Zwischen    den  beiden     Teilringen    151, 152 ist ein Luftzwi  schenraum vorgesehen, der beispielsweise  durch Abstandsstücke gesichert     sein    kann  und zur Verbesserung der Kühlwirkung dient.  



  Die Wicklung der Schaltdrosseln kann  aus mehreren parallel .geschalteten Wick  lungszweigen bestehen. Zur Vermeidung von  Widerstandserhöhung durch Stromverdrän  gung     ist    es zweckmässig, sehr viele Wick  lungszweige     aus    verhältnismässig dünnen Lei  tern parallel zu schalten. Dies hat den wei  tern Vorteil, dass der Wickelraum bei kleinen  Spannungen, bei denen die Isolation keine  überwiegende Rolle spielt, gut ausgenutzt  wird.  



  Auch bei     Stromumformern    für hohe und  höchste Spannungen ist zu     Gunsten        einer     guten Isolierung die Unterteilung der Wick  lung in     mindestens    zwei parallele Strom  kreise vorteilhaft.

   Würde man     nämlich,    an       einer    Stelle des Ringkernes mit der Wicklung  beginnend, den Kern in Richtung der Kern  achse fortschreitend     vollwickeln,    so würden  Anfang     und    Ende der Wicklung, zwischen  denen die volle     Spannung    auftreten kann,  welche im ungesättigten Zustande die Grö  ssenanordnung der Betriebsspannung erreicht,  dicht     nebeneinander    liegen. Dann würde ent  weder die Isolation an dieser Stelle erheb  liche Schwierigkeiten bereiten, oder man  wäre gezwungen, zwischen Anfang und Ende  eine Lücke in der     Ringbewicklung    zu lassen.  Dadurch würde der Wickelraum verkleinert  werden.

   Ausserdem würde     eine    derartige  nicht gleichmässige     Bewicklung    aber auch  eine unerwünschte Vergrösserung der Luft  induktivität der Schaltdrossel im gesättigten  Zustand ergeben, welche     ihrem    Zweck wider  spricht.  



  Die Wicklung kann gemäss der     Fig,    7     in     zwei parallele Zweige geteilt werden, von  denen jeder eine Ringhälfte ausfüllt     und,    von      einem gemeinsamen Anfangspunkt A aus  gehend, nach verschiedenen Seiten fortschrei  tend im gleichen Wicklungssinn gewickelt  ist. So kommen die Enden an der gegenüber  liegenden Seite des Ringes wieder zusammen  zu dem gemeinsamen Punkt E. Der Ring  kern ist voll bewickelt und die beiden Punkte  A und E,     zwischen    denen die Gesamtspan  nung auftreten kann, liegen weit     auseinander.     



  Ähnliche vorteilhafte Wicklungsanord  nungen können bei jeder Unterteilung in eine  gerade Anzahl von Wicklungszweigen, zum  Beispiel vier nach     Fig.    8 oder sechs nach       Fig.    9, erzielt werden, indem die Wicklungs  zweige paarweise so     angeordnet    werden, dass  die auf gleichem Potential befindlichen En  den je zweier Spulen einander unmittelbar be  nachbart sind.  



  Unter der Wirkung der zwischen dem  Kern und der isolierten Wicklung vorhande  nen Kapazität nimmt der Kern ein Mittel  potential zwischen den elektrischen Poten  tialen der     ZVicklungsenden    A und E an.  Verteilt sich also die Spannung über die       Schaltdrossel    gleichmässig, so besteht zwi  schen dem Eisenkern und der Wicklungs  mitte praktisch keine Spannung. Man kann  deswegen die Mitte einer Teilwicklung oder  mehrerer Teilwicklungen mit dem Eisen  kern leitend verbinden, wie dies in     Fig.    7  bis 9 an den Punkten M angedeutet ist.

