Schaltdrossel Gegenstand des Patents 730 r$6 ist eine Schaltdrossel
für vorzugsweise periodisch betätigte Wechselstromschalteinrichtungen, insbesondere
für mechanische Stromrichter. Der Zweck einer solchen Schaltdrossel ist es, die
Stromunterbrechung zu erleichtern, indem sie die Stromkurve derart verzerrt, daß
in der Nähe jedes Stromnulldurchganges eine stromschwache Pause entsteht, während
welcher die Kontakttrennung vor sich gehen kann. Nach dem Hauptpatent besteht der
sich sättigende Eisenkern einer derartigen Schaltdrossel aus flach übereinandergewickelten
Lagen von Eisenband und besitzt vorzugsweise Ringform. Mit der Erfindung wird nun
die Aufgabe gelöst, auf einem solchen Kern. die Wicklung möglichst vorteilhaft unterzubringen
und dabei möglichst günstige elektrische Bedingungen hinsichtlich der gewünschten
Wirkung und der Herabsetzung der unvermeidlichen Verluste zu schaffen.Switching choke The subject of patent 730 r $ 6 is a switching choke for preferably periodically operated AC switching devices, in particular for mechanical power converters. The purpose of such a switching choke is to facilitate the interruption of the current by distorting the current curve in such a way that a low-current pause occurs in the vicinity of each current zero crossing, during which the contact separation can take place. According to the main patent, the saturating iron core of such a switching inductor consists of layers of iron strip wound flat on top of one another and preferably has a ring shape. The invention now solves the problem on such a core. to accommodate the winding as advantageously as possible and thereby create the most favorable electrical conditions with regard to the desired effect and the reduction of the inevitable losses.
Die Wirkung der Schaltdrossel beruht bekanntlich darauf, daß sie bei
Unterschreitung eines bestimmten, im Vergleich zum Belastungsstrom sehr kleinen
Stromwertes praktisch die gesamte treibende Spannung des Stromkreises übernimmt
und damit innerhalb einer gewissen Zeit, nämlich der erwähnten stromschwachen Pause,
praktisch
keine Stromänderung gestattet. Wird für den Kern der Schaltdrossel
eine sehr hochwertige Eisensorte mit scharfem Knick der Magnetisierungskennlinie
verwandet, wie z. B. 5oprozentiges Carbonylnickeleisen oder Siliziumeisen mit vorzugsweise
3 bis 4% Siliziumgehalt, so erfolgt die übernahme der Spannung wegen des scharfen
Knickes der Mägnetisierungskennlinie sehr schnell. Nun besitzt aber die Wicklung
jeder Schaltdrossel eine gewisse Eigenkapazität, ferner - eine gewisse Kapazität
gegen den Kern, und gegen. Erde. In erster Annäherung kann man daher als Ersatzschaltbild
der wirklichen Spule eine Induktivität mit parallel geschaltetem Kondensator . annehmen.
Der Parallelkondensator verzögert den Anstieg- der Spannung an der Schaltdrossel
entsprechend der langsamer vor sich gehenden Kondensatoraufladung. Der Kondensator
macht also im _ ersten Augenblick die Schaltdrossel unwirksam. Es schließt sich
ein durch Ausgleichströme hervorgerufener nahezu ungedämpfter Schwingungsvorgarng
an. Die Frequenz dieses Ausgl:eichvorganges ist um so höher und die Schwingung klingt
um so schneller ab, je kleiner die Parallelkapazität -dies Ersatzschaltbildes ist.The effect of the throttle is known to be based on the fact that it is at
Falling below a certain value, which is very small compared to the load current
Current value practically takes over the entire driving voltage of the circuit
and thus within a certain time, namely the mentioned low-current pause,
practically
no change in current allowed. Used for the core of the switching reactor
a very high quality iron type with a sharp bend in the magnetization characteristic
related, such as B. 5% carbonyl nickel iron or silicon iron with preferably
3 to 4% silicon content, so the takeover of the tension takes place because of the sharp
The magnetization curve kinks very quickly. But now has the winding
each switching reactor has a certain self-capacitance, furthermore - a certain capacity
against the core, and against. Earth. As a first approximation, one can therefore use an equivalent circuit diagram
the real coil has an inductance with a capacitor connected in parallel. accept.
The parallel capacitor delays the rise in voltage at the switching inductor
corresponding to the slower charging of the capacitor. The condenser
makes the switching throttle ineffective at the first moment. It closes
an almost undamped oscillation process caused by equalizing currents
at. The frequency of this equalization process is all the higher and the oscillation sounds
the faster the smaller the parallel capacitance - this equivalent circuit diagram is.
Nach der Erfindung werden daher die Spulen auf dem Eisenkern so aufgebaut,
daß :sie geringe Eigenkapazität und geringe Kapazität gegen den Eisenkern besitzen.According to the invention, therefore, the coils on the iron core are constructed in such a way that
that: they have low intrinsic capacity and low capacity against the iron core.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.Various exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing
shown.
