CH227022A - Schaltdrossel für Kontaktumformer. - Google Patents

Description

  Schaltdrossel für Kontaktumformer.    Bekanntlich lassen sich mit Schaltdros  seln, das sind Drosseln mit einem hochwer  tigen Eisenkern, der sich bereits bei kleinen  Strömen sättigt, mechanische Stromrichter  grosser Leistung bauen. Die Wicklung die  ser Drosseln, die den vollen Nennstrom zu  führen hat, ist deshalb von besonderer Be  deutung, weil sie die Grösse und damit den  Preis des hochwertigen     ferromagnetischen     Materials bestimmt. Ausserdem hat es sich  ergeben, dass diese Wicklung eine möglichst  kleine     Luftinduktivität    besitzen muss.  



  Man hat die Wicklung von Schaltdrosseln  bislang wie andere Wicklungen elektrischer  Apparate aus isolierten Leitern aufgebaut,  insbesondere hat man bei grossen Leistungen  einzelne, auf den Umfang des Magnetkernes  verteilte     Wicklungsscheiben    parallel geschal  tet.  



  Erfindungsgemäss wird eine Verbesserung  dadurch erzielt, dass die Wicklung aus der  geometrischen Form des Magnetkernes ange-         passten    Formstücken aufgebaut ist. Diese  Formstücke bestehen vorteilhaft aus massi  vem, gegossenen oder geschmiedeten Leiter  material, für das in erster Linie Kupfer oder  Aluminium in Betracht kommt. Die Form  stücke können     insbesondere        U-förmig    ausge  führt sein mit verschränkten Seiten, die  durch     aufschraubbare    Deckel mit den Nach  barwindungen verbunden werden.  



  In der Zeichnung ist eine Windung der  Wicklung nach der Erfindung beispielsweise  dargestellt. 1 ist der Boden, 2 und 3 die Sei  tenwände eines     U-förmigen,    gegossenen       Kupferstückes,    dessen     Seitenwände    2 und 3  nach vorn,     bezw.    nach hinten aus der Zei  chenebene     herausgeschränkt    sind. Nach Ein  legen des Bandkernes in dieses     U-Profil    wer  den die Deckel 4 und 5 mit Hilfe der  Schrauben 6 und 7 aufgeschraubt. Die  Schrauben 8 und 9 verbinden die Windung  mit den beiden benachbarten. Statt aus  Kupfer kann die Wicklung auch aus Alumi-           nium    oder einem andern Material gefertigt  werden.

   Insbesondere ist es bei gegossenen  Formstücken möglich, Kühlrippen mit anzu  giessen:, die gleichzeitig zur Stromleitung  dienen und auf diese Weise, insbesondere  beim Anblasen der Drosseln durch ein Kühl  gebläse oder beim Einbau in eine Kühl  flüssigkeit, eine     ausgezeichnete    Kühlung der  Wicklung und des Eisenkernes bieten. Ent  sprechend der geometrischen Form der Band  kerne können die     innern    Teile der Wicklung  mit geringerem Querschnitt ausgeführt sein  als die äussern. Insbesondere kann an der  Innenseite eine Stromdichte gewählt werden,  die zum Beispiel 5     A/mmz    (bei Kupfer) über  schreitet. Durch reichlichere Bemessung der  Wicklungsteile an der Aussenseite lassen sich  die Gesamtverluste trotzdem in erträglichen  Grenzen halten.

   Um den Raumbedarf für die  Isolation des     14labnetkernes    gegen die Wick  lung klein zu halten, kann man den Magnet  kern mit einem geschlossenen, elektrisch iso  lierenden, jedoch die Wärme möglichst gut  leitendem Mantel umgeben. Dieser Mantel  kann zum Beispiel aus zwei ineinander ver  schachtelten, kreisförmigen     U-Profilen    aus  hitzebeständigem Isolierstoff, z. B. Glimmer  oder keramisches Material, bestehen. Man  kann auch den Kern gegen die Wicklung  durch einen Luftspalt isolieren. In diesem  Fall lagert man den. Kern     zweckmässiger-          @veise    auf     Stützen,    die zur Vergrösserung des  Kriechweges     isoliert    durch die Wicklungs  teile nach aussen geführt sind.

   Im allgemei  nen wird man mehrere Windungen auf dem  Kern     nebeneinander    anordnen und sie elek  trisch in Reihe schalten.  



