DE974321C - Erregeranordnung eines Magnetkreises - Google Patents

Erregeranordnung eines Magnetkreises

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DE974321C
DE974321C DES25398A DES0025398A DE974321C DE 974321 C DE974321 C DE 974321C DE S25398 A DES25398 A DE S25398A DE S0025398 A DES0025398 A DE S0025398A DE 974321 C DE974321 C DE 974321C
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DE
Germany
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magnetic circuit
excitation
arrangement
circuit
direct current
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Expired
Application number
DES25398A
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English (en)
Inventor
Erich Dr-Ing Rolf
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Erregeranordnung eines Magnetkreises Das Hauptpatent betrifft eine unsymmetrische Drosselanordnung. Diese besteht aus zwei Sättigungsdrosseln, deren Arbeitswicklungen (Wechselstromwicklungen) hintereinandergeschaltet und deren Magnetkerne mit Gleichstrom in mit Bezug auf die Arbeitswicklungen entgegengesetzten Richtungen und verschieden stark vormagnetisiert sind. Eine derartige Anordnung gestaltet die Kurvenform eines hindurchfließenden Wechselstromes annähernd trapezförmig, bei Verwendung einer geeigneten Eisensorte annähernd rechteckförmig, und zwar so, daß die Höhe der positiven Stromabschnitte von der Höhe der negativen Stromabschnitte verschieden ist, während die mittleren Abschnittsbreiten im umgekehrten Verhältnis stehen wie die Höhen und mithin die Impulsdauer einesteils kürzer, andernteils länger ist als eine Halbwelle. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es unter Zuhilfenahme eines derartigen Stromverlaufes möglich ist, einen Magnetkreis periodisch mit einseitigen Durchflutungsimpulsen abweichend von der Dauer einer Halbwelle zu erregen, und daß es dann verhältnismäßig einfach ist, Höhe und Dauer der Impulse von vornherein festzulegen und entweder unabhängig voneinander oder auch in gegenseitiger Abhängigkeit nach einer vorbestimmten Gesetzmäßigkeit zu steuern oder selbsttätig zu regeln. Erfindungsgemäß sind zur Erregung eines Magnetkreises ein an Wechselspannung liegender, eine unsymmetrische Drosselanordnung nach dem Hauptpatent enthaltender Erregerkreis und eine Dauererregerquelle von solcher Stärke vorgesehen, daß sie die ihr entgegenwirkenden Erregerimpulse aus dem Drosselkreis gerade ausgleicht. Auch ein unvollkommener Ausgleich genügt manchmal, kann unter Umständen sogar erwünscht sein, insbesondere wenn die unausgeglichene Restdurchflutung einem Sonderzweck dienstbar gemacht werden kann.
  • Die Fig. 1, q. und 7 der Zeichnung sind Schaltbilder verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung, die Fig. 2, 3, 5 und 6 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise.
  • Fig. i zeigt einen Magnetkern 23 mit einer Hauptstromwicklung 13 und zwei Erregerwicklungen 16 und 17. Zwei Sättigungsdrosseln io und 2o bilden eine Drosselanordnung, deren Arbeitswicklungen ii und 21 in Reihe miteinander und mit der Erregerwicklung 16 an eine Wechselspannungsquelle 18 angeschlossen sind. Die Vormagnetisierungswicklungen 12 bzw. 2z der Drosselanordnung sind ebenfalls hintereinandergeschaltet, jedoch mit entgegengesetzten Richtungen gegenüber den Arbeitswicklungen. Der Pfeil neben der Wicklung ii bezeichnet beispielsweise die Richtung eines positiven Wechselstromimpulses und zugleich die zugehörige Magnetisierungsrichtung. Der aus einer beliebigen Gleichstromquelle, beispielsweise einer Batterie i9 entnommene Vormagnetisierungsstrom in der Wicklung 12 wirkt in entgegengesetzter Richtung magnetisierend, in der Wicklung 2a dagegen in gleicher Richtung magnetisierend wie ein positiver Stromstoß in der Wicklung 2i. Infolgedessen ist die Sättigungsdrossel io bestimmend für die Höhe der positiven Stromabschnitte und die Sättigungsdrossel 2o bestimmend für die Höhe der negativen Stromabschnitte des Drosselkreises. Der Gleichstromkreis enthält einen Einstellwiderstand 1q. und eine Stabilisierungsdrossel 15. Von der Wicklung 17 sei zunächst angenommen, daß sie in einem besonderen, ebenfalls stabilisierten Gleichstromkreise liege. Die Windungszahl der verschiedenen Wicklungen seien mit w und dem zugehörigen Index bezeichnet. Damit der positive Stromabschnitt höher wird als der negative, muß die Sättigungsdrossel io stärker vormagnetisiert sein als die andere, d. h.
