DE102019129281A1 - Variable inductance, protection device and power grid - Google Patents

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Franz Schork
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Abstract

Eine variable Induktivität (20) hat einen Kern (36), einen ersten Leiter (38) mit einer ersten Spule (32) und einen zweiten Leiter (40) mit einer zweiten Spule (34). Der Kern (36) weist einen weichmagnetischen Teil (48) mit einem ersten Windungsabschnitt (44) und einem zweiten Windungsabschnitt (46) sowie wenigstens einen Quellmagnet (50) auf. Die erste Spule (32) ist um einen ersten Windungsabschnitt (44) des Kerns gewickelt, und die zweite Spule (34) ist um einen zweiten Windungsabschnitt (46) des Kerns (36) gewickelt. Der Quellmagnet (50) ist derart ausgebildet, dass er den weichmagnetischen Teil (48) in eine Vormagnetisierungsrichtung (Mv) vormagnetisiert.Ferner sind eine Schutzvorrichtung und ein Stromnetz gezeigt.A variable inductance (20) has a core (36), a first conductor (38) with a first coil (32) and a second conductor (40) with a second coil (34). The core (36) has a soft magnetic part (48) with a first winding section (44) and a second winding section (46) and at least one swelling magnet (50). The first coil (32) is wound around a first turn portion (44) of the core and the second coil (34) is wound around a second turn portion (46) of the core (36). The source magnet (50) is designed in such a way that it biases the soft magnetic part (48) in a bias direction (Mv). Furthermore, a protective device and a power supply are shown.

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktivität, eine Schutzvorrichtung für ein Stromnetz mit einer Induktivität, sowie ein Stromnetz mit einer Schutzvorrichtung.The invention relates to an inductance, a protective device for a power network with an inductance, and a power network with a protective device.

Induktivitäten kommen üblicherweise sowohl bei Überspannungsschutzvorrichtungen als auch bei Kurzschlussschutzvorrichtungen zum Einsatz, um eine Impedanz bereitzustellen, die einen sicheren Betrieb garantiert.Inductors are usually used both in overvoltage protection devices and in short-circuit protection devices in order to provide an impedance that guarantees safe operation.

In bekannten Überspannungsschutzvorrichtungen mit einem Grobschutz und einem Feinschutz dient die von der Induktivität bereitgestellte Impedanz dazu, den Grobschutz und den Feinschutz zu koordinieren und wird als Entkopplungselement bezeichnet.In known overvoltage protection devices with a coarse protection and a fine protection, the impedance provided by the inductance serves to coordinate the coarse protection and the fine protection and is referred to as a decoupling element.

In einer Kurzschlussschutzvorrichtung dient die Impedanz der Induktivität dazu, die Stromanstiegsrate zu begrenzen, um eine sichere Unterbrechung des Stromkreises zu ermöglichen.In a short-circuit protection device, the impedance of the inductance is used to limit the rate of current rise in order to enable a safe interruption of the circuit.

Induktivität verursachen jedoch während des normalen Betriebs des jeweiligen Stromnetzes einen Spannungsabfall und somit unerwünschte Blindleistungen im Energieverteilungsnetz. Außerdem ergibt sich bei Gleichstromnetzen mit puffernden Leitungskapazitäten die Gefahr von L-C-Serienresonanzen. In Signalübertragungsstrecken beeinflusst die eingebaute Induktivität das Übertragungsverhalten und ist somit als Entkopplungselement nicht einsetzbar. Hier werden üblicherweise ohmsche Entkopplungselemente gewählt.However, inductance causes a voltage drop during normal operation of the respective power network and thus undesirable reactive power in the power distribution network. In addition, there is a risk of L-C series resonances in DC networks with buffered line capacities. In signal transmission links, the built-in inductance influences the transmission behavior and can therefore not be used as a decoupling element. Here, ohmic decoupling elements are usually chosen.

Im Falle von stromrichtungsabhängigen Impedanzen wird jedoch für jede Stromrichtung, die abgedeckt werden soll, ein eigenes Bauteil benötigt.In the case of current direction-dependent impedances, however, a separate component is required for each current direction that is to be covered.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Induktivität, eine Schutzvorrichtung sowie ein Stromnetz bereitzustellen, die diese Nachteile im Normalbetrieb des Stromnetzes nicht aufweisen und für beide Stromrichtungen zu verwenden sind.It is therefore the object of the invention to provide an inductance, a protective device and a power network which do not have these disadvantages in normal operation of the power network and can be used for both directions of current.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine variable Induktivität mit einem Kern, einem ersten Leiter mit einer ersten Spule mit wenigstens einer Windung und einem zweiten Leiter mit einer zweiten Spule mit wenigstens einer Windung. Der Kern weist einen weichmagnetischen Teil mit einem ersten Windungsabschnitt und einem zweiten Windungsabschnitt sowie wenigstens einen Quellmagnet auf. Die erste Spule ist um den ersten Windungsabschnitt gewickelt und die zweite Spule ist um den zweiten Windungsabschnitt gewickelt. Der Quellmagnet ist derart ausgebildet, dass er den weichmagnetischen Teil in eine Vormagnetisierungsrichtung vormagnetisiert.The object is achieved by a variable inductance with a core, a first conductor with a first coil with at least one turn and a second conductor with a second coil with at least one turn. The core has a soft magnetic part with a first winding section and a second winding section and at least one swelling magnet. The first coil is wound around the first turn portion and the second coil is wound around the second turn portion. The source magnet is designed in such a way that it biases the soft magnetic part in a bias direction.

Dadurch, dass die weichmagnetischen Teile vormagnetisiert sind, führt ein Strom durch die Induktivität nicht zu einer starken Magnetisierung, sodass die Induktivität im Normalbetrieb wie eine Luftdrossel mit vernachlässigbarer Impedanz wirkt (µ = µ0). Daher entstehen im Normalbetrieb keine nennenswerten Verluste oder Resonanzen, die ein Stromnetz, insbesondere ein Gleichstromnetz stören könnten. Weiterhin werden bei Signalübertragungsnetzen bzw. -strecken die Übertragungseigenschaften nicht negativ beeinflusst.Because the soft magnetic parts are premagnetized, a current through the inductance does not lead to strong magnetization, so that the inductance acts like an air throttle with negligible impedance in normal operation (µ = µ 0 ). Therefore, in normal operation, there are no significant losses or resonances that could disrupt a power grid, in particular a direct current grid. Furthermore, the transmission properties are not adversely affected in signal transmission networks or routes.

Außerdem wird durch die Anordnung von zwei Spulen auf einem Kern die Verwendung der Induktivität für zwei Stromrichtungen erreicht.In addition, by arranging two coils on one core, the inductance can be used for two current directions.

Unter einer variablen Induktivität wird allgemein und unabhängig von der jeweiligen Anwendung im Rahmen dieser Erfindung ein Bauteil verstanden, dessen Induktivität sich in Abhängigkeit von Umgebungsparametern - insbesondere der Stromstärke - definiert ändert.In the context of this invention, a variable inductance is understood in general and independently of the respective application, a component whose inductance changes in a defined manner as a function of environmental parameters - in particular the current intensity.

Im Rahmen der Erfindung werden unter einem Stromnetz sowohl Energieverteilungsnetze als auch Signalübertragungsnetze bzw. Signalübertragungsstrecken verstanden.In the context of the invention, a power network is understood to mean both energy distribution networks and signal transmission networks or signal transmission paths.

Die Induktivität und die Schutzvorrichtungen sind zum Beispiel für Niederspannungen ausgelegt. Die Induktivität ist insbesondere ein passives Bauteil.The inductance and the protective devices are designed for low voltages, for example. In particular, the inductance is a passive component.

Die Induktivität kann mehrere Quellmagnete aufweisen, wobei die Wirkung der Quellmagnete dann zusammen als effektiv ein Quellmagnet zu betrachten ist.The inductance can have several source magnets, the effect of the source magnets then being to be regarded together as effectively a source magnet.

Zum Beispiel ist der Kern und/oder das weichmagnetische Teil mehrteilig.For example, the core and / or the soft magnetic part is made up of several parts.

Der weichmagnetische Teil kann aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere aus Elektroblech, Ferrit, amorphem Eisen und/oder nanokristallinem Eisen sein.The soft magnetic part can be made of a soft magnetic material, in particular made of electrical steel, ferrite, amorphous iron and / or nanocrystalline iron.

Der eine Quellmagnet oder die mehreren Quellmagnete können ein Permanentmagnet aus magnetisiertem hartmagnetischem Material sein, insbesondere ein Stahlmagnet, ein Ferritmagnet, ein Alnico-Magnet, ein Samarium-Cobalt-Magnet und/oder ein Neodym-Eisen-Bor-Magnet.The one source magnet or the multiple source magnets can be a permanent magnet made of magnetized hard magnetic material, in particular a steel magnet, a ferrite magnet, an alnico magnet, a samarium-cobalt magnet and / or a neodymium-iron-boron magnet.

In einer Ausgestaltung ist der Quellmagnet derart ausgebildet, dass er den ersten und den zweiten Windungsabschnitt vormagnetisiert, insbesondere bis zur magnetischen Sättigung vormagnetisiert, wodurch Änderungen der Magnetisierung des weichmagnetischen Teils im normalen Betrieb verhindert werden.In one embodiment, the source magnet is designed in such a way that it pre-magnetizes the first and second winding sections, in particular pre-magnetizes them up to magnetic saturation, thereby preventing changes in the magnetization of the soft magnetic part during normal operation.

