DE902043C

DE902043C - Throttle arrangement adjustable by pre-magnetization

Info

Publication number: DE902043C
Application number: DES16697D
Authority: DE
Inventors: Otto Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-09-17
Filing date: 1939-09-17
Publication date: 1954-01-18

Description

Durch Vormagnetisierung regelbare Drosselanordnung Bei durch Vormagnetisierung regelbaren Drosseln muß dafür gesorgt sein, daß in der Gleichstrom-Erregerwicklung möglichst keine Wechselspannungen induziert werden können. EineDrosselspule, die :diese Bedingung weitgehend erfüllt, isst die sogenannte :Dtrei.schenkeldrossel. Dreischenkeldrosseln sind jedoch wegen ihrer verhältnismäßig großen Streuung zwischen den Gleich- und Wechselstromwicklungen ungünstig. Günstiger in dieser Beziehung sind Drosselanordnungen, die aus zwei Zweischenkeldrosseln bestehen. Hierfür gibt es zwei verschiedene Schaltungsmöglichkeiten. Man kann sowohl die Gleichstromwicklungen als auch die Wechselstromwicklungen beider Zweischenkeldrosseln hintereinanderschalten, wobei jedoch der Wicklungssinn einer der beiden Wicklungen in der einen Drossel anders gewählt sein muß als in der anderen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Trägheit der Regelung verhältnismäßig gering ist, daß also der; Gleichfluß der Regeldrossel sehr raschen Änderungen des Vormagnetisierungsstromes, zu folgen vermag. In den Gleichstromwicklungen wird aber nur die Grundwelle der Wechselspannung aufgehoben, während die bei Regeldrosseln unveTmeidbaren Oberwellen immer noch auf die Gleichstromwicklung zurückwirken. Eine vollständige Kompensation der Wechselspannungen in den Erregerwicklungen wind bei einer anderen Schaltung erreicht, bei der die Gleichstromwicklungen der beiden Zweischenkeldrosseln in Reihe, die Wechselstromwicklungen jedoch parallel geschaltet sind. In bezug auf den Gleichfluß stellt dann aber die Parallelschaltung der beiden Wechselstromwicklungen eine kurzgeschlossene Wicklung dar, die sich Änderungen des Gleichflussesi widersetzt und daher eine erhebliche Trägheit der Regelung bedingt. Bei Änderungen der an die Gleichstromwicklung angelegten Spannung tritt zwar augenblicklich eine entsprechende Änderung ;des Erregergleichstromes ein, nur vermag das Gleichfeld dieser Stromänderung nicht ohne Verzögerung zu folgen.Throttle arrangement controllable by pre-magnetization With by pre-magnetization adjustable chokes must be ensured that in the direct current excitation winding if possible, no alternating voltages can be induced. A choke coil that : largely fulfills this condition, eats the so-called: Dtrei.schenkeldrossel. Three-legged chokes are, however, because of their relatively large spread between the DC and AC windings unfavorable. Cheaper in this regard are throttle arrangements that consist of two two-legged throttles. For this there there are two different circuit options. You can use both the DC windings as well as the alternating current windings of both two-legged chokes one behind the other, however, the direction of the winding of one of the two windings in the one choke must be chosen differently than in the other. This arrangement has the advantage that the inertia of the regulation is relatively low, so that the; Constant flow of Control throttle is able to follow very rapid changes in the bias current. In the direct current windings, however, only the fundamental wave of the alternating voltage is canceled, while the unavoidable harmonics in regulating chokes still affect the DC winding work back. A complete compensation of the alternating voltages in the excitation windings wind achieved in another circuit in which the DC windings of the two two-legged chokes in series, but the alternating current windings in parallel are switched. In relation to the constant flow, however, the Parallel connection of the two AC windings a short-circuited winding which resists changes in the constant flow and is therefore a considerable one Due to the inertia of the regulation. In the event of changes to the applied to the DC winding Voltage occurs immediately a corresponding change; the excitation direct current one, only the constant field cannot follow this change in current without delay.

Der Erfindung liegt .die Aufgabe zugrunde, eine Drosselanordnung zu schaffen, bei der einerseits eine möglichst vollständige Kompensation der Wechselspannungen in dem Erregerkreis erzielt wird, die aber andererseits auch nur eine sehr geringe Trägheit aufweist. Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, das durch Parallelschaltung von Wicklungsteilen mit ungleicher Windungszahl die Induktivität in bezug auf das Gleichfeld vermindert wird.The invention is based on the object of a throttle arrangement create, on the one hand, the most complete possible compensation of the alternating voltages is achieved in the excitation circuit, but on the other hand only a very small one Has inertia. According to the invention this object is achieved by the Parallel connection of winding parts with an unequal number of turns increases the inductance is reduced with respect to the constant field.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i sind zunächst zwei Drosseln a und b mit den Wechselstromwicklungen d, bzw. 6 und den Gleichstromwicklungen 5 bzw. 7 vorhanden, die ähnlich wirken wie die obenerwähnte bekannte Schaltung mit parallel geschalteten Wechselstromwicklungen. Außer den beiden Drosseln a und b ist aber noch eine dritte Drossel c vorgesehen, welche drei Wicklungen i, 2 und 3 besitzt. Die Wicklung 3 liegt in Reihe mit den Gleichstromwicklungen 5 und 7 der beiden anderen Drosseln, während die beiden Wechselstromwicklungen i und 2 einander parallel geschaltet sind. Wesentlich ist dabei, daß die Windungszahlen der Wechselstromwicklungen i und 2 voneinander verschieden sind. Die Windungszahl der Wicklung i zu der der Wicklung 2, möge beispielsweise im Verhältnis io : 9 stehen. Eine Mittelanzapfung der Wicklung i bilidet den einen Wechselstromanschluß der Drosselanordnung.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. In the embodiment according to FIG. I, two throttles a and b are initially included the alternating current windings d or 6 and the direct current windings 5 or 7 are present, which act similarly to the above-mentioned known circuit with connected in parallel AC windings. In addition to the two throttles a and b, there is a third one Throttle c is provided, which has three windings i, 2 and 3. The winding 3 is in series with the DC windings 5 and 7 of the other two chokes, while the two AC windings i and 2 are connected in parallel to each other. It is essential that the number of turns of the alternating current windings i and 2 are different from each other. The number of turns of the winding i to that of the winding 2, for example, have a ratio of io: 9. A center tap of the winding i forms the one alternating current connection of the throttle arrangement.

Zwei gleichsinnig parallel geschaltete, magnetisch miteinander verkettete Wicklungen besitzen resultierend praktisch keine Induküivität. Infolgedessen können an :der Parallelschaltung von. i und 2 auch bei ungleichen Augenblicksströmen in den Wicklungen 4. und 6 keine nennenswerten Wechselspannungen auftreten. Der Grund hierfür liegt darin, daß die parallel geschalteten Wicklungen zwangsläufig mit dem gleichen magnetischen Fluß verkettet sein müssen und daß trotz verschiedener Windungszahlen die Spannung an beiden wegen der Parallelschaltung die gleiche Größe besitzen müßte.Diese Bedingungen lassen sich aber offenbar nicht gleichzeitig erfüllen.Two in the same direction connected in parallel, magnetically linked to one another As a result, windings have practically no inductivity. As a result, you can on: the parallel connection of. i and 2 even with unequal instantaneous currents in the windings 4 and 6 no significant alternating voltages occur. The reason this is due to the fact that the windings connected in parallel inevitably with the the same magnetic flux must be linked and that despite different numbers of turns the voltage on both would have to be the same because of the parallel connection Obviously, conditions cannot be met at the same time.

