DES0027825MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 25. März 1952 Bekanntgemacht am 4. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Für Schalter und ähnliche Einrichtungen zum Unterbrechen von elektrischen Stromkreisen, wie Stromrichter mit mechanischen Kontakten oder Entiiadungsstrecken, äst diie Anwendung sogenannter Schaltdirosseln vorgeschlagen worden, welche kurz vor. der Unterbrechung bzw. dem Stromnulldurch-. gang eines Stromes dessen Stromkurve abflachen bzw. im dieser' eine sogenannte Stufe schaffen sollen. Bisher wurden diese Sehaltdirosseln mit ίο einem Kern aus einem hochwertigen Material mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskennliinie hergestellt und' vielfach auch noch mit einer besonderen Vormagneti'sieriungswicklung verseihen. Der erforderliche Aufwand für das magnetische Material ist also bei diesen bekannten Ausführungen sehr hoch.

Erfind.Uingsgemäß wird ein verbesserter Aufbau einer solchen Schaltdrosselspule vorgeschlagen, bei welchem für den Kern der Hauptwicklung normales Blech benutzt ist und dieser Kern außer der Hauptwicklung nach Art eines Stromwandlers eine, oder mehrere widerstandsarme, in sich geschlossene Zusatzwicklungen trägt, die außer diesem Kern je einen Kern aus einem hochwertigen Eisen mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskennlinie umfassen. Es liegt dann. eine Anordnung vor, bei welcher jede Hauptwicklung z. B. durch den entsprechenden Anodenstrom des Gleichrichters in

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dem Hauptkern eine entsprechende Duirchflutung bildet. Die Anordnung aus Haupt- und Zusatzwicklungen wirkt wie ein Stromwandler, so daß in der Zusatzwicklung als Sekundärwicklung der-

.5 jenige Strom fließt, der dem Übersetzungsverhältnis'der Wicklungen entspricht. Befindet sich der Nebenkern im Sättiigungszustand, dann wirkt er nur gleich einem Luftkern in der Wicklung, und die für dlie Zusatzwicklung, hervorgerufene Reaktanz

ίο ist klein. Damit ist auch die in dem Hauptstromkreis von der Hauptwicklung gebildete Reaktanz klein. Wenn jedoch der Nebenkern durch das Absinken 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.

Die von der in dem Anodenkreis liegenden Primärwicklung bzw. Hauptwicklung der Anordnung erzeugte Durchflutung ruft jeweils in der Zusatzwicklung bzw. Sekundärwicklung einen Strom hervor, der dieselbe Kurvenform \vie diese Durchflutung hat, d.h. dieselbe Kurvenform wie der Primätsitrom, jedoch ohne dessen Gleicfastromkomponente. Somit erfolgt der Nulldiurchgang 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 Haupitwicklungen auf dem Hauptkern mit den Strömen zweier um i8ö° 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., siid erreichen primär- und sekundärsei tig ρraktiisch zur gleichen Zeit den Wert Null. 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 Ummagnetisderung bzw. Entsättigung des Zusatzkernes nahe dem Stromnullwert des Primärstromes erfolgt, erhält erfindiungsgemäß der Zusatzkern eine Vormagnetisierung, 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 StromnuHwert des Primärstromes ein.

Das Verhalten einer erfmdlungsgemäßen Drossel ist in den kurzen in Frage kommenden Zeiträumen also gleichwertig einer solchen mit einem Kern aus magnetisch hochwertigem Material, auf welchem nur die Hauptwicklung bzw. -wicklungen angeordnet sind.

jeder der Zusatzkerne aus hochwertigem Materiial wird ferner mit einer Vormiagnetisierungswicklung versehen, Um,'in der Fig. 1 graphisch betrachtet, das Koordinatensystem für die" Mägnetislerungskennlinie des Zusiatzkerries nach links bzw. die Mägnetisierüngskennlinie. im Koordinatensystem nach rechts zu verschieben, so daß tatsächlich bei geringen Strömen fnpch der entsättigte Teil der Magnetisierungskennlinie des Werkstückes durchlaufen und die Zusatzkernanordnung wirksam wird. . ; ■

Da die Anordnung nur in sehr kurzen Zeiträumen wirkt, kann der Zusatzkern für seine Vormagnetisierung mit Wechselstrom erregt werden.

Hat man mehrere Zusatzkerne, so kann die Einrichtung durch entsprechende verschiedene Vormagnetisierung der einzelnen Kerne so getroffen werden, daß diese zu verschiedenen Zeitpunkten und damit bei verschiedenen Stromwerten aus der Sättigung heraustreten. Jede . Zusatzkenwicklung wirkt entsprechend für sich auf die Hauptwicklung zurück, so daß jede eine Abflachung bzw. Stufe an der Kurve des Stromes liefert, der durch die Hauptwdcklung bzw. -wicklungen fließt.
■":';■ Auf jedem der Zusatzkerne kann außer der Vormagnetisierungswickktng noch die Wicklung eines ¹ Streckkreises · angebracht sein, durch den die Stufenlage noch mehr auf die Horizon taue zu verflacht wird.