  Die soeben     beschriebene    Ausführungs  form der     Schaltdrosselwicklung    weist fol  gende Vorteile auf  1. Infolge des grösseren     Leiterfüllfaktors     kann der Durchmesser der üblichen Band  kerne für das Magnetmaterial kleiner ge  wählt werden. Dies bringt eine Einsparung  des     wertvollen    Magnetmaterials mit sich.  



  2. Mit der Verringerung des Durch  messers der Bandkerne verringert sich gleich  zeitig der     Magnetisierungsstrom    der Dros-         seln.    Dieser Strom muss von den Kontakten  ein- und ausgeschaltet werden. Insbesondere  bei grossen Leistungen bedeutet eine Verrin  gerung dieses Stromes eine fühlbare Ent  lastung der Kontakte und bietet daher Mög  lichkeiten, die Konstruktion der Umformer  einfacher zu gestalten.  



       3,.    Es ist üblich, mechanische Strom  richter in Störungsfällen durch     Kurzsehlie.-          ssen    vor Beschädigung zu schützen. Die  Wicklung der Schaltdrosseln ist daher häu  figer     Kurzschlussbeanspruchungen    ausge  setzt. Die Ausführung als massive Wicklung  gewährleistet eine grosse     Kurzschlussfestig-          keit.     



  4. Führt man die Wicklung aus Voll  kupfer oder dergleichen mit     aufschraubbaren     Deckeln aus, so     lässt    sich die Wicklung jeder  zeit auf bequeme Weise von dem Bandbern  entfernen. Dies hat Vorteile bei Beschädigun  gen der Drosseln oder bei     Xnderungen    des  Magnetkernes, z. B. mit Rücksicht auf ge  änderte Betriebsbedingungen.  



  5. Zur Verringerung des Materialauf  wandes und des     Magnetisierungsstromes    ist es  erwünscht., die Schaltdrosseln so klein wie  möglich auszuführen. Dies hat hohe Bean  spruchungen und damit hohe Temperatur der       Wicklung    zur Folge. Die beschriebene Wick  lung kann so     ausgelegt    werden, dass sie für  hohe Temperaturen, z. B. grösser als 100",       dauerfest    ist.  



       f.    Die Wicklung aus Vollkupfer oder  dergleichen bedingt     erhöhte        Wirbelstrom-          verluste,    anderseits jedoch aus dem gleichen  Grunde eine Verringerung der     Luftindukti-          vität,    welche insbesondere in gewissen Schal  tungen der Umformer von entscheidender Be  deutung ist.  



  7. Die beschriebene Wicklung ermöglicht  eine einfache Haltekonstruktion für die  Drosseln. Ein besonderer Schutzkäfig für die  mechanisch empfindlichen Bandkerne fällt  fort.  



  B. Da die     Schaltdrosselkerne    mit Rück  sieht auf den     Magnetisierungsstrom    vorzugs  weise aus Bandkernen hergestellt werden, be  deutet das     Aufbringen    der Wicklung aus      einzelnen isolierten Leitern eine erhebliche  Wickelarbeit. Diese fällt beider     beschriebenen     Wicklung grösstenteils fort.  



  Mit Vorteil wendet man die beschriebene  c Wicklung auch bei den sogenannten Ein  schaltdrosseln an, bei denen man mit Rück  sicht auf geringen     Magnetisierungs.strom    den.  innern Wicklungsraum möglichst ganz mit  der Wicklung ausfüllt und bei denen dann  eine     Windungszahl    kleiner als 5 bei grossen       Umformern        zweckmässigerweise    gewählt  wird.  



  Man kann auch einzelne Teile der Wick  lung mit Kanälen für eine Kühlflüssigkeit  versehen. Die bei Schaltdrosseln notwendigen       Vorerregerwicklungen    ordnet man bei der  vorstehend     beschriebenen    Wicklung zweck  mässigerweise     ausserhalb    der Hauptwicklung,  z. B. in der Achse an. Um bei einem even  tuellen     Auseinanderbau    der Drosseln auch die       Vorerregerwicklung    leicht entfernen zu kön  nen, führt man letztere mit wenig, insbeson  dere mit einer Windung bei entsprechend  vergrössertem Strom aus. Die     einzelnen:     Wicklungselemente können daher ausgebil  det sein, dass sie gleichzeitig als mecha  nische Befestigung dienen.

