DE3136421A1 - THROTTLE WITH WINDINGS AROUND IRON CORE DISCS - Google Patents
THROTTLE WITH WINDINGS AROUND IRON CORE DISCSInfo
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Description
3t364213t36421
. 3.. 3.
TRANSFORMATOREN UNION AG Unser ZeichenTRANSFORMATOREN UNION AG Our mark
Stuttgart WA 81 P 9 1 0 9 DEStuttgart WA 81 P 9 1 0 9 DE
Drossel mit Wicklungen um EisenkernscheibenChoke with windings around iron core disks
Die Erfindung betrifft Drosseln für große elektrische Leistungen mit Wicklungen um in Achsrichtung mit Abständen übereinander gestapelten Eisenkernscheiben und mit stirnseitig über und unter den Wicklungen angeordneten Jochen.The invention relates to chokes for large electrical Performances with windings around iron core disks and stacked one on top of the other at intervals in the axial direction with yokes arranged on the face above and below the windings.
Gemäß einer Druckschrift (TU 63.7.01/4.80) mit dem Titel "Kompensations-Drosselspulen für Mittel- und Hochspannungsnetze" dienen Kompensations-Drosselspulen bei der Übertragung elektrischer Energie über ausgedehnte Hochspannungsfreileitungen oder Kabel mehreren Zwecken. Zum einen kompensieren sie die kapazitive Blindleistung der Übertragungsleitungen, besonders bei schwach belastetem oder leerlaufendem Netz. Zum anderen sorgen sie für eine Herabsetzung netzfrequenter Überspannungen bei plötzlichem Lastabwurf oder leerlaufendem Netz und verbessern die Stabilität und Wirtschaftlichkeit der Energieübertragung. According to a publication (TU 63.7.01 / 4.80) with the title "Compensation choke coils for medium and high voltage networks" Compensation reactors are used for the transmission of electrical energy via extensive high-voltage overhead lines or multi-purpose cable. On the one hand, they compensate for the capacitive reactive power of the Transmission lines, especially in the case of a lightly loaded or idle network. On the other hand, they take care of one Reduction of network-frequency overvoltages in the event of sudden load shedding or an idling network and improve the stability and economy of energy transmission.
Kompensations-Drosselspulen mit ölfüllung werden häufig
mit durch Spalte unterteiltem Eisenkern hergestellt.Der
Verlauf der Strom-Spannungs-Kennlinie ist oberhalb der Nennspannung bei Drosselspulen mit wirtschaftlich optimaler
Auslegung bei der Ausführung mit Eisenkern bis zur 1,2- bis 1,3-fachen Nennspannung praktisch linear. Bei
dieser Bauart sind die Schenkel des Eisenkernes im Bereich der Wicklungen durch senkrecht zu den Schenkelachsen
angeordnete Spalte unterteilt. Die Spalte werden durch Beilagen aus magnetisch neutralem Werkstoff mit
sehr großem Elastizitätsmodul gebildet. Dadurch sind die Spalte praktisch vollständig mit starrem Werkstoff gefüllt.
Krt 2 Po/09.9.1981Oil-filled compensation reactors are often manufactured with an iron core that is divided by gaps. The course of the current-voltage characteristic curve is above the nominal voltage for reactors with an economically optimal design in the version with an iron core up to 1.2 to 1.3 times the nominal voltage practically linear. In this design, the legs of the iron core are subdivided in the area of the windings by gaps arranged perpendicular to the leg axes. The gaps are formed by inserts made of magnetically neutral material with a very high modulus of elasticity. As a result, the gaps are practically completely filled with rigid material.
Krt 2 Po / 09.9.1981
-i- VPA 81 P9 10 9DE-i- VPA 81 P9 10 9DE
Zwischen den Spalten befinden sich Eisenpakete. Sie sind aus Transformatorblech aufgebaut und parallel oder radial geschichtet und verklebt. Die Eisenpakete und Luftspaltbeilagen werden untereinander ebenfalls verklebt.There are iron packages between the columns. They are made of transformer sheet metal and are parallel or radial layered and glued. The iron packages and air gap shims are also glued together.