    Durch diese Verbindungen wird erreicht, dass  auch bei nicht gleichmässiger Spannungsver  teilung, wie sie beim Auflaufen von Wander  wellen beispielsweise eintreten kann, in der  Mitte der Wicklung keine nennenswerte  Spannung zwischen ihr und dem Kerneisen  auftritt, so dass an diesen Stellen eine     schwä-          ehere    Isolation zu Gunsten des mechanischen  Auf- und Zusammenbaues zulässig ist.

    Ausserdem wird dadurch erzwungen, dass die  grösste normalfrequente Spannung, welche im  Betrieb zwischen Wicklung und Kern jemals  auftreten kann, nicht grösser als die halbe       Sprdenspannung    ist., Wird für den Kern der  Schaltdrossel eine sehr hochwertige Eisen  sorte mit scharfem Knick der Magnetisie-         rungskennlinie    verwendet, wie zum     Beispiel     fünfzigprozentiges     Carbonylnickeleisen    oder       Siliziumeisen    mit     vorzugsweise        drei    bis vier  v. H.     Siliziumgehalt,    so erfolgt der Anstieg  der Spannung wegen des scharfen Knickes  der     Magnetisierungslinie    sehr schnell.

   Nun  besitzt aber die Wicklung eine gewisse  Eigenkapazität, ferner eine gewisse Kapazi  tät gegen den Kern und gegen Erde. In erster  Annäherung kann man daher als Ersatz  schaltbild der wirklichen Spule eine     Induk-          tivität    mit parallelgeschaltetem Kondensator  annehmen. Der Parallelkondensator verzögert  den Anstieg der Spannung an der Schalt  drossel entsprechend der langsamer vor sich  gehenden     Kondensatoraufladung.    Der Kon  densator macht also im ersten Augenblick die  Schaltdrossel unwirksam. Es schliesst sich  ein durch     Ausgleichströme    hervorgerufener  nahezu     ungedämpfter        Schwingungsvorgang     an.

   Die Frequenz dieses     Ausgleichvorganges     ist um so höher, und die     Schwingung    klingt  um so schneller ab, je kleiner die Parallel  kapazität des Ersatzschaltbildes ist. Vorteil  haft werden daher die Spulen auf dem Eisen  kern so aufgebaut, dass sie geringe Eigen  kapazität und geringe Kapazität. gegen den       Eisenkern    besitzen.  



  In     Fig.    10 ist auf dem ringförmigen  Eisenkern 5 der Schaltdrossel die Wicklung  in Form von Scheibenspulen 41, 42, 43 usw.  aufgebracht. Dieser Wicklungsaufbau ist  ausser aus den oben angegebenen Gründen  auch noch deswegen besonders vorteilhaft,  weil er eine gute Ausnutzung des vom Kern  umschlossenen Ringraumes bei gleichzeitiger  Kühlung der Wicklung durch Zwischen  räume zwischen den     einzelnen    Spulen ermög  licht. Noch besser wird die Raumausnutzung.  wenn man den     Scheibenspulen    einen keil  förmigen Querschnitt., zum Beispiel gemäss       Fig.    11 gibt, wobei die dem Eisenkern zu  nächst liegenden Lagen eine grössere Anzahl  Windungen besitzen als die äussersten Lagen  jeder Teilspule.  



  Um den     Kupferfüllfaktor    der Ringkern  öffnung so gross wie möglich zu machen, kön  nen auch Scheibenspulen mit verschiedener           Lagemahl    und daher     verschiedener    radialer  Höhe abwechselnd     nebeneinander    angeordnet  werden. Beispielsweise ist nach     Fig.    12 jede  zweite Spule 241, 242, 243 usw. mit ge  ringerer radialer     Wicklungshöhe        ausgeführt     als die dazwischen liegenden Spulen 141, 142,  143     usw.    Es kann natürlich auch eine     drei-          und    mehrfache Abstufung der aufeinander  folgenden Scheiben gewählt werden.  



