WO2019053088A1 - Prüfsystem zur durchführung einer hochspannungsprüfung mit elektromagnetisch einstellbarer prüfdrossel - Google Patents

Prüfsystem zur durchführung einer hochspannungsprüfung mit elektromagnetisch einstellbarer prüfdrossel Download PDF

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WO2019053088A1
WO2019053088A1 PCT/EP2018/074657 EP2018074657W WO2019053088A1 WO 2019053088 A1 WO2019053088 A1 WO 2019053088A1 EP 2018074657 W EP2018074657 W EP 2018074657W WO 2019053088 A1 WO2019053088 A1 WO 2019053088A1
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test
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control
leg
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PCT/EP2018/074657
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Tobias Maximilian MITTRACH
Nico Lambers
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H01F29/146—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H01F2029/143—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias with control winding for generating magnetic bias

Definitions

  • the invention relates to a test system for carrying out a high-voltage test on a test object.
  • test object For testing the high-voltage strength or dielectric strength of test specimens, such as, for example, high-voltage systems and high-voltage components, it is sometimes possible to use resonant circuits, in particular series resonant circuits.
  • the test object is an electrically capacitively acting test object which is connected to a source of excitation and one or more test reactors to form a series resonant circuit.
  • the test reactors provide the required reactive power to increase the voltage drop across the test object, while the excitation source only has to provide the relatively low power loss.
  • excitation voltage which can be, for example, in the range of a few V up to several kV, thus a very high voltage drop across the test object, for example several 100 kV, is achieved.
  • the excitation can be done with a constant or variable exciter frequency. Since the resonance condition depends on the inductance of the test reactor, for example, test inductors with adjustable inductance are used.
  • the position of the inductance value is achieved via a variable air gap.
  • the active part of such test chokes has a movable core with movable parts. This requires mechanical wear, for example on guide grooves or sliding blocks. Furthermore, due to the vibration of freely vibrating core parts, annoying noise emission occurs. This, as well as the mechanical load of the system, especially in the case of mechanical resonance of the throttle is particularly pronounced, which can lead to greatly increased wear or destruction of the throttle. Also disadvantageous is an influence on the mechanical natural angular frequency by the adjustment of the air gap. Bulges of the magnetic field lines in the region of the air gap lead to eddy current losses. These reduce the quality of the test reactor and the resonant circuit and lead to a thermal overload of the core.
  • the improved concept is based on the idea of avoiding the disadvantages of known test systems and test reactors by utilizing an electromagnetic positioning principle.
  • the control winding in the test system a sketchdrossel with a core, which may be designed in particular as a solid core construction, and at least one control winding used, the control winding can fully or partially bias a corresponding part of the core, in particular by generating a magnetic DC flux.
  • the degree of biasing can be determined by the amount of direct current flowing in the control winding and allows a value continuous position of the effective educadrosselinduktrios.
  • a test system for carrying out a high-voltage test on a test object in particular a capacitively acting test object
  • the test system comprises a test inductor with electromagnetically adjustable inductance for forming a resonant circuit with the test object.
  • the test choke comprises a core with a leg and a main winding surrounding the leg.
  • the test throttle also has at least one control winding.
  • the control winding is used for biasing, in particular for partially or completely biasing, at least part of the leg to electromagnetically adjust the inductance of the test inductor, wherein each of the at least one control winding surrounds at least one associated part of the leg.
  • the resonant circuit is designed in particular as a series resonant circuit, also referred to as a series resonant circuit, series resonant circuit or series resonant circuit, or as a parallel resonant circuit, also referred to as a parallel resonant circuit.
  • the main winding can be connected or connected, in particular directly or via further components of the resonant circuit and / or the test reactor, to a source of excitation, in particular an AC voltage source.
  • the excitation source is configured to generate an excitation voltage, in particular an alternating voltage and thus an alternating current, in the main winding, which designates a magnetic flux with alternating direction, hereinafter referred to as main flux or main AC flux, in a part of the main winding Schenkel leads.
  • the main winding can be connected, in particular directly or via further components of the resonant circuit and / or the test reactor, to the test object.
  • the at least one control winding can be connected or connected to a control Source, in particular a DC voltage source which is adapted to generate a control voltage, in particular a DC voltage and thus a DC current, in the at least one control winding, which in a constant direction magnetic flux, hereinafter referred to control flow or DC control flow, in a from the at least one control winding surrounding part of the leg leads.
  • a control Source in particular a DC voltage source which is adapted to generate a control voltage, in particular a DC voltage and thus a DC current, in the at least one control winding, which in a constant direction magnetic flux, hereinafter referred to control flow or DC control flow, in a from the at least one control winding surrounding part of the leg leads.
  • the core or the limb is designed as a ferromagnetic core or ferromagnetic limb.
  • the control flow partially or completely pre-magnetizes the part of the leg surrounded by the at least one control winding.
  • the premagnetization leads to a displacement of the Bloch walls in the ferromagnetic material of the limb. This can also be referred to as displacement magnetization. This changes, in particular increases, the magnetic resistance of the leg and, in particular, reduces it, thus changing the inductance of the test throttle.
