DE1950466A1

DE1950466A1 - Mit Stufenschalter regelbare Drosselspule

Info

Publication number: DE1950466A1
Application number: DE19691950466
Authority: DE
Inventors: Donald Dr-Ing Brandes; Ewald Dipl-Ing Dernbach
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-10-07
Filing date: 1969-10-07
Publication date: 1971-04-22

Description

Mit Stufenschalter regelbare Drosselspule e kap3zitive Leistung einer Übertragungsleitung oder eines x#abelnetzes muss kompensiert werden, um unzulässige SparnungserhöhuriEen zu vermeiden. Verwendet werden dazu Drosselspulen. Da die verschiedenen Netzzustände verschiedene Drosselleistungen benötigen, sieht man oftmals mehrere Drosselspulen kleinerer Leistung vor und schaltet sie je nach Bedarf ein. Die Vereinigung in einer regelbaren Einheit ist #vrünschenswert. Bekannt ist der Vorschlug einer durch Gleichstromvormagnetisierung regelbaren Drosselspule. Neben den zusätzlichen Verlusten in der Gleichstromwicklung, die in Kauf genommen werden mUssen., ist noch- der Aufwand für die Speisung dieser Wicklung notwendig. Unter Umständen muss eine Oberwellenkompensation"vorgesehen werden. Diese Lösung liefert eine relativ schnell regelbare Drosselspule. Der wirt:ch-ftliche Aufwand für die Regelmöglichkeit ist jedoch sehr hoch.
Es ist weiter bekannt, für relativ kleine Leistungen einphasige Drosselspulen mit Kern und veränderlichem Luftspalt zu verwenden. Die Rückschlussschenkel sind dabei meist sternförmig um den radialgeblechten Kern angeordnet. Durch Verschiebung einer Kernhälfte in axialer Richtung lässt sich der Luftspalt verändern. Infolge der auftretenden Vibrationen ist die Anwendung dieser Art Regelung auf kleine-Leistungen beschränkt.
Naheliegend ist das Verändern der Induktivität der Drosselspule durch 7.u- und Abschalten von Windungen mit Hilfe eines unter Last arbeitenden Stufenschaltwerkes, wie es in den Leistungstransformatoren weitgehend angewendet wird.
Bei Drosselspulen sind besonders grosse Regelbereiche notwendig. Um z. B. die Leistung im Verhältnis 4:1 verändern zu können, muss die Windungszahl etwa im Verhältnis 1:2 variiert werden. Anzustrebende gleiche Leistungsstufen führen zu sehr unterschiedlichen @dindunr;rzalil.en pro Stufe. Ihr höchster. Jert t:c:J.U im untersten Leistungsbereich auf; dort fliessen aber rurh die geringsten Ströme. DJ.e `:f-indungsouerscl--i:itte der jewei.1.:1(-eii letzten Stufe könnten dein Strom angepasst werden. Mit der üblichen _l.instell@@et;hode unter Verwendung von Grob-und Feinstufen oder gar mit der Zü@=uad Gegenschaltung lässt sich die im letzten Gedanken aufgezeigte Möglichkeit der. Kupferersparnis nicht verwirklichen.
Die Erfindung betrifft nun eine regelbare Drosselspule, deren Induktivität durch Zu- bzw. Abschalten von Windungen mit Hilfe eines Stufenschalters veränderbar ist und die eine Stammwicklung sowie eine aus mehreren Stufen bestehende Feinstufenwicklung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils abgeschal.teten,Stufen der Feinstufenwicklung einzeln einseitig an den Anfang oder das Ende der letzten eingeschaltetenStufe bzw. an das Ende der Stammwicklung angelenkt sind und dass der Kupferquerschnitt de; einzelnen Stufen entsprechend der Reihenfolge ihrer Zuschaltung und des dadurch bedingten, in ihnen fliessenden Stromes verkleinert gewählt ist.
Nur durch diese Methode ist es möglich, den grossen Regelbereich mit einem Minimum an Kupferaufwand für die Stufen-` wicklung zu verwirklichen. Das Prinzipschaltbild zeigt Fig. 1 mit der Stammwicklung 1 (kleinste Induktivität, grösste Leistung), der Feinstufenwicklung 2, dem Stufenschalterabgriff 3 und Grenzanzapfungen 4 und 5. In dem bereits genannten Beispiel eines Leistungsbereiches von 4 : '! würde die Windungszahl der Feinstufen.-etwägleich der der Stammwicklung sein. Es besteht also ein Regelbereich der Windungszahlen von 100 %. Steht der Stufenschalter in der Nennstellung 4, so kann die gesamte Feinstufe bei Stossbeanspruchungen frei schwingen. Im ungestörten@Betrieb wird etwa die volle Phasenspannung in der Stufenwicklung induziert. Bei einer Drehstromtype mit aussenliegenden Feinstufen tritt dann im Fenster sogar die verkettete Spannung auf. Diese Effekte vermeidet weitgehend der zweite Erfindungsgedanke, der in Fig. 2 veranschaulicht ist: Die Feinstufenwicklung 2 ist in die Einzelstufen 21, 22, 23, ... aufgelöst. Auf der Nennstellung 4 sind alle diese Stufen einseitig an das Ende der Stammwicklung angelenkt. Däs'maximal freischwingende Ende ist nun durch die grösste Stufe bestimmt. Durch die Wahl der Stufenzahl kann bei gegebenem Regelbereich dieses Ende theoretisch beliebig klein ausgeführt werden. Mit fortschreitendem Stufenschaltabgriff 3 werden durch die Anlenkschalter 61, 62, 63 ..... nacheinander im laststromlosen Zustand die noch nicht eingeschalteten Stufen so ane;el_:3nkt, dass weiterhin das grösste freischv.!i ncy,ende Ende durch die grösste Stufe gegeben ist. FiG. 3 zeigt dazu eine,Zwischenstellung.
Bei gleichen Leistungsstufen sind d.ie---S£üfenwindurigszahlen in der Nähe von 4 bedeutend niedriger als am Wickltmgsende 5, so dass die kleineren Stufen wie in Fig. 4 gezeigt, zu Gruppen so zusammengefasst werden können, dass auch jetzt kein grösseres freischwingendes Ende auftritt als bisher. Die einzelnen Stufen sind dabei mit Anzapfungen versehen. Dadurch werden mehrere Anlenkschalter gespart: Wesentliche Vorteile für diese Art der Regelung sind neben der Kupferersparnis die relativ kleinen Verluste, da nur. in den eingeschalteten Wicklungsteilen Ströme fliessen und die Kurvenformen von Strom und Spannung von dem Schalter nicht beeinflusst werden.
Der Lastumschalter kann in der herkömmlichen Art als mechanischer Sprungschalter ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch ein Thyristorschalter oder ein Vallaumschalter. Denn. es treten grundsätzlich relativ kleine Ströme auf, die SturenspannunGen sollte. man dagegen relativ gross wählen, uni mit möglichst wenig Stufen auskommen und damit die Schnelligkeit, mit der der ganze Regelbereich durchfahren werden kann, erhöhen zu können.

