DE3523064C2 - - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- Power Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Art der Anordnung von
Drosselspulen mit Luftkern, sog. Luftkernspulen, z. B. Thyri
storkommutationsspulen in einem dreiphasigen Wechsel
stromgleichrichter oder Drehstromgleichrichter.
Es ist als allgemein bekannt vorausgesetzt, daß die Wendespulen von Gleich
richtern einen Luftkern haben sollten, denn solche Luft
spulen haben verschiedene Vorteile, von denen nur einige
genannt sein sollen. Eine Drosselspule mit Luftkern kann
nicht gesättigt werden, so daß die Induktivitätswerte
selbst bei Überlaststrombedingungen unverändert bleiben.
Ein weiterer Vorteil besteht in der besseren Betriebs
weise von Luftspulen bei hohen Frequenzen. Als dritter
Vorteil sei auf die geringen Verluste hingewiesen, denn
eine Spule mit Eisenkern hat zusätzlich zu den Kupferver
lusten ihre Eisenverluste.
Der Verwendung von Luftspulen stehen jedoch einige
Schwierigkeiten entgegen. Hier sei das Magnetfeld
genannt, welches eine Drosselspule dieser Art in ihre
Umgebung ausstrahlt. In Geräteteilen, die eine Vielzahl
solcher Luftspulen aufweisen, müssen die Spulen folglich
weit auseinander angeordnet werden, damit keine gegen
seitige Störung auftritt. Das führt zu Konstruktionslö
sungen, die viel Raum erfordern. Eine weitere Schwierig
keit besteht in der geringen Induktivität von Luftspulen
im Verhältnis zu der Anzahl der vorgesehenen Windungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, von einem dreiphasigen
Netz gespeiste Luftspulen raumgünstig so anzuordnen,
daß die verfügbare Induktivität erhöht ist.
Die Anordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich hauptsäch
lich dadurch aus, daß die Spulen der drei Phasen, die
in der gleichen Windungsrichtung gewickelt sind, mit
ihren Wicklungsebenen in einer einzigen Ebene an den
Eckpunkten eines gedachten Dreiecks angebracht sind, wobei
die Spulen so nahe wie möglich beieinander liegen, damit
die verfügbare Induktivität erhöht ist. Bei den hier
interessierenden dreiphasigen Anwendungen herrscht in
einer Spule immer ein gewisser symmetrischer Zustand
vor, der gemäß der Erfindung die Möglichkeit bietet,
die gegenseitige Induktivität zu nutzen, ohne daß sich
daraus eine Asymmetrie in den Strömen ergibt. Dank dieser
Erkenntnis können die Luftspulen dicht beieinander ange
ordnet und gleichzeitig die verfügbare Induktivität erhöht
werden.
Aus JP-Abstract 57-1 06 018 ist es bei einem Hohlkern-Reaktor
bekannt, zur Bewirkung einer wirksamen Kühlung Luftdrosselspulen
in bestimmter Weise innerhalb eines zylindrischen
Gehäuses anzuordnen. Die Luftdrosselspulen jeder Phase sind
dabei in einem Gehäuse derart angeordnet, daß ihre Mittelachsen
in etwa an den Spitzen eines gedachten Dreiecks angeordnet
sind. Schon wegen der Kühlung sind die Spulen nicht nahe
beieinander.
Aus DE-PS 5 41 550 ist es bekannt, zur Verkürzung der Kraftlinienwege
und zur Verringerung der Streuwirkung von Mehrphasendrosselspulen
diese in Dreiecksform anzuordnen, daß
der aus den Kraftflüssen der Teilspulen sich zusammensetzende
gemeinsame Kraftfluß innerhalb der Teilspulen verläuft.
Hier sind jedoch die Spulen bezüglich ihrer Achsen in der
Ebene angeordnet.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Anord
nung der Drosselspulen gemäß der Erfindung sind die
Spulen auf einer Bodenplatte aus einem elektrisch nicht
leitfähigen Werkstoff angebracht.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften
Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Aus
führungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigt:
Fig. 1 eine bekannte Thyristorgleichrichterbrücke, an
der die Erfindung anwendbar ist;
Fig. 2 eine grafische Darstellung der in den Wendespulen
gemäß Fig. 1 fließenden Ströme;
Fig. 3 ein Beispiel der Anordnung von Luftspulen gemäß
der Erfindung;
Fig. 4 eine dreidimensionale Ansicht einer Drosselspule
gemäß der Erfindung.
Die in Fig. 1 gezeigte Gleichrichterbrücke ist z. B. für
den Antrieb von Fahrstühlen verwendbar und ist zur
Rauschunterdrückung mit einem Resonator 19 und 20 versehen.
Die Rauschunterdrückungstechnik ist im einzelnen in
der finnischen Patentschrift 61 252 beschrieben. Davon
abgesehen handelt es sich bei dieser Schaltung um einen
üblichen Thyristorgleichrichter mit vier Quadranten, drei
Phasen, sechs Impulsen.
Der Gleichrichter wird über Anschlüsse
1, 2 und 3 vom Wechselstromnetz versorgt. In den
Thyristorbrücken sind als Kommutationsglieder Spulen 4, 5
und 6 vorhanden.
Der Gleichrichter weist zwei Thyristorbrücken auf, die
getrennt voneinander arbeiten und einen Motor 24 steuern.
Zu der einen Brücke gehören Thyristoren 7 bis 12 und zu
der anderen Thyristoren 13 bis 18. Während des normalen
Betriebs arbeitet je nach der Stromrichtung, die der
Motor braucht, jeweils nur eine Brücke. Der Motor 24
treibt über eine Welle 25 ein Antriebsrad 26, um das
Seile oder Kabel 27 laufen, die einem Gegengewicht 29 und
einem Fahrstuhlkorb 28 Bewegung vermitteln. Die Feld- bzw. Magneti
sierungsspule 21 des Motors
hat Anschlüsse 22 und 23. Der Motor hat
unter normalen Bedingungen eine konstante Magnetisierung.
