DE322440C - - Google Patents

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DE322440C
DE322440C DE1914322440D DE322440DA DE322440C DE 322440 C DE322440 C DE 322440C DE 1914322440 D DE1914322440 D DE 1914322440D DE 322440D A DE322440D A DE 322440DA DE 322440 C DE322440 C DE 322440C
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DE1914322440D
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • H01F37/005Fixed inductances not covered by group H01F17/00 without magnetic core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/341Preventing or reducing no-load losses or reactive currents

Description

  • Strombegrenzende Reaktanzspule mit mehreren parallel geschalteten Leitern. Die Erfindung betrifft strombegrenzende Reaktanzspulen, besonders solche, die in elektrische Kraftstromkreise eingeschaltet werden, um die stromerzeugende Ausrüstung einer Kraftstation zu schützen.
  • Bei elektrischen Kraftsystemen ist es sehr wichtig, daß der Dienst ununterbrochen ist und daß die krafterzeugenden Apparate gegen Kurzschlüsse, Störungen o. dgl. geschützt sind. Besonders ist es wünschenswert, jeden der Stromerzeuger gegen schwere Beanspruchungen zufolge . Kurzschlüssen zu schützen. und die mögliche lokale Kraftkonzentration in solchen Fällen zu begrenzen.
  • Wenn bei einer der Speise- oder Verteilungsleitungen einer Kraftstation ein Kurzschluß vorkommt, wird jeder .der Stromerzeuger, die den Sammelschienen Kraft liefern, momentan in abnormer Weise belastet, bis die mit der betreffenden Leitung verbundenen Stromkreisausschalter hinlänglich Zeit bekommen, um den Stromkreis zu öffnen und dadurch die Verbindung mit den Sammelschienen zu lösen, oder bis die Geschwindigkeit der Stromerzeuger so weit vermindert ist, um eine fernere Abgabe von Ström von abnormer Größe zu verhindern.
  • Da ein schnellaufender Turboalternator von großer Leistung die gewöhnliche Form von elektrischen Krafterzeugern in modernen Kraftstationen ist, kann ein solcher Krafterzeuger durch einen Kurzschluß stark beschädigt werden, weil er eine hohe Geschwindigkeit lange Zeit hindurch auch bei schwerer Belastung bewahren kann, und weil er eine niedrige, innere Reaktanz besitzt. Ein momentaner Kurzschlußstrom, der dreißig oder vierzigmal so groß als die Vollbelastung ist, ist nicht ungewöhnlich, und solche in die Wicklungen des Stromerzeugers fließenden Strommengen können Verzerrung oder Verschiebung der Spulen bewirken. Um die Größe eines momentanen Kurzschlußstromes derart zu begrenzen, daß derselbe nicht den Stromerzeuger schädigen und somit die Gleichmäßigkeit des Betriebes ernstlich beeinflussen kann, ist eine Reaktanz in den Stromkreis eingeschaltet. Dies kann durch Einschaltung einer äußeren kraftbegrenzenden Reaktanz stattfinden oder dadurch erreicht werden, daß der Stromerzeuger derart berechnet wird, daß seine selbstinduktive Reaktanz vergrößert wird, oder durch eine Kombination der beiden erwähnten Mittel. Die vorliegende Erfindung betrifft nur eine außerhalb des zu schützenden Stromerzeugers angeordnete kraftbegrenzende Reaktanz (Drosselspule).
  • Die Erfindung will eine kraftbegrenzende Reaktanzspule (Drosselspule) mit mehreren parallel geschalteten in Form von flachen Windungen angeordneten Leitern herstellen, die großen Beanspruchungen Widerstand leisten kann, billig zu fabrizieren ist, deren Spulenwindungen leicht von sich selbst ventiliert werden, und die eine minimale Verlustziffer und einen hohen Wirkungsgrad hat.
  • Dies geschieht der Erfindung gemäß dadurch, daß die Anfänge der einzelnen parallelen Leiter derart gegeneinander versetzt sind, daß die Leiter genau gleiche Länge erhalten und dementsprechend. einen gleichen Umkreisteil j eder Windring einnehmen, so daß alle Leiter gleichermaßen der Wirkung eines Magnetfeldes gleicher Intensität unterliegen, wodurch die Verluste infolge innerhalb der Spule zirkulierender Ströme auf ein Mindestmaß verringert werden.