Die Induktion im Eisenkern der Drosselspulen ist ähnlich wie bei Transformatoren relativ hoch gewählt. Da die Induktion in den Spalten in erster Näherung nur um den Füllfaktor der Eisenpakete niedriger ist als in den Eisenpaketen selbst, tritt in den Spalten eine hohe magnetische Energiedichte auf. Die Abmessungen» das Gewicht und die Verluste der Drosselspulen mit Eisenkern sind deshalb wesentlich kleiner als bei vergleichbaren Ausführungen von Drosselspulen ohne Eisenkern.The induction in the iron core of the choke coils is selected to be relatively high, similar to that of transformers. Because induction in the columns is in a first approximation only lower by the fill factor of the iron packets than in the iron packets itself, a high magnetic energy density occurs in the gaps. The dimensions »the weight and the Losses of the choke coils with iron core are therefore much smaller than in comparable designs of inductors without an iron core.
Um die Wirbelstromverluste in den Wicklungen und Eisen-■ paketen, welche durch die in der Umgebung der Spalte auftretende Querkomponente des magnetischen Flusses verursacht werden, niedrig zu halten, müssen die Spalte hinreichend klein sein. Da die magnetische Energiedichte der Luftspalte umso größer wird je kleiner die Luftspalte sind, kommt der richtigen Bemessung der Luftspalte auch bezüglich der Baugröße der Drosselspulen besondere Bedeutung zu.To the eddy current losses in the windings and iron packets ■ caused by those in the vicinity of the column Occurring transverse component of the magnetic flux caused to keep low, the column must be sufficiently small. Since the magnetic energy density of the air gaps becomes greater the smaller the air gaps correct dimensioning of the air gaps is particularly important with regard to the size of the inductor coils to.
Zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungen und Geräusche werden die Wicklungen und der Eisenkern der Drosselspulen durch Preßkonstruktionen dauerhaft verspannt. Um unterschiedliche Längenausdehnungen bei Temperaturänderungen zwischen Wicklungen, Eisenkern und Preßkonstruktion auszugleichen und gleichbleibende Pressung zu gewährleisten, sind in die Preßkonstruktion federnde Elemente eingebaut. Dabei bleibt jedoch der Eisenkern durch die Füllung seiner Spalte mit Werkstoff mit sehr großem Elastizitätsmodul ein unmittelbar an den Jochen anliegender starrer Baukörper.The windings and the iron core of the choke coils are used to suppress unwanted vibrations and noises permanently braced by press constructions. About different linear expansions with temperature changes to balance between windings, iron core and press construction and to ensure constant pressure, resilient elements are built into the press construction. However, the iron core remains through the filling of its Column with material with a very high modulus of elasticity is a rigid one that is directly adjacent to the yokes Structure.
- Ji - VPA 81 P 9 1 O 9 DE- Ji - VPA 81 P 9 1 O 9 DE
Die Ausführung der Widdungen unterscheidet sich praktisch nicht von der Bauweise der Transformatorwicklungen. Für Transformatorwicklungen ist es beispielsweise durch die DE-PS 20 32 507 bekannt, die Wicklungen in einem rohrförmigen Körper aus Kunstharz einzubetten und diesen Körper ähnlich wie den Kern in e.ine Preßeinrichtung einzuspannen. The execution of the rams differs practically not from the construction of the transformer windings. For transformer windings, for example, it is through the DE-PS 20 32 507 known to embed the windings in a tubular body made of synthetic resin and this To clamp the body in a pressing device similar to the core.
In Kompensations-Drosselspulen mit derartigen Wicklungen und mit als starrem Baukörper ausgeführten Eisenkernen mit ebenfalls starren Spaltfüllungen -werden die magnetostriktiv verursachten Längenänderungen des Eisenkernes ungedämpft auf die Joche übertragen, die dadurch mit doppelter Netzfrequenz schwingen und als Geräuschquelle wirken.In compensation choke coils with such windings and with iron cores designed as a rigid structure with also rigid gap fillings - the magnetostrictively caused changes in length of the iron core transmitted undamped to the yokes, which vibrate at twice the mains frequency and act as a source of noise works.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die in der Drossel von dem Eisenkern ausgehenden und über die Joche weitergegebenen Schwingungen so zu beeinflussen, daß im Ergebnis die von der Drossel abgestrahlte Schall-Leistung verringert ist.The invention is now based on the object in the To influence throttle emanating from the iron core and passed through the yokes vibrations so that in Result the sound power emitted by the throttle is reduced.
