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Drosselspule, insbesondere Schutzdrosselspule Die Erfindung betrifft
eine Drosselspule, insbesondere eine Schutzdrosselspule, mit drei oder mehreren
magnetisch miteinander verketteten Spulen, bei der der Kraftfluß jeder Spule in
jeder anderen Induktionsspannungen erzeugt. Diese Anordnung eignet sich besonders
zur Einschaltung in Mehrphasennetze, da, sie bei geringstem Materialaufwand eine
besonders günstige gleichmäßige Verkettung zwischen den einzelnen Spulen besitzt.
Sie weist außerdem eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Stromkräften auf
als in bekannter Weise verkettete Wicklungen und ist deshalb auch mit Vorteil in
stark belastbaren Netzen z. B. als Drossel für Zwecke der Kurzschlußstrombegrenzung
zu verwenden.
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Erfindungsgemäß sind die von den jeweiligen Strömen, insbesondere
solchen verschiedener Phasen eines Netzes, durchflossenen Spulen mit einander zugewendeten
Stirnseiten angeordnet, derart, daB der Nutzkraftfluß jeder Spule sich zu vorzugsweise
gleichen Teilen auf die übrigen Spulen. aufteilt. Zweckmäßig sind die Spulen so
angeordnet, daß sich die Spu,lenachsen aller Spulen in einem Punkt oder annähernd
in einem Punkt schneiden. Soll elektrische Symmetrie in der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Spulenanordnung erzielt werden, so sind die Spulen zentrisch symmetrisch anzuordnen,
und zwar vorteilhaft derart, daß ihre Achsen in einer Ebene oder in schwach zueinander
geneigten oder praktisch parallelen Ebenen liegen. Dadurch ergibt sich ein weiterer
Vorteil gegenüber bekannten Ausführungen von magnetisch verketteten Spulen, die
z. B. koaxial angeordnet sind. Bei solchen Anordnungen wirken sich nämlich die durch
die elektrische und geometrische Unsymmetrie bedingten verschieden starken Verkettungen
zwischen den einzelnen Phasen nicht nur durch gegenläufige Komponenten der Mehrphasenspannung,
sondern auch hinsichtlich der mechanischen Belastung in verschiedenem Ausmaß aus
und führen zu zusätzlichen einseitigen mechanischen Beanspruchungen der Wicklungen.
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VerschiedeneAusführungen der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung
für Dreiphasennetze sind in der Zeichnung dargestellt. Die einzelnen Spulen sind
in allen Figuren mit 1, 2 und 3 bezeichnet. Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Anordnung
von trichterförmigen Spulen, die einander längs je einer Erzeugenden bis auf den
erforderlichen Isolationsabstand genähert sind.
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Fig. 2 zeigt eine prismatische Anordnung von Rechteckspulen, deren
Verkettung dadurch begünstigt wird, daß sie mit ihren längeren Seiten, einander
bis auf den erforderlichen Isolationsabstand genähert sind.
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Noch günstiger liegen die Verhältnisse bei einer Wicklungsanordnung,
wie sie in den Fig. 3 und 4 im Aufriß und im Schnitt dargestellt ist. Hier finden
rechteckige, winkelförmig gebogene Flachspulen Verwendung, die so zur Gesamtanordnung
zusammengestellt sind, daß zwischen den einzelnen Spulen nur ein schmaler Spalt
längs ihres Umfanges verläuft, so daß für das Austreten des unverketteten Streuflusses
nur ein minimaler Raum zur Verfügung steht. Eine Anordnung mit winkelförmigen Flachspulen
bietet den weiteren Vorteil, daß die nahe beieinander liegenden Spulen auf einfache
Weise zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt werden können.
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Eine Begünstigung der Verkettung wird erreicht, wenn der Wicklungsquerschnitt
der Spulen, wie in Fig. 5 gezeigt ist, halbkreisförmig ausgebildet ist. Bei dieser
Ausführung wird das Zustandekommen besonders kurzer Kraftlinien 4 ermöglicht.
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Für große Ströme, höchste Spannungen und zur Verwendung in Freiluftanlagen
eignet sich die in den Fig.6 und 7 dargestellte Spulenanordnung. Sie besteht aus
abgewinkelten runden, Flachspulen rechteckigen Querschnittes, die so gebogen sind,
daß zwei Spulenseiten verschiedener Phasen aneinandergrenzen. Die Anordnung wird
außen und innen von den Kugelflächen K bzw. K' begrenzt. Der Übersichtlichkeit halber
ist die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Anordnung zur Hälfte im Schnitt gezeichnet.
Die schräg zur Mittelachse der Spulenanordnung verlaufenden Flächen 5 der Spulen
ergeben sich bei hohen Spannungen aus der Notwendigkeit, eine Öffnung 6 für das
Tragorgan des kugelförmigen Spulensystems frei zu lassen. Der maximal verkettete
und der minimal unverkettete
Fluß ergibt sich erfindungsgemäß,
wenn die in den Fig. 6 und 7 gezeichneten Flachspulen mit halbkreisförmigem Wickelquerschnitt
nach Fig. 5 ausgeführt werden.
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Vorteihaft werden Eisenkonstruktionen gegen die Spulenanordnung mit
Blechen abgeschirmt. Die Verwendung von zur magnetischen Verkettung dienenden Eisenteilen
ist lediglich außerhalb der Spulenanordnung zweckmäßig.
