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PATENTANSPRÜCHE
1. Ölisolierte Drosselspule mit Belastungswiderstand zur resistiven Belastung der Spule, wobei die Drosselspule und der Belastungswiderstand je in einem eigenen, mit Öl gefüllten Kessel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der den Belastungswiderstand (36) enthaltende Kessel (33b) über Rohrverbindungen (38a, 38b) mit dem die Drosselspule (31) enthaltenden Kessel (33a) verbunden und der Wärmeschwerpunkt des Belastungswiderstandes (36) so tief angeordnet ist, dass der über die Rohrverbindungen (38a, 38b) fliessende Ölstrom den unter dem Aktivteil (31) der Drosselspule liegenden Teil des Isolieröles (34b) der Drosselspule in den Kühlölkreislauf integriert.
2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstellen der Rohrverbindungen (38a, 38b) tiefer als die Anschlussstellen von am Kessel (33a) der Drosselspule angebrachten Kühlradiatoren (32) angeordnet sind.
3. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel (33b) des Belastungswiderstandes an den Kessel (33a) der Drosselspule angebaut ist.
Die Erfindung betrifft eine ölisolierte Drosselspule mit Belastungswiderstand zur resistiven Belastung der Spule, wobei die Drosselspule und der Belastungswiderstand je in einem eigenen, mit Öl gefüllten Kessel angeordnet sind.
Belastungswiderstände werden beispielsweise in Verbindung mit Erdschlusslöschspulen bei der Ortung von Erdschlüssen auf wattmetrischem Prinzip benötigt. Dabei wird für die Betätigung der wattmetrischen Relais für die Dauer des Messvorganges eine hohe, resistive Komponente des Erdschlussstromes benötigt. Dies wird in einer bekannten Weise erreicht, indem man eine mit der Hauptwicklung einer Erdschlusslöschspule gekoppelte Hilfswicklung über ein geeignetes Schaltgerät, z.B. einen Schütz, mittels eines ohmschen Widerstandes kurzzeitig belastet und dadurch, infolge der Transformation dieses Belastungsstromes von der Hilfswicklung der Erdschlusslöschspule auf deren Hauptwicklung, die erforderliche resistive Komponente im Erdschlussstrom erzielt.
Bekannt sind Anordnungen, bei denen der Belastungswiderstand in einem eigenen Gehäuse ausserhalb der Erdschlusslöschspule untergebracht ist, wobei die während der Belastungszeit auftretende, die Wärmekapazität der Widerstandswicklung übersteigende Wärmemenge entweder von dem zur Verfügung stehenden Wärmeinhalt des Isolieröles aufgenommen wird oder über Kühleinrichtungen, wie Radiatoren oder Kesselrippen, abgeführt werden muss. Eventuell verwendete luftgekühlte, trockenisolierte Belastungswiderstände müssen in ihrem Wärmehaushalt fast vollständig für die sofortige Wärmeabgabe an die Kühlluft ausgelegt werden.
Für andere Zwecke, nämlich zur Dämpfung, ist es schon bekannt, eine bifilare Widerstandwicklung innerhalb des Aktivteiles einer ölisolierten Drosselspule anzuordnen. Der Wärmeschwerpunkt der Widerstandswicklung befindet sich dabei in der gleichen Höhe wie der Wärmeschwerpunkt der Drosselwicklung. Die für die vorübergehende Speicherung der in der Widerstandswicklung entstehenden Wärme erforderliche Ölmenge muss daher im Hauptölkreis der Drosselspule zusätzlich untergebraucht werden.
Die ölisolierte Drosselspule der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der den Belastungswiderstand enthaltende Kessel über Rohrverbindungen mit dem die Drosselspule enthaltenden Kessel verbunden und der Wärmeschwerpunkt des Belastungswiderstandes so tief angeordnet ist, dass der über die Rohrverbindungen fliessende Ölstrom den unter dem Aktivteil der Drosselspule liegenden Teil des Isolieröles der Drosselspule in den Kühlölkreislauf integriert.