   Insbesondere wird  man die einzelnen Drosseln eines Umformers  unter Zwischenschaltung von Isolierstücken  gegeneinander verschrauben können, so dass  man ohne zusätzliche Haltekonstruktionen  einen in sich konstruktiv festen Drosselsatz  erhält. Die Abstände der Drosseln und Wick  lungen voneinander können so gewählt wer  den, dass z. B. mit einem Lüfter auf dem  Innern der Drosseln durch die Schlitze und       Kühlrippen.    Luft nach aussen geblasen wer  den kann.  



  Der Nachteil der     Vollkupferwicklung     liegt vor allem darin, dass die Erhöhung ihres  Widerstandes durch Wirbelströme beein  trächtigt ist. Diese Erhöhung spielt an sich  darum keine entscheidende Rolle, weil die  Verluste der Schaltdrosseln an sich gering  sind. Will man jedoch die Verluste beson  ders klein halten, so kann man die Form  stücke vorteilhaft derart aus einzelnen, von  einander     isolierten    Teilen     aufbauen,    dass die    Stromdichte     in:    jedem dieser Teile angenähert  gleich ist. Dazu ist es     notwendig,    dass jeden  Teilleiter sich etwa auf der gleichen Länge  an der     innern    und an der äussern Seite de:  Formstückes befindet.

   Man erhält auf diese  Weise ähnliche Leitergebilde, wie sie bereite  für elektrische     Maschinen    vorgeschlagen. sind       (Röbelstab).    Zur Verringerung des Wider  standes ist es ebenfalls möglich, die Deckel       mit    den     U-Stücken    zu     verschweissen    oder hart  zu     verlöten.     



  Unter Umständen ist es auch möglich, die  Formstücke aus elastischen Kupferbändern  aufzubauen, die auf einen Rahmen aufgelegt  werden. Auch in diesem Falle ergibt sich der       Vorteil,    dass die Formstücke bereits vor dem  Zusammenbau der geometrischen Form des       Magnetkernes    derart angepasst sind, dass der  Wickelraum bestens ausgenutzt ist.  



  Um den Eisenkern von der Wicklung zu  isolieren, kann man ihn mit einem hitze  beständigem Band, z. B. Glasband, um  wickeln und mit hitzebeständigem Lack       tränken.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Schaltdrossel für Kontaktumformer, da durch gekennzeichnet, dass die Wicklung aus der geometrischen Form des Magnetkernes angepassten Formstücken aufgebaut ist. UNTERANSPRüCHE 1. Schaltdrossel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke derart ausgelegt sind, dass sie einer einzel nen Windung entsprechen. 2. Schaltdrossel nach Unterauspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Formstücke U-förmig sind und verschränkte Seiten bilden, die durch aufschraubbare Deckel mit den Nachbarwindungen verbun den sind.

   ,3. Schaltdrossel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke angegossene Kühlrippen besitzen. 4. Schaltdrossel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke aus Leichtmetall bestehen., 5.. Schaltdrossel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart aus gelegt ist, dass die betriebsmässige Tempera tur grösser als 100 C ist. 6. Schaltdrossel nach Patentanspruch I, zur Verwendung bei Einschaltdrosseln, ins besondere bei grossen Umformern, gekenn zeichnet durch eine Windungszahl kleiner als 5. 7.

   Schaltdrossel nach Patentanspruch r, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungs elemente derart ausgebildet sind, dass sie <B>0 0-</B> e ichzeitig als mechanische Befestigung dienen. 8,. Schaltdrossel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der 'Magnetkern auf Stützen gelagert ist, welche zur Vergrö sserung des Kriechweges isoliert durch die Wicklungsteile nach aussen geführt sind. 9. Schaltdrossel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke in sich derart aus einzelnen gegeneinander isolierten Teilen aufgebaut sind, dass die Stromdichte in allen Einzelteilen angenähert gleich ist. 10.

   Schaltdrossel nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Formstücke Leiter dienen, die aus biegsamer, auf ein( der Form der Magnetkerne angepasste Halte rung aufgelegter Litze bestehen. PATENTANSPRUCH 11: Verfahren zum Herstellen einer Schalt drossel nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Formstücke erst nach Hineinlegen der Magnetkerne miteinander verbunden werden. UNTERANSPRVCHE: 11. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke miteinander verschraubt werden. 12. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke miteinander verschweisst werden.

   133 Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke miteinander verlötet werden.