Beispielsweise weist der Kern einen ringförmigen Abschnitt auf, insbesondere wobei die erste Spule und die zweite Spule am ringförmigen Abschnitt zueinander diametral entgegengesetzt angeordnet sind.For example, the core has an annular section, in particular the first coil and the second coil being arranged diametrically opposite one another on the annular section.

In einem Aspekt hat die variable Induktivität eine erste vorgesehene Funktionsstromrichtung eines Stroms durch die erste Spule und eine zweite vorgesehene Funktionsstromrichtung eines Stroms durch die zweite Spule, wobei der Quellmagnet derart angeordnet ist, dass die Vormagnetisierungsrichtung entgegen einer ersten Strommagnetfeldrichtung und entgegen einer zweiten Strommagnetfeldrichtung verläuft, insbesondere innerhalb des entsprechenden Windungsabschnittes, wobei die erste bzw. zweite Strommagnetfeldrichtung die Richtung eines von einem in entsprechende Funktionsstromrichtung durch die erste bzw. zweite Spule fließenden Strom erzeugten Strommagnetfelds ist. Daher führt ein Strom in Funktionsstromrichtung zunächst nicht zu einer Änderung der Magnetisierung des weichmagnetischen Teils, sodass ein Betriebsbereich für den Normalbetrieb definiert ist.In one aspect, the variable inductance has a first intended functional current direction of a current through the first coil and a second intended functional current direction of a current through the second coil, the source magnet being arranged in such a way that the bias direction runs counter to a first current magnetic field direction and counter to a second current magnetic field direction, in particular within the corresponding winding section, the first or second current magnetic field direction being the direction of a current magnetic field generated by a current flowing through the first or second coil in the corresponding functional current direction. Therefore, a current in the functional current direction does not initially lead to a change in the magnetization of the soft magnetic part, so that an operating range is defined for normal operation.

Die erste Funktionsstromrichtung und die zweite Funktionsstromrichtung können gegenläufig oder gleichläufig sein.The first functional flow direction and the second functional flow direction can run in opposite directions or in the same direction.

In einer Ausgestaltung weisen die wenigstens eine Windung der ersten Spule und die wenigstens eine Windung der zweiten Spule unterschiedliche oder gleiche Drehsinne auf, wodurch die Verkabelung je nach Bedarf vereinfacht werden kann.In one embodiment, the at least one turn of the first coil and the at least one turn of the second coil have different or identical directions of rotation, whereby the cabling can be simplified as required.

Alternativ oder zusätzlich sind die Funktionsstromrichtungen der ersten Spule und der zweiten Spule gegenläufig oder gleichläufig.As an alternative or in addition, the functional current directions of the first coil and the second coil are opposite or in the same direction.

In einer Ausführungsform hat die variable Induktivität eine erste vorbestimmte Schwellstromstärke eines Stroms durch die erste Spule, insbesondere in erste Funktionsstromrichtung, und eine zweite vorbestimmte Schwellstromstärke eines Stroms durch die zweite Spule, insbesondere in zweite Funktionsstromrichtung hat, wobei der Quellmagnet derart ausgebildet ist, dass die Vormagnetisierung des weichmagnetischen Teils, insbesondere des ersten bzw. zweiten Windungsabschnittes, gleich einem Strommagnetfeld innerhalb der entsprechenden Spule ist, das von einem durch die entsprechende Spule mit der entsprechenden Schwellstromstärke fließenden Stroms erzeugt wird. Ströme größer als die Schwellstromstärke führen daher zu einer Ummagnetisierung des weichmagnetischen Kerns und somit zu einer höheren Impedanz der Induktivität. In anderen Worten wird der weichmagnetische Kern aus der Sättigung getrieben.In one embodiment, the variable inductance has a first predetermined threshold current strength of a current through the first coil, in particular in the first functional current direction, and a second predetermined threshold current strength of a current through the second coil, in particular in the second functional current direction, the source magnet being designed such that the Premagnetization of the soft magnetic part, in particular of the first or second winding section, is equal to a current magnetic field within the corresponding coil, which is generated by a current flowing through the corresponding coil with the corresponding threshold current strength. Currents greater than the threshold amperage therefore lead to a reversal of magnetization of the soft magnetic core and thus to a higher impedance of the inductance. In other words, the soft magnetic core is driven out of saturation.

Zum Beispiel definiert die Schwellstromstärke die obere Grenze eines normalen Betriebsbereiches der Induktivität, also des Betriebsbereiches für übliche Betriebsströme.For example, the threshold current strength defines the upper limit of a normal operating range of the inductance, i.e. the operating range for normal operating currents.

Der Drehsinn der wenigstens einen Windung der ersten und zweiten Spule sowie die erste und zweite Funktionsstromrichtung sind insbesondere derart gewählt, dass die Richtungen der Strommagnetfelder innerhalb der Spulen, d.h. die Strommagnetfeldrichtung, parallel verlaufen und/oder in Bezug auf einen Magnetkreis, der beide Spulen umfasst, entgegengesetzt verlaufen.The direction of rotation of the at least one turn of the first and second coil and the first and second functional current direction are selected in particular such that the directions of the current magnetic fields within the coils, ie the current magnetic field direction, run parallel and / or with respect to a magnetic circuit that includes both coils , run in the opposite direction.

Zum Beispiel bildet der ringförmige Abschnitt einen Magnetkreis, der beide Spulen umfasst.For example, the ring-shaped section forms a magnetic circuit that includes both coils.

In einer Ausführungsvariante weist der weichmagnetische Teil wenigstens einen Luftspalt auf, wobei der Quellmagnet im Luftspalt angeordnet ist, wodurch eine kompakte Bauform der Induktivität erzielt wird.In one embodiment variant, the soft magnetic part has at least one air gap, the source magnet being arranged in the air gap, as a result of which a compact design of the inductance is achieved.

Alternativ oder zusätzlich ist der Quellmagnet außen um einen Quellabschnitt des weichmagnetischen Teils angeordnet, um einen durchgehend weichmagnetischen Teil verwenden zu können.Alternatively or additionally, the swelling magnet is arranged on the outside around a swelling section of the soft magnetic part in order to be able to use a continuously soft magnetic part.

In einer Ausführungsform weist Kern wenigstens einen Bypass auf, in dem der wenigstens eine Quellmagnet vorgesehen ist, sodass die Position des Quellmagneten flexibel gewählt werden kann.In one embodiment, the core has at least one bypass in which the at least one source magnet is provided so that the position of the source magnet can be selected flexibly.

Beispielsweise ist die gesamte Querschnittsfläche des wenigstens einen Bypasses, insbesondere des weichmagnetischen Teils des Bypasses, gleich oder größer als die Summe der Querschnittsflächen der Spulen und/oder der Windungsabschnitte, wodurch sichergestellt wird, dass die notwendige Vormagnetisierung, insbesondere die Sättigung der Windungsabschnitte erreicht wird.For example, the total cross-sectional area of the at least one bypass, in particular the soft magnetic part of the bypass, is equal to or greater than the sum of the cross-sectional areas of the coils and / or the winding sections, which ensures that the necessary premagnetization, in particular the saturation of the winding sections, is achieved.

Bei mehreren Bypässen kann die gesamte Querschnittsfläche der Summe der einzelnen Querschnittsfläche der Bypässe entsprechen.With several bypasses, the total cross-sectional area can correspond to the sum of the individual cross-sectional areas of the bypasses.

Der Querschnitt des wenigstens einen Quellmagneten kann kleiner sein als der Querschnitt des weichmagnetischen Teils, wodurch die Maximalstromstärke erhöht wird.The cross section of the at least one swelling magnet can be smaller than the cross section of the soft magnetic part, as a result of which the maximum current strength is increased.

Denkbar ist auch, dass der Querschnitt des ersten Windungsabschnitts gleich oder anders als der Querschnitt des zweiten Windungsabschnitts ist, um gleiche oder unterschiedliche Schutzpegel zu erreichen.It is also conceivable that the cross section of the first winding section is the same as or different from the cross section of the second winding section in order to achieve the same or different protection levels.

In einer Ausführungsform weist die variable Induktivität vier Anschlüsse auf, wobei mit jedem der Windungsanfänge und -enden der ersten und zweiten Spule je einer der Anschlüsse verbunden ist, wodurch eine symmetrische Anbindung an Stromnetzte, insbesondere Signalübertragungsstrecken für differentielle Signale, möglich ist.In one embodiment, the variable inductance has four connections, with each of the winding beginnings and ends of the first and second coil is connected to one of the terminals, whereby a symmetrical connection to power networks, in particular signal transmission routes for differential signals, is possible.

Alternativ oder zusätzlich weist die variable Induktivität zwei Anschlüsse auf, wobei die erste Spule und die zweite Spule in Reihe geschaltet sind und der Windungsanfang einer der Spulen und das jeweils freie Ende der Spulen mit jeweils einem der Anschlüsse verbunden ist. Auf diese Weise kann die Induktivität mit wenig Aufwand in ein Stromnetz integriert werden.Alternatively or additionally, the variable inductance has two connections, the first coil and the second coil being connected in series and the start of the winding of one of the coils and the respective free end of the coils being connected to one of the connections. In this way, the inductance can be integrated into a power grid with little effort.

Beispielsweise sind die nicht mit den anderen Spulen verbundenen Enden der Spulen mit den Anschlüssen verbunden.For example, the ends of the coils not connected to the other coils are connected to the terminals.

Um symmetrische oder asymmetrische Schutzpegel bereitzustellen, können die erste Spule und die zweite Spule die gleiche Anzahl oder unterschiedliche Anzahlen an Wicklungen haben.In order to provide symmetrical or asymmetrical protection levels, the first coil and the second coil can have the same number or different numbers of windings.