Bekanntlich befindet sich unterhalb des unteren Wicklungsendes einer Drosselspule stets eine grössere Menge von Isolieröl, welches bisher infolge seiner Lage unter der wärmeerzeugenden Wicklung bei natürlicher Kühlung nicht in den Kühlkreislauf einbezogen wird und dadurch praktisch kalt bleibt. Besonders gross ist diese Ölmenge bei Tauchkernspulen mit zwei beweglichen, symmetrisch zur Spulenmittenebene angeordneten Kernen, da der zum Ausfahren und zur Halterung des unteren Kernes erforderliche Raum einen beträchtlichen Prozentsatz des Kesselvolumens einnimmt, das darin befindliche Öl jedoch nur durch die relativ geringen Eisen- und Streuverluste in den Konstruktionsteilen erwärmt wird.
Durch die erfindungsgemässe Ausführung kann meist auf jede zusätzliche Ölmenge für die vorübergehende Speicherung der während der kurzzeitigen Belastung des Widerstandes auftretenden Wärmemenge verzichtet werden. Dementsprechend kann auch die Dimensionierung des Kessels des getrennt angeordneten Belastungswiderstandes, rein von Isolationskriterien ausgehend, vorgenommen, und es können dadurch kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht erzielt werden.
Darüber hinaus ergibt sich eine grosse Reserve im Wärmehaushalt des Widerstandes, da bei Überschreitung der zulässigen Belastungsdauer des Widerstandes das grosse Ölvolumen der Drosselspule zur Verfügung steht, welches naturgemäss auf maximalen Strom und Belastungsdauer dimensioniert ist, aber z.B. bei Erdschlusslöschspulen nur in den seltensten Fällen ausgenützt wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt:
Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Erdschlusslöschspule mit Belastungswiderstand,
Fig. 2 eine bekannte Anordnung aus einer Erdschlusslöschspule und einen Belastungswiderstand schematisiert in Ansicht und
Fig. 3 in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellungsweise eine erfindungsgemässe Anordnung.
Nach Fig. 1 stellt 1 la die Hauptwicklung und 1 Ib die Hilfswicklung einer Erdschlusslöschspule dar. Ein Belastungswiderstand 16 kann über das Schaltgerät 17 mit der Hilfswicklung 1 ib verbunden werden, wodurch der Stromkreis für die resistive Belastung der Erdschlusslöschspule geschlossen wird. Durch Transformation wird der Belastungsstrom in die Hauptwicklung 1 la übertragen und damit als resistive Komponente im Erdstromkreis wirksam.
Nach Fig. 2 befindet sich in einem Kessel 23a der Aktivteil 21 der Erdschlusslöschspule. Über Kesseldurchführungen 25 und ein Schaltgerät 27 ist die Hilfswicklung der Erdschlusslöschspule mit dem Belastungswiderstand 26 verbunden, der in einem eigenen Kessel 23b untergebracht ist. Die Kühlsysteme der beiden getrennten Kessel sind jedes für sich dimensioniert. Im Kessel 23a der Erdschlusslöschspule ist das im oberen Bereich befindliche Ölvolumen 24a in einen Kühlkreis, hier beispielsweise durch Radiatoren 22 bestimmt, integriert, wogegen das Ölvolumen 24b im unteren Teil des Kessels 23a kalt bleibt, und daher nicht zur Kühlung oder Wärmespeicherung einer im Bereich des Aktivteiles der Erdschlusslöschspule liegenden Wärmequelle, z.B. einer bifilaren Widerstandswicklung zur Dämpfung, herangezogen werden kann.
Das Ölvolumen 24c im getrennten Kessel 23b des Belastungswiderstandes 26 muss für die volle Wärmemenge, die während der Belastung auftritt, dimensioniert werden.
