DE2000625B2 - Anordnung zur spannungskonstanthaltung in elektrischen anlagen mit wechselnder belastung - Google Patents

Description

Reaktanz der Wechselstromwicklungen (4, 5) mit Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe zudem Verhältnis ihrer Windungszahlen der Reaktanz 25 gründe gelegt, eine bauliche einfache, wirtschaftliche der Zuleitung (2) entspricht (Fig. 1). und wirksame Anordnung (Doppeldrosselspule) zur

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Spannungskonstanfhaltung in elektrischen Anlagen kennzeichnet, dau der Magnetkern (6) aus zwei mit wechselnder Belastung zu schaffen, die es ermögkoaxialen Hohlzylinde.n (11,12, besteht und die lichi, den störenden gegenseitigen Einfluß der Ver-Wechselstromwicklungen in, Falle mehrerer Phasen 30 braucher zu beseitigen.

in Nuten (13) eines Hohlzylincrs (11) derart Die Lösung dieser Aufgabe geht aus von einer

räumlich angeordnet sind, daß sich ein Drehfeld Anordnung der eingangs genannten Gattung urd ergibt, und daß die Vormagnetisierungswicklung (7) besteht erfindungsgemäß darin, daß außer den Wechselauf dem Magnetkern (6) derart angeordnet ist, Stromwicklungen noch eine gleichstromgespeiste Vordaß sich eine ringartige, in Umfangsrichtung ver 35 magnetisierungswicklung derart auf dem Magnetkern laufende Vormagnetisierung eines oder beider angeordnet ist, daß der von ihr erzeugte Gleichfluß Hohlzylinder (11,12) ergibt (Fig. 2). sich nur über spaltfreie Kernabschnitte schließt und

3. Anordnung nach Anspruch 1, daduich ge- in seiner Größe derart vorgegeben ist, daß das Produkt kennzeichnet, daß der Magnetkern (6) mit den der durch den Gleichfluß veränderbaren Reaktanz darauf angeordneten Wechselstroinwicklungen (4,5) 40 der Wechselstromwicklung mit dem Verhältnis ihrer einen inneren Längskanal (15) aufweist, in dem Windungszahlen der Reaktanz der Zuleitung entdie mit Gleichstrom gespeiste Vormagnetisierungs- spricht.

wicklung (7) angeordnet ist, so daß eine Quervor- Vorteilhaft wird bei dieser Anordnung eine Doppelmagneiisierung des Magnetkerns gewährleistet ist drossel mit Magnetkern verwendet und nicht nur der (F i g. 3). 45 nachteilige Einfluß einer Belastungsänderung eines Verbrauchers beseitigt, sondern durch Vormagnetisierung mittels einer Gleichstromwicklung die Reaktanz im Kopplungsbereich der Arbeitswicklungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur geändert, wodurch der gegenseitige Einfluß der

Spannungskonstanthaltung in elektrischen Anlagen 50 Verbraucher unterbunden wird,

mit wechselnder Belastung, die aus mindestens zwei Der Magnetleiter der Doppeldrosselspule kann in

sich induktiv beeinflussenden, miteinander verbun- zweckmäßiger Weise mit zwei koaxialen ferromagne-

denen, eingangssseitig gemeinsam über eine indukti- tischen Hohlzylindern und mii einer solchen Anurd-

vitätsbehaftete Leitung an eine Speisequelle ai^e- nung der Arbeitswicklungen ausgeführt sein, daß die

schlossenen, fhßmäßig entgegengesetzt wirkenden 5^ Bildung eines Drehfeldes erzielt wird. Mit gleich-

Wechselspannungswicklungen besteht, die ausgangs- stromgespeisten Wicklungen, die den Magnetleiter

seitig jeweils mit getrennten Verbrauchern verbunden teilweise oder ganz umgeben, ist dann eine zirkuläre

und auf einem Magnetkern angeordnet sind, der Vormagnetisierung sichergestelU.

mindestens einen unmagnetischen Spalt im gemein- Es ist auch eine andere bauliche Ausführung der

samen Magnetflußkreis der Wechselstromwicklungen 60 doppelten Drosselspule zweckmäßig, und zwar kann

aufweist. der Magnetleiter mit darauf sitzenden Arbeitswick-

Einc solche Anordnung kann in der Impulstechnik lungen einen inneren Längskanal für die mit Gleich-

zur Aufteilung eines Wechselstromsignals dienen strom gespeisten Wicklungen aufweisen, wodurch eine

(schweizerische Patentschrift 336 894). Im Vorder- Quervormagnetisierung des Magnetleiters gewähr-

grund steht dabei die sinusoidale Übertragung bei 65 leistet wird.