  • w121W11 > w221w21-Dann ergibt sich beispielsweise der in Fig. 2 über der Zeit t in idealisierter Form rechteckig aufgetragene Stromverlauf, dessen positive Abschnitte die Höhe il und dessen negative Abschnitte die Höhe i2 haben mögen, entsprechend der Bedingung 22 ' w211W22 - 21 ' w111 w12-Diese Ströme, mit der Windungszahl w1, der Erregerwicklung 16 multipliziert, bilden abwechselnd einen Anteil der Durchflutung des Magnetkreises z3. Dieser Wechseldurchflutung wird zur Erzielung eines einseitigen Erregerimpulses mittels eines Gleichstromes i9 in der Wicklung 17 eine positive Dauerdurchflutung von gleicher Stärke wie der negative Durchflutungsabschnitt des Drosselkreises überlagert. Dann ist die resultierende Durchflutung des Magnetkreises 23 Null in der Zeit, in der der negative Strom i2 fließt. In der Zeit, in der der positive Strom il fließt, hat die Gesamtdurchflutung des Magnetkreises 23 den Wert 01, welcher der Summe der Absolutwerte der Ströme il und i2 entspricht (rechte Seite der Fig. z). Die um den Betrag i2 unterhalb der Zeitachse liegende Linie bildet also die Nullinie der resultierenden Durchflutung und ist demgemäß in Fig. 2 mit 0 bezeichnet. `Wird für die Dauererregung eine besondere Gleichstromquelle verwendet, so kann an Stelle der beiden Wicklungen 16 und 17 eine einzige Wicklung für die Überlagerung der beiden Stromarten verwendet werden. In diesem Falle sowie anderenfalls bei gleicher Windungszahl der Wicklungen 16 und 17 müssen die Absolutbeträge der Ströme i2 und i. einander gleich sein. Sind die Windungszahlen verschieden und fließt in sämtlichen Gleichstromwicklungen derselbe Strom i., so lautet die Bedingung dafür, daß der negative Durchflutungsimpuls gerade aufgehoben wird: w17/w16 = w22/w21-Mithin kann, wenn diese Bedingung erfüllt ist, die Gleichstromwicklung des Magnetkreises, wie in Fig. i dargestellt, mit den beiden Gleichstromwicklungen 12 und 22 der Drosselanordnung in Reihe geschaltet sein. Damit ist der weitere Vorteil verbunden, daß bei Veränderung des Gleichstromes, beispielsweise mittels des Einstellwiderstandes iq., das Gleichgewicht zwischen den negativen Erregerimpulsen und der Dauererregung stets erhalten bleibt, da beide sich um denselben Betrag ändern.. Im gleichen Verhältnis ändert sich die Höhe des Erregerimpulses. Infolge der Gleichheit des Höhenverhältnisses bleibt ferner das Breitenverhältnis der positiven und negativen Erregerabschnitte und damit bei gegebener Periodendauer T die Dauer t1 des einseitigen Erregerimpulses unverändert.
  • In Fig. 2 ist die Impulszeit t1 eingezeichnet. Sie liegt je zur Hälfte vor und hinter den durch Mittellinien bezeichneten Nulldurchgängen der Wechselspannung. Wird der Strom ig durch Veränderung des Widerstandes 1q. beispielsweise vergrößert, so wachsen die Ströme in der Anordnung im gleichen Verhältnis auf die in Fig. 3 eingezeichneten Werte i12 bzw. i22 an. Auch die Gesamtdurchflutung wächst im gleichen Verhältnis auf den Wert 02, der von der neuen Nullinie aus zu rechnen ist. Die Dauer t1 des einseitigen Erregerimpulses bleibt dieselbe wie vorher. Sie ist in dieser Schaltung ein für allemal festgelegt durch die Beziehung (T - tl)/tl = il/i2 = w12, w21/wll ' i'22 und damit die Größe 1l = T ' w11 ' w22/(w12 ' w21 + w11 ' w22) Eine Änderung der Impulsdauer erfordert mithin eine Veränderung der Windungszahl einer der Drosselwicklungen. Eine der Sättigungsdrosseln kann zu diesem Zweck mit Anzapfungen einer ihrer Wicklungen versehen sein. Vorteilhaft wird dazu diejenige Sättigungsdrossel gewählt, die für die Höhe des positiven Trapezabschnittes bestimmend ist, also im Beispiel eine der Wicklungen il oder i2 der Sättigungsdrossel io, weil die Wicklungen der anderen, der Sättigungsdrossel 2o, für das Gleichgewicht der einander ausgleichenden Durchflutungsanteile mitbestimmend sind und ihre Änderung also auch eine Änderung der Windungszahlen der Wicklungen 16 oder 17 erfordern würde. Der Sonderfall, daß der einseitige Impuls gerade eine Halbwellendauer hat, liegt vor, wenn die Sättigungsdrosseln gleiches Windungszahlverhältnis haben und mithin gleich stark vormagnetisiert sind.