  • the core comprises a first and a second yoke, the leg, and at least one further leg.
  • the leg and the at least one further leg are arranged between the yokes.
  • the at least one control winding is completely or partially surrounded by the main winding, so that the at least one control winding is arranged between main winding and leg.
  • the premagnetized part of the leg is thus penetrated by both the main flow and the control flow.
  • the arrangement of the control winding within the main winding magnetic field line bulges and stray fields are avoided, for example in the yokes.
  • this arrangement leads to a defined distribution of the main flow in the control winding and thus avoids an additional load on the control circuit by asymmetric voltage induction.
  • the test throttle is designed as a frame throttle or as a jacket throttle, that is, as a throttle with frame core or jacket core.
  • the test throttle is designed as a single-phase throttle.
  • the core is embodied as a firmly clamped core or as a solid core, wherein the core is in particular free of moving parts. This is made possible by the purely electromagnetic control principle. As a result, the structural design of the test system is particularly cost-effective, easy to implement and error-resistant.
  • the at least one control winding and the main winding are arranged with respect to one another such that in the part of the leg a control flux generated by means of the at least one control winding is oriented parallel or antiparallel, ie collinear, to the main flow.
  • the control flow is generated in particular by a control current flowing through the at least one control winding.
  • the leg comprises a first and a second controlled region.
  • the at least one control winding comprises a first
  • a control winding surrounding the first controlled area and a second control winding surrounding the second controlled area For example, the first controlled region is not surrounded by the second control winding and the second controlled region is not surrounded by the first control winding.
  • a first control current through the first control winding generates a first magnetic flooding component in the first controlled region.
  • the first or a second control current through the second control winding generates a second magnetic Flooding component in the second controlled area.
  • the first and second flooding components generate the control flow.
  • a first magnetic field associated with the first through-flow component and a second magnetic field associated with the second through-flow component are each oriented parallel or antiparallel, ie collinear, to the main flow.
  • the first and the second control windings are arranged and / or interconnected with one another, in particular with each other and with the control source, such that the first and the second are oriented opposite to one another, ie pointing in opposite spatial directions.
  • the first and second controlled regions are aligned parallel to each other.
  • the first and second control windings are arranged and / or aligned and / or connected such that their winding sense or direction is matched to the current direction of the control current generated by the control current through the respective control winding, that the first and second magnetic field in opposite - Show spatial directions.
  • the first and second control windings are connected in antiseries.
  • the first magnetic field is parallel and the second magnetic field is oriented antiparallel to the main flow, or vice versa, depending on the instantaneous direction of the AC main flow.
  • the first and the second controlled region are connected to one another in such a way that a circulating magnetic flux, in particular a direct flow, is produced by the first and the second magnetic field in the limb.
  • a circulating magnetic flux in particular a direct flow
  • the controlled areas and those areas of the leg that connect the controlled areas together form a closed magnetic circuit.
  • the leg is designed such that the magnetic circuit and / or the leg is free of air gaps.
  • first and second controlled regions are aligned parallel to one another so that the orientation of the first and second magnetic fields in different spatial directions, together with the connection of the controlled regions, will result in alignment through the first and second magnetic fields in the leg accumulate magnetic fluxes.
  • the leg and / or the controlled regions are separated from the yokes of the core by air gaps, so that the circulating direct flow is decoupled from the yokes and does not pass through them or substantially.
  • air gap does not necessarily imply a gap filled with air, but generally refers to a gap filled with a non-ferromagnetic material.
  • the leg has a recess, which is designed to be continuous in one direction, in particular perpendicular to the main flow.
  • the recess is arranged such that it is completely surrounded by the leg, in particular the magnetic material of the leg, in particular in a plane perpendicular to the said direction of the passage.
  • the leg thus has a closed path of magnetic material which circumscribes the recess.
  • the leg is designed, for example, annular or has a ring topology. Annular is not necessarily to be understood as a circular ring, but the contour of the ring can also be different, for example, rectangular, executed.
  • First and second controlled portions of the leg correspond to different portions of the leg, in particular the magnetic material of the leg, which are interconnected.
  • the first and second control windings are each performed through the recess and surround the first and the second controlled area, respectively.
  • the test throttle comprises a first compensation winding, which at least partially surrounds the first controlled region, and a second compensation winding, which at least partially surrounds the second controlled region.
  • a first end of the first compensating winding is electrically connected to a first end of the second compensating winding and a second end of the first compensating winding is electrically connected to a second end of the second compensating winding.
  • the equalizing windings are connected in parallel with each other.
  • the equalizing windings are arranged around the two controlled regions, which are aligned in particular parallel to one another. For example, the first ends of the first and second balancing windings face the first yoke and the second ends of the first and second balancing windings face the second yoke.
  • the equalizing windings are galvanically isolated from the control windings and the main winding.
  • the first and second balancing windings are arranged and interconnected such that when the potential at the first end of the first balancing winding is greater than the potential at the second end of the first balancing winding, the potential at the first end of the second balancing winding is also greater is the potential at the second end of the second equalization winding.