einem Ubertragungsfaktor von 1. Gleichzeitig wird Zum besseren Verständnis der Erfindung werden

eine gewisse Spannungsstabilität bezweckt und erreicht, nachfolgend die theoretische Begründung der Wir-

indem durch die flußmäßig entgegengesetzt wirkenden kungsweise der erfindungsgemäßen Doppeldrossel-

spule sowie Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Schaltplan der erfindungsgemäßen Anordnung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung mit einem aus zwei ferromagnetischen Hohlzylindera bestehenden Magnetleiter,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung mit einem einen inneren Längskanal aufweisenden Magnetleiter.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist eine Speisequelle 1 mittels einer durch ihre Induktivität dargestellten Leitung 2 mit einer Doppeldrosselspule 3 verbunden. Die Wechselstromwicklungen 4 und 5 der Doppeldrosselspule 3 sind entgegengesetzt in Reihe ge schaltet und auf einem Magnetkern 6 zusammen mit einer als Regelelement der Gegeninduktivität dienenden gleichstromgespeisten Vormagnetisierungswicklung 7 angeordnet.

Der Magnetkern ist mit unmagnetischen Spalten 8 ausgeführt. Die Wechselstromwicklung 4 ist in Reihe mit einem Verbraucher 9 und die Wechselstrorawicklung 5 in Reihe mit einem Verbraucher 10 geschaltet.

ίο Unter Vernachlässigung der Wirkwiderstände des Netzes und der Wechselströmwicklungen 4 und 5 der Doppeldrosselspule 3 kann man folgende Gleichungen für die Ermittlung der Spannungsverluste im elektrischen Netz im Zweig von der Spannungsquelle I bis zum Verbraucher 9 aufstellen:

A U₉=U₁-U₉ = If sin φ₉ · (X_L -\ X + X_Si) + Λο · Sin φ₁₀ · (Xl - KX) und im Zweig von der Spannungsquelle 1 bis zum Verbraucher 10:

/1 U₁₀ = U₁ - U₁₀ = /₁₀ · sin φ₁₀ -(X_L-\-K²X + Xs₅) - /„ · sin ψ₉ · (Xl - KX)

(U)

anwenden, worin bedeuten:

U₁ — Schienenspannung der Speisequelle;
Ua, U₁₀ — Klemmenspannung der Verbraucher 9,10; Λι> Ao — Stromstärke der Verbraucher 9, 10;

7~9! Tio — Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung beim Verbraucher 9, 10;
Xl — Induktivität der Leitung 2;
X — dur~h den gemeinsamen die Wechselstromwicklungen 4 und 5 durchsetzenden Magnetfluß bedingte Induktivität der Wechselstromwicklungen;

XSi, Xs₅ — Induktivitäten der Wechselstromwic'-lungen 4 und 5, bedingt durch ihre Streuflüsse;

K = — Verhältnis der Windungszahl der Wechselns Stromwicklung 4 zur Windungszahl der Wechselstromwicklung 5.

Aus der Gleichung (I) geht hervor, daß der gegenseitige Einfluß der Verbraucher bei Erfüllung der Bedingung

35

Xl = KX

(III)

vollkommen ausgeschlossen wird.

Zur Erfüllung der Bedingung (III) wird eine be- 5-· stimmte Stromstärke in der gleichstromgespeisten Vormagnetisierungswicklung 7 eingestellt, so daß die Größe KX der Größe der Induktivität Xl entspricht. Die konstante Grö.^p2 der Induktivität Xl bei sich ändernder Belastung der Verbraucher 9 und 10 wird dadurch erreicht, daß der Magnetkern 6 unmagnetische Spalte 8 aufweist, die im Pfad des für beide Wechselstromwicklungen 4 und 5 gemeinsamen Magnetflusses liegen.

Dabei muß der Magnetkern 6 zwecks Verminderung der Leistungsaufnahme der gleichstromgespeisten Vormagnetisierungswicklung 7 so aufgebaut sein, daß die unmagnetischen Spalte 8 nicht iin magnetischen Kreis des von der gleichstromge.speisten Vormagnetisierungswicklung 7 erzeugten Magnetflusses liegen. Eines der Ausführungsbeispiele der Anordnung ist in F i g. 2 dargestellt. Die Drosselspule 3 hat einen Magnetkern 6, der aus einem aus dünnen i ransformatorbiechen geschichteten inneren Hohlzylinder 12 und einem koaxial angeordneten äußeren Hohlzylinder Xl besteht. Zwischen diesen Zylindern befindet sich der unmagnethche Spalt 8.

