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Schaltdrossel Es ist bereits eine Schaltdrossel für vorzugsweise periodisch
betätigte Wechselstromschalteinrichtungen, insbesondere für mechanische Stromrichter,
vorgeschlagen worden, deren Eisenkern aus flach übereinander gewickelten Lagen von
Eisenband besteht und vorzugsweise Ringform besitzt. Zweck einer solchen Schaltdrossel
ist es, die Stromunterbrechung dadurch zu erleichtern, daß infolge der sprunghaften
Entsättigung des Eisenkerns in der Nähe jedes Stromnulldurchganges eine stromschwache
Pause entsteht, während welcher die Kontakttrennung vor sich gehen kann. Es ist
auch bereits vorgeschlagen worden, die Magnetkerne der Schaltdrosseln aus einer
zusätzlichen Stromquelle, vorzugsweise mit Gleichstrom vorzumagnetisieren, wodurch
der Augenblickswert des Stromes,'bei welchem die Sättigung bzw. Entsättigung eintritt,
beeinflußt wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird nun die Aufgabe gelöst, die Vormagnetisierungswicklung
so anzubringen, daB möglichst günstige Feldverhältnisse erzielt werden und gleichzeitig
auf .einfache Weise die für hohe und höchste Betriebsspannungen erforderliche Isolation
geschaffen wird.
Die Erfindung besteht darin, daß die zusätzliche
Erregerwicklung- zur Vormagnetisierung des Eisenkerns sta'bförmig in der Magnetkernachse
angeordnet ist.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Fig. i zeigt das Schema einer Einzelanordnung, Fig. 2 eine Mehrfachanordnung
mit konstruktiven Einzelheiten und. Fig. 3 das Schema eines vollständigen Satzes
von Schaltdrosseln für eine Dreiphasen-Stromrichteranordnung.
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In Fig. i ist die Schaltdrossel im Schnitt gezeichnet, ihre Wicklung
4 umschließt den vorzugsweise ringförmig gewickelten Bandkern 5 vollständig. In
der Magnetkernachse, d. h. in der Mittellinie des freien Wicklungsfensters des Magnetkerns,
ist das beispielsweise -aus drei geraden Drähten oder Stäben bestehende Leiterbündel
6 angeordnet. Durch die Anschlußleitungen 6o sind diese zu 'einer Spule vervollständigt
und zu den Klemmen 8 geführt, mit denen die Spule an die Erregerstromquelle über
in der Zeichnung nicht dargestellte Regel- und Stabilisierungseinrichtungen angeschlossen
werden kann. Bei genügender Länge des Leiterbündels 6 hat diese Anordnung den Vorteil,
daß die von der Vormagnetisierungswicklung erzeugte Feldstärke längs des Magnetkerns
5 praktisch konstant ist und eine Streuung des Induktionsflusses in der Spulenumgebung
vermieden wird.
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Da die in der Vormagnetisierungswicklung induzierten Spannungen keine
Stromänderungen verursachen sollen, muß der Vormagnetisierungskreis mit Hilfe von
Reaktanzen stabilisiert sein. Die Größe der induzierten Spannung hängt von der an
der Hauptwicklung auftretenden Spannung, welche die Größenordnung der Betriebsspannung
zu erreichen pflegt, und vom Verhältnis der Windungszahlen der Hauptwicklung und
der Vormägnetisierungswicklung ab. Ist z. B. für einen bestimmten Fall die in der
Hauptwicklung induzierte Spannung gleich ioo ooo V und beträgt -deren Windungszahl
etwa iooo, so würde in einer Vormagnetisierungswicklung von nur einer Windung eine
Spannung von ioo V induziert werden. Man muß also die Windungszahl der Vormagnetisierungswicklung
klein halten, um mit geringem Isolationsaufwand auszukommen. Es ist daher vorteilhaft,
nur eine Windung zu benutzen.
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Diese Windung kann, wie Fig.2 zeigt, als Mittelbolzen 61 ausgeführt
sein, der zur Verspannung mehrerer Schaltdrosseln 41, 42, 43 auf einem Traggerüst.
benutzt - werden kann. Die Spulen 41, 42 und 43 können zu verschiedenen Phasen gehören,.
sie können aber auch Teilspulen einer einzigen Phase in einer Mehrphasenanordnung
sein. Das Traggerüst besteht aus einer Grundplatte 21 mit Füßen 22, mehreren Balkenkreuzen
23 sowie Zwischenlagen 24. Der Spannbolzen 61 geht durch die Mitten der Balkenkreuze
hindurch und ist an beiden Enden mit Unterlegplatten und Muttern versehen: Die Anschlußltitungen
6o sind mit Hilfe von weiteren Muttern auf dem Spannbolzen befestigt. Auch wenn
nur eine einzige Schaltdrossel für sich allein aufgestellt ist, kann ein Mittelbolzen
mit Vorteil zur Befestigung am Traggerüst und gleichzeitig zur Führung des Vormagnetisierungsstromes
verwendet werden. Diese Anordnung, bei welcher der Mittelbolzen zwei verschiedene
Aufgaben gleichzeitig erfüllt, ist auch in Anlagen mit niedriger Betriebsspannung
zweckmäßig.
