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Schaltdrossel Für Schalter und ähnliche Einridlhtungen zum Unterbrechen
von elektrischen Stromkreisen, wie Stromrichter mit mechanischen Kontakten oder
Entladungsstrecken, .ist dneAnwendung sogenannter Schaltdrosseln vorgeschlagen worden,
welche kurz vor der Unterbrechung bzw. dem Stromnulldurchgang eines Stromes dessen
Stromkurve abflachen bzw. in dieser eine sogenannte Stufe schaffen sollen. Bisher
wurden diese Schaltdrosseln mit einem Kern aus einem hochwertigen Material mit möglichst
rechteckiger Magnetisäerungskennlüntie hergestellt und vielfach auch noch mit einer
besonderen Vormagnetisierungswicklung versehen. Der erforderliche Aufwand für dias
magnetische Material ist also bei diesen bekannten Ausführungen sehr hoch.
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Erfindungsgemäß wird ein verbesse Tter Aufbau einer solchen Schaltdrosselspule
vorgeschlagen, bei welchem für den Kern der Hauptwicklung normales Blech benutzt
ist und dieser Kern außer der Hauptwicklung nach Arteines Stromwandlers eine oder
mehrere widerstandsarme, in sich geschlossene Zusatzwicklungen trägt, die außer
diesem Kern je einen Kern aus einem .hochwertigen Eisem mixt möglichst rechteckiger
Magnetisierungskenn.länne umfassen. Es liegt dann eine Anordnung vor, bei welcher
jede Hauptwicklung z. B. durch den entsprechenden Anodenstrom des Gleichrichters
in
dem Hauptkern eine entsprechende Durchflutung bildet. Die Anordnung
aus Haupt- und Zusatzwicklungen wirkt wie ein Stromwandler, so daß in der Zusatzwicklung
als Sekundärwicklung derjenige Strom fließt, der drein Übersetzungsverhältnis der
Wicklungen entspricht. Befindet sich der Ne#b.enkern im Sättigungszustand, dann
wirkt er nur gleich einem Luftkern in der Wicklung, und die für die Zusatzwicklung
hervorgerufene Reaktanz ist klein. Damit .ist auch die in dem Hauptstromkreis von
der Hauptwicklung gebildete Reaktanz klein. Wenn jedoch der Nebenkern durch das
Ab-
sinken des Stromes ungesättigt wird, so ist die Induktivität der Zusatzwicklung
sehr groß, und dementsprechend ist auch die in dem Hauptstromkreis an der Hauptwicklung
auftretende Reaktanz groß.
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Die von der in dem Anodenkreis liegenden Primärwicklung bzw. Hauptwicklung
der Anordnung erzeugte Durc fflutu.ng ruft jeweils in der Zusatzwicklung bzw. Sekundärwicklung
einen Strom hervor, der dieselbe Kurvenform wie diiese Durchflutung hat, d. h. dieselbe
Kurvenform wie der Primärstrom, jedoch ohne diessen Gleichs.tromkomponente. Somit
erfolgt der Nulldurchgang des in der Sekundärwicklung induzierten. Stromes entsprechend
der übersetzten Wechseldurchflutung, und die Erscheinung der Entsättigung des Zusatzkernes
ist durch den Verlauf dieses Wechselstromes bestimmt. Für den Fall, daß zwei Hauptwicklungen
auf dem Hauptkern mit den Strömen zweier um 18o° elektrisch gegeneinander versetzt
arbeitender Anoden gespeist werden, ist von vornherein eine reine Wechseldurchflutung
vorhanden. Damit werden auf der Sekundärseite die Ströme genau nachgebildet, d.
h., sie erreichen primär- und; sekundärseitig praktisch zur gleichen Zeit den Wert
Null.