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Das räumliche Aneinanderschmiegen kann auch dadurch erreicht werden,
daß die Spulen so ausgebildet und angeordnet werden, daß sich ihre Windungsflächen
innerhalb der durch die Windungen begrenzten Flächenstücke schneiden. Es können
z. B. bei einer grundsätzlichen Wicklungsanordnung, wie sie in Fig.2 gezeigt ist,
die Wicklungen nicht als Rechtecke, sondern als Trapeze oder Parallelogramme ausgebildet
und so angeordnet sein, daß die Trapeze mit ihren schmäleren Seiten in die Öffnung
der benachbarten Wicklungen hineinragen bzw. die Parallelogramme zur Erreichung
gleicher Isolationsabstände gestaffelt angeordnet sind.
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In `'Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist ein Teil der Spulen
um die Symmetrieachse der ganzen Anordnung herum - vorzugsweise mit einander auf
der Symmetrieachse schneidenden und gegen diese geneigten Spulenachsen-aufgestellt,wobei
eineoder mehrere Spulen so angeordnet sind, daß ihre Spulenachsen mit der Symmetrieachse
der Anordnung zusammenfallen.
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Diese Anordnung eignet sich besonders zur Strombegrenzung in Mehrphasennetzen
mit geerdetem Nullpunkt oder mit Nulleiter, wenn nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung die um die Symmetrieachse angeordneten Spulen je in eine Phase eines Netzes
eingeschaltet sind und eine Spule, deren Achse mit der Symmetrieachse der Anordnung
zusammenfällt, in den Nulleiter des Netzes eingeschaltet ist. In dieser Schaltung
läßt sich die Spulenanordnung auch zur Symmetrierung von in Reihe geschalteten Transformatoren
oder ähnlichen Geräten verwenden, die nicht völlig symmetrische induktive Spannungsabfälle
hervorrufen.
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Ausführungsbeispiele hierfür sind in, den Fig.8 bis 11 dargestellt.
Fig. 8 zeigt eine Spulenanordnung für Dreiphasennetze in Seitenansicht, bei der
die in den einzelnen Phasen liegenden Spulen 11, 12 und 13 in Form etwa einer dreiseitigen
Pyramide angeordnet sind, deren Basis von einer in den Nulleiter des Netzes geschalteten
Spule 14 gebildet wird. Fig. 9 zeigt diese Anordnung in Ansicht von oben. Die ganze
Spulenanordnung ist mittels Isolatoren 15 auf einer Grundplatte 16 montiert. Der
Zusammenhalt zwischen den Spulen wird durch Schnurbandagen 17 mit Isolierstoffunterlage
gegeben. Die Ausführung ist wegen ihrer geringen Isolierabstände nur für Niederspannungsnetze
geeignet.
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Für Hochspannungsnetze eignet sich die in den Fig. 10 und 11 in gleicher
Darstellung gezeigte Spulenanordnung, deren in den Phasen liegende Einzelspulen
11', 12' und 13' als Flachspulen ausgebildet sind, die mit parallel zueinander verlaufenden
Spulenseiten unter Einhaltung des erforderlichen Isolationsabstandes aneinandergeschmiegt
sind, wodurch sich unter den gegebenen Verhältnissen eine optimale Verkettung zwischen
den Spulen der Phasen untereinander einerseits und der trichterförmigen Spule 14'
andererseits, die in, den Nulleiter geschaltet ist, ergibt. Die Spulen sind bei
dieser Anordnung so ausgeführt, daß die äußere Begrenzung der ganzen Anordnung eine
Kugelfläche ist. Der Zusammenhalt zwischen den Spulen wird bei dieser Anordnung
durch isolierende Stützen 18 gegeben, die zu einer dreieckigen Anordnung zwischen
den Spulen zusammengestellt sind und in dieser Lage von den Druckgliedern
19 festgehalten werden. Die Druckglieder 19 sind ihrerseits mit der Stütze
110 der Spulenanordnung mittels der Zugstifte 111 verbunden. Das Gewicht der drei
Phasenspulen kann meist von den nicht gezeichneten Stromzuführungen getragen werden,
so daß nur die Nulleiterspule, die meist einen schwächeren Querschnitt hat, von
der Stütze 110 getragen wird. Soll das Gewicht der drei Phasenspulen ebenfalls von
der Stütze getragen werden, sind schräge Tragstützen 112 erforderlich.
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Wenn sich die Werkzeugkosten lohnen, so können die vier Spulen der
Fig. 8, von denen drei völlig gleich sind, etwas flacher und schwach konisch gewickelt
werden, wobei der Konus der im allgemeinen kleineren Nulleiterspule entsprechend
steiler sein wird, und durch gleichzeitig wirkende dreikantige Stempel so aneinandergeschmiegt
werden, daß bei allen vier Spulen je zwei benachbarte Spulenseiten in ähnlicher
Weise parallel verlaufen, wie dies in Fig. 10 für drei Spulen der Fall ist.
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Die vierte Spule kann in anderen Anwendungsfällen der Erfindung auch
fremd gespeist sein, beispielsweise von einem Gleichstrom.
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Zum Schutz gegen eine Einwirkung äußerer Felder oder der Beeinflussung
der Umgebung kann die ganze Einrichtung mit einem ringförmigen Schirm ganz oder
teilweise umschlossen sein.