In Fig. 2 sind die in den Wendespulen fließenden Ströme
grafisch dargestellt. In Fig. 2a bezeichnet die Spannung
U1 die dreiphasige Netzspannung mit den drei Spannungen
R, S und T. Wenn die eine oder andere der genannten
Thyristorbrücken in Betrieb ist, wird die an den Motoran
schlüssen anstehende Spannung als Differenz der Netz
spannungen R, S und T gebildet. Diese Differenzspannungen
sind in Fig. 2b auf der Koordinate U2 gezeigt. Die Diffe
renzspannungen sind mit R-S, R-T, S-T, S-R, T-R und T-S
bezeichnet. In der Zeichnung ist auch eine typische
Steuersituation der Thyristoren gezeigt, bei der eine
Spannung UM an den Motoranschlüssen vorherrscht. Diese
Spannung UM erzeugt im Motor einen Strom IM, wie aus Fig.
2c hervorgeht. Aus den jeweiligen Kurvenverläufen ist zu
entnehmen, daß im Motor infolge seiner Umdrehung eine
entsprechende Gegenspannung besteht. Da dem Fachmann die
Wirkung dieser Gegenspannung geläufig ist, wird sie hier
nicht näher erläutert.
Aus den vorstehenden Spannungen und dem Motorstrom läßt
sich schließen, daß die Ströme der Wendespulen so verlau
fen, wie sie als Ströme I1, I2 und I3 in Fig. 2d gezeigt
sind, die näher betrachtet werden sollen. Zu jedem belie
bigen Zeitpunkt fließt Strom jeweils nur in zwei Spulen.
Diese Ströme sind gleich, haben aber entgegengesetzte
Vorzeichen. Jeweils eine Spule führt keinen Strom. Auf
dieser Basis läßt sich betrachten, was geschieht, wenn
die Drosselspulen in der in Fig. 3 gezeigten Weise ange
ordnet werden. Die Spulen liegen so nahe wie möglich
beieinander und in einer Ebene an den Eckpunkten eines
gedachten Dreiecks A. Wenn z. B. durch die Spulen 4 und 5
Strom fließt, ist die Spule 6 stromfrei, und die Spulen 4
und 5 verstärken einander aufgrund der gegenseitigen
Wirkung der Induktivität, und die gesamte Induktivität
ist größer als die Summe der Teilinduktivitäten. Ferner
ist zu beachten, daß die dritte Spule, da sie keinen
Strom führt, nicht durch das Magnetfeld der beiden ande
ren Spulen gestört wird. Da dieser Zustand völlig symmet
risch ist, bleibt er ständig gleich. Folglich wird durch
die Spulen keine Asymmetrie in die Ströme eingeführt,
obgleich zwischen den Spulen wegen ihrer Nähe eine starke
gegenseitige Induktivität besteht.
Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise ist nur dann
möglich, wenn die Richtung der Windungen bei allen Spulen
gleich ist. Im Fall von Fig. 3 bedeutet dies, daß in
jeder Spule Strom mit positivem Vorzeichen im Uhrzeigersinn umläuft.
Obwohl es ratsam ist, die Spulen möglichst nahe beieinan
der anzuordnen, um die größtmögliche Wirkung der gegen
seitigen Induktivität zu erzielen, ist doch ein geringer
Abstand nötig, damit die Spulen gegeneinander elektrisch
isoliert sein können. In Fig. 3 sind die Spulen auf einer
Grundplatte 32 angebracht, die aus einem nichtmagneti
schen und vorzugsweise elektrisch nicht leitfähigen Werk
stoff bestehen sollte. In Anbetracht der Erwärmung der
Spulen sollte ein möglichst wärmebeständiger Werkstoff
gewählt sein.
Die Bodenplatte der Spulen wird in einem Kasten oder auf
einem Ständer angebracht, wobei darauf zu achten ist, daß
keine elektrisch leitfähigen und magnetischen Werkstoffe
dem Magnetfeld der Spulen zu nahe vorgesehen werden.
Selbstverständlich können die Spulen auch auf andere Weise als
gemäß der Erfindung nahe beisammen angeordnet werden. In
dem Fall kommt es jedoch zur Asymmetrie der Ströme auf
grund der gegenseitigen Induktivitäten, und das ist für
den Betrieb des Gleichrichters schädlich.
Für den Fachmann liegt aber auf der Hand, daß die Erfin
dung auf verschiedene Weise abgewandelt werden kann. So
ist die Erfindung z. B. nicht auf Thyristorgleichrichter
beschränkt. Die gleiche Anordnung der Spulen kann auch
bei Diodengleichrichtern verwendet werden.
Claims (2)
1. Anordnung von Luftkernspulen wie Thyristorkommutations
spulen in einem dreiphasigen Wechselstromgleichrichter,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (4,
5, 6) der drei Phasen (R, S, T), die in der gleichen
Windungsrichtung gewickelt sind, mit ihren Wicklungsebenen in einer einzigen Ebene
an den Eckpunkten eines gedachten Dreiecks (A) angebracht
sind, wobei die Spulen so nahe wie möglich beieinander
liegen, damit die verfügbare Induktivität erhöht ist.
2. Anordnung von Luftkernspulen nach Anspruch
dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen auf
einer Bodenplatte (32) aus elektrisch nicht leitfähigem
Werkstoff angebracht sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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