  • Eine Änderung der Impulsdauer bei im wesentlichen unveränderter Höhe kann beispielsweise auch mittels der Schaltung gemäß Fig. 4 erzielt werden. Hier hat die Wicklung 12 ihren besonderen Stromkreis mit einem Einstellwiderstand 24 und einer Stabilisierungsdrossel 25. Behält der Gleichstrom in diesem Kreise gemäß Fig. 5 seinen ursprünglichen Wert il und wird der Gleichstrom im Stromkreise der Wicklungen 22 und 17 beispielsweise durch Verkleinerung des Widerstandes 14 vom ursprünglichen Wert i2 auf den Wert i22 gesteigert, so ergibt sich gegenüber dem in Fig. 5 gestrichelt wiederholten ursprünglichen Stromverlauf eine Vergrößerung auch des positiven Erregerabschnittes, die sich infolge unveränderter Höhe il in einer Verbreiterung auswirkt. Da das Gleichgewicht zwischen dem negativen Erregerabschnitt und der Dauererregung erhalten bleibt, entsteht also ein einseitiger Stromimpuls von längerer Dauer t2. Die resultierende Gesamterregung ändert sich verhältnismäßig wenig; in erster Annäherung kann die resultierende Durchflutung 01' 01 gesetzt werden. Wird dagegen nicht der Widerstand 14, sondern der Widerstand 24 verstellt, so ist gemäß Fig. 6 mit einer Erhöhung der Stromstärke il auf den Wert 1l2 und der Gesamtdurchflutung auf den Wert 03 eine Veränderung der Impulsdauer etwa in umgekehrtem Verhältnis, d. h. eine Verkürzung auf die Dauer t3, verbunden. Auch in dieser Figur ist zum Vergleich der ursprüngliche Stromverlauf gestrichelt eingezeichnet. Infolge der Symmetrielage der einseitigen Impulse zu den Spannungsnulldurchgängen ist mit einer Änderung der Impulsdauer auch eine Veränderung der Phasenlage des Einsatzzeitpunktes der Impulse verknüpft. Dieser Umstand kann - wie im Hauptpatent erwähnt - für Steuer- und Regelzwecke nutzbar gemacht werden.
  • Aus den beschriebenen Beispielen können solche, bei denen sich die Höhe und die Dauer der Erregerimpulse nach anderen Gesetzen ändern, vorzugsweise unter Verwendung mehrerer Gleichstromkreise, z. B. auch nach den Fig. 5 und 7 des Hauptpatentes, abgeleitet werden. Die beschriebenen Erregeranordnungen können auch für offene Magnetkreise sowie für Betätigungsmagneten benutzt werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der zuletzt genannten Art zeigt Fig. 7. Soweit hierfür gleiche Teile wie für die früheren Beispiele vorgesehen sind, tragen sie gleiche Bezugszeichen. Die von den rechteckigen Strömen wechselnder Richtung der Drosselanordnung durchflossene Erregerwicklung 16 ist nach Fig. 7 auf den Schenkelenden eines Schaltmagneten 16 angeordnet. Die Pfeile zeigen die Magnetisierungsrichtung der positiven Erregerimpulse an. Den negativen Impulsen wirkt ein Dauermagnet 27 entgegen, dessen Pole mit NN und SS bezeichnet sind. Der Magnet weist ferner einen magnetischen Nebenschluß mit engem Luftspalt auf, der durch einen verschiebbaren Teil 28 des Magneten enger und weiter gestellt werden kann. Spaltweite, Windungszahl der Wicklung 16 sowie die Windungszahlen der Anordnung io/2o und seine Vormagnetisierung sind so aufeinander abzustimmen, daß sich in den Schenkelenden das vom negativen Erregerimpuls hervorgerufene Feld und der sich ihm überlagernde Teil des Feldes des Dauermagneten gegenseitig aufheben. Das Feld des Dauermagneten kann sich hierbei und bei abgefallenem Anker 29 über den magnetischen Nebenschluß schließen, so daß eine übermäßige Schwächung des Dauermagneten vermieden wird. Der Pfeil am Anker 29 bezeichnet die Richtung einer nicht dargestellten Abzugskraft.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Erregeranordnung eines Magnetkreises, gekennzeichnet durch einen an Wechselspannung liegenden, zwei unsymmetrische Reihendrosseln (io/2o in Fig. i) nach Patent 974 0o8 enthaltenden Erregerkreis (16) und eine Dauererregerquelle (17) von solcher Stärke, daß sie die ihr entgegenwirkenden Erregerimpulse aus dem Drosselkreise mindestens zum überwiegenden Teil ausgleicht.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Gleichstromwicklung (17) als Dauererregerquelle des Magnetkreises (23).
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromwicklung (17) des Magnetkreises (23) mit den beiden Gleichstromwicklungen (i2,22) der Reihenanordnung (10/2o) in Reihe geschaltet ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromwicklung (17) des Magnetkreises mit der für die Höhe der Gegenimpulse bestimmenden Gleichstromwicklung (22) der Anordnung (io/2o) in Reihe geschaltet und die andere Gleichstromwicklung (12) für sich in einem besonderen Stromkreise angeordnet ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dauermagnet (27 in Fig. 7) als Dauererregerquelle in den Magnetkreis (26) eingebaut ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise verstellbaren magnetischen Nebenschluß (28) des Magnetkreises (26).
DES25398A 1951-11-01 1951-11-01 Erregeranordnung eines Magnetkreises Expired DE974321C (de)

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