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Schutzvorrichtung für ein Stromnetz mit wenigstens einer zuvor beschriebenen variablen Induktivität.Furthermore, the object is achieved by a protective device for a power network with at least one variable inductance described above.

Die zur variablen Induktivität diskutierten Vorteile und Merkmale gelten gleichermaßen für die Schutzvorrichtung und umgekehrt.The advantages and features discussed for the variable inductance apply equally to the protective device and vice versa.

Beispielsweise ist die Schutzvorrichtung eine Überspannungsschutzvorrichtung, die einen Grobschutz und einen Feinschutz aufweist, wobei die variable Induktivität zwischen dem Grobschutz und dem Feinschutz angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Überspannungsschutzvorrichtung zuverlässig betrieben werden.For example, the protective device is an overvoltage protection device which has a coarse protection and a fine protection, the variable inductance being arranged between the coarse protection and the fine protection. In this way, an overvoltage protection device can be operated reliably.

Für eine zuverlässige Kurzschlussschutzvorrichtung kann die Schutzvorrichtung eine Kurzschlussschutzvorrichtung sein, die eine Trenneinheit, insbesondere eine leistungselektronische Trenneinheit aufweist, insbesondere die in Reihe mit der variablen Induktivität geschaltet ist.For a reliable short-circuit protection device, the protection device can be a short-circuit protection device which has a disconnection unit, in particular a power-electronic disconnection unit, in particular which is connected in series with the variable inductance.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Stromnetz mit einer zuvor beschriebenen Schutzvorrichtung.The object is also achieved by a power network with a protective device as described above.

Die zur variablen Induktivität und/oder zu Schutzvorrichtung diskutierten Vorteile und Merkmale gelten gleichermaßen für das Stromnetz und umgekehrt.The advantages and features discussed for the variable inductance and / or for the protective device apply equally to the power grid and vice versa.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 ein erfindungsgemäßes Stromnetz mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen variablen Induktivität in einem Blockschaltbild,
  • - 2 eine schematische Detailansicht der variablen Induktivität gemäß 1,
  • - die 3a bis 3c die Induktivität gemäß 2 in verschiedenen Betriebszuständen schematisch,
  • - die 4 und 5 eine zweite bzw. dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen variablen Induktivität schematisch,
  • - 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromnetzes mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen variablen Induktivität,
  • - 7 die variable Induktivität gemäß 6 schematisch in Detailansicht, und
  • - 8 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromnetzes mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen variablen Induktivität.
Further features and advantages of the invention emerge from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:
  • - 1 a power network according to the invention with a protective device according to the invention with a variable inductance according to the invention in a block diagram,
  • - 2 a schematic detailed view of the variable inductance according to 1 ,
  • - the 3a to 3c the inductance according to 2 in different operating states schematically,
  • - the 4th and 5 a second or third embodiment of a variable inductance according to the invention schematically,
  • - 6th a block diagram of a further embodiment of a power network according to the invention with a protective device according to the invention with a variable inductance according to the invention,
  • - 7th the variable inductance according to 6th schematically in detail view, and
  • - 8th a further embodiment of a power network according to the invention with a protective device according to the invention with a variable inductance according to the invention.

Aufzählungen mehrerer Alternativen mit „und/oder“, z. B. „A, B und/oder C“ sind im Rahmen dieser Erfindung als eine Offenbarung einer beliebigen Kombination der Alternativen zu verstehen, d. h. als „A und/oder B und/oder C“.Lists of several alternatives with "and / or", z. B. "A, B and / or C" are to be understood in the context of this invention as a disclosure of any combination of the alternatives, i. H. as "A and / or B and / or C".

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Stromnetz 10 mit einer Stromquelle 12, einer Last 14 und einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 16 als Blockschaltbild dargestellt.In 1 is a power grid according to the invention 10 with a power source 12th , a burden 14th and a protective device according to the invention 16 shown as a block diagram.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Stromnetz 10 beispielsweise um ein unipolares Gleichstromnetz. Dementsprechend ist die Stromquelle 12 eine Gleichstromquelle und die Last 14 benötigt Gleichstrom.In the exemplary embodiment shown, it is the power grid 10 for example a unipolar direct current network. The power source is accordingly 12th a DC power source and the load 14th requires direct current.

Selbstverständlich kann das Stromnetz 10 auch nicht als Energieverteilungsnetz ausgebildet sein, sondern eine Signalübertragungsstrecke bzw. ein Signalübertragungsnetz sein, beispielsweise eine Signalübertragungsstrecke zum Übertragen von differenziellen Signalen. In diesem Fall ist die Stromquelle 12 eine Signalquelle und die Last 14 ein Empfänger.Of course, the power grid can 10 also not be designed as a power distribution network, but rather a signal transmission path or a signal transmission network, for example a signal transmission path for transmitting differential signals. In this case the power source is 12th a signal source and the load 14th a recipient.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schutzvorrichtung 16 eine Überspannungsschutzvorrichtung 18, die eine erfindungsgemäße variable Induktivität 20, einen Grobschutz 22 und einen Feinschutz 24 aufweist.In the exemplary embodiment shown, the protective device is 16 a surge protector 18th having a variable inductor according to the invention 20th , a coarse protection 22nd and a fine protection 24 having.

Der Grobschutz 22 weist beispielsweise eine Funkenstrecke 26, wie einen Gasableiter auf.The coarse protection 22nd has a spark gap, for example 26th like a gas discharge tube.

Der Feinschutz 24 kann passiv sein und einen Varistor 28 und eine optionale Suppressordiode 30 aufweisen.The fine protection 24 can be passive and a varistor 28 and an optional suppressor diode 30th exhibit.

Denkbar ist auch, dass der Feinschutz 24 aktiv ausgeführt ist und ein leistungselektronisches Bauelement, wie einen IGBT, einen MOSFET oder einen Thyristor mit entsprechender Ansteuerung aufweist.It is also conceivable that the fine protection 24 is active and has a power electronic component such as an IGBT, a MOSFET or a thyristor with appropriate control.

Die variable Induktivität 20 ist zwischen dem Pluspol bzw. dem Minuspol der Stromquelle 12 und der Last 14 angeordnet, genauer gesagt zwischen dem Grobschutz 22 und dem Feinschutz 24.The variable inductance 20th is between the positive pole and the negative pole of the power source 12th and the load 14th arranged, more precisely between the coarse protection 22nd and the fine protection 24 .

In 1 ist die variable Induktivität 20 äußerst schematisch anhand von zwei Impedanzen dargestellt, die einer ersten Spule 32 und einer zweiten Spule 34 der variablen Induktivität 20 entsprechen.In 1 is the variable inductance 20th shown extremely schematically on the basis of two impedances, that of a first coil 32 and a second coil 34 the variable inductance 20th correspond.

Durch den Punkt wird in den Figuren die jeweilige die Lage der Windungsanfänge in Bezug zur jeweiligen Funktionsstromrichtung angedeutet.The point in the figures indicates the respective position of the beginning of the turns in relation to the respective functional current direction.

Dadurch, dass in jeder der beiden Leitungen zwischen Stromquelle 12 bzw. Signalquelle und Last 14 bzw. Empfänger eine Spule 32 bzw. 34 vorgesehen ist, kann die Induktivität 20 auch bei störempfindlichen elektrischen Signalen, wie differenziellen Signalen, eingesetzt werden.By doing that in each of the two lines between the power source 12th or signal source and load 14th or receiver a coil 32 or. 34 is provided, the inductance 20th can also be used for electrical signals that are sensitive to interference, such as differential signals.

In 2 ist die variable Induktivität 20 schematisch mit mehr Details dargestellt.In 2 is the variable inductance 20th shown schematically with more details.

Die Induktivität 20 weist einen Kern 36 sowie einen ersten Leiter 38 und einen zweiten Leiter 40 und vier Anschlüsse 42 auf.The inductance 20th has a core 36 as well as a first leader 38 and a second conductor 40 and four connections 42 on.

Der erste Leiter 38 und der zweite Leiter 40 haben jeweils wenigstens eine Windung, die um den Kern 36 gewickelt ist und somit die erste Spule 32 bzw. die zweite Spule 34 bilden.The first leader 38 and the second conductor 40 each have at least one turn around the core 36 is wound and thus the first coil 32 or the second coil 34 form.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel haben die erste Spule 32 und die zweite Spule 34 die gleiche Anzahl an Windungen, wobei lediglich beispielhaft vier Windungen angedeutet sind.In the embodiment shown, the first coil 32 and the second coil 34 the same number of turns, four turns being indicated merely by way of example.

Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die erste Spule 32 und die zweite Spule 34 unterschiedlich viele Windungen haben.It is of course also conceivable that the first coil 32 and the second coil 34 have different numbers of turns.

Die Abschnitte des Kerns 36, die von der ersten Spule 32 bzw. der zweiten Spule 34 umgeben sind, werden als erster Windungsabschnitt 44 bzw. zweiter Windungsabschnitt 46 bezeichnet.The sections of the core 36 that from the first spool 32 or the second coil 34 are surrounded as the first turn section 44 or second turn section 46 designated.

Der Kern 36 ist aus wenigstens zwei Teilen und weist einen weichmagnetischen Teil 48 und einen Quellmagneten 50 auf.The core 36 consists of at least two parts and has a soft magnetic part 48 and a source magnet 50 on.

Der weichmagnetische Teil 48 ist aus einem weichmagnetischen Material, wie einem Elektroblech, Ferrit, amorphen Eisen oder nanokristallinem Eisen. Zum Beispiel ist der weichmagnetische Teil 48 ein Ferritpulverkern.The soft magnetic part 48 is made of a soft magnetic material such as electrical steel, ferrite, amorphous iron or nanocrystalline iron. For example, is the soft magnetic part 48 a ferrite powder core.