Demgegenüber befindet sich bei der erfindungsgemässen
Ausführung nach Fig. 3 der Belastungswiderstand 36 zwar in einem getrennten Kessel 33b, die Ölvolumina 34a, 34b und 34c sind jedoch über Rohrleitungen 38a und 38b miteinander verbunden. Bei Belastung des Widerstandes 36 entsteht durch Thermosyphonwirkung eine Strömung im Ölvolumen 34c nach oben und zieht in weiterer Folge über die untere Rohrverbindung 38b Kaltöl aus dem Ölvolumen 34b des Kessels 33a der Erdschlusslöschspule in den Kessel 33b des Widerstandes 36. Ein ebensolcher Ölstrom fliesst über die obere Rohrverbindung 38a zurück in den Kessel 33a. Auf diese Weise wird das unter dem Aktivteil 31 der Erdschlusslöschspule liegende, von deren Verlusten nicht erwärmte Kaltöl 34b in den Kühlkreis integriert.
Wie bei bekannten Ausführungen solcher Anordnungen kann die Kühlung der Erdschlusslöschspule z.B. durch Radiatoren 32 erfolgen, die aber höher am Kessel 33a als die Rohrleitungen 38a, 38b anschliessen. In die elektrische Verbindung zwischen der Hilfswicklung im Aktivteil der Erdschlusslöschspule 31 über die Durchführungen 35 zum Belastungswiderstand 36 kann beispielsweise, eingebaut in einen Schaltkasten 37, das Schaltgerät untergebracht werden. Die Rohrverbindungen 38a und 38b können verschweisst, geschraubt oder geflanscht ausgeführt werden. Bei kleineren Geräten ist der Kessel des Belastungswiderstandes ohne Unterstützung an den Kessel der Erdschlusslöschspule angebaut und benötigt keine eigene Fundamentierung.
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PATENT CLAIMS
1. Oil-insulated choke coil with load resistor for resistive loading of the coil, the choke coil and the load resistor being arranged in their own oil-filled boiler, characterized in that the boiler (33b) containing the load resistor (36) is provided via pipe connections (38a, 38b) is connected to the boiler (33a) containing the choke coil (31) and the center of gravity of the load resistor (36) is arranged so deep that the oil flow flowing through the pipe connections (38a, 38b) is below the active part (31) of the choke coil Part of the insulating oil (34b) of the choke coil integrated in the cooling oil circuit.
2. Choke coil according to claim 1, characterized in that the connection points of the pipe connections (38a, 38b) are arranged lower than the connection points of cooling radiators (32) attached to the boiler (33a) of the choke coil.
3. Choke coil according to claim 1 or 2, characterized in that the boiler (33b) of the load resistor is attached to the boiler (33a) of the choke coil.
The invention relates to an oil-insulated choke coil with load resistance for resistive loading of the coil, the choke coil and the load resistor each being arranged in a separate oil-filled boiler.
Load resistors are required, for example, in connection with earth fault quenching coils when locating earth faults on a wattmetric principle. A high, resistive component of the earth leakage current is required to actuate the wattmetric relays for the duration of the measuring process. This is achieved in a known manner by connecting an auxiliary winding coupled to the main winding of an earth fault quenching coil via a suitable switching device, e.g. a contactor, briefly loaded by means of an ohmic resistor and, as a result of the transformation of this load current from the auxiliary winding of the earth-fault canceller to its main winding, achieves the required resistive component in the earth-fault current.
Arrangements are known in which the load resistance is accommodated in a separate housing outside the earth-fault quenching coil, the amount of heat occurring during the load period exceeding the heat capacity of the resistance winding being absorbed either by the available heat content of the insulating oil or by cooling devices such as radiators or boiler fins , must be dissipated. Any air-cooled, dry-insulated load resistors must be designed almost completely in their heat balance for immediate heat release to the cooling air.
For other purposes, namely for damping, it is already known to arrange a bifilar resistance winding within the active part of an oil-insulated choke coil. The heat center of the resistance winding is at the same level as the heat center of the choke winding. The amount of oil required for the temporary storage of the heat generated in the resistance winding must therefore also be used in the main oil circuit of the choke coil.