  • In der Zeichnung ist Fig. i eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Drosselspule, teilweise im Schnitt, Fig.2 eine Oberansicht einer der Spulenabteilungen der Drosselspule, Fig. 3 eine Oberansicht einer der in Fig.2 gezeigten Spulenabteilung benachbarten Spulenabteilung, Fig.4 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsforni des Erfindungsgegenstandes, Fig.5 eine Oberansicht der Spule nach Fig.4, bei welcher die Spulenverbindungen zwischen benachbarten - und konzentrischen Spulenschichten dargestellt sind, Fig.6 einen Ouerschnitt eines Teiles der Spule, der die Herstellungsweise der in Fig.4 gezeigten Spule veranschaulicht.
  • Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Verteilungssystems mit kraftbegrenzenden Reaktanzspulen, und ' Fig. 8 ein ähnliches Bild eines. anderen Verteilungssystems.
  • Bei der Ausführungsform nach'Fig. i und 2 besteht die Drosselspule i aus mehreren flachen Spiralspulenabteilungen 2, die übereinander gelagert sind. Die Stromleiter 3 jeder Spulenabteilung sind in Nuten 4 in Radialstäben 5 eingelegt: Zugstangen 6 sind durch )die vorspringenden Teile . der Stäbe 5- angebracht, um' die Spulenabteilungen 2 fest zusammenzuhalten. Auf den oberen und unteren Rahmenteilen der Drosselspule sind Klemmschrauben 8 vorgesehen, um die Spule mit den betreffenden Teilen eines Leiters des Verteilungssystems zu verbinden. Isolierfüße g, die aus Porzellanisolatoren io und damit verbundenen Füßen i i bestehen, verhindern, daß die Spule i an Erde liegt. Da es wünschenswert ist, daß eine Drosselspule eine bedeutende Reäktanz gegen Kurzschlüsse leistet, ist es gewöhnlich, der Spule nur einen Luftkern zu geben, was eine geradlinige Charakteristik hervorbringt. Damit eine Spule mit Eisenkern und einer verhältnisinä'ßig niedrigen Reaktanz eine geradlinige Charakteristik haben kann, ist es wesentlich, einen sehr großen Kern, der eine erhebliche Eisenmenge fordert, vorzusehen. Indessen ist es mehr ökonomisch, einen Eisenkern für eine Reaktanzspule mit verhältnismäßig hoher Reaktanz vorzusehen.
  • Bei der bevorzugten Form der Erfindung ist eine Spule aus mehreren unbekleideten Kupferlitzen gebildet, die parallel geschaltet sind, um angemessene Querschnittsfläche für den Durchgang des Belastungsstromes ohne ungehörigen Widerstand zu erhalten. Die Verwendung von mehreren abgesonderten Leitern erhöht das Wärmeausstrahlungsvermögen und verhindert in gewissem Grade die inneren Zirkulationsströme, wodurch der Wirkungsgrad der Spule vergrößert wird. Um ferner die Verluste zu vermindern, die durch die inneren Zirkulationsströme, die von ungleichen Potentialen zwischen den verschiedenen Leitern herrühren, bewirkt werden, ist eine neue Wicklungsform vorgesehen, wodurch die elektrischen Verluste in den die Spulen enthaltenden Leitern zu einem Minimum reduziert werden.
  • In der Zeichnung besteht die Wicklung aus drei nebeneinandergeschalteten Leitern, aber es ist selbstverständlich, daß jede passende Anzahl von Leitern verwendet werden kann. -Die in Fig. 2 gezeigten drei Litzen 12, 13 und 14 sind mit den entsprechenden Klemmschrauben 8 verbunden und spiralförmig gewickelt, um die flache Spule zu bilden. Die Punkte 15, 1511 und i5b, wo die Anfänge der Leiter in die Radialstäbe 5 eingreifen, haben dieselbe Entfernung voneinander auf dem inneren Umkreis der Spule. Indem dabei die Nuten 4, in welche die Leiter eingreifen, voneinander entfernt angeordnet sind, wird eine vollständige Lüftung der Leiter erreicht. Jede Spulenschicht 2, bestehend aus den drei Leitern 12, 13 und 14,- wird in folgender Weise g@w,,@ickelt. Der --:Leitei= 12 erstreckt sie i9 @ von der betreffenden Klemmschraube 8 nach der inneren Nut 15' des Stabes 16. Der Leiter ist in die entsprechende Nut des folgenden Stabes 1611 eingelegt und dann derart radial nach außen geführt, daß er in die zweite Ntit'des Stabes 17 eingelegt werden kann, während der Leiter 13 in die innerste Nut 1511 desselben Stabes eingreift. Die Leiter 12 und 13 greifen in die entsprechenden Nuten des folgenden Stabes i711, aber wenn sie nach dem Stab 18 kommen, greift der Leiter 12 in die dritte und der Leiter 13 in die zweite Nut dieses:Stabes ein, während der Leiter 14 in die innerste Nut i 5b des betreffenden Stabes eingreift. Die drei Leiter greifen in die entsprechenden Nuten des Stabes 1811 ein, aber wenn sie den Stab 16 erreichen, wird der Leiter 1,4 in die zweite, der Leiter 13 in die dritte und der Leiter 12 in die vierte Tut eingelegt usw.