  Scheibenspulen sind insbesondere bei  Stromumformern für Hochspannung vorteil  haft, weil überall     zwischen    Punkten, zwi  schen denen ein hohes Potentialgefälle be  steht, Isolierabstände aufrechterhalten wer  den, und weil der regelmässige Aufbau ein  übersichtliches Feldbild schafft im Gegen  satz zu solchen Wicklungen, bei     denen    die       Windungen    auf dem kleineren innern Um  fang des Eisenkernes und auf dem grösseren  äussern Umfang des Eisenkernes gleich dicht  nebeneinander gewickelt sind, indem zur  Ausfüllung der Lücken auf der Aussenseite  des     Eisenkernes    Drähte     nebeneinander    in der  gleichen Wicklungslage angeordnet sind,

    welche auf der Innenseite des Kernes ver  schiedene Wicklungslagen angehören. In  folge des übersichtlichen Aufbaues der       Scheibenspulenwicklung    ist es dann möglich,  an     besonders    gefährdeten Stellen, an denen  Punkte verschiedenen Potentials einander  sehr nahe kommen, besondere Schutzmassnah  men zu treffen, beispielsweise durch Anord  nung von Zwischenlagen aus festem Isolier  stoff.  



  Man kann ferner die     Kapazität    der  Schaltdrossel dadurch herabsetzen, dass man  sie in mehrere Teilspulen mit je einem eige  nen Eisenkern unterteilt und diese Teilspulen       hintereinanderschaltet,    wie es in     Fig.    16 dar  gestellt ist. Die Kapazitäten einer Spule sind  dann hintereinander geschaltet, so dass die  resultierende Kapazität der Wicklung allein  und der Wicklung gegen die Eisenkerne für  die ganze Schaltdrossel sehr klein wird. Es  verbleibt nur die Kapazität der Spule gegen  Erde beziehungsweise gegen einen     Ölkessel     oder ein entsprechendes metallisches Gehäuse.

    Die letztere kann man aber durch geeignete    Bemessung des     Ölkesgels        hezw.        Gehäuses     klein halten.  



  Schaltdrosseln     mit    grossen Kernquerschnit  ten für     Stromumformer    für grössere     Leistung          können    in vorteilhafter Weise dadurch herge  stellt werden, dass der gern aus mehreren  gleichachsig     nebeneinander    angeordneten  Bandringen zusammengesetzt wird. Der       gern        kann    auf diese Weise aus verhältnis  mässig schmalen Bändern hergestellt werden.

    Schmale Bänder können leichter als breite     mit     den für die     angestrebte        Wirkungsweise    er  forderlichen hochwertigen     magnetischen    Ei  genschaften, nämlich grosser     Permeabilität     und scharfem     Sättigungsknick,    und mit der  verlangten Gleichmässigkeit angefertigt wer  den. Auch bei der thermischen Nachbehand  lung kann eine gleichmässige Behandlung des  Gefüges und damit der magnetischen Eigen  schaften nur dann erreicht     werden,    wenn     die     Bandbreite     ein,    bestimmtes Mass nicht über  schreitet. Dieses Mass liegt etwa bei 3 cm.  



  Die Herstellung des Magnetkernes aus  mehreren     Bandringün        gestattet    es ferner, dem       Kernquerschnitt    nach Wunsch eine beliebige  von der     Rechteckform    abweichende Gestalt  zu geben.  



  In den     Fig.    13 und 14     ist    ein     zusammen-          gesetzter    Ringkern dargestellt, und zwar in       Fig.    13 im     Querschnitt,    senkrecht zur Mittel  achse gesehen, in     Fig.    14 in Ansicht in Rich  tung der Mittelachse in kleinerem     Nassstabe.     Der gern besteht aus sechs einzelnen Teilen  151 bis 156, deren jeder rechteckigen Quer  schnitt hat.