Der weichmagnetische Teil 48 selbst kann wiederum aus mehreren, beispielsweise zwei Teilen zusammengesetzt sein.The soft magnetic part 48 itself can in turn be composed of several, for example two, parts.

Der weichmagnetische Teil 48 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen ringförmigen Abschnitt 52 sowie einen Bypass 54 auf, der zwei entgegengesetzte Stellen des ringförmigen Abschnitts 52 miteinander verbindet.The soft magnetic part 48 has an annular section in the embodiment shown 52 as well as a bypass 54 on, the two opposite points of the annular section 52 connects with each other.

Der ringförmige Abschnitt 52 kann beispielsweise rechteckige Konturen haben.The annular section 52 can for example have rectangular contours.

Der erste Windungsabschnitt 44 und der zweite Windungsabschnitt 46 sind am ringförmigen Abschnitt 52 vorgesehen, und zwar einander diametral gegenüberliegend.The first turn section 44 and the second turn portion 46 are on the annular section 52 provided, diametrically opposite one another.

Entsprechend sind die erste Spule 32 und die zweite Spule 34 entgegengesetzt zueinander angeordnet.The first coil is accordingly 32 and the second coil 34 arranged opposite to each other.

Der ringförmige Abschnitt 52 bildet somit einen Magnetkreis, der beide Spulen 32, 34 umfasst.The annular section 52 thus forms a magnetic circuit that connects both coils 32 , 34 includes.

Beispielsweise erstreckt sich der Bypass 54 zwischen den beiden Stellen des ringförmigen Abschnitts 52, die in der Mitte zwischen den beiden Windungsabschnitten 44, 46 liegen.For example, the bypass extends 54 between the two locations of the annular section 52 that is in the middle between the two winding sections 44 , 46 lie.

Der Bypass 54 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Luftspalt 56, insbesondere in der Mitte zwischen dem ringförmigen Abschnitt 52.The bypass 54 has an air gap in the embodiment shown 56 , especially in the middle between the annular section 52 .

Im Luftspalt 56 ist der Quellmagnet 50 angeordnet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Permanentmagnet aus magnetisiertem hartmagnetischem Material ist.In the air gap 56 is the source magnet 50 arranged, which is a permanent magnet made of magnetized hard magnetic material in the embodiment shown.

Zum Beispiel ist der Quellmagnet 50 ein Stahlmagnet, ein Ferritmagnet, ein Alnico-Magnet, ein Samarium-Cobalt-Magnet und/oder ein Neodym-Eisen-Bor-Magnet.For example is the source magnet 50 a steel magnet, a ferrite magnet, an alnico magnet, a samarium-cobalt magnet and / or a neodymium-iron-boron magnet.

Dementsprechend liegt der Quellmagnet 50 zwischen den Windungsabschnitten 44, 46 bzw. den Spulen 32, 34.The swelling magnet lies accordingly 50 between the turn sections 44 , 46 or the coils 32 , 34 .

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Quellmagnet 50 mit beiden Seitenwänden des Luftspalts 56 in Kontakt.In the exemplary embodiment shown, the source magnet is 50 with both side walls of the air gap 56 in contact.

Denkbar ist jedoch auch, dass der Quellmagnet 50 außen um einen Quellabschnitt 51 des weichmagnetischen Teils 48 ausgebildet ist - wie in 2 gestrichelt angedeutet ist.However, it is also conceivable that the swelling magnet 50 outside around a swelling section 51 of the soft magnetic part 48 is trained - as in 2 is indicated by dashed lines.

Der Bypass 54 hat einen Querschnitt QB des weichmagnetischen Teils 48 und auch der erste Windungsabschnitt 44 und der zweite Windungsabschnitt 46 haben jeweils einen Querschnitt QW1 bzw. QW2 des weichmagnetischen Teils 48. Dieser entspricht im gezeigten Ausführungsbeispiel dem Querschnitt der ersten Spule 32 bzw. der zweiten Spule 34. Denkbar ist jedoch auch, dass diese unterschiedlich sind.The bypass 54 has a cross section Q B of the soft magnetic part 48 and also the first turn section 44 and the second turn portion 46 each have a cross section Q W1 or Q W2 of the soft magnetic part 48 . In the exemplary embodiment shown, this corresponds to the cross section of the first coil 32 or the second coil 34 . However, it is also conceivable that these are different.

Der Querschnitt QW1 des ersten Windungsabschnittes 44 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gleich dem Querschnitt QW2 des zweiten Windungsabschnitts 46, um einen symmetrischen Aufbau zu erreichen. Selbstverständlich können die Querschnitte QW1, QW2 auch unterschiedlich sein.The cross section Q W1 of the first turn section 44 is the same as the cross section Q W2 of the second winding section in the exemplary embodiment shown 46 to achieve a symmetrical structure. Of course, the cross sections Q W1 , Q W2 can also be different.

Die gesamte Querschnittsfläche QB des Bypass 54 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gleich - sie kann jedoch auch größer sein - als die Summe der beiden Querschnittsflächen QW1 und QW2 der Windungsabschnitte 44, 46.The total cross-sectional area Q B of the bypass 54 is the same in the exemplary embodiment shown - but it can also be greater - than the sum of the two cross-sectional areas Q W1 and Q W2 of the winding sections 44 , 46 .

Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Quellmagnet 50 einen geringeren Querschnitt als der Bypass 54 und füllt somit den Luftspalt 56 nicht vollständig aus. Selbstverständlich kann der Quellmagnet 50 jedoch den gleichen Querschnitt wie der Bypass 54 aufweisen, um den Luftspalt 56 vollständig auszufüllen.In the exemplary embodiment shown, the source magnet has 50 a smaller cross-section than the bypass 54 and thus fills the air gap 56 not completely. Of course, the swelling magnet can 50 but the same cross-section as the bypass 54 have to the air gap 56 to be filled in completely.

Der Quellmagnet 50 besitzt eine Magnetisierung mit einer Magnetisierungsrichtung, die im Folgenden als Quellmagnetisierungsrichtung MQ bezeichnet wird.The source magnet 50 possesses a magnetization with a magnetization direction, which is referred to below as the source magnetization direction M Q.

Aufgrund der Magnetisierung des Quellmagneten 50 bzw. seines Magnetfeldes wird auch der weichmagnetische Teil 48 des Kerns 36 magnetisiert. Im Folgenden wird von „Vormagnetisierung“ gesprochen, um diese Magnetisierung von der Magnetisierung klar zu unterscheiden, die durch Ströme durch die Spule erzeugt wird.Due to the magnetization of the source magnet 50 or its magnetic field is also the soft magnetic part 48 of the core 36 magnetized. In the following, the term “premagnetization” is used in order to clearly differentiate this magnetization from the magnetization that is generated by currents through the coil.

Die Vormagnetisierung hat eine Vormagnetisierungsrichtung Mv, die im Bypass 54, zumindest im Bereich des Quellmagnets 50, mit der Quellmagnetisierungsrichtung MQ übereinstimmt.The premagnetization has a premagnetization direction Mv that is in the bypass 54 , at least in the area of the swelling magnet 50 , coincides with the source magnetization direction M Q.

Der Bypass 54 bildet zusammen mit jeweils einer Hälfte des ringförmigen Abschnitts 52 jeweils einen Magnetkreis, in dem jeweils eine der Spulen 32, 34 und selbstverständlich der Quellmagnet 50 enthalten ist. In Bezug auf 4 verläuft die Vormagnetisierungsrichtung Mv im Magnetkreis mit dem ersten Windungsabschnitt 44 gegen den Uhrzeigersinn und im Magnetkreis mit dem zweiten Windungsabschnitt 46 mit dem Uhrzeigersinn.The bypass 54 forms together with one half of the annular section 52 each have a magnetic circuit in each of which one of the coils 32 , 34 and of course the source magnet 50 is included. In relation to 4th the bias direction Mv runs in the magnetic circuit with the first winding section 44 counterclockwise and in the magnetic circuit with the second winding section 46 clockwise.

Der Quellmagnet 50 bzw. seine Magnetisierung ist dabei derart stark, dass der gesamte weichmagnetische Teil 48, insbesondere die beiden Windungsabschnitte 44, 46, vormagnetisiert werden.The source magnet 50 or its magnetization is so strong that the entire soft magnetic part 48 , especially the two turn sections 44 , 46 , be premagnetized.

Zum Beispiel ist der Quellmagnet 50 so stark magnetisiert, dass er den weichmagnetischen Teil 48 des Kerns 36 vollständig sättigen kann. Dies bedeutet, dass der weichmagnetische Teil 48 seine Sättigungsmagnetisierung zumindest in dem ersten Windungsabschnitt 44 und dem zweiten Windungsabschnitt 46, und insbesondere überall erreicht hat.For example is the source magnet 50 magnetized so much that it removes the soft magnetic part 48 of the core 36 fully saturate. This means that the soft magnetic part 48 its saturation magnetization at least in the first winding section 44 and the second turn portion 46 , and in particular has reached everywhere.