  • Jeder Leiter nimmt somit ein Drittel des inneren Umkreises dieser Schicht ein. Wenn die Wicklung fortgesetzt wird, und die erste Schicht beinahe fertig ist, wird der Leiter r2, nachdem. er in die äußerste Nut des Stabes 1811 eingelegt ist, nach unten geführt, um in die entsprechende Nut des Stabes 16 der in Fig.3 dargestellten Spulenschicht eingelegt zu werden, welche Schicht der in Fig. 2 dargestellten, obersten Schicht benachbart ist. In derselben Weise werden die Leiter 13 und 14 allmählich .in die äußersten Nuten der betreffenden Stäbe 5 der zweiten Schicht eingelegt, und sämtliche Leiter sind derart gewickelt, daß sie sich dem Zentrum der Spule nähern. Wenn die zweite Schicht fertiggewickelt ist, werden die Leiter nach unten nach einer dritten Schicht geführt, die in derselben Weise wie die erste gewickelt wird, und dieses Wicklungsverfahren wird fortgesetzt, bis eine hinlängliche Anzahl von Schichten vorhanden sind, um eine angemessene Reaktanz der Drosselspule zu sichern, wonach die Leiter nach den unteren Klemmschrauben 8 geführt werden.
  • Da die Leiter 12, 13 und 14 gleich große Umkreisstücke in jeder Windung der einzelnen Spulenschichten einnehmen, wird jeder Leiter gleichzeitig von demselben Gesamtflux durchsetzt, so daß das Vorhandensein von ungleich großen Potentialen zwischen den einzelnen Leitern ausgeschlossen wird. In dieser Weise ist der Lauf von inneren Zirkulationsströmen ausgeschlossen, wodurch der Wirkungsgrad der vorliegenden Spule gegenüber demjenigen der bisher bekannten strombegrenzenden Spulen wesentlich erhöht wird.
  • In Fig. q. und 5 ist eine andere Ausführungsform der Reaktanzspule schematisch gezeigt, bei welcher gleichfalls die inneren Zirkulationsströme dadurch ausgeschlossen werden, daß die Leiter derart gegenüber dem durch die Spule erzeugten Magnetfeld angeordnet werden, daß jeder Leiter von annäherungsweise derselben Gesamtkraftlinienzahl während jedes Stromimpulses durchsetzt wird.
  • Fig. 4. ist eine Darstellung der äußeren Schicht der Spule, die aus mehreren konzentrischen Schichten von der in Fig. 5 gezeichneten Art besteht, indem die Gesamtzahl der Schichten in der fertigen Spule von der Größe der darin gewünschten Reaktanz abhängt.
  • Drei parallel geschaltete Leiter i9, 2o und 21 sind gezeigt, aber eine andere passende Zahl von Leitern kann nach Bedarf verwendet werden.
  • Stäbe 22 mit Nuten 23 zum Einlegen der Leiter sind vorgesehen, und Stäbe und Nuten sind; derart voneinander entfernt, daß eine völlige Lüftung der Spule erreicht wird. Die Stäbe 24., ?5 und 26, die die Einführungsstellen der Leiter i9, 2o, 21 bilden, sind in gleichen Abständen rund um den Umkreis jeder Spulenschicht angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind also die Leiter nach unten oder nach oben, statt nach außen oder nach innen, wie in Fig.2 und 3 gezeigt, in den nacheinanderfolgenden Schichten verschoben, j e nachdem das Wicklungsverfahren vorwärts schreitet. Wenn eine der konzentrischen Schichten fertig ist, sind die Leiter gewickelt, um die nächste Schicht entweder nach oben oder nach unten zu bilden, indem die Wicklungrichtung derjenigen der vorhergehenden entgegengesetzt ist.
  • Auch bei dieser Wicklungsart der Spule werden die Leiter derart im Magnetfeld angeordnet, daß sie gleichzeitig von Bleichgroßen Mengen von magnetischer Strömung durchsetzt werden. Dadurch werden innere Zirkulationsströme vermieden.
  • In Fig. 7 und 8 sind Reakfanzspulen 27 gezeichnet, die die Stromerzeuger 28, die in die Hauptsammelschienen 29 speisen, schützen. Die Speiseleitungen liefern Kraft für Apparate mit einem hohen Leistungsfaktor, wie Umformer 30, für Apparate mit einem niedrigen Leistungsfaktor, wie einen Indukdionsmotor 31, und für eine synchrone Maschine 32. Bei der Anordnung nach Fig. 7 sind die Spwlen 117 in die Stromerzeugerleitungen eingeschaltet, bevor diese mit den Sammelschienen 29 verbunden werden, -während bei der Anordnung nach Fig. 8 die Spulen zwischen die Sammelschienen und die verschiedenen Stromverbraucher eingeschaltet sind.