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Die Vorrnagnetisierungswicklung wird wegen der kleinen Windungszahl
von einem verhältnismäßig großen Strom durchflossen. Die zur Überwindung der Ohmschen
Widerstände erforderliche Spannung ist aber sehr klein. Es ist daher unzweckmäßig,
die Vormagnetisierungswicklung aus einem Gleichstromnetz normaler Spannung zu speisen,
weil dann der Spannungsüberschuß in Vorwiderständen vernichtet werden müßte, wodurch
erhebliche Verluste entstehen würden. Es ist daher ratsam, die Vormagnetisierungswicklung
von einem besonderen Gleichrichter kleinerer Spannung zu speisen. Als solcher eignet
sich am besten ein kleiner Kontaktgleichrichter, da bei diesem an den Unterbrechungsstellen
zwischen den Kontakten keine Spannungsverluste auftreten. Da zur Stabilisierung
des Vormagnetisierungskreises eine große Drossel benötigt wird, ist für den Hilfsgleichrichter
eine besondere Glättungsdrossel nicht notwendig. Außerdem kann es unter Umständen
genügen, für den Hilfsgleichrichter statt einer Sechsphasenschaltung eine einfache
Dreiphasenschaltung zu benutzen, weil aus den schon erwähnten Gründen die Welligkeit
des Gleichstromes sowieso klein ist.
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In Fig. 3 ist ein dreiphasiger Schaltdrosselsatz mit einer derartigen
Vormagnetisierungseinrichtung dargestellt. Darin sind für jede der drei Phasen drei
hintereinandergeschaltete Teildrosselspulen 41, 42, 43 bzw. 44, 45, 46 bzw. 47,
48, 49 vorgesehen, die jeweils durch einen Spannbolzen 61, 62, 63 zusammengehalten
werden. Die drei Spann-' bolzexi sind in der gezeichneten Weise hintereinandergeschaltet;
wobei sich die in ihnen induzierten Spannungen zum Teil gegenseitig aufheben. Der
Einfluß der verbleibenden Welligkeit der induzierten Gesamtspannung wird mit Hilfe
der Stabilisierungsdrossel 16 beseitigt, welche gleichzeitig zur Glättung des von
dem Hilfsgleichrichter gelieferten Gleichstromes dient. Der Hilfsgleichrichter arbeitet
mit Kontakteinrichtungen 32, die mit den Hilfsschaltdrosseln 34 in Reihe geschaltet
sind. Die Kontakteinrichtung 32 wird synchron mit der Speisespannung des Hilfsgleichrichters
angetrieben. Wird der Hilfsgleichrichter aus .der Sekundärwicklung 72 eines Transformators
gespeist, dessen Primärwicklung 71 an dem gleichen Drehstromnetz liegt, aus dem
auch der nicht dargestellte Hauptstromrichter gespeist wird, so ist es zweckmäßig,
die Antriebswelle für die Kontakteinrichtung des Hilfsgleichrichters mit der Antriebswelle
des Hauptstromrichters zu kuppeln bzw. zu vereinigen, .sie kann aber natürlich auch
von einem besonderen kleinen Synchronmotor angetrieben werden.
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Zur Regelung des Stromes und der Spannung auf der Ausgangsseite, des
Hauptstromrichters -kann nach früheren Vorschlägen entweder die Vor=
magnetisierung
der Schaltdrossel allein oder die Phasenlage der Kontaktbewegung allein geändert,
oder es können auch diese beiden Regelmöglichkeiten miteinander kombiniert werden.
Zur Änderung der Vormagnetisierung kann ein vorgeschalteter Regelwiderstand 14 verwendet
werden. Stattdessen kann man zur Vermeidung von Regelverlusten die Gleichspannung
im Vormagnetisierungskreis entweder durch Phasenverschiebung des Antriebes der Hilfsgleichrichterkontakte
32 oder durch eine weitere Vormagnetisierungswicklung auf den Hilfsschaltdrosseln
34 oder durch eine Kombination der beiden Maßnahmen regeln. Sind die Kontakte des
Hilfsgleichrichters mit denen des Hauptgleichrichters, wie oben erwähnt, mechanisch
gekuppelt, so kann mit der Verstellung des gemeinsamen Antriebes allein gleichzeitig
eine Phasenverschiebung der Hauptkontaktbewegung und die entsprechende Veränderung
der Vormagnetisierung mittels Phasenverschiebung der Hilfskontaktbewegung erzielt
werden.