Eine entsprechende Anordnung in schematischer '"Darstellung "zeigt 'als AusführumgsbeiispieT " die ' Fig. 2 der Zeichnung. 1 bezeichnet den Hauptkern aus normalem Dynamoblech mit den beiden Hauptwickliungem 2 und 3, die z. B. in den Zuleitungen um i8o° elektrisch verschoben wirkender Anoden eines Entladungsgefäßes liegen. Auf dem Kern 1 sind zwei weitere Wicklungen 4 und 5 vorgesehen, gs 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 WedhselstromqueLle gespeisten Wicklungern 8 und 9, in deren Zuleitung ein regelbarer Widerstand: 10 Liegt. Die beiden Wicklungen 11 bzw. 12 auf den Zusatzkernen bilden zusammen mit den Kapazitäten 13 bzw. 14 und dem Reihenwiderstand 15 bzw. 16 je einen Streckkreis in der Anordnung. Ale Zusatzwicklung genügt jeweils eine einzige Wicklung.

Eine praktische Ausführung veranschaulichen zum Teil ebenfalls schematisch die Fig. 3 und 4 der Zeichnung in zwei entsprechenden Rissen.

20 ist der Hauptkern mit den beiden Hauptwickhingen2i find 22 auf den vertikalen Schenkeln. 23 und 24 sindZusatzkerne aus einem z. B. spiralig aufgewickelten hochwertigen -magnetischem Werkstoff mit möglichst rechteckiger Magnetieierungs- kennlinie. Durch den Hauptkern ist eine Schiene 25 hindurchgefüfort. Auf dieser ist an jedem Ende eine aus zwei parallelen Schienen hergestellte Zuleitung 26 bzw.' 27 zu den rohrförmigen Leitern 28 und¹ 29 befestigt, welche durch die Kerne 23 und 24 hindiirchgefülhrt sind. An diesen Kernen sind bei ^; 30,bzw. 31 die Vormagnetisiierungswicklungen an-'-

gedeutet. ...

; "Die Einschaltung der erfindungsgemäßen Drosseln in einer Anlage'-'veranschaulicht schematisch die Fig. 5. 40 bezeichnet ein sechsanodiges'Ent-

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ladungsgefäß, welches über den Transformator 41 mit sekundärseitiger sechspihasiger Schaltung mit Saugdirossel 42 betrieben wird zur Speisung des Verbrauchers 43. Für je zwei um i8o° elektrisch versetzt arbeitende Anoden ist eine erfindungsgemäße Drossel benutzt, wie sie z. B. durch die gestrichelt eingetragene Umrandung 44 angedeutet ist. In der Fig. 6 sind die Ampere windungen der Zusatzwicklung bzw. -wicklungen und diejenigen der Vormagnetisierungen in verschiedenem Maßstabe dargestellt für eine erfindungsgemäße Anordnung unter Benutzung zweiier Hauptwicklungen mit einer Speisung diurch um i8o° elektrisch gegeneinander verschobene Ströme.

In dien Punkten A₁, A₂ usw., d. h. in den Augenblicken, wo die entsprechenden Ströme durch die Hauptwicklungen abklingen, wird durch den Vormaginetisierungsstrom eine zusätzliche Durchflutung im Zusatzkern erzeugt, so daß die Magnetisieruingskennlinie nach Fig. 1 von A über C nach D durchlaufen wird. Wenn nun im Punkt B₁ nach Fig. 6 wieder ein Stromanstieg in umgekehrter Richtung erfolgt, dann wird die Magnetisierungskennlinie in der Richtung von D nach E durch- laufen, 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. Mit dem Abklingen des Stromes der Zusatzwicklung in A₂ wird die Magnetisie^ rungskurve nach Fig. 1 von E über F nach G durchlaufen. Mit der Umkehr der Stromrichtung in B₂ nach Fig. 6 wird die Magnetisierungskennlinie: von C in Richtung A durchlaufen ohne Stufieiierzeugung an der primären Stromkurve.

Die erfmdungsgemäßen Drosseisysterne können auch noch für die-Spannungsregelung des Gleichrichters venvendet 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. des jeweiligen Primärstromes derart bestimmt wird, daß 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.

Die beschriebenen Söbaltdrosseln können gegebenenfalls auch für den Betrieb von Kontaktumformern verwendet werden.

Claims (6)

Patentansprüche: ,

1. Schaltdrossel, insbesondere für Schalter oder Stromrichter mit mechanischen Kontakten oder Gasentladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptkern aus normalem Blech außer der Hauptwiekkmg nach Art eines Stromwaindlers eine oder mehrere Widerstandsarme, in sich geschlossene Zusatzwicklungen tragt, die außer dem Hauptkern noch je einen ·. Zusatzkern aus magnetisch hochwertigem Material mit möglichst rechteckiger Magnetisierungskennlinie umschließen.

2. Schaltdrossel nach . Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zusatzwicklung aus einer einzigen Windung· besteht.

3. Sahaltdrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern jeder Zusatzwicklung eine Wicklung für seine Vormagnetisierung trägt.

4. Schaltdrossel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung für die Vormagnetisierung mit Wechselstrom erfolgt.

5. Schaltdrossel nach Anspruch 1 oder einem der folgernden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, gegebenenfalls verschiedene Zusatzkerne vormagnetisiert werden zur Lieferung je einer Stufe an der Stromkurve des Stromes durch die Hauptwicklung.

6. Schaltdrossel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine besondere Vormagnetiisieruing beim Einsatz des Stromes durch die Hauptwicklung ein vor der Sättigung des Zuisatzkernes liegender Teil der Magnetisierunigskennlinie durchlaufen werden muß.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschriften Nr. 226 560,
021.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen