DE700342C

DE700342C - Three or more phase inductor

Info

Publication number: DE700342C
Application number: DE1938N0042118
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Richard Klaus Jovy
Original assignee: RECTRON GmbH
Current assignee: RECTRON GmbH
Priority date: 1938-06-20
Filing date: 1938-06-21
Publication date: 1940-12-18

Description

Drei- oder mehrphasige Drosselspule Es ist bekannt, zur Leistungsregelung von Wechselstromverbrauchern gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen zu verwenden. Zur Unterdrückung von elektromotorischen Kräften der Grundfrequenz und ungeradzahliger Vielfacher derselben in der Gleichstromvormagnetisierungswicklung kennt man zwei Verfahren.Three- or multi-phase choke coil It is known for power control to use DC-biased inductors for AC consumers. To suppress electromotive forces of the fundamental frequency and odd numbers There are two known multiples of these in the DC bias winding Procedure.

Entweder legt man auf einen dreischenkeligen Kern auf die Außenschenkel je eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung und auf den mittleren Schenkel die eigentliche Drosselspulenwechselstromwicklung und schaltet die beiden Gleichstromvormagnetisierungswicklungen so miteinander in Reihe, daß sich die elektromotorischen Kräfte der Grundfrequenz in ihnen aufheben.Either you put on a three-legged core on the outer legs one DC bias winding each and one on the middle leg actual choke coil AC winding and switches the two DC bias windings so in series that the electromotive forces of the fundamental frequency pick up in them.

Oder man legt auf einen ebensolchen dreischenkeligen Kern die Wechselstromwicklungen auf die äußeren Schenkel und die Gleichstromvormagnetisierungswicklung auf den mittleren Schenkel, so däß die in dem mittleren Schenkel durch die beiden äußeren Schenkel hervorgerufenen magnetischen Flüsse entgegengesetzt_gerichtet sind und die Flußharmonischen der Grundfrequenz und ungeradzahliger Vielfacher derselben sich gegenseitig aufheben.Or you put the alternating current windings on a three-legged core of the same type on the outer legs and the DC bias winding on the middle Leg, so that in the middle leg through the two outer legs induced magnetic fluxes are opposite_directed and the flux harmonics the fundamental frequency and odd multiples of the same cancel each other out.

Zur Leistungsregelung von dreiphasigen Verbrauchern durch gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen ist es bekannt, drei Drosselspulen, die in der beschriebenen Weise ausgebildet sind, auf einem Kern zu vereinigen, wobei jeweils zwei Gleichstromwicklungen auf einem Schenkel zusammengefaßt werden können, so daß man eine siebenschenkelige Drosselspule benötigt.For power control of three-phase consumers by direct current pre-magnetized Choke coils, it is known, three choke coils, which in the manner described are designed to unite on a core, each with two DC windings can be combined on one leg, so that one has seven legs Choke coil required.