Diese Aufgabe wird bei einer Drossel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Joche über Stützen aus unmagnetischem Werkstoff starr eingespannt sind, dagegen die Eisenkernscheiben untereinander und gegen die Joche federnd so eingespannt sind, daß die Eigenfrequenz sowohl der einzelnen Eisenkernscheibe als auch der Säule aus den Eisenkernscheiben kleiner ist als die Netzfrequenz.This object is achieved in a throttle according to the preamble of claim 1 in that the yokes Rigidly clamped in via supports made of non-magnetic material are, however, the iron core disks with each other and against the yokes are resiliently clamped so that the Natural frequency of both the individual iron core disks and the column from the iron core disks is smaller than the line frequency.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Stützen je bewickelten Schenkel zu einem diesen umfassenden rohrförmigen Körper zusammengefaßt, wobei die Wicklungen in den Werkstoff des rohrförmigen KörpersAccording to an advantageous further development of the invention, the supports are each wrapped leg to form an encompassing one tubular body combined, the windings in the material of the tubular body
- Mr - VPA 81 P 9 1 O 9 DE- Mr - VPA 81 P 9 1 O 9 DE
selbst eingebettet sind und die Eisenkernscheiben in radialer Richtung von den Stützen geführt sind.are themselves embedded and the iron core disks are guided in the radial direction by the supports.
Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung sind die Stützen in voneinander benachbarten Wicklungen gebildeten Zwickeln angeordnet und stellen jeweils ein dreiseitiges Prisma dar, wobei die axiale Spannkraft durch Zugstangen aufgenommen ist, von denen je eine in jeder der Stützen angeordnet ist.According to another advantageous development, the supports are formed in windings that are adjacent to one another Gussets arranged and each represent a three-sided prism, the axial clamping force through Tie rods are added, one of which in each the supports is arranged.
Zur federnden Einspannung der Eisenkernscheiben dienen nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung unmittelbar zwischen den Eisenkernscheiben liegende Tellerfedern, wobei zwischen zwei benachbarten Eisenkernscheiben jeweils ein Satz von mehreren untereinander konzentrischen Tellerfedern vorgesehen ist. Anstelle von Tellerfedern kann auch der Einsatz von gewellten Scheiben als Federelement zweckmäßig sein.According to an advantageous embodiment of the invention, the iron core disks are used for resilient clamping Disc springs lying directly between the iron core disks, with between two adjacent iron core disks a set of several concentric disc springs is provided. Instead of The use of corrugated washers as a spring element can also be expedient for disc springs.
Erfindungsgemäß ausgeführte Drosseln sind sehr vorteilhaft, denn ihre Herstellung erfordert nur vergleichsweise geringfügige Mehraufwendungen, vermeidet jedoch eine Veränderung der magnetischen Eigenschaften der Drossel und gewährleistet dabei eine deutliche Verringerung der nach außen abgestrahlten Schall-Leistung.Chokes designed according to the invention are very advantageous because their production only requires comparatively slight additional expenditure, but avoids a change in the magnetic properties of the choke and ensures a significant reduction in the sound power radiated to the outside.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Drossel mit gesondertenFig. 1 shows in section a throttle with separate
Stützen zwischen den Jochen undSupports between the yokes and
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch dieselbe Drossel.Fig. 2 shows a section along the line II-II through the same Throttle.
Fig. 3 zeigt eine Drossel mit in einem Kunstharzblock eingebetteter Wicklung.3 shows a choke with a winding embedded in a synthetic resin block.
-^- VPA 81 P9 10 9DE- ^ - VPA 81 P9 10 9DE
Um aus Eisenkernscheiben 1 zusammengesetzte Kernschenkel sind in üblicherweise als Spulenwicklungen oder als Lagenwicklungen ausgeführte Wicklungen 2 angeordnet. Die Eisenkernscheiben 1 bestehen aus Transformatorblechlamellen, die radial oder auch untereinander parallel auf Jeden Fall jedoch parallel zur Kernschenkelachse geschichtet sind. Die oberen und die unteren Enden der Kernschenkel sind durch ebenfalls aus Transformatorblechlamellen geschichtete Joche 3 miteinander verbunden.To core legs assembled from iron core disks 1 are usually in the form of coil windings or layer windings executed windings 2 arranged. The iron core disks 1 consist of transformer laminations, which are layered radially or parallel to each other in any case, however, parallel to the core leg axis are. The upper and lower ends of the core legs are also laminated with transformer laminations Yokes 3 interconnected.