Claims (2)

  1. PATENT-ANsPRÜcHE. i. Strombegrenzende Reaktanzspule mit mehreren parallel geschalteten in Form von flachen.Windungen angeordneten Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfänge der einzelnen parallelen Leiter derart gegeneinander versetzt sind, daß die Leiter genau gleiche Länge erhalten und dementsprechend einen gleichen Umkreisteil jeder Windung einnehmen, so daß alle Leiter gleichermaßen der Wirkung eines Magnetfeldes gleicher Intensität unterliegen, wodurch die Verluste infolge innerhalb der Spule zirkulierender Ströme auf ein Mindestmaß verringert werden.
  2. 2. Ausführungsform der Spule nach Anspruch i, bei welcher die Spule aus einer geraden Zahl von Schichten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Leiter (1z, 13, 1q.) mit dem einen Ende an einer Klemmschraube (8, Fig. z) befestigt ist, welche Klemmschrauben derart angebracht sind, daß jeder Leiter nach und nach die innerste Stellung in der obersten Schicht für je ein Drittel des Umkreises einnimmt, wobei sämtliche Leiter nebeneinander bis nach dem äußeren Umkreis der betreffenden Schicht gewikkelt werden, wo sie allmählich nach unten nach der nächsten Schicht (Fig.3) in demselben peripherischen Abstand voneinander geführt und dann nebeneinander nach. dem inneren Umkreis der zweiten Schicht gewickelt werden, von wo aus eine gleiche Anordnung für das nächste Schichtenpaar wiederholt Wird."
DE1914322440D 1914-02-05 1914-11-25 Expired DE322440C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010000005A1 (de) * 2008-06-30 2010-01-07 Coil Innovation Gmbh Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen
DE102017009008A1 (de) 2017-09-26 2019-03-28 Johann Schweiger Schneidbuchse

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010000005A1 (de) * 2008-06-30 2010-01-07 Coil Innovation Gmbh Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen
US8339234B2 (en) 2008-06-30 2012-12-25 Coil Holding Gmbh Inductance coil for electric power grids with reduced sound emission
DE102017009008A1 (de) 2017-09-26 2019-03-28 Johann Schweiger Schneidbuchse

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AT83341B (de) 1921-03-25

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