Gemäß der Erfindung verwendet man bei m-phasigen Verbrauchern eine Drosselspule, die an Wechselstromwicklungen tragende Schenkel und außerdem m-L Gleichstromvormagnetisferungswicklungen tragende Schenkel besitzt. Beispielsweise verwendet man also zur Leistungsregelung eines dreiphasigen Verbrauchers eine fünfschenklige Drosselspule, die so gebaut ist, daß die Wechselstromwicklungen auf dem mittelsten und den beiden äußersten Schenkeln liegen und die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen auf die zwei Schenkel verteilt sind, die zwischen den die Wechselstromwicklungen tragenden Schenkeln liegen. Die Unterdrükkung der elektromotorischen Kräfte von Grundfrequenz und geradzahliger Vielfacher derselben in den Gleichstromvormagnetisierungswicklungen erfolgt bei einem solchen Aufbau durch eine rein magnetische Verkettung. Während man bei der einphasigen Drosselspule den Einfluß des durch die Wechselstromwicklung hervorgerufenen magnetischen Flusses auf den die Gleichstromvormagnetisierungswicklung tragenden Schenkel dadurch kompensiert, daß man die Drosselspulenwechselstromwicklung in zwei gegensinnig wirkende Teilwicklungen aufteilt, kompensiert man bei der fünfschenkligen Drosselspule die Grundwelle und die geradzahligen Oberwellen durch die magnetische Verkettung aller drei Phasen auf einem einzigen Kern. Da bekanntlich die Summe der drei Phasenspannungen in jedem Augenblick Null ist, ergibt sich damit ein vollkommenes Gleichgewicht, ohne daß die einzelnen Wechselstromwicklungen in zwei Teilwicklungen aufgeteilt werden müssen.According to the invention, one is used for m-phase consumers Choke coil, the legs carrying AC windings and also m-L DC biasing windings has supporting legs. For example, it is used for power control a three-phase Load a five-legged choke coil, which is built so that the AC windings on the middle and the two outermost legs and the DC bias windings on the two legs are distributed, the between the supporting the alternating current windings Thighs lie. The suppression of the electromotive forces of the fundamental frequency and even multiples thereof in the DC bias windings in such a structure is carried out by means of a purely magnetic linkage. While one in the single-phase choke coil the influence of the alternating current winding induced magnetic flux on the DC bias winding supporting leg compensated by the fact that the inductor alternating current winding divided into two opposing partial windings, one compensates for the five-legged one Choke coil the fundamental and the even harmonics through the magnetic Concatenation of all three phases on a single core. As is well known, the sum of the three phase voltages is zero at any moment, this results in a perfect one Equilibrium without the individual alternating current windings in two partial windings need to be divided.

In den Gleichstromvormagnetisierungswicklungen können nur noch harmonische elektromotorische Kräfte ungerader Ordnungszahl auftreten, die besonders bei einem Verbraucher, der dein Netz stark verzerrte Ströme entnimmt, beispielsweise bei einem Gleichrichter, eine beträchtliche Höhe erreichen können. Gemäß der Erfindung können diese Oberwellen ungerader Ordnungszahl durch eine zusätzliche Kurzschlußwicklung auf dem mit der Gleichstromvormagnetisierungswicklung versehenen Schenkel beseitigt werden.In the DC bias windings only harmonic Electromotive forces of odd atomic number occur, which are particularly common in a Consumer who draws heavily distorted currents from your network, for example from one Rectifier, can reach a considerable height. According to the invention can these harmonics of odd ordinal number by an additional short-circuit winding eliminated on the leg provided with the DC bias winding will.

Der Erfindungsgedanke sei im folgenden an mehreren Ausführungsbeispielen nochmals erläutert.The idea of the invention is based on several exemplary embodiments in the following explained again.

Abb. i zeigt eine fünfschenkelige Drosselspule zur Leistungsregelung eines dreiphasigen Verbrauchers. Auf den äußeren Schenkeln und dem mittleren Schenkel liegen die Wechselstromwicklungen v-y und u?-z, während die dazwischenliegenden Schenkel die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen P- N tragen, die entweder zueinander parallel oder miteinander in Reihe geschaltet sein können. Das Verhältnis des Kernquerschnitts der die Vormagnetisierungswicklungen tragenden Schenkel zu dem Kernquerschnitt der die Wechselstromwicklungen tragenden Schenkel ist so zu wählen, daß die Summe der O_uerschnitte für beide Schenkelarten gleich ist, so daß bei einer dreiphasigen Ausführung das Verhältnis der Schenkelquerschnitte Q = : Q - = 3 : 2 ist. Durch diese Maßnahme wird jeder eine Wechselstromwicklung tragende Schenkel von 1/s des gesamten, durch beide Gleichstromvormagnetisierungswicklungen erzeugten magnetischen Gleichflusses durchsetzt.Fig. I shows a five-legged choke coil for power control of a three-phase consumer. On the outer thighs and the middle thigh are the alternating current windings v-y and u? -z, while the intermediate windings Legs carry the DC bias windings P-N, either to one another can be connected in parallel or in series with one another. The ratio of the core cross-section the leg carrying the bias windings to the core cross-section of the the legs carrying the alternating current windings are to be chosen so that the sum of the O_uerschnitte is the same for both leg types, so that with a three-phase Execution is the ratio of the leg cross-sections Q =: Q - = 3: 2. By this measure will each leg carrying an alternating current winding of 1 / s des total magnetic generated by both DC bias windings Interspersed with constant flow.