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Die Erscheinung der Entsättigung des Zusatzkernes tritt bei nur einer
Hauptwicklung auf dem Hauptkern also nur dann ein, wenn der Strom in der Hauptwicklung
nahe dem Wert der Gleichstromkomponente des Primärstromes ist. Damit in diesem Fall
die Ummagnetisierung bzw. Entsättigung des Zusatzkernes nahe dem Stromnullwert des
Primärstromes erfolgt, erhält erfindungsgemäß der Zusatzkern eine Vormagneti.s.ierung,
- deren Größe durch den Wert der Gleichstromkomponente des Primärstromes bestimmt
ist. Im Fall zweier Hauptwicklungen mit einer Speisung durch um i8o° elektrisch
gegeneinander versetzte Ströme tritt die Erscheinung nahe dem Stromnullwer.t des
Primärstromes ein.
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Das. Verhalten einer erfindungsgemäßen Drossel ist in den kurzen in
Frage kommenden Zeiträumen also gleichwertig einer solchen mit einem Kern aus magnetisch
hochwertigem Material, auf welchem nur dite Hauptwicklung bzw. -wicklungen angeordnet
sind.
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Jeder der Zusatzkerne aus hochwertigem Material wird ferner mit einer
Vorm@agnetisierungswicklung versehen, um, in der Fig. i graphisch betrachtet, das
Koordinatensystem für die Magnetisierungskennlini.e des Zusatzkernes nach links
bzw. die Magnetisierungskennlinie im Koordinatensystem nach rechts zu verschieben,
so daß tatsächlich bei geringen Strömen noch der entsättigte Teil der @ Magnetisierungskennlinie
des Werkstückes durchlaufen und die Zusatzkernanordnung wirksam wird.
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Da die Anordnung nur in sehr kurzen Zeiträumen wirkt, kann der Zusatzkern
für seine Vormagnetisierung mit Wechselstrom erregt werden.
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Hat man mehrere Zusatzkerne, so kann die Einrichtung durch entsprechende
verschiedene Vormagnetiszerung der einzelnen Kerne so getroffen werden, daß diese
zu verschiedenen Zeitpunkten und d amit bei verschiedenen Stromwerten aus der Sättigung
heraustreten. Jede Zusatzkeruwicklung wirkt entsprechend für sich auf die Hauptwicklung
zurück, so daß jede eine Abflachung bzw. Stufe an der Kurve des Stromes liefert,
der durch die Hauptwicklung bzw. -wicklungen fließt.
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Auf jedem der Zusatzkerne kann außer der Vormagnetisierungs.w.icklung
noch die Wicklung eines Streckkreises angebracht sein, durch den die Stufenlage
noch mehr auf die Ho.rizontaile zu verflacht wird.
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Eine entsprechende Anordnung in schematischer Darstellung zeigt als
Ausführungsbeispiel die Fig. 2 der Zeichnung. i bezeichnet den Hauptkern aus normalem
Dynamoblech mit den beiden Hauptwicklungen 2 und 3, die z. B. in den Zuleitungen
um i8o° elektrisch verschoben wirkender Anoden eines Entladfungsgefäßes liegen.
Auf .dem Kern i sind zwei weitere Wicklungen 4 und 5 vorgesehen, welche gleichzeitig
durch die Kerne 6 und 7 aus hochwertigem Eisen mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskennlinie
hindurchgeführt sind. Zur Vormagnetisierung der Kerne 6 und 7 dienen die von einer
Wechselstromquelle gespeisten Wicklungen 8 und 9, in deren Zuleitung ein regelbarer
Widerstand io liegt. Die beiden Wicklungen i i bzw. 12 auf den Zusatzkernen bilden
zusammen mit dem Kapazitäten 13 bzw. 14 und dem Reihenwiderstand 15 bzw. 16 je einen
Streckkreis in der Anordnung. Als Zusatzwicklung genügt jeweils eine einzige Wicklung.
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Eine praktische Ausführung veranschaulichen zum Teil ebenfalls schematisch
die Fig. 3 und 4 der Zeichnung in zwei entsprechenden Rissen.