   Die Höhen     la,,    bis     las        und    Brei  ten     b,.    bis     b6    der Einzelringe sind derart ab  gestuft, dass der     Gesamtkernquerschnitt    eine  Form hat, auf die eine     Rundspulenwicklung     bequem aufgebaut werden kann.  



  Zwischen den einzelnen Bandkernen wer  den durch geeignete Abstandsstücke     Schlitze     für ein Kühlmittel freigelassen, um die Ab  führung der im Ringkern     auftretenden    Ver  luste zu erleichtern. Der gesamte     Spulenkern     erhält seinen mechanischen Halt durch einen  um alle Teilkerne     herumgehenden    Wickel  160 aus Isolierstoff, insbesondere aus Papier,      der zugleich die Wicklung gegen den Eisen  kern isoliert.  



  Damit das Kühlmittel an das Kerneisen       herangelangen,    beziehungsweise in die Kühl  schlitze zwischen den Teilringen hineinströ  men und wieder austreten kann, hat. der     Iso-          lierwickel    160, wie aus     Fig.    14 hervorgeht,  an einzelnen Stellen Lücken. Soll der Mag  netkern mit einer aus zwei parallelen Zwei  gen bestehenden Wicklung, deren     Anfang     A und deren Ende E in     Fig.    14 gestrichelt  dargestellt sind, voll bewickelt werden, so  liegen die erwähnten Lücken vorteilhaft am  Umfan- um 180   versetzt in der Mitte eines  jeden Wicklungszweiges (vergleiche     Fig.    7).  



  Ordnet man die einzelnen Schaltdrosseln  so an, dass ihre Achsen vertikal stehen, so  muss ein Kühlmittel in horizontaler Richtung  durch die Kühlschlitze strömen. Eine we  sentliche Verbesserung der     Kühlss-irkung     kann erzielt werden, indem die einzelnen  Spulen etwas geneigt aufgestellt werden, so  dass zum Beispiel ihre Achse einen Winkel  von 20 bis 30   mit der vertikalen Achse bil  det. Die Stellen, an denen die Kernisolation  160 unterbrochen ist, werden hierbei an die  tiefste     bezw.    höchste Stelle des Ringkerne  gelegt.

   Werden die Schaltdrosseln so ange  ordnet, dass die Ringachse horizontal liegt, so  ergeben sich für den Kern die besten Kühl  verhältnisse, es können dann allerdings  Schwierigkeiten in den Kühlverhältnissen der  Wicklung durch den Höhenunterschied zwi  schen dem am tiefsten und dem am höchsten  gelegenen Wicklungsteil verursacht werden.  Wird durch die natürliche Konvektion keine  genügende Wärmeabfuhr erzielt, so kann das  Kühlmittel künstlich in Strömung versetzt  werden. Es kann ein flüssiges oder ein gas  förmiges Kühlmittel verwendet werden. Die  Schaltdrosseln können sich zum Beispiel mit  samt ihrem Traggestell nach Art eines Trans  formators in einem Kessel     unter   <B>01</B> befinden.  



       Fig.    15 zeigt eine Schaltdrossel im  Schnitt, bei welcher die Erregerwicklung zur       Vormagnetisierung        des    Eisenkernes     stabför-          mig    in der     Magnetkernachse    angeordnet     ist.     In dieser     Magnetkernachse,    das heisst in     de1       Mittellinie des freien Wicklungsfensters     des     Magnetkernes, ist das beispielsweise aus drei  geraden Drähten oder Stäben bestehende Lei  terbündel 6 angeordnet.

   Durch die     Anschluss-          leitungen    60 sind diese zu einer Spule ver  vollständigt und zu den Klemmen 61 geführt,  mit denen die Spule an die Erregerstrom  quelle (vergleiche     Fig.    6) angeschlossen ist.  Bei genügender Länge des Leiterbündels 6  hat diese Anordnung den Vorteil, dass die von  der     Vormagnetisierungswicklung    erzeugte  Feldstärke längs des     Magnetkernes    5 prak  tisch konstant ist und     eine    Streuung des In  duktionsflusses in der     Spulenumgebung    ver  mieden wird.  