Somit ist der magnetische Kern der ersten Spule 32 und der zweiten Spule 34 bereits ohne Stromfluss in Vormagnetisierungsrichtung Mv magnetisiert, insbesondere gesättigt. Dadurch haben die Spulen 32, 34 unterschiedliche Eigenschaften für verschiedene Stromrichtungen, wobei jede der Spulen 32, 34 nur in eine der Stromrichtungen, die im Rahmen dieser Erfindung als erste Funktionsstromrichtung RF1 bzw. zweite Funktionsstromrichtung RF2 genannt wird, als variable Impedanz wirkt.Thus, the magnetic core is the first coil 32 and the second coil 34 already magnetized without current flow in the bias direction Mv, in particular saturated. This gives the coils 32 , 34 different properties for different directions of current, each of the coils 32 , 34 only acts as a variable impedance in one of the current directions, which in the context of this invention is referred to as the first functional current direction R F1 or the second functional current direction R F2.

Die Funktionsstromrichtungen RF1, RF2 hängen von der Vormagnetisierungsrichtung Mv innerhalb der entsprechenden Windungsabschnitte 44, 46 und somit von der Quellmagnetisierungsrichtung MQ sowie der Richtungen der Windungen der Spulen 32, 34 um den Kern 36 ab.The functional current directions R F1 , R F2 depend on the bias direction Mv within the corresponding winding sections 44 , 46 and thus of the source magnetization direction M Q and the directions of the turns of the coils 32 , 34 around the core 36 from.

Die jeweilige Funktionsstromrichtung RF1, RF2 ist diejenige Stromrichtung durch den ersten Leiter 38 bzw. zweiten Leiter 40 sowie den Spulen 32 bzw. 34, die zu einem durch den Strom induzierten Magnetfeld innerhalb der entsprechenden Spule 32, 34 - im Folgenden Strommagnetfeld genannt - führt, dessen Richtung - im Folgenden erste bzw. zweite Strommagnetfeldrichtung MS1, MS2 (3) - zur Vormagnetisierungsrichtung Mv im jeweiligen Windungsabschnitt 44, 46 gegenläufig ist.The respective functional current direction R F1 , R F2 is that current direction through the first conductor 38 or second conductor 40 as well as the coils 32 or. 34 resulting in a magnetic field induced by the current within the corresponding coil 32 , 34 - hereinafter referred to as the current magnetic field - leads the direction of which - hereinafter the first and second current magnetic field direction M S1 , M S2 ( 3 ) - to the bias direction Mv in the respective winding section 44 , 46 is opposite.

In anderen Worten wirkt im Windungsabschnitt 44, 46 das durch den Strom induzierte Magnetfeld dem vom Quellmagneten 50 erzeugten Magnetfeld entgegen, sofern der Strom in die jeweilige Funktionsstromrichtung RF1, RF2 fließt. Die Vormagnetisierungsrichtung Mv ist somit zu jeder der Strommagnetfeldrichtungen MS1, MS2 gegenläufig.In other words, it acts in the winding section 44 , 46 the magnetic field induced by the current that of the source magnet 50 generated magnetic field, provided the current flows in the respective functional current direction R F1 , R F2 . The bias direction Mv is thus opposite to each of the current magnetic field directions M S1 , M S2.

In Bezug auf die jeweilige Funktionsstromrichtung RF1, RF2 haben die Spulen 32, 34 jeweils einen Windungsanfang 58 und ein Windungsende 60.The coils have R F1 , R F2 in relation to the respective functional current direction 32 , 34 each start of a winding 58 and a turn end 60 .

Es sind jeweils der Windungsanfang 58 und das Windungsende 60 jeder der beiden Spulen 32, 34 mit jeweils einem der Anschlüsse 42 verbunden.It is always the beginning of the winding 58 and the end of the coil 60 each of the two coils 32 , 34 each with one of the connections 42 connected.

Der Windungsanfang 58 der ersten Spule 32 (in 2 das obere Ende der ersten Spule 32) ist mit dem ersten Anschluss 62 der Anschlüsse 42 verbunden, der wiederum mit der Stromquelle 12, hier dem Pluspol, verbunden ist.The beginning of the winding 58 the first coil 32 (in 2 the top of the first spool 32 ) is with the first connection 62 the connections 42 connected, in turn to the power source 12th , here the positive pole, is connected.

Das Windungsende 60 der ersten Spule 32 ist mit dem zweiten Anschluss 64 der Anschlüsse 42 verbunden, der wiederum mit der Last 14 verbunden ist. Der Windungsanfang 58 der zweiten Spule 34 ist in Bezug auf 2 ebenfalls das obere Ende der zweiten Spule 34, da die Windungen der ersten Spule 32 und der zweiten Spule 34 den gleichen Drehsinn haben und die Funktionsstromrichtungen RF1 und RF2 gleichläufig sind.The end of the coil 60 the first coil 32 is with the second connector 64 the connections 42 connected, in turn, with the load 14th connected is. The beginning of the winding 58 the second coil 34 is related to 2 also the upper end of the second coil 34 because the turns of the first coil 32 and the second coil 34 have the same direction of rotation and the functional current directions R F1 and R F2 are in the same direction.

Das Windungsende 60 der zweiten Spule 34 ist daher mit dem dritten Anschluss 66 der Anschlüsse 42 verbunden, der wiederum mit der Last 14 verbunden ist.The end of the coil 60 the second coil 34 is therefore with the third connection 66 the connections 42 connected, in turn, with the load 14th connected is.

Der Windungsanfang 58 der zweiten Spule 34 ist mit dem vierten Anschluss 68 der Anschlüsse 42 verbunden, der wiederum mit der Stromquelle 12, hier dem Minuspol, verbunden ist.The beginning of the winding 58 the second coil 34 is with the fourth port 68 the connections 42 connected, in turn to the power source 12th , here the negative pole, is connected.

Der in 2 gezeigten Zustand entspricht dem stromlosen Zustand der variablen Induktivität 20.The in 2 The state shown corresponds to the de-energized state of the variable inductance 20th .

In den 3a bis 3c sind verschiedene bestromte Zustände der variablen Induktivität 20 dargestellt, wobei auf die Darstellung der Anschlüsse 42 aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wurde.In the 3a to 3c are different energized states of the variable inductance 20th shown, referring to the representation of the connections 42 has been omitted for the sake of clarity.

Die ersten Funktionsstromrichtung RF1 und die zweite Funktionsstromrichtung RF2 verlaufen in 2 jeweils von oben nach unten, d. h. vom ersten Anschluss 62 zum zweiten Anschluss 64 bzw. vom vierten Anschluss 68 zum dritten Anschluss 66.The first functional flow direction R F1 and the second functional flow direction R F2 run in FIG 2 from top to bottom, ie from the first connection 62 to the second connection 64 or from the fourth connection 68 to the third connection 66 .

Zu beachten ist, dass der für das Stromnetz 10 übliche Betriebsstrom (Nennstrom, Datenstrom) in eine Betriebsstromrichtung RB fließt, die gleichläufig mit der ersten Funktionsstromrichtung RF1 und gegenläufig zur zweiten Funktionsstromrichtung RF2 ist.It should be noted that the one for the power grid 10 Usual operating current (nominal current, data current) flows in an operating current direction R B which is parallel to the first functional current direction R F1 and opposite to the second functional current direction R F2 .

Die Betriebsstromrichtung RB verläuft somit vom ersten Anschluss 62 zum zweiten Anschluss 64, zum dritten Anschluss 66 und zum vierten Anschluss 68.The operating current direction R B thus runs from the first connection 62 to the second connection 64 , to the third connection 66 and to the fourth port 68 .

In der ersten Spule 32 erzeugt der Betriebsstrom mit Stärke I somit ein Strommagnetfeld entgegen der Vormagnetisierung des weichmagnetischen Teils 48, wobei der Quellmagnet 50 jedoch so stark gewählt ist, dass die Vormagnetisierung durch das Strommagnetfeld nicht überwunden werden kann.In the first coil 32 the operating current with strength I thus generates a current magnetic field against the premagnetization of the soft magnetic part 48 , where the source magnet 50 however, it is chosen to be so strong that the premagnetization cannot be overcome by the current magnetic field.

Dadurch ändert sich die Magnetisierung des weichmagnetischen Teils 48 im ersten Windungsabschnitt 44 nicht, sodass die erste Spule 32 in diesem Falle wie eine Luftspule mit sehr geringer Induktivität wirkt. In der zweiten Spule 34 läuft der Betriebsstrom entgegen der zweiten Funktionsstromrichtung RF2 und erzeugt somit ein Magnetstromfeld in Vormagnetisierungsrichtung Mv, sodass auch in diesem Falle die Magnetisierung des weichmagnetischen Teils 48 im zweiten Windungsabschnitt 46 nicht verändert wird.This changes the magnetization of the soft magnetic part 48 in the first turn section 44 not so the first coil 32 in this case acts like an air-core coil with very low inductance. In the second coil 34 the operating current runs counter to the second functional current direction R F2 and thus generates a magnetic current field in the bias direction Mv, so that in this case too the magnetization of the soft magnetic part 48 in the second turn section 46 is not changed.

Somit wirkt auch die zweite Spule 34 als geringe Induktivität, vergleichbar mit einer Luftspule.The second coil is thus also effective 34 as low inductance, comparable to an air core coil.

Im ordnungsgemäßen Betrieb des Stromnetzes 10 bei Nennstromstärken hat die variable Induktivität 20 somit eine geringe Induktivität, vergleichbar mit einer Luftspule, sodass störende Effekte, wie ein Spannungsabfall oder das Auftreten von Resonanzen, zuverlässig vermieden werden.In the proper operation of the power grid 10 at nominal currents the variable inductance 20th thus a low inductance, comparable to an air-core coil, so that disruptive effects such as a voltage drop or the occurrence of resonances can be reliably avoided.