The oil-insulated choke coil of the invention is characterized in that the boiler containing the load resistor is connected via pipe connections to the boiler containing the choke coil and the center of gravity of the load resistor is arranged so low that the oil flow flowing over the pipe connections connects the part of the pipe which lies under the active part of the choke coil Insulating oil of the choke coil integrated in the cooling oil circuit.
As is known, there is always a large amount of insulating oil below the lower winding end of a choke coil, which due to its location under the heat-generating winding has not been included in the cooling circuit during natural cooling and thus remains practically cold. This amount of oil is particularly large for plunger core coils with two movable cores, which are arranged symmetrically to the coil center plane, since the space required for extending and holding the lower core takes up a considerable percentage of the boiler volume, but the oil contained therein only due to the relatively low iron and scatter losses is heated in the construction parts.
With the design according to the invention, it is usually possible to dispense with any additional amount of oil for the temporary storage of the amount of heat occurring during the brief loading of the resistor. Accordingly, the dimensioning of the boiler of the separately arranged load resistance can be carried out based purely on insulation criteria, and small dimensions and a low weight can thereby be achieved.
In addition, there is a large reserve in the heat balance of the resistor, because if the permissible load duration of the resistor is exceeded, the large oil volume of the choke coil is available, which is naturally dimensioned for maximum current and load duration, but e.g. is rarely used for earth fault quenching coils.
The subject matter of the invention is illustrated in the drawing, for example. It shows:
1 shows the basic circuit diagram of an earth fault quenching coil with load resistance,
Fig. 2 shows a known arrangement of a ground fault quenching coil and a load resistor schematically in view and
FIG. 3 shows an arrangement according to the invention in a representation corresponding to FIG. 2.
1 1 represents the main winding and 1 Ib the auxiliary winding of an earth-fault cancellation coil. A load resistor 16 can be connected to the auxiliary winding 1 ib via the switching device 17, whereby the circuit for the resistive loading of the earth-fault cancellation coil is closed. The load current is transferred into the main winding 1 la by transformation and thus acts as a resistive component in the earth circuit.
According to FIG. 2, the active part 21 of the earth fault cancellation coil is located in a boiler 23a. The auxiliary winding of the earth fault quenching coil is connected to the load resistor 26, which is accommodated in a separate boiler 23b, via boiler bushings 25 and a switching device 27. The cooling systems of the two separate boilers are each individually dimensioned. In the boiler 23a of the earth fault quenching coil, the oil volume 24a located in the upper area is integrated in a cooling circuit, determined here, for example, by radiators 22, whereas the oil volume 24b remains cold in the lower part of the boiler 23a, and therefore not for cooling or heat storage in the area Active part of the earth fault quenching coil, e.g. a bifilar resistance winding can be used for damping.
The oil volume 24c in the separate boiler 23b of the load resistor 26 must be dimensioned for the full amount of heat that occurs during the load.
In contrast, is in the inventive
3, the load resistor 36 is in a separate boiler 33b, but the oil volumes 34a, 34b and 34c are connected to one another via pipes 38a and 38b. When the resistor 36 is loaded, a flow in the oil volume 34c arises as a result of the thermosiphon effect and subsequently draws cold oil from the oil volume 34b of the boiler 33a of the earth fault cancellation coil into the boiler 33b of the resistor 36 via the lower pipe connection 38b. A similar oil flow flows over the upper one Pipe connection 38a back into the boiler 33a. In this way, the cold oil 34b lying under the active part 31 of the earth fault cancellation coil and not heated by the losses thereof is integrated into the cooling circuit.
As with known designs of such arrangements, the cooling of the earth fault cancellation coil can e.g. by radiators 32, which connect higher to the boiler 33a than the pipes 38a, 38b. In the electrical connection between the auxiliary winding in the active part of the earth fault quenching coil 31 via the bushings 35 to the load resistor 36, the switching device can be accommodated, for example, installed in a switch box 37. The pipe connections 38a and 38b can be welded, screwed or flanged. In the case of smaller devices, the boiler of the load resistance is attached to the boiler of the earth fault quenching coil without support and does not require its own foundation.