  Da die in der     Vormagnetisierungswick-          lung    induzierten Spannungen keine Strom  änderungen verursachen sollen, ist der Vor  magnetisierungskreis mit. Hilfe von     Reak-          tanzen    stabilisiert. Die Grösse der induzier  ten Spannung hängt von der an der Haupt  wicklung auftretenden Spannung, welche die  Grössenanordnung der Betriebsspannung zu  erreichen pflegt, und vom Verhältnis der       Windungszahlen    der Hauptwicklung und der       Vormagnetisierungswicklung    ab.

   Man muss  also die     Windungszahl    der     Vormagnetisie-          rungswicklung    klein halten, um mit ge  ringem Isolationsaufwand auszukommen. Es  ist daher vorteilhaft, nur eine Windung zu  benutzen.  



  Diese Windung kann, wie     Fig.    16 zeigt,  als Mittelbolzen 61 ausgeführt sein, der zur  Verspannung mehrerer Schaltdrosseln 51, 52,  53 auf einem Traggerüst benutzt werden  kann. Die Spulen 51, 52 und 53 können zu  verschiedenen Phasen gehören, sie können  aber auch Teilspulen einer einzigen Phase  sein. Das     Traggerüst    besteht aus einer  Grundplatte 21 mit Füssen 22, mehreren Bal  kenkreuzen 23 sowie Zwischenlagen 24. Der  Spannbolzen 61 geht durch die Mitten der  Balkenkreuze hindurch und ist an beiden En  den mit     Unterlegplatten    und     Muttern    ver  sehen. Die     Anschlussleitungen    60 sind mit  Hilfe von weiteren     Muttern    auf dem Spann  bolzen befestigt.

   Auch wenn nur eine einzige  Schaltdrossel für sich allein aufgestellt ist,      kann ein     Mittelbolzen    mit Vorteil zur     te-          festigung    am Traggerüst und     gleichzeitig        zur     Führung des     Vormagnetisierungsstromes    ver  wendet werden.  



  Die     Vormagnetisierungswicklung    wird  wegen der kleinen     Windungszahl    von einem  verhältnismässig grossen Strom durchflossen.  Die zur Überwindung der     Ohmschen    Wider  stände erforderliche Spannung ist aber sehr  klein. Anstatt die     Vormagnetisierungswiek-          lung    aus dem Generator 13 oder aus einem  Gleichstromnetz zu speisen, ist es ratsam, die       Vormagnetisierungswicklung    von einem be  sonderen Gleichrichter kleinerer Spannung zu  speisen, wie     Fig.    17 zeigt.

   Darin sind für  jede der .drei Phasen drei     hintereinanderge-          schaltete    Teildrosselspulen 41, 42, 43     bezw.     44, 45, 46     bezw.    47, 48, 49 vorgesehen, die  jeweils durch einen Spannbolzen 61, 62, 63  zusammengehalten werden. Die drei Spann  bolzen sind     hintereinandergeschaltet,    wobei  sich die in ihnen induzierten Spannungen  zum Teil gegenseitig aufheben.

   Der Einfluss  der     verbleibenden    Welligkeit der induzierten  Gesamtspannung wird mit Hilfe der     Stabili-          sierungsdrosse116beseitigt,    welche gleichzeitig  zur     Glättung    des von dem Hilfsgleichrichter  gelieferten Gleichstromes dient. Der Hilfs  gleichrichter arbeitet mit Kontakteinrichtun  gen, die mit den     Hilfsschaltdrosseln    34     in     Reihe geschaltet sind. Die Kontakteinrich  tung wird synchron mit der     Speisespannung     des Hilfsgleichrichters angetrieben.