In Nuten 13 des äußeren Hohlzylinders 11 sind die Wechselstromwicklungen 4 und 5 eingelegt, die so angeordnet sind, daß die Bildung eines Drehfeldes gewährleistet wird. Der äußere Hohlzylinder 11 wird von der gleichstromgespeisten Vormagnetisierungswicklung 7 teilweise so umgeben, daß sich eine zirkuläre (ringartige), in Umfangsrichtung verlaufende Vormagnetisierung ergibt.

In Γ i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der DoppelürosscLpule dargestellt. Diese Doppeldrosselspule hat einen Magnetkern 6, der aus einzelnen aus dünnen Transformatorblechen geschichteten und durch unmagnetische Spalte 8 geteilten Paketen 14 besteht. Auf dem Magnetkern 6 sind die Wechselstromwicklungen 4 und 5 angeordnet. Innerhalb des Magnetkerns 6 ist ein Längskanal 15 vorgesehen, in dem sich die gleichstromgespeiste Vormagnetisierungswicklung 7 befindet. Das dabei zur Anwendung kommende Prinzip der Quervormagnetisierung des Magnetkerns ift als solches bekannt (z. B. deutsche Patentschrift 911 293).

Eine derartige konstruktive Lösung erlaubt die Fertigung von Doppeldrosselspulen für elektrische Anlagen, die für sehr hohe Spannungen, z. B. für 110 kV und darüber, ausgelegt sind. Die Anordnung ermöglicht die vollständige Beseitigung des störenden gegenseitigen, durch den Widerstand des elektrischen Netzes bedingten Einflusses der Verbraucher, zeichnet sich durch geringe installierte Leistung aus, enthält keine beweglichen Teile, wodurch die Betriebssicherheit erhöht wird, und trägt zur Verminderung des Kurz.^hlußstromes bei. Die stabilisierenden Eigenschaften der beschriebenen Anordnung sind weder von der Frequenz noch von der Höhe der Änderung sowohl symmetrischer als auch asymmetrischer Belastungen abhängig. Außerdem wird die Kurvenform der von der Speisequelle zugeführten Spannung beibehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

2 000 1 2 Wechselspannungswipklungen bei einer Stoßbelastung Patentansprüche: in einem Verbrauchernetzteil, z.B. BJindlaststöße, Spannungsänderungen im vorgeschalteten, speisenden

1. Anordnung zur Spannungskonstanthaltung in Netz nicht auftreten (vgl. auch deutsche Auslegeschrift elektrisch -n Anlagen mit wechselnder Belastung, 5 1192 737). Die Lösung des letzteren Problems ist die aus mindestens zwei sich induktiv beein- umumgänglich bei Wechselstromleitungsschaltungen, flussenden, miteinander verbundenen, eingangs- d. h. auf dem Anwendungsgebiet der Erfindi ng. Bei seitig gemeinsam über eine induktivitätsbehaftete einer bekannten Wechselstromleistungsschaltung, deren Leitung an eine Speisequelle angeschlossenen, Generator mit beachtlicher Streuflußreaktanz eine flußmäßig entgegengesetzt wirkenden Wechsel- io gleichbleibende und eine veränderliche Last versorgt, Spannungswicklungen besteht, die ausgangsseitig erfolgt die Stromaufteilung über einen Transformator jeweils mit getrennten Verbrauchern verbunden und (deutsche Qffenlegungsschrift 1 806 545). Um das auf einem Magnetkern angeordnet sind, der Poctntial der Klemme für die gleichbleibende Bemindestens einen unmagnetischen Spalt im gemein- lastung frei von Veränderungen durch die veränderliche samen Magnetflußkreis der Wechselstromwick- 15 Belastung zu halten, liegt dieser bekannten Anordnung lungen aufweist, dadurch gckennzeich- die Bemes&ungsregel zugrunde, daß das Produkt der η e t, daß außer cen Wechselstromwicklungen (4, 5) Reaktanz einer Drossel, die parallel zur Primärwicklung noch eine gleichstromgespeiste Vormagnetisierungs- des Transformators liegt, mit dem Verhältnis der wicklung (7) derart auf dem Magnetkern (6) an- Wicklungszahlen des Transformators gleich der Streugeordnet ist, daß der von ihr erzeugte Gleichfluß 20 flußreaktanz des Wechselstromgenerators sein muß. sich nur über spaltfreie Kernabschnitte schließt Läßt man die Drossel weg, so ist die Reaktanz der und in seiner Größe derart vorgegeben ist, daß das Primärwicklung des Transformators entsprechend zu Produkt der durch den Gleichfluß veränderbaren bemessen.