In Fig. i ist - der -ringförmige Eisenkern der Schaltdrossel mit 5
bezeichnet. Auf diesem ist die Wicklung in Form von Scheibenspulen 41, 42; 43 usw.
aufgebracht. Dieser Wicklungsaufbau ist außer aus den oben angegebenen Gründen auch
noch deswegen besonders vorteilhaft, weil er eine gute Ausnutzung des vom Kern umschlossenen
Ringraumes bei gleichzeitiger Kühlung der Wicklung durch Zwischenräume zwischen
den einzelnen Spulen ermöglicht. Noch besser wird die Raumausnutzung, wenn man den
Scheibenspulen einen keilförmigen Querschnitt, z, B. gemäß Fig. 2, gibt, wobei die
dem Eisenkern zunächst liegenden Lagen eine größere Anzahl Windungen, besitzen als
die äußersten Lagen jeder Teilspule.In Fig. I - the ring-shaped iron core of the switching throttle with 5
designated. On this is the winding in the form of disc coils 41, 42; 43 etc.
upset. This winding structure is also for the reasons given above
still particularly advantageous because it makes good use of what is enclosed by the core
Annular space with simultaneous cooling of the winding through spaces between
allows the individual coils. The use of space is even better if you use the
Disk coils have a wedge-shaped cross section, for example according to FIG. 2, the
The layers closest to the iron core have a greater number of turns than
the outermost layers of each sub-coil.
Eine weitere Maßnahme, den Kupferfüllfaktor der Ringkernöffnung so
groß wie möglich. zu machen, besteht darin, daß Scheibenspulen mit verschiedener
Lagenzahl und daher verschiedener radialer Höhe abwechselnd nebeneinander angeordnet
werden. Beispielsweise ist nach Fig. 3.: jede zweite Spule 2q.1, 242, 243 Usw. mit
geringerer radialer Wicklungshöhe ausgeführt als die dazwischenliegenden Spulen
141, 142, 143 usw. Es kann natürlich auch eine drei- und mehrfache Abstufung der
aufeinanderfolgenden Scheibengewählt werden.Another measure, the copper fill factor of the toroidal core opening like this
big as possible. to make is that disc coils with different
Number of layers and therefore different radial heights arranged alternately next to one another
will. For example, according to Fig. 3: every second coil 2q.1, 242, 243 etc. with
designed with a lower radial winding height than the coils in between
141, 142, 143 etc. It can of course also be a three or more graduation of the
consecutive slices.
Der Aufbau der Wicklung aus Scheibenspulen ist insbesondere für Hochspannungsschaltdrosseln
vorteilhaft, weil überall zwischen' Punkten, zwischen denen ein Ilohes Potentialgefälle
besteht, Isolierabstände aufrechterhalten werden, und weil der -regelmäßige -Aufbau-ein
übersichtliches Feldbild schafft im Gegensatz zu solchen Wicklungen, bei: denen
die Windungen auf dem kleineren inneren Umfang des Eisenkerns und auf dem größeren
äußeren Umfang des Eisenkerns gleich dicht nebeneinandergewickelt sind, indem zur
Ausfüllung der Lücken, auf der Außenseite des Eisenkerns. Drähte nebeneinander in
der gleichen Wicklungslage angeordnet sind, welche auf der Innenseite des Kerns
verschiedenen Wicklungslagen angehören. Infolge des übersichtlichen Aufbaues der
Scheibenspulen Wicklung ist es dann möglich, an besonders gefährdeten Stellen, an
denen Punkte verschiedenen Potentials einander sehr nahe kommen, besondere Schutzmaßnahmen
zu treffen, beispielsweise durch Anordnung von Zwischenlagen aus festem Isolierstoff.The construction of the winding from disc coils is particularly useful for high-voltage switching reactors
advantageous because everywhere between 'points, between which there is an Ilohes potential gradient
exists, isolation distances are maintained, and because of the regular construction a
In contrast to such windings, creates a clear field image in: those
the turns on the smaller inner circumference of the iron core and on the larger one
outer circumference of the iron core are equally tightly wound by for
Filling in the gaps on the outside of the iron core. Wires side by side in
the same winding layer are arranged, which is on the inside of the core
belong to different winding layers. Due to the clear structure of the
Disc coil winding is then possible in particularly endangered areas
where points of different potential come very close to each other, special protective measures
to be met, for example by arranging intermediate layers made of solid insulating material.
Weitere Verbesserungen durch Verringerung der Kapazität der Wicklung
gegen -den Eisenkern können :durch Aufteilung in parallele Wicklungszweige erzielt
werden.Further improvements by reducing the capacity of the winding
against -the iron core can: achieved by dividing it into parallel winding branches
will.
Man kann ferner die Kapazität der Schaltdrossel dadurch herabsetzen,
daß man sie in mehrere Teilspulen mit je einem eigenen Eisenkern unterteilt und
diese Teilspulen hintereinanderschaltet. Die Kapazitäten einer Spule sind dann hintereinandergeschaltet,
so daß die resultierende Kapazität der Wicklung allein und der Wicklung gegen die
Eisenkerne für die ganze Schaltdrossel sehr klein wird. Es verbleibt nur die Kapazität
der Spule gegen Erde bzw. gegen den Ölkessel oder ein entsprechendes metallisches
Gehäuse. Die letztere kann man aber durch geeignete Bemessung des Ölkessels bzw.
Gehäuses klein halten.You can also reduce the capacity of the switching throttle by
that they are divided into several sub-coils, each with its own iron core
these sub-coils are connected in series. The capacities of a coil are then connected in series,
so that the resulting capacitance of the winding alone and the winding against the
Iron cores for the whole switching reactor becomes very small. Only the capacity remains
the coil against earth or against the oil tank or a corresponding metallic
Casing. The latter can, however, be achieved by appropriately dimensioning the oil boiler or
Keep the case small.