Beim Auftreten einer Überspannung, beispielsweise bei einem Blitzeinschlag, löst, aufgrund des geringeren Schutzpegels, zunächst der Feinschutz 24 aus und erzeugt hohe Ströme durch die Spulen 32, 34.If an overvoltage occurs, for example in the event of a lightning strike, the fine protection is initially triggered due to the lower protection level 24 and generates high currents through the coils 32 , 34 .

Diese Ströme überschreiten eine erste vorgesehene Schwellstromstärke IS1 bzw. eine zweite vorgesehene Schwellstromstärke IS2.These currents exceed a first intended threshold current intensity I S1 or a second intended threshold current intensity I S2 .

Die Schwellstromstärke IS1, IS2 ist eine Eigenschaft jeder der Spulen 32, 34 und hängt sowohl von der Anzahl der Windungen der Spulen 32, 34, vom Querschnitt der Spulen 32, 34 bzw. der Windungsabschnitte 44, 46 als auch von der Stärke der Vormagnetisierung und damit vom Quellmagneten 50 ab.The threshold current strength I S1 , I S2 is a property of each of the coils 32 , 34 and depends both on the number of turns of the coils 32 , 34 , from the cross section of the coils 32 , 34 or the winding sections 44 , 46 as well as the strength of the premagnetization and thus of the source magnet 50 from.

Die Schwellstromstärke IS1, IS2 ist diejenige Stromstärke I eines Stroms in Funktionsrichtung RF1, RF2, bei der das vom Strom erzeugte Strommagnetfeld genauso groß ist wie die Vormagnetisierung des jeweiligen weichmagnetischen Teils 48 des jeweiligen Windungsabschnittes 44, 46, sodass die Magnetisierung des entsprechenden Windungsabschnittes 44, 46 nun vom Strommagnetfeld verändert werden kann.The threshold current strength I S1 , I S2 is that current strength I of a current in the functional direction R F1 , R F2 at which the current magnetic field generated by the current is just as large as the premagnetization of the respective soft magnetic part 48 of the respective winding section 44 , 46 so that the magnetization of the corresponding winding section 44 , 46 can now be changed by the current magnetic field.

In anderen Worten wird bei Strömen I in Funktionsrichtung RF1, RF2 höher als die jeweilige Schwellstromstärke IS1, IS2 ein Strommagnetfeld erzeugt, das die Magnetisierung des weichmagnetischen Teils 48 des jeweiligen Windungsabschnitts 44, 46 ändert.In other words, with currents I in the functional direction R F1 , R F2 higher than the respective threshold current strength I S1 , I S2, a current magnetic field is generated that magnetizes the soft magnetic part 48 of the respective winding section 44 , 46 changes.

Dies ist in 3b im Falle einer positiven Überspannung dargestellt. Es fließt also ein Strom mit einer Stromstärke I höher als die Schwellstromstärke IS1 in Betriebsstromrichtung RB.This is in 3b shown in the event of a positive overvoltage. So there is a current flowing with a current intensity I higher than the threshold current intensity I S1 in the operating current direction R B.

Dieser Strom erzeugt in der ersten Spule 32 ein Strommagnetfeld, das so groß ist, dass es die Vormagnetisierung überwindet und die Magnetisierung des weichmagnetischen Teils 48 zumindest im ersten Windungsabschnitt 44 ändert.This current is generated in the first coil 32 a current magnetic field that is so large that it overcomes the bias and the magnetization of the soft magnetic part 48 at least in the first turn section 44 changes.

Dadurch wirkt die erste Spule 32 nicht mehr wie eine Luftspule, sondern wie eine übliche Spule mit Kern. Daher steigt die Induktivität und somit die Impedanz der ersten Spule 32 mit Überschreiten der Schwellstromstärke IS1 ebenfalls schlagartig an. Aufgrund der von der Stromstärke I abhängigen Impedanz ist die Induktivität 20 als variable Induktivität anzusehen.This is how the first coil works 32 no longer like an air core coil, but like a normal coil with a core. Therefore, the inductance and thus the impedance of the first coil increases 32 when the threshold current strength I S1 is exceeded, it also starts abruptly. Due to the impedance dependent on the current I, the inductance is 20th to be regarded as variable inductance.

Die Impedanz der ersten Spule 32 steigt somit stark an, wodurch eine Gegenspannung induziert wird. Durch die Gegenspannung wird die Spannungsdifferenz über dem Grobschutz 22 weiter vergrößert, sodass dieser zuverlässig auslöst. Auf diese Weise wird eine Entlastung des strombelasteten Feinschutz 24 bereitgestellt.The impedance of the first coil 32 thus increases sharply, which induces an opposing voltage. The counter voltage increases the voltage difference across the coarse protection 22nd further enlarged so that it triggers reliably. In this way, the current-loaded fine protection is relieved 24 provided.

Auch in dieser Situation wirkt die zweite Spule 34 wie eine Luftspule, da das vom Strom erzeugte Strommagnetfeld weiterhin in Vormagnetisierungsrichtung MV wirkt.The second coil also works in this situation 34 like an air-core coil, since the current magnetic field generated by the current continues to act in the bias direction M V.

Neben der Schwellstromstärke IS1, IS2 weist jede der Spulen 32, 34 noch eine weitere, betriebsrelevante Stromstärke auf, nämlich die Maximalstromstärke IM. Diese wird anhand der Situation von 3c erläutert.In addition to the threshold current strength I S1 , I S2 , each of the coils 32 , 34 yet another, operationally relevant current strength, namely the maximum current strength I M. This is based on the situation of 3c explained.

Die Maximalstromstärke IM ist diejenige Stromstärke I in der entsprechenden Funktionsstromrichtung RF1, RF2, bei der das Strommagnetfeld so groß wird, dass es der Quellmagnetisierung des Quellmagneten 50 am Quellmagneten 50 selbst entspricht. Das Magnetfeld wird im Rahmen dieser Erfindung als Maximalmagnetfeld bezeichnet.The maximum current strength I M is that current strength I in the corresponding functional current direction R F1 , R F2 at which the current magnetic field becomes so large that it causes the source magnetization of the source magnet 50 at the source magnet 50 itself corresponds. In the context of this invention, the magnetic field is referred to as the maximum magnetic field.

Bei Stromstärken I oberhalb der Maximalstromstärke IM wird die Magnetisierung des Quellmagneten 50 durch das Strommagnetfeld verringert, sodass der Quellmagnet 50 seine vorgesehene Funktion verliert.At currents I above the maximum current I M , the magnetization of the source magnet becomes 50 decreased by the current magnetic field, so the source magnet 50 loses its intended function.

In anderen Worten ist die Maximalstromstärke IM diejenige Stromstärke, bei der ein Maximalmagnetfeld entsteht, dem der Quellmagnet bzw. die Magnetisierung des Quellmagneten 50 gerade noch standhält. Die Maximalstromstärke IM ist selbstverständlich deutlich größer als die Schwellstromstärke IS1, IS2.In other words, the maximum current strength I M is that current strength at which a maximum magnetic field arises, to which the source magnet or the magnetization of the source magnet 50 just withstands. The maximum current intensity I M is of course significantly greater than the threshold current intensity I S1 , I S2 .

In 3c ist ein Zustand dargestellt, in dem die Stromstärke I die Maximalstromstärke IM überschreitet, sodass der Quellmagnet 50 keine Vormagnetisierung und damit Vormagnetisierungsrichtung Mv aufweist.In 3c a state is shown in which the current intensity I exceeds the maximum current intensity I M , so that the source magnet 50 has no bias and thus bias direction Mv.

Die Maximalstromstärke IM hängt zusätzlich zu den Einflussgrößen auf die Schwellstromstärke IS1, IS2 ebenfalls von der Konstruktion der jeweils anderen Spule 34, 32 und des Kerns 36, z. B. des Luftspalts 56, ab.In addition to the variables influencing the threshold current intensity I S1 , I S2, the maximum current intensity I M also depends on the construction of the other coil in each case 34 , 32 and the core 36 , e.g. B. the air gap 56 , from.

Zum Beispiel führt die im ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Auswahl des Quellmagneten 50 mit einem Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Bypasses 54 dazu, dass die Maximalstromstärke IM erhöht wird, da der nicht vom Quellmagneten 50 gefüllte Luftspalt einen Teil des entmagnetisierenden Teils des Strommagnetfelds am Quellmagneten 50 vorbeiführt.For example, the selection of the source magnet shown in the first embodiment leads 50 with a diameter smaller than the diameter of the bypass 54 to the fact that the maximum current I M is increased, since it is not from the source magnet 50 filled air gap part of the demagnetizing part of the current magnetic field at the source magnet 50 passes by.

Die Betriebszustände wurden beispielhaft anhand von großen Strömen in der ersten Funktionsrichtung RF1 erläutert. Sie gelten selbstverständlich für Ströme in zweiter Funktionsrichtung RF2 analog, wobei die Funktionen von erster Spule 32 und zweiter Spule 34 vertauscht sind.The operating states were explained by way of example using large currents in the first functional direction R F1 . Of course, they apply analogously to currents in the second functional direction R F2 , with the functions of the first coil 32 and second coil 34 are swapped.

In den 4 und 5 sind verschiedene weitere Ausführungsformen der Induktivität 20 dargestellt.In the 4th and 5 are various other embodiments of the inductance 20th shown.

Die Induktivitäten 20 der weiteren Ausführungsformen entsprechen der der ersten Ausführungsform, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird und gleiche und funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.The inductors 20th of the other embodiments correspond to that of the first embodiment, so that only the differences are discussed below and parts that are the same and functionally the same are provided with the same reference symbols.