Abb. 2 zeigt den Verlauf der Spannung U, an den einzelnen Phasenwicklungen der Drosselspule bei nichtvormagnetisierter und,die Spannung U' bei vormagnetisierter Drosselspule.Fig. 2 shows the course of the voltage U, on the individual phase windings of the choke coil when it is not premagnetized and, the voltage U 'when it is premagnetized Choke coil.

Abb.3 zeigt die Phasenströme bei vormagnetisierter Drosselspule, wie sie insbesondere bei Speisung eines sechsphasigen Gleichrichters auftreten.Fig.3 shows the phase currents with a premagnetized reactor, such as they occur especially when feeding a six-phase rectifier.

In Abb. 4 ist die Summe der drei Phasenströme aufgezeichnet, die in den die Gleichstromvormagnetisierun.gswicklungen tragenden Schenkeln einen magnetischen Fluß dreifacher Frequenz hervorrufen. Durch die Kurzschlußwicklung K (Abb. i) wird dieser Fluß kompensiert, so daß an der Gleichstromvormagnetisierungswicklung keinerlei störende Spannungen mehr auftreten.In Fig. 4 the sum of the three phase currents is recorded, which in the legs carrying the DC bias windings have a magnetic Induce flow of three times the frequency. Through the short-circuit winding K (Fig. I) this flux compensates so that no disturbing tensions occur more.

Die Verwendung einer Drosselspule gemäß Abb. i hat den Nachteil, daß sie bei Gleichstromvormagneti-sierung einen unsymmetrischen Widerstand darstellt, so daß sie beispielsweise zur Speisung eines sechsphasigen Gleichrichters nicht verwendbar ist, da mit steigender Gleichstromvormagnetisierung beispielsweise die Phasenspannungen i, 3 und 5 gestärkt und die Spannungen 2, 4 und 6 geschwächt werden, so daß der Gleichrichter mit steigender Aussteuerung nur noch mit 3 Anoden arbeitet. Diesen Nachteil kann man, wie Abb. 5 zeigt, durch Verwendung von zwei fünfschenkeligen Drosselspulen vermeiden, bei denen die Wechselstromwicklungen untereinander und mit dem Verbraucher in Reihe liegen, die Vormagnetisierungsflüsse dagegen gegensinnig verlaufen müssen, so daß, wie Abb. 5 und 6 zeigen, in der Drosselspule I die positiven und in der Drosselspule 11 die negativen Halbwellen geschwächt werden. Am Verbraucher liegt dann die Netzspannung abzüglich der Summe der beiden Drosselspulenspannungen U, und U,I, die, wie Abb. 7 zeigt, eine vollkommen -symmetrische Dreiphasenspannung ergibt.The use of a choke coil as shown in Fig. I has the disadvantage that it represents an asymmetrical resistance in the case of direct current bias, so that it cannot be used, for example, to feed a six-phase rectifier, since the phase voltages i, 3 and 5, for example, increase with increasing direct current bias the voltages 2, 4 and 6 are weakened so that the rectifier only works with 3 anodes with increasing modulation. This disadvantage can be avoided, as Fig. 5 shows, by using two five-legged choke coils in which the alternating current windings are in series with each other and with the consumer, while the bias fluxes must run in opposite directions, so that, as Fig. 5 and 6 show, the positive half-waves in the choke coil I and the negative half-waves in the choke coil 11 are weakened. The mains voltage is then applied to the consumer minus the sum of the two reactor voltages U, and U, I, which, as Fig. 7 shows, results in a completely symmetrical three-phase voltage.