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2o ist der Hauptkern mit den beiden Hauptwicklungen2 i und 22 auf
den vertikalen Schenkeln. 23 und 24 sindZusatzkerne aus einem z. B. spiralig aufgewickelten
hochwertigen magnetischen Werkstoff mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskennlinie.
Durch den Hauptkern ist eine Schiene 25 hindurchgeführt. Auf dieser ist an
jedem Ende eine aus zwei parallelen Schienen hergestellte Zuleitung 26 bzw.
27 zu den rohrförmigen Leitern 28 und: 29 befestigt, welche durch die Kerne
23 und 24 hindurchgeführt sind. An diesen Kernen sind bei 3o bzw. 31 die Vormagnetisderungswicklungen
angedeutet.
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Die Einschaltung der erfindungs-Lmäßen Drosseln in einer Anlage veranschaulicht
schematisch die Fig. 5. 4o bezeichnet ein seahsanodiges Entladungsgefäß,
welches
über den Transformator 41 mit sekundärseitiger sechsphasiger Schaltung mit Saugdirossel42
betrieben wird zur Speisung des Verbrauchers q.3. Für je zwei um i8o° elektrisch.
versetzt arbeitende Anoden ist eine erfindungsgemäße Drossel benutzt, wie sie z.
B. durch die gestrichelt eingetTageneUmrandungqq. angedeutet ist.
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In der Fig.6 sind die Amperewindungen der Zusatzwicklung bzw. -wicklungen
und diejenigen der Vormagnetisierungen in verschiedenem Maßstabe dargestellt für
eine erfindtungsgemäße Anordnung unter Benutzung zweiter Hauptwicklungen mit einer
Speisung durch um i 8o° elektrisch gegeneinander verschobene Ströme.
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In dien Punkten Al' Az usw., d. h. in den Augenblicken, wo
die entsprechenden Ströme durch die Hauptwicklungen abklingen, wird durch den Vormagrnetisierungsstrom
eine zusätzliche Durchflutung im Zusatzkern erzeugt, so daß die Magnetisierungskennlinie
nach Fig. i von A über C nach D
durchlaufen wird. Wenn nun im Punkt
B, nach Fig. 6 wieder ein Stromanstieg in umgekehrter Richtung erfolgt, dann wird
die Magnetisierungskennlinie in der Richtung von D nach E durchlaufen, d. h., es
entsteht keine Stufe; denn der Zusatzkern befindet sich wieder im Zustand der Sättigung.
An den Punkten A2 und B2 nach Fig. 6 wiederholt sich dasselbe Spiel, nur in der
umgekehrten Richtung. ;fit dem Abklingen des Stromes der Zusatzwicklung in A2 wird
die Magnetis.ieru:ngskurve nachFig. i von E über F nach G durchlaufen. Mit der Umkehr,der
Stromrichtung in B2 nach Fig. 6 wird die MagnetisIerumgskennlinie von C in Richtung
A durchlaufen ohne Stufenerzeugung an der primären Stromkurve.
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Die erfindungsgemäßen Drosselsysteme können auch noch für die Spannungsregelung
des Gleichrichters verwendet werden, indem noch eine Vormagnetisierung mittels der
bereits vorhandenen oder zusätzlichen Wicklungen an den Zusatzkernen benutzt wird,
durch die der magnetische Zustand des Zusatzkernes im Zeitpunkt des Stromeinsatzes
des bzw. dies jeweiligen Primärstromes derart bestimmt wird, d@aß vor Erreichen
des Sättigungszustandes noch ein Teil der vorangehenden Magnetisierungskennlinie
durchlaufen werden muß zur Erzielung eines analogen Effekts, wie z. B. bei der Gittersteuerung
von Gasentladiungsgefäßen.
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Die beschriebenen Schaltdrosseln können .gegebenenfalls auch für den
Betrieb von Kontaktumformern verwendet werden.