In der Drossel gemäß 2 sind mehrere Quellmagnete 50, hier zwei Quellmagnete, vorgesehen.In the throttle according to 2 are several source magnets 50 , here two swelling magnets, provided.

Denkbar ist auch, dass mehrere Quellmagnete 50 in Reihe angeordnet sind (in 4 gestrichelt dargestellt).It is also conceivable that several swelling magnets 50 arranged in series (in 4th shown in dashed lines).

In der Ausführungsform nach 5 sind zwei Bypässe 54 vorgesehen, die parallel verlaufen.In the embodiment according to 5 are two bypasses 54 provided that run parallel.

Die Bypässe 54 können, ähnlich den ersten beiden Ausführungsformen, zwischen den Windungsabschnitten 44, 46 bzw. Spulen 32, 34 angeordnet sein oder andersherum, wie in 5 dargestellt.The bypasses 54 can, similar to the first two embodiments, between the winding sections 44 , 46 or coils 32 , 34 be arranged or vice versa, as in 5 shown.

In 5 liegen die Bypässe 54 außerhalb des ringförmigen Abschnitts 52, sodass die Windungsabschnitte 44, 46 bzw. Spulen 32, 34 zwischen den Bypässen 54, insbesondere dem Quellmagneten 50 liegen.In 5 are the bypasses 54 outside the annular section 52 so that the coil sections 44 , 46 or coils 32 , 34 between the bypasses 54 , especially the swelling magnet 50 lie.

Selbstverständlich ist eine beliebige Kombination der Merkmale der vorhergehenden Ausführungsformen denkbar.Any combination of the features of the preceding embodiments is of course conceivable.

In den 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform der variablen Induktivität 20 und damit der Schutzvorrichtung 16 und des Stromnetzes 10 dargestellt.In the 6th and 7th is another embodiment of the variable inductor 20th and thus the protective device 16 and the power grid 10 shown.

Die konstruktive Ausgestaltung des Kerns 36 entspricht derjenigen der ersten Ausführungsform, wobei die konstruktiven Ausgestaltungen der Ausführungsformen gemäß 4 und/oder 5 ebenfalls möglich sind.The structural design of the core 36 corresponds to that of the first embodiment, the structural configurations of the embodiments according to FIG 4th and / or 5 are also possible.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind die beiden Spulen 32, 34 in Reihe geschaltet.In contrast to the first embodiment, the two coils are 32 , 34 connected in series.

In anderen Worten ist das Windungsende 60 der ersten Spule 32 direkt mit dem Windungsende 60 der zweiten Spule 34 verbunden.In other words, it is the end of the coil 60 the first coil 32 directly to the end of the coil 60 the second coil 34 connected.

Dementsprechend weist die Induktivität 20 dieser Ausführungsform lediglich zwei Anschlüsse 42 auf, die jeweils mit einem der Windungsanfänge 58 einer der Spulen 32, 34 verbunden sind.Accordingly, the inductance 20th this embodiment only has two connections 42 each with one of the beginnings of the turns 58 one of the coils 32 , 34 are connected.

Wie in 6 zu erkennen, ist dabei einer der Anschlüsse 42 mit der Stromquelle 12 und der andere der Anschlüsse 42 mit der Last 14 verbunden.As in 6th one of the connections can be seen 42 with the power source 12th and the other of the connectors 42 with the load 14th connected.

In 6 ist eine Anordnung der Induktivität 20 zwischen dem Pluspol der Stromquelle 12 und der Last 14 vorgesehen. Ein Vorteil dieser Anordnung ist der unbeeinflusste Neutralleiter, d. h. die einfache Integration in häufig anzutreffende elektrische Schaltanlagen mit unbeeinflusstem Neutralleiter. Denkbar ist jedoch ebenfalls eine Anordnung zwischen dem Minuspol der Stromquelle 12 und der Last 14 (strichpunktiert angedeutet).In 6th is an arrangement of inductance 20th between the positive pole of the power source 12th and the load 14th intended. One advantage of this arrangement is the unaffected neutral conductor, ie the simple integration into frequently encountered electrical switchgear with an unaffected neutral conductor. However, an arrangement between the negative pole of the power source is also conceivable 12th and the load 14th (indicated by dash-dotted lines).

Die Funktionsweise des Stromnetzes 10, der Schutzvorrichtung 16 und der Induktivität 20 entspricht der Funktionsweise der ersten Ausführungsform.The functioning of the electricity network 10 , the protective device 16 and inductance 20th corresponds to the mode of operation of the first embodiment.

In 8 ist eine weitere Ausführungsform des Stromnetzes 10 bzw. der Schutzvorrichtung 16 dargestellt.In 8th is another embodiment of the power grid 10 or the protective device 16 shown.

Die Schutzvorrichtung 16 dieser weiteren Ausführungsform ist eine Kurzschlussschutzvorrichtung 70, die neben der Induktivität 20 eine Trenneinheit 72 aufweist.The protective device 16 This further embodiment is a short circuit protection device 70 that in addition to the inductance 20th a separation unit 72 having.

Die Trenneinheit 72 ist eine an sich bekannte Trenneinheit und weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei leistungselektronische Bauelemente 74, je eine Freilaufdiode 76, eine Steuereinheit 78 und einen Stromsensor 80 auf. Die leistungselektronischen Bauelemente 74 sind beispielsweise IGBTs, MOSFETs, oder Thyristoren.The separation unit 72 is a separation unit known per se and, in the exemplary embodiment shown, has two power electronic components 74 , one free-wheeling diode each 76 , a control unit 78 and a current sensor 80 on. The power electronic components 74 are for example IGBTs, MOSFETs, or thyristors.

Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Trenneinheit 72 in bekannter Weise mechanisch ausgeführt ist.It is of course also conceivable that the separating unit 72 is performed mechanically in a known manner.

Sofern im Betrieb des Stromnetzes 10 bzw. der Schutzvorrichtung 16 ein Kurzschluss in der Last auftritt, steigt der Strom stark an, sodass die Stromstärke I die Schwellstromstärke IS überschreitet.If in operation of the power grid 10 or the protective device 16 If a short circuit occurs in the load, the current rises sharply, so that the current intensity I exceeds the threshold current intensity I S.

Aufgrund dessen steigt die Impedanz der Induktivität 20 an und verringert nun die Stromanstiegsrate, sodass der Strom durch die Trenneinheit 72 sicher abgeschaltet werden kann.Because of this, the impedance of the inductor increases 20th and now reduces the rate of increase in current so that the current flows through the separation unit 72 can be switched off safely.

Dadurch, dass die Induktivität 20 zwei Spulen 32, 34 mit gegenläufigen Funktionsstromrichtungen RF1, RF2 bereitstellt, ist es unerheblich, welches Vorzeichen die Überspannung bzw. der Kurzschlussstrom hat.By doing that the inductance 20th two coils 32 , 34 with opposing functional current directions R F1 , R F2 , it is irrelevant what sign the overvoltage or the short-circuit current has.

Obwohl in den beschriebenen Beispielen die erste Schwellstromstärke IS1 und die zweite Schwellstromstärke IS2 der Spulen 32, 34 gleich gewählt war, ist es möglich, durch Anpassung der Windungen der Spulen 32, 34, der Querschnitte der Spulen 32, 34 und/oder der Querschnitte der Windungsabschnitte 44, 46 unterschiedliche erste und zweite Schwellstromstärken IS1, tS2 für die erste Spule 32 und die zweite Spule 34 zu erzeugen. Hierdurch können asymmetrische Schutzpegel erreicht werden, die beispielsweise für Gleichstromanwendungen, z. B. bei Gleichstromnetzen vorteilhaft sind.Although in the examples described, the first threshold current strength I S1 and the second threshold current strength I S2 of the coils 32 , 34 was chosen the same, it is possible by adjusting the turns of the coils 32 , 34 , the cross sections of the coils 32 , 34 and / or the cross sections of the winding sections 44 , 46 different first and second threshold currents I S1 , t S2 for the first coil 32 and the second coil 34 to create. As a result, asymmetrical protection levels can be achieved, for example for direct current applications, e.g. B. are advantageous in direct current networks.

Claims (15)

