CH210408A - Einrichtung zur Verminderung der Beanspruchung von Wicklungen bei stosswellenartigen Überspannungen. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Verminderung der Beanspruchung von     Wicklungen     bei     stosswellenartigen    Überspannungen.    Es ist bekannt, die Wicklungen von Ap  paraten oder Maschinen gegen     sto.sswellen-          artige        Überspannungen    mit     Hilfe    von Kon  densatoren zu schützen, die entweder parallel  zur gesamten Wicklung oder zwischen Ap  parateklemmen und Erde gelegt werden.  Diese Kondensatoren sind für die Betriebs  spannung, das heisst auch für     Prüfspannung-          (Klemmenüberschlags:spannung)    ödes zu schüt  zenden Apparates zu bemessen.

   Dementspre  chend bilden     hauptsächlich    bei Hochspan  nungsapparaten     diese    Schutzkapazitäten ver  hältnismässig kostspielige und umfangreiche  Schaltelemente.  



  Nach der Erfindung wird nun mit wesent  lich einfacheren und billigeren Mitteln eine  Verminderung der Beanspruchung von Wick  lungen bei     stosswellenartigen    Überspannun  gen ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht,  ,dass die     Induktivität        wenistens    einer der Ein  gangsspulen der zu schützenden Wicklung  für diejenigen Frequenzen, deren Perioden-         dauer    höchstens gleich     der.doppelten    Laufzeit  der Welle durch die Spule ist, mittels zu  sätzlicher Massnahmen vermindert wird.

   Da  bei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die  Wicklung des zu schützenden Apparates aus  einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten  Spulen aufzubauen und die auf der     Hoch-          spannungs-        bezw.    Eingangsseite liegende  Spule und wenigstens noch die     darauffol-          gende        Spule    derart auszubilden, dass sie für  die genannten Frequenzen eine     vernachlässig-          bare        kapazitive    und induktive Kopplung auf  weisen.

   Mittels einer solchen Wicklung wird  bei     stoss'wellenartigen        Überspannungen    er  reicht, dass     hauptsächlich    nur noch die Ein  gangsspule gefährdet wird, so     dass    lediglich  die     Induktivität    dieser Eingangsspule für ;die  oben angegebenen Frequenzen herabzusetzen  ist.  



  An Hand der in der     Zeichnung    dargestell  ten Beispiele wird dies näher erläutert. In       Fig.    1 sind die beiden ersten Spulen 1 und 2      eines Hochspannungsmotors schematisch an  gegeben. Die Eingangsspule 1 enthält eine  zusätzliche Windung 3, die vom Betriebs  strom nicht durchflossen wird. und mit den  Arbeitswindungen 4 nur induktiv gekoppelt  ist. Die zusätzliche Windung kann einpolig  mit den Arbeitswindungen 4 verbunden sein.  Wichtig für den Aufbau der Spule 1 ist, dass  sowohl zwischen den     einzelnen    Arbeitswin  dungen 4 untereinander, wie auch hinsicht  lich der zusätzlichen     Windun(r    3 eine bei  Stossvorgängen wirksame, möglichst     enge     magnetische Kopplung aufrechterhalten wird.

    Die Herabsetzung der     Induktivität    der Spule  erfolgt nun     dadurch,    dass die Windung 3 über  eine zusätzliche Kapazität 5 kurzgeschlossen  ist. Diese Kapazität wird derart     bemessen.     dass einerseits die Impedanz der Spule für  diejenigen Frequenzen, deren Periodendauer  grössenordnungsmässig gleich oder kleiner ist  als die doppelte Laufzeit der Welle durch  die Spule, genügend klein wird und ander  seits die Kapazität für die Betriebsfrequenz  ohne nennenswerten Einfluss ist.

   Für die bei  hohen Frequenzen sich ergebende Impedanz  der Spule ist wegen der Wirkung des     Kon-          densators    5 nicht mehr ihre gesamte     Induk-          tivität,    sondern nur noch ihre     Streuindukti-          vität    massgebend. Durch enge     magnetische     Kopplung zwischen den Windungen 3 und 4  kann diese     Streuinduktivität    sehr klein ge  halten werden. In     Fig.    2 ist ferner gezeigt.  dass die über den Kondensator 5 kurzgeschlos  sene Windung 3     ebenso    einen Teil der Ar  beitswindungen bilden kann.

   Es ist auch  ohne weiteres möglich, an Stelle von nur  einer Windung mehrere Windungen vorzu  sehen, die über den Kondensator für die höhe  ren Frequenzen kurzgeschlossen     werden.    Hat  die Spule n Windungen, so sollen aber     höeli-          stens    (n-1) Windungen über den Konden  sator kurzgeschlossen werden.  



  Die Verminderung der     Beanspruchung,     der Wicklung bei     stosswellenartiger    Über  spannung lässt sich nun folgendermassen er  klären. Wie bereits erwähnt, wird die     Wic.k-          lung    vorzugsweise derart aufgebaut, dass die  einzelnen Spulen für höhere Frequenzen eine         vernachlä@ssigbare        ka.pazitive    und induktive  Kopplung aufweisen. Unter einer Spule ist  dabei allgemein die Gesamtheit aller magne  tisch miteinander gekoppelten Windungen  verstanden, welche in einer oder auch meh  reren Teilspulen angeordnet sein können. Die  magnetische Kopplung muss bei diesen Win  dungen insbesondere auch noch für Stossvor  gänge wirksam sein.