   Wird der  Hilfsgleichrichter .aus der Sekundärwick  lung 72 eines Transformators     gespeist,    des  sen Primärwicklung 71 an dem Drehstrom  netz 10 liegt, aus dem auch der Transforma  tor 11, 12 gespeist wird, so ist es zweck  mässig, die Antriebswelle für die Kontakt  einrichtung des Hilfsgleichrichters     mit    der  Antriebswelle 8 zu kuppeln     bezw.    zu ver  einigen; sie kann aber natürlich auch von  einem besonderen kleinen Synchronmotor an  getrieben werden.  



  Zur Regelung des :Stromes und der Span  nung auf der Ausgangsseite des Hauptum  formers durch Änderung der     Vormagnetisie-          rung    kann, ein vorgeschalteter Regelwider-    stand 44 verwendet werden. Statt dessen  kann man zur     Vermeidung    von Regelver  lusten die Gleichspannung im     Vormagneti-          sierungskreis    entweder durch Phasenverschie  bung des Antriebes der Hilfsgleichrichter  kontakte oder durch eine weitere     Vormagne-          tisierungswicklung    auf den     Hilfsschaltdros-          seln    34 oder durch eine     Kombination    der bei  den Massnahmen regeln.

   Sind die Kontakte  des Hilfsgleichrichters mit denen des Haupt  umformers,     wie    oben     erwähnt,    mechanisch ge  kuppelt, so kann mit der Verstellung des ge  meinsamen Antriebes allein gleichzeitig eine       Phasenverschiebung    der     Hauptkontaktbewe-          gung    und die entsprechende Veränderung der       Vormagnetisierung    mittels Phasenverschie  bung der     Hilfskontaktbewegung    erzielt  werden.

Claims (1)