Gemäß der Erfindung kann man schließlich mit einer einzigen fünfschenkeligen Drosselspule auskommen, wenn man die Wechselstromwicklungen eines jeden Schenkels aufteilt und sie untereinander in Zickzack schaltet. Eine solche Drosselspulenanordnung zeigt Abb.8. Durch die Zickzackschaltung wird jeweils auf jedem Schenkel eine Halbwelle geschwächt und die andere Halb-,velle verstärkt, so daß sich eine resultierende symmetrische Spannung ergibt.According to the invention you can finally with a single five-legged Choke coil get by if you have the AC windings of each leg divides and zigzags them among each other. Such a choke coil assembly Figure 8 shows. The zigzag circuit means that each leg one Half-wave weakened and the other half-wave amplified, so that there is a resulting results in symmetrical tension.

Abb. 9 zeigt die beiden Teilspannungen U, und U", die gegeneinander um 12o elektrische Grade versetzt sind. Beider Teilspannung U, sind die positiven, bei der Teilspannung U" die negativen Halbwellen geschwächt. Die Summe der beiden Teilspannungen zeigt Abb. io. Mit steigender Gleichstromvormagnetisierung liegen die positiven Halbwellen nahezu spiegelbildlich zu den negativen Halbwellen, so daß beispielsweise bei Leistungsregelung eines sechsphasigen Gleichrichters mit einer solchen Drosselspule zwar alle Phasen gleichmäßig an der Stromlieferung beteiligt sind, der Gleichrichter aber mit zunehmender Gleichstromvormagnetisierung der Drosselspule statt mit der sechsphasigen Welligkeit nunmehr nur mit .dreiphasiger Welligkeit arbeitet.Fig. 9 shows the two partial voltages U, and U ", which are opposed to each other are offset by 120 electrical degrees. For the partial voltage U, the positive, at the partial voltage U "the negative half-waves are weakened. The sum of the two Partial stresses are shown in Fig. Io. With increasing direct current bias lie the positive half-waves almost mirror images of the negative half-waves, see above that, for example, with power control of a six-phase rectifier of such a choke coil, all phases are equally involved in the delivery of electricity are, but the rectifier with increasing DC bias of the choke coil instead of the six-phase ripple now only with three-phase ripple is working.

Claims

PATEN TANsrRIJciiR: i. Three- or multiphase choke coil for power control of AC consumers by means of direct current bias, in particular for control of multiphase rectifiers, characterized in that when feeding an m-phase consumer, the choke coil has m legs carrying AC windings and also legs carrying in-1 DC bias windings.

2. choke coil according to claim i, characterized in that for Suppression of harmonic electromotive forces of odd atomic numbers one on each of the legs carrying the DC bias winding lungs Short-circuit winding is provided.

3. choke coil according to claim i or 2, characterized characterized in that to generate a symmetrical multi-phase voltage at the consumer, especially for feeding six- and multi-phase rectifiers, the alternating current windings are divided and zigzagged.

4. choke coil according to claim b, 2 or 3, characterized in that the sum of the O_uerschnitte of the alternating current windings supporting leg is equal to the sum of the cross-sections of the DC bias windings supporting leg.

5. choke coil according to one of claims i to 4 "characterized in that that with a three-phase design the cross-section of a DC bias winding supporting leg to the O_u section of the supporting an alternating current winding Schenkels is in a ratio of 3: 2.

6. Arrangement according to claims i, 2, 4 or 5, characterized in that for generating symmetrical alternating voltages, especially for feeding six- and multi-phase rectifiers, two 2 in-Z legs Choke coils are used in which either the AC windings and the direct current bias windings in opposite directions or the alternating current windings in opposite directions and the DC bias windings in the same direction with one another are connected in series.