   Das     Ersatzschaltbi        d     der     Wicklunz    ist daher weitgehend identisch  mit einer Reihenschaltung von mehreren  gleichen und symmetrischen     Vierpolen.    Jeder  dieser Vierpole besteht im wesentlichen     ans     der Selbstinduktion der Spule, in deren Mitte  die resultierende Erdkapazität angreift. An  ,den Eingangsklemmen der     Vierpolkette    ist  die Leitung angelegt, auf welcher die Wan  derwellen gegen die Wicklung laufen. Beim  Eintreffen der Wanderwelle wird an der  ersten Spule eine Spannung erzeugt, die pro  portional ihrer Selbstinduktion ist.

   An der  zweiten Spule wird die erzeugte Spannung  geringer, weil die Frontsteilheit der eindrin  genden Welle vermöge der in der ersten     Erd-          ka.pa.zitä.t    abgeleiteten höheren Frequenzen  ebenfalls geringer ist. Die zweite Spule, wird  folglich nur durch eine Wanderwelle bean  sprucht, deren Frontsteilheit der     Grenzfre-          quenz    des ersten Vierpols entspricht. In ent  sprechender Weise erhalten die nachfolgen  den Spulen geringere     Spannungen,    so     dass,die     grösste Beanspruchung an der ersten Spule  auftritt.

   Es ist klar, dass demnach durch       Herabsetzen    der ersten     Induktivität    die an  ihr erzeugte Spannung ebenfalls kleiner wird.  Sollte auch noch an der zweiten Spule die  auftretende Spannung zu hoch sein, so kann  ihre     Induktivität    für die     höberen.Frequenzen     ebenfalls vermindert  -erden.  



  Die     erfindungsgemässe    Wicklung eignet  sich vorzugsweise für Hochspannungsmoto  ren,     bei    welchen die     Induktivität    wenigstens  einer     Nutenspule    für Stossvorgänge herabge  setzt wird. In der Anwendung für Strom  wandler in Hochspannungsanlagen wird hin  gegen die     Induktivität    der gesamten Primär  wicklung für die höheren Frequenzen auf  einen möglichst kleinen Betrag vermindert,      damit eine nennenswerte Reflexion der an  kommenden Welle nicht stattfinden kann.

    Eine weitere wichtige     Anwendung    besteht in  der Verminderung der     Induktivität    von       Hauptstromwicklungen    bei     Hauptstromrelais,     die ebenfalls bei Stossvorgängen stark bean  sprucht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Verminderung,der Bean spruchung von Wicklungen bei stosswellen- artigen Überspannungen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Induktivität wenigstens einer der Eingangsspulen der Wicklung für diejenigen Frequenzen, deren Periodendauer höchstens gleich der doppelten Laufzeit der Welle durch die Spule ist, durch zusätzliche Massnahmen vermindert wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.

   Einrichtung nach Patentänspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Wicklung aus einer Mehrzahl von in Reihe geschal teten Spulen besteht, von denen wenig stens die Eingangsspule und,die darauf folgende Spule derart ausgebildet sind., dass sie mindestens für die genannten Frequenzen eine vernachlässigbare kapa- zitive und induktive Kopplung auf weisen. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Indukti- vität wenigstens der Eingangsspule der Wicklung herabgesetzt ist. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da- @dureh gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Windungen der Spule, bei wel cher die Induktivität für die genannten Frequenzen herabgesetzt ist, eine enge magnetische Kopplung aufrechterhalten wird. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Herabset- zung der Induktivität der Spule für die genannten Frequenzen mittels wenigstens einer in, der Spule vorgesehenen Windung erzielt wird, die über eine zusätzliche Kapazität kurzgeschlossen ist. 5.

   Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die in der Spule vorgesehenen Windungen und die zusätzliche Kapazität derart bemessen sind, dass, einerseits die Impedanz der Spule für die genannten Frequenzen ge nügend klein wird und anderseits für die Betriebsfrequenz der Spule die Kapa zität ohne nennenswerten Einfluss ist. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die über die Kapazität kurzgeschlossenen Windungen von den Arbeitswindungen der Spule ge trennt sind, vom Betriebsstrom nicht. durchflossen werden und mit den Arbeits windungen nur induktiv gekoppelt sind.

   7. Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die über die Kapazität kurzgeschlossenen Windungen einen Teil der Arbeitswindungen der Spule bilden. B. Einrichtung nach Patentanspruch, für Hochspannungsmotoren, dadurch gekenn zeichnet, dass die Induktivität wenigstens einer Nutenspule für die genannten Fre quenzen herabgesetzt ist. 9. Einrichtung nach Patentanspruch,. für Stromwandler, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität der gesamten Pri- marwicklung für die genannten Fre quenzen herabgesetzt wird. 10.

   Einrichtung nach Patentanspruch, für Hauptstromrelaisspulen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Induktivität der ge samten Hauptstromwicklung für die ge nannten Frequenzen herabgesetzt ist.