Tritt nun in den Erregerwicklungen der Drosselna und b eine Änderung des Erregerstromes auf, beispielsweise so, daß der volle Erregerstrom plötzlich abgeschaltet wird, ,so fließt ein Ausgleichstrom durch die Wechselstromlwicklun:gen q. und 6, der auch über die Wechsels:tromwicklungen der Drossel c fließen muß. Aus den oben angeführten Gründen widersetzt sich die Parallelschaltung von i und 2 einer Feldänderung, und es müssen infolgedessen Gegenamperewindungeri das Gleichgewicht halten. Bei dem oben angenommene Windungsverhältnis zwischen i und 2 von io :9 muß, da die für eine Magnetisierung des. Kernes übrigbleibemde Restwindungszahl nur io-9 = i, also nur ein Zehntel der Windungszahl von i beträgt, etwa der zehnfache Strom als Ausgleichstrom auftreten. Dieser hohe Ausgleichstrom verursacht in, den Ohmschen Widerständen der Wicklungen entsprechend groß-u Verluste, so daß die magnetische Energie der Drosseln a. und b sehr schnell aufgezehrt wird; die an der Wicklung i dabei entstehende Spannung stellt sich auf denjenigen. Wert ein, der notwendig ist, um dem, Ohmschen Spannungsabfall in dein Wicklungen i und 2, hervorgerufen durch den Ausgleichstrom, zu decken und die Gegenspannung von 2 zu überwinden. Die nähert sich also in ihrem Verhalten gegenüber Änderungen des Erregergleichstromes dem Verhalten eines Ohmschen Widerstandes.If a change in the excitation current occurs in the excitation windings of the chokes a and b, for example so that the full excitation current is suddenly switched off, an equalizing current flows through the alternating current windings: gen q. and 6, which must also flow through the alternating current windings of the choke c. For the reasons given above, the parallel connection of i and 2 resists a field change, and as a result, counter amp windings must keep the equilibrium. With the turns ratio between i and 2 of io: 9 assumed above, since the remaining number of turns for magnetization of the core is only IO-9 = i, i.e. only a tenth of the number of turns of i, about ten times the current must occur as a compensating current. This high equalizing current causes correspondingly large losses in the ohmic resistances of the windings, so that the magnetic energy of the chokes a. and b is consumed very quickly; the voltage that arises on winding i is applied to that. Value that is necessary to cover the ohmic voltage drop in the windings i and 2, caused by the equalizing current, and to overcome the counter voltage of 2. In its behavior towards changes in the excitation direct current, this approximates the behavior of an ohmic resistance.

Die Drosselspule c enthält, wie schon erwähnt, noch eine dritte Wicklung 3, die mit dem Erregerwicklungen der Drosseln a und b hintereinandergeschaltet ist:. Diese Wicklung soll in jedem Fall das Auftreten einer zusätzlichen Spannung in dem Gleichstromkreis verhindern. Ihre Windungszahl steht zu der Windungszahl der Wicklung i in dem gleichen Verhältnis wie die Windungszahl der Gleichstromwicklung 5 zu der Wechselstromwicklung ,4. Da die Summe der Spannungen in den Wicklungen i, 4 und 6 gleich Null ist, so, muß zwangsläufig auch die resultierende Spannung in den Wicklungen 5, 3 und 7 gleich Null sein.As already mentioned, the choke coil c also contains a third winding 3, which is connected in series with the excitation windings of the chokes a and b . This winding should in any case prevent the occurrence of an additional voltage in the direct current circuit. Its number of turns is related to the number of turns of the winding i in the same ratio as the number of turns of the direct current winding 5 to the alternating current winding, 4. Since the sum of the voltages in windings i, 4 and 6 is zero, the resulting voltage in windings 5, 3 and 7 must inevitably be zero.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig.2. Dort sind die Wechselstromwicklungen i bz.w. .I der Drosseln d und b mit verschiedenem Wicklungssinn hinterennandergeschaltet, und die Gleichstromwicklungen 2 und 5 bilden ebenfalls eine allerdings gleichsinnige Reihenschaltung. Parallel zu der letztgenannten Reihenschaltung liegt eine Reihenschaltung aus zwei weiteren Wicklungen 3 und 6. Die Windungs.zahlen gleichartiger Wicklungen mögen untereinander gleich sein. Es mögen also die Wicklungen i und q. bzw. 2 und 5 bzw. 3 und 6 je unter sich übereinstimmen. Dagegen müssen die. Windungszahlen der Wicklungen .2 und 3 ebenso wie die der Windungen 5 und 6 verschieden, z. B. im Verhältnis io :9 gewählt sein. Nimmt man an, däß ,an den Enden der Reihenschaltung aus 2 und 5 eine Wechselspannung auftritt, so, wird eine gleichphasige, aber im Verhältnis derWin.dungszahl kleine@reWechselspannung auch an den: Enden der Reihenschaltung aus den Wicklungen 3 und 6 entstehen.. Da andererseits die beiden Reihenschaltungen durch ihre Parallelschaltung auf gleiche Spannungen gehalten, werden, so muß sich ein Ausgleichst!rom einstellem, der eine Angleichung der Wechselspannungen in 2 und 5, 3 und 6 und i und q. herbeiführt. Bei gleichen Augenblickswerten der Spannung in i und q. können auch keine Ausgleichströme mehr auftreten.Another embodiment is shown in FIG. There are the AC windings i or w. .I of the chokes d and b connected one behind the other with different winding directions, and the direct current windings 2 and 5 also form one, however, in the same direction Series connection. A series circuit is parallel to the last-mentioned series circuit from two further windings 3 and 6. The number of windings of similar windings may be equal to one another. So the windings i and q like it. or 2 and 5 or 3 and 6 each match among themselves. Against this they have to. Number of turns the windings .2 and 3 as well as those of the windings 5 and 6 different, z. B. be chosen in the ratio io: 9. If one assumes that, at the ends of the series connection an alternating voltage occurs from 2 and 5, so it becomes in-phase, but im Ratio of the number of turns small @ re AC voltage also at the ends of the series connection from the windings 3 and 6 arise .. On the other hand, the two series connections must be kept at the same voltages by being connected in parallel set an equalizing current which allows the alternating voltages to be equalized in 2 and 5, 3 and 6 and i and q. brings about. With the same instantaneous values of the voltage in i and q. compensating currents can no longer occur.