Zwischen den Jochen 3 sind Stützen 4 vorgesehen, die im wesentlichen als dreiseitige Prismen ausgeführt sind und gleichzeitig zur Führung der Wicklungen 2 dienen. Sowohl die Joche 3 als auch die Wicklungen 2 sind in nichtnäher dargestellter Art und Weise miteinander verspannt, wobei die Stützen 4 zwischen den Jochen 3 auftretende Druckkräfte aufnehmen und, vorzugsweise innerhalb der Stützen 4 liegende, Zugstangen 5 zur Erzeugung dieser Preßkräfte dienen.Between the yokes 3 supports 4 are provided, which in are essentially designed as three-sided prisms and serve to guide the windings 2 at the same time. Both the yokes 3 and the windings 2 are not closer braced together in the manner shown, the supports 4 occurring between the yokes 3 compressive forces take up and, preferably lying within the supports 4, tie rods 5 for generating these compressive forces to serve.
Die innerhalb der Wicklungen 2 im wesentlichen den Magnetfluß führenden Eisenkernscheiben 1 flankieren in Achsrichtung Spalte 6, in denen lediglich magnetisch neutrale Werkstoffe angeordnet sind. Zur Einhaltung der vorgegebenen Spaltbreite dienen Scheiben.7 aus gewelltem Blech, die als Federelemente wirken und zusammen mit der jeweils benachbarten Eisenkernscheibe 1 ein Schwingungssystem darstellen. Die Masse der einzelnen Eisenkernscheiben 1 ist durch die elektrischen und magnetischen Anforderungen festgelegt und die Federkonstante der Scheiben 7 ist erfindungsgemäß so ausgelegt, daß die Eigenfrequenz des Schwingungssystems von je einer Eisenkernscheibe mit den ihr benachbarten Scheiben 7 kleiner ist als die Netzfrequenz.The iron core disks 1, which essentially carry the magnetic flux within the windings 2, flank in the axial direction Column 6, in which only magnetically neutral materials are arranged. To comply with the specified Discs.7 made of corrugated sheet metal, which act as spring elements and together with the respective adjacent iron core disk 1 represent a vibration system. The mass of the individual iron core disks 1 is determined by the electrical and magnetic requirements and the spring constant of the disks 7 is according to the invention designed so that the natural frequency of the vibration system of each one iron core disc with the disks 7 adjacent to it is smaller than the mains frequency.
VPA 81 P9 10VPA 81 P9 10
Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 sind die Wicklungen 2 und die Stützen in einem einzigen Bauteil vereinigt, indem die Wicklungen 2 in einen Gießharzblock 8 eingegossen sind, der außer der Halterung der Wicklungen und deren elektrischer Isolation gleichzeitig die Punktion der Stützen zwischen den Jochen 5 erfüllt. Zugstangen zur Erzeugung der erforderlichen Preßkraft sind bei dieser Anordnung radial außerhalb der Gießharzblöcke 8 vorgesehen.In the arrangement according to FIG. 3, the windings 2 and the supports are combined in a single component, in that the windings 2 are cast in a cast resin block 8, which apart from holding the windings and the electrical insulation of which simultaneously fulfills the puncture of the supports between the yokes 5. Tie rods In this arrangement, the cast resin blocks 8 are radially outside to generate the required pressing force intended.
In den erfindungsgemäß ausgeführten Anordnungen werden die magnetostriktiv bedingten Längenanderungen der Eisenkernscheiben 1 und die von diesen ausgehenden rhythmischen Änderungen der Magnetkräfte von den Scheiben 7 federnd aufgenommen und infolge der unterhalb der Netzfrequenz liegenden Eigenfrequenz gedämpft, so daß den Jochen 5 keine hierdurch erzwungenen Lageveränderungen oder Schwingungen aufgezwungen werden.In the arrangements embodied according to the invention, the magnetostrictive changes in length of the iron core disks are eliminated 1 and the rhythmic changes emanating from these in the magnetic forces of the disks 7 resiliently absorbed and damped due to the natural frequency lying below the mains frequency, so that the Jochen 5 no changes in position forced as a result or vibrations are imposed.
3 Figuren : 3 figures :
9 Patentansprüche9 claims
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Claims (9)
15(1st choke for high electrical power with winding Ijen around in the axial direction with spacings stacked on top of one another iron core disks and with yokes arranged on the end face above and below the windings, characterized in that = · that the yokes (3) via supports (4 or 8) made of non-magnetic material are rigidly clamped, - that the iron core disks (1) with each other and against the yokes (3) are resiliently clamped so that the natural frequency of both the individual iron core disk (1) and the column of the iron core disks (1) is less than the grid frequency.
15th
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