Claims

P a -c e n t a n s p r ü c h e 'I. Regelbare Drosselspule, deren Induktivität durch Zu-bzw. Abschalten von Windlmgen mit Hilfe eines Stufenschalters veränderbar ist und die eine Stammwicklung sowie eine aus mehreren Stufen bestehende Feinstufenwicklu.ng besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils abseschalteten Stufen der Feinstufenwicklung einzeln einseitig an den Anfang oder das Ende der letzten eingeschalteten Stufe bzw. an das erde der Stammwick-,rf.erqucrschnitt der lung an;elenkt sind und dass der u-, einzelnen Stufen entsprechend der Reihenfolge ihrer Zuschältuncr. und des dadurch bedingten, in ihnen fliessenden Stromes verkleinert gev"ähl.t ist. 2. Drosselspule nach Anspruch '! , dadurch gekenn- zeichnet', dass die An- und Umlenkung jeder nicht eingeschalteten StuSe durch einen Anlenkschalter im laststromlosen Zustand erfolgt. 3. Drosselspule nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aufeinanderfolgende Stufenwicklungen galvanisch fest miteinander verbunden sind, wobei jede Wicklungsgruppe mit einer Anzapfung versehen ist. 4. Drosselspule nach Anspruch l lind 3, dadurch gekennzeichnet, dass die An- und Umlenkung der nicht eingeschalteten Gruppen dusch Anlenkschalter im laststromlosen Zustand erfolgt. 5. Drosselspule nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,,dass f,ir den Lastumschalter ein.mechanischer oder ein elektronischer oder ein Vakuumschalter gewählt wird..