Variable Induktivität mit einem Kern (36), einem ersten Leiter (38) mit einer ersten Spule (32) mit wenigstens einer Windung und einem zweiten Leiter (40) mit einer zweiten Spule (34) mit wenigstens einer Windung, wobei der Kern (36) einen weichmagnetischen Teil (48) mit einem ersten Windungsabschnitt (44) und einem zweiten Windungsabschnitt (46) sowie wenigstens einen Quellmagnet (50) aufweist, wobei die erste Spule (32) um den ersten Windungsabschnitt (44) gewickelt ist, und die zweite Spule (34) um den zweiten Windungsabschnitt (46) gewickelt ist, wobei der Quellmagnet (50) derart ausgebildet ist, dass er den weichmagnetischen Teil (48) in eine Vormagnetisierungsrichtung (Mv) vormagnetisiert.Variable inductance with a core (36), a first conductor (38) with a first coil (32) with at least one turn and a second conductor (40) with a second coil (34) with at least one turn, wherein the core (36) has a soft magnetic part (48) with a first winding section (44) and a second winding section (46) and at least one swelling magnet (50), wherein the first coil (32) is wound around the first turn portion (44), and the second coil (34) is wound around the second turn portion (46), wherein the source magnet (50) is designed such that it premagnetizes the soft magnetic part (48) in a bias direction (Mv). Variable Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Quellmagnet (50) derart ausgebildet ist, dass er den ersten und den zweiten Windungsabschnitt (44, 46) vormagnetisiert, insbesondere bis zur magnetischen Sättigung vormagnetisiert.Variable inductance according to Claim 1 , characterized in that the source magnet (50) is designed such that it has the first and the second Winding section (44, 46) premagnetized, in particular premagnetized up to magnetic saturation. Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (36) einen ringförmigen Abschnitt (52) aufweist, insbesondere wobei die erste Spule (32) und die zweite Spule (34) am ringförmigen Abschnitt (52) zueinander diametral entgegengesetzt angeordnet sind.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the core (36) has an annular section (52), in particular wherein the first coil (32) and the second coil (34) are arranged diametrically opposite one another on the annular section (52) are. Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Induktivität (20) eine erste vorgesehene Funktionsstromrichtung (RF1) eines Stroms durch die erste Spule (32) hat und eine zweite vorgesehene Funktionsstromrichtung (RF2) eines Stroms durch die zweite Spule (34) hat, wobei der Quellmagnet (50) derart angeordnet ist, dass die Vormagnetisierungsrichtung (Mv) entgegen einer ersten Strommagnetfeldrichtung (MS1) und entgegen einer zweiten Strommagnetfeldrichtung (MS2) verläuft, insbesondere innerhalb des entsprechenden Windungsabschnittes (44, 46), wobei die erste bzw. zweite Strommagnetfeldrichtung (MS1, MS2) die Richtung eines von einem in entsprechende Funktionsstromrichtung (RF1, RF2) durch die erste bzw. zweite Spule (32, 34) fließenden Strom erzeugten Strommagnetfelds ist.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the variable inductance (20) has a first intended functional current direction (R F1 ) of a current through the first coil (32) and a second intended functional current direction (R F2 ) of a current through the second Coil (34), the source magnet (50) being arranged in such a way that the bias direction (Mv) runs against a first current magnetic field direction (M S1 ) and against a second current magnetic field direction (M S2 ), in particular within the corresponding winding section (44, 46) ), the first or second current magnetic field direction (M S1 , M S2 ) being the direction of a current magnetic field generated by a current flowing through the first or second coil (32, 34) in the corresponding functional current direction (R F1 , R F2). Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Windung der ersten Spule (32) und die wenigstens eine Windung der zweiten Spule (34) unterschiedliche oder gleiche Drehsinne aufweisen und/oder dass die Funktionsstromrichtungen (RF1, RF2) der ersten Spule (32) und der zweiten Spule (34) gegenläufig oder gleichläufig sind.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one turn of the first coil (32) and the at least one turn of the second coil (34) have different or identical directions of rotation and / or that the functional current directions (R F1 , R F2 ) the first coil (32) and the second coil (34) are in opposite directions or in the same direction. Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Induktivität (20) eine erste vorbestimmte Schwellstromstärke (IS1) eines Stroms durch die erste Spule (32), insbesondere in erste Funktionsstromrichtung (RF1), und eine zweite vorbestimmte Schwellstromstärke (IS2) eines Stroms durch die zweite Spule (34), insbesondere in zweite Funktionsstromrichtung (RF2) hat, wobei der Quellmagnet (50) derart ausgebildet ist, dass die Vormagnetisierung des weichmagnetischen Teils (48), insbesondere des ersten bzw. zweiten Windungsabschnittes (44, 46), gleich einem Strommagnetfeld innerhalb der entsprechenden Spule (32, 34) ist, das von einem durch die entsprechende Spule (32, 34) mit der entsprechenden Schwellstromstärke (IS1, IS2) fließenden Stroms erzeugt wird.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the variable inductance (20) has a first predetermined threshold current strength (I S1 ) of a current through the first coil (32), in particular in the first functional current direction (R F1 ), and a second predetermined threshold current strength (I S2 ) of a current through the second coil (34), in particular in the second functional current direction (R F2 ), the source magnet (50) being designed in such a way that the premagnetization of the soft magnetic part (48), in particular of the first or second Winding section (44, 46), is equal to a current magnetic field within the corresponding coil (32, 34), which is generated by a current flowing through the corresponding coil (32, 34) with the corresponding threshold current strength (I S1 , I S2). Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsinn der wenigstens einen Windung der ersten Spule (32) und der zweiten Spule (34) sowie die erste Funktionsstromrichtung (RF1) und die zweite Funktionsstromrichtung (RF2) derart gewählt sind, dass die Richtungen der Strommagnetfelder innerhalb der Spulen (32, 34) parallel verlaufen und/oder in Bezug auf einen Magnetkreis, der beide Spulen (32, 34) umfasst, entgegengesetzt verlaufen.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of rotation of the at least one turn of the first coil (32) and the second coil (34) as well as the first functional current direction (R F1) and the second functional current direction (R F2) are selected in this way that the directions of the current magnetic fields within the coils (32, 34) run parallel and / or run in opposite directions with respect to a magnetic circuit which includes both coils (32, 34). Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetische Teil (48) wenigstens einen Luftspalt (56) aufweist, wobei der Quellmagnet (50) im Luftspalt (56) angeordnet ist, und/oder dass der Quellmagnet (50) außen um einen Quellabschnitt (51) des weichmagnetischen Teils (48) angeordnet ist.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the soft magnetic part (48) has at least one air gap (56), wherein the source magnet (50) is arranged in the air gap (56), and / or that the source magnet (50) is on the outside is arranged around a swelling section (51) of the soft magnetic part (48). Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (36) wenigstens einen Bypass (54) aufweist, in dem der wenigstens eine Quellmagnet (50) vorgesehen ist.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the core (36) has at least one bypass (54) in which the at least one source magnet (50) is provided. Variable Induktivität nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Querschnittsfläche (QB) des wenigstens einen Bypass (54), insbesondere des weichmagnetischen Teils (48) des Bypasses (54), gleich oder größer ist als die Summe der Querschnittsflächen (QW1, QW2) der Spulen (34, 34) und/oder der Windungsabschnitte (44, 46).Variable inductance according to Claim 9 , characterized in that the total cross-sectional area (Q B ) of the at least one bypass (54), in particular of the soft magnetic part (48) of the bypass (54), is equal to or greater than the sum of the cross-sectional areas (Q W1 , Q W2 ) of the Coils (34, 34) and / or the winding sections (44, 46). Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Induktivität vier Anschlüsse (42) aufweist, wobei mit jedem der Windungsanfänge (58) und Windungsenden (60) der ersten Spule (32) und zweiten Spule (34) je einer der Anschlüsse (42) verbunden ist, oder dass die variable Induktivität (20) zwei Anschlüsse (42) aufweist, wobei die erste Spule (32) und die zweite Spule (34) in Reihe geschaltet sind und das jeweils freie Ende der Spulen (32, 34) mit jeweils einem der Anschlüsse (42) verbunden ist.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the variable inductance has four connections (42), with each of the winding beginnings (58) and winding ends (60) of the first coil (32) and second coil (34) each having one of the Connections (42) is connected, or that the variable inductance (20) has two connections (42), the first coil (32) and the second coil (34) being connected in series and the respective free end of the coils (32, 34) is connected to one of the connections (42). Variable Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule (32) und die zweite Spule (34) die gleiche Anzahl oder unterschiedliche Anzahlen an Windungen haben.Variable inductance according to one of the preceding claims, characterized in that the first coil (32) and the second coil (34) have the same number or different numbers of turns. Schutzvorrichtung für ein Stromnetz (10) mit wenigstens einer variablen Induktivität (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Protection device for a power grid (10) with at least one variable inductance (20) according to one of the preceding claims. Schutzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (16) eine Überspannungsschutzvorrichtung (18) ist, die einen Grobschutz (22) und einen Feinschutz (24) aufweist, wobei die variable Induktivität (20) zwischen dem Grobschutz (22) und dem Feinschutz (24) angeordnet ist, und/oder dass die Schutzvorrichtung (16) eine Kurzschlussschutzvorrichtung (70) ist, die eine Trenneinheit (72), insbesondere eine leistungselektronische Trenneinheit (72) aufweist, insbesondere die in Reihe mit der variablen Induktivität (20) geschaltet ist.Protective device according to Claim 13 , characterized in that the protective device (16) is an overvoltage protection device (18) which has a coarse protection (22) and a fine protection (24), the variable inductance (20) between the coarse protection (22) and the fine protection (24) is arranged, and / or that the protective device (16) is a short-circuit protection device (70) which has a disconnection unit (72), in particular an electronic power disconnection unit (72), in particular which is connected in series with the variable inductance (20). Stromnetz mit einer Schutzvorrichtung (16) nach Anspruch 13 oder 14.Power grid with a protective device (16) according to Claim 13 or 14th .
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671810A (en) * 1969-09-18 1972-06-20 Singer Co Saturated core transient current limiter
CH666770A5 (en) * 1984-10-31 1988-08-15 Bbc Brown Boveri & Cie Current-limiting system for power transmission network
US20090244800A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Timothy Craig Wedley Surge protection apparatus and methods
WO2018192713A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Lightning and overvoltage protection device for data networks, telephony services, electroacoustic installations or bus systems
CN108808651A (en) * 2018-06-27 2018-11-13 武汉大学 A kind of high-voltage direct current fault current limiter and method based on saturable core

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671810A (en) * 1969-09-18 1972-06-20 Singer Co Saturated core transient current limiter
CH666770A5 (en) * 1984-10-31 1988-08-15 Bbc Brown Boveri & Cie Current-limiting system for power transmission network
US20090244800A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Timothy Craig Wedley Surge protection apparatus and methods
WO2018192713A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Lightning and overvoltage protection device for data networks, telephony services, electroacoustic installations or bus systems
CN108808651A (en) * 2018-06-27 2018-11-13 武汉大学 A kind of high-voltage direct current fault current limiter and method based on saturable core

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