  1. <B>PATENTANSPRUCH:</B> Anordnung zur Schliessung und Unterbre chung eines Wechselstromkreises mit Schalt drosseln, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern der Schaltdrosseln .aus flach übereinandergewickelten Lagen von Eisen band besteht. UNTERANSPRü CHE'. 1. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der gern kreisringförmig ist. 2. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der gewickelte gern keine Gefügespannungen aufweist. 3. Anordnung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der Kern aus mehreren gleichzeitig gewickelten Band stücken hergestellt ist. 4.
    Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der gern aus einzelnen nacheinander gewickelten Bandstücken besteht, die sich gegenseitig überlappen. 5. Anordnung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Bandstück die doppelte Länge des Ring umfanges besitzt. 6. Anordnung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet; dass der Kern aus mehreren radial übereinander angeordne ten Ringen besteht. 7.
    Anordnung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Teilringen Luftzwischenräume vorgesehen sind. B. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Wicklung der Schaltdrossel aus mehreren parallel geschalteten, untereinander nach Bemes sung, Gestalt und Anordnung gleichen Wicklungszweigen besteht. 9. Anordnung nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass die Anzahl der parallel geschalteten Wicklungs zweige geradzahlig ist, und dass dieWick- lungszweige paarweise so angeordnet sind, dass die auf gleichem Potential be findlichen Enden je zweier Spulen ein ander unmittelbar benachbart sind. 10.
    Anordnung nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass die Mitte min destens einer Teilspule der Schaltdrossel mit ihrem Magnetkern leitend verbunden ist. 11. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Wicklung der Schaltdrossel aus Scheibenspulen be steht. 12. Anordnung nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass die einzelnen Scheibenspulen keilförmigen Wicklungs querschnitt haben. 13. Anordnung nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass nebeneinander angeordnete Scheibenspulen verschiedene radiale Höhe haben. 14. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kern aus mehreren gleichachsig nebeneinander angeordneten Bandringen zusammenge setzt ist. 15.
    Anordnung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass die Bandbreite des einzelnen Ringes höchstens 3 cm be trägt. 16. Anordnung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass die Quer- schnittshöhe und -breite der einzelnen Ringe abgestuft sind. 17. Anordnung nach den Unteransprüchen 15 und 16, gekennzeichnet durch Kühl schlitze zwischen den Einzelringen. 18. Anordnung nach Unteranspruch 14 mit einem um alle Einzelringe der Schalt drossel herumgehenden Wickel aus Iso lierstoff, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Wickel zugleich den mechanischen Halt für den Gesamtkern bildet. 19. Anordnung nach Unteranspruch 18, da durch gekennzeichnet, dass der Wickel Lücken für den Durchtritt eines Kühl mittels hat. 20.
    Anordnung nach Unteranspruch 19, da durch gekennzeichnet, dass sich die Lük- ken an den Stellen befinden, an denen die Mitte einer Wicklungsspule liegt. 21. Anordnung nach Unteranspruch 20, da durch gekennzeichnet, dass die Schalt drossel mit ihrer Achse zur Vertikalen geneigt angeordnet ist. 22. Anordnung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass mehrere Schaltdrosseln eine gemeinsame Achse besitzen. 23. Anordnung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass die Schalt drossel von einem flüssigen Kühlmittel umgeben ist. 24. Anordnung nach Unteranspruch 17, ge kennzeichnet durch Mittel zum Bewegen eines Kühlmittels. 25.
    Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine zusätz liche Erregerwicklung zur Vormagneti- sierung des Schaltdrosselkernes stabför- mig in der Magnetkernachse angeordnet ist. 26. Anordnung nach Unteranspruch 25, da durch gekennzeichnet, dass die Vormag- netisierungswicklung aus einem einzelnen Leiterstab besteht. 27. Anordnung nach Unteranspruch 26, da durch gekennzeichnet, dass der Leiterstab gleichzeitig als Spannbolzen verwendet ist.
    28. Anordnung nach Unteranspruch 27, da durch gekennzeichnet, dass zur Speisung der Vormagnetisierungswicklung ein Kontaktumformer, zur Glättung des Er regerstromes und zur Stabilisierung des Erregerstromkreises eine einzige Drossel vorgesehen ist. 29. Anordnung nach Unteranspruch 25, da durch gekennzeichnet, dass die Vormagne- tisierungswicklungen der zu verschiede nen Phasen gehörenden Schaltdrosseln hintereinander geschaltet sind. 30.
    Anordnung nach Unteranspruch 28, da durch gekennzeichnet, dass die Antriebs vorrichtung für die Kontakte des die Vormagnetisierungswicklung der Schalt drossel speisenden Hilfsgleichrichters mit der Antriebsvorrichtung für die Kon takte des Hauptumformers derart gekup pelt ist, dass gleichzeitig mit der Ver änderung der Phasenlage der Schaltbe wegung der Hauptkontakte zwecks Rege lung des Stromes und der Spannung auf der Ausgangsseite eine im gleichen Sinne regelnd wirkende Veränderung des Vor magnetisierungsstromes der Schaltdrossel erzielt wird.
CH208632D 1937-11-08 1938-11-02 Anordnung zur Schliessung und Unterbrechung eines Wechselstromkreises. CH208632A (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE745237C (de) * 1941-02-26 1944-03-01 Aeg Kontaktumformer mit Umspanner und Schaltdrosseln
DE937185C (de) * 1941-02-12 1955-12-29 Siemens Ag Schaltanordnung fuer Wechselstromunterbrechungseinrichtungen
DE1116802B (de) * 1954-05-28 1961-11-09 Aeg Anordnung fuer ueber Fluessigkeitsstrahlwechselrichter gespeiste Verbraucher
DE1117733B (de) * 1959-03-12 1961-11-23 Walter Niepenberg Fa Als induktiv veraenderliche Drossel im Sekundaerkreis eines Transformators, insbesondere Schweisstransformators, wirkende Wicklungsanordnung
DE975899C (de) * 1941-05-17 1962-11-29 Aeg Schaltdrossel mit hochwertigem ferromagnetischem Ringkern fuer Kontaktumformer

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