Plötzliche Änderungen .des Erregergleichstromes bewirken in den Wicklungen 2, 5, 6 und 3 dieselben Ausgleichströme wie in, den. Wicklungen i und 2 der Schaltung nach Fig. i.Sudden changes in the DC excitation current cause the windings 2, 5, 6 and 3 the same Equalizing currents as in, the. Windings i and 2 of the circuit according to FIG.

Die magnetische Trägheit wird also auch bei dieser Schaltung ganz erheblich vermindert, und zwar sogar noch bis unter die natürliche Trägheit der eingangs erwähnten bekannten: Schaltung mit hintereinandergeschalteten Wechselstrom- bzw. Gleichstromwicklungen:.The magnetic inertia is also complete with this circuit considerably reduced, even below the natural inertia of the known at the outset: circuit with series-connected alternating current or DC windings :.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens kommt überall dort in Betracht, wo eine kleine Trägheit notwendig ist und wo eine größere Wechselspannung im Erregerkreis unangenehm und eine symmetrische Wechselspannung erwünscht ist. Das ist insbesondere der Fall bei der selbsttätigen Regelung von Wechselstromkreisen, von Gleichrichtern und Maschinen sowie bei der Steuerung und Überwachung von Stromkreisen..The application of the inventive concept comes into consideration wherever where a little inertia is necessary and where a larger alternating voltage in the excitation circuit uncomfortable and a symmetrical AC voltage is desirable. That is particular the case with the automatic regulation of AC circuits, of rectifiers and machines as well as in the control and monitoring of electrical circuits ..

Claims

PATENT CLAIMS: i. Throttle arrangement adjustable by pre-magnetization, characterized in that by parallel connection of winding parts with unequal Number of turns the inductance is reduced with respect to the constant field.

2. Throttle arrangement according to claim i, characterized in that between two chokes, their alternating current windings are connected in parallel, a third choke with two connected in parallel AC windings of unequal number of turns is arranged so that their DC winding with those of the other two throttles is in series and the center of their one AC power supply that forms an AC connection.

3. Throttle arrangement according to claim 2, characterized in that all three chokes have the same number of turns ratio between. Have AC and DC windings. q .. throttle arrangement according to claim i, characterized by two chokes connected in series on the alternating current side each with two direct current windings with an unequal number of turns, whereby the similar DC windings of both chokes are in series with each other and the oaths so. resulting series connections are connected in parallel. 5. Throttle arrangement according to claim i to q., characterized in that the turns ratio between the parallel-connected windings of a choke is about 9: io or smaller.