  • a nonlinear magnetization characteristic of the core can in principle lead to a proportion in the voltage induced in the control windings whose frequency corresponds to twice the fundamental frequency of the excitation.
  • a current divider is constructed on the magnetic level between the control windings and the equalizing windings.
  • the first compensation winding is arranged between the leg, in particular the first controlled region, and the first control winding
  • the second compensation winding is arranged between the leg, in particular the second controlled region, and the second control winding.
  • the compensating windings can be arranged particularly close to the core, which leads to shorter winding lines and thus to reduced resistance or reduced impedance of the compensating windings. This enables a particularly effective and efficient generation of the compensation currents.
  • the first and / or the second controlled region each have a tapered region.
  • the tapered region is, for example, sections of the respective leg part, which consist of several subsections of different cross section and the same or different length.
  • the at least one control winding and the main winding are arranged with respect to each other such that in the part of the leg the control flux generated by means of the at least one control winding is oriented orthogonal to the main flow.
  • the leg is formed in such a way and the at least one control winding is arranged and arranged such that a closed magnetic circuit is formed to guide the control flow, the control flow being oriented along the entire closed magnetic circuit orthogonal to the main flow ,
  • the limb has a first main part for guiding the main flow and a return path for guiding the control flow orthogonal to the main flow, wherein the return path comprises, for example, ferromagnetic material.
  • the return path together with the first main part, in particular a part of the first main part, forms a closed magnetic circuit for guiding the control flow.
  • the leadership of the main flow takes place along a longitudinal direction, ie a direction from the first to the second yoke or vice versa, of the leg, in particular of the first main part.
  • the first main part extends from the first yoke to the second yoke.
  • the first main part in particular in the direction of the main flow, has no air gap.
  • the first main part is air-gap-free connected to the first and the second yoke. Since such air gaps would reduce the maximum achievable inductance value of the test reactor, a particularly high actuating range of the inductance is achieved.
  • the return path has at least one arcuate or U-shaped component for connecting two opposite side surfaces of the first main part.
  • the leg has a second main part for guiding the main flow.
  • the leg also has at least two at least partially arcuate or U-shaped components each connecting a side surface of the first body portion to a side surface of the second body portion to form the closed magnetic circuit.
  • the return path is then formed, for example, by the arcuate components and the second main part, in particular a part of the second main part.
  • the main parts each have two frontal surfaces, which point in the direction of each of the yokes. Side surfaces of the main parts denote different surfaces from the frontal surfaces.
  • the first and / or the second main part is cuboidal.
  • the limb has at least one further return path for guiding the control flow orthogonally to the main flow.
  • the at least one further return path together with the first main part forms at least one further closed magnetic circuit.
  • the at least one further return path is in particular designed as the return path.
  • the inference path and / or the further inference paths as well as connections of the inference path with the first main part and / or connections of the further return paths with the first main part are long of the respective closed magnetic circuit, that is, along the direction in which the control flow is guided, formed free of air gaps.
  • connections of the return path to the second main part and / or connections of the further return paths to the second main part along the closed magnetic circuit, that is to say along the direction in which the control flow is guided are formed free of air gaps.
  • the closed magnetic circuit formed by the first main part and the return path becomes free of air. This leads to a reduction of losses in the control circuit. If there were air gaps in said magnetic circuit, much higher currents would have to be generated due to the smaller magnetic permeability of the air gap material to achieve the required flux density of the control flux.
  • Inference path and the other return paths each separated by air gaps. This ensures that the arcuate components are not or hardly penetrated by the main river.
  • the leg and / or the first main part and / or the second main part comprises amorphous band material.
  • the leg and / or the first main part and / or the second main part includes material with a preferred magnetic direction, the preferred magnetic direction being oriented parallel or antiparallel to the main flow.
  • the control flow is then oriented in the first and / or second main part orthogonal to the preferred magnetic direction, such legs and / or main parts are particularly suitable for realizing the rotational magnetization.
  • the leg and / or the first and / or the second main part made of grain-oriented electrical or transformer sheet metal, in particular from corresponding sheet metal stacks.
  • the test system consists of the test throttle.
  • the test system comprises the excitation source, which is connected to the main winding and used to generate the exciter voltage. is directed and / or the control source, which is connected to the at least one control winding and configured to generate the control voltage and thus the control current.
  • the resonant circuit comprises the excitation source, the test reactor and the test object.
  • excitation source, test reactor and test specimen are switchable in particular in series or in parallel. If the test reactor includes several control windings, all control windings can be connected to a control source. Alternatively, multiple control sources may be used to connect to one or more control windings, respectively.
  • the test system comprises at least one further test throttle, which is designed in particular like the test throttle.
  • the at least one further test throttle is connected to the test throttle in the resonant circuit in parallel and / or in series, for example, to form a test reactor cascade.
  • the test throttle comprises a further one
  • test inductor comprises at least one further control winding for biasing at least part of the further leg to electromagnetically adjust the inductance of the test inductor.
  • the other leg can also be an area of the leg occur, which is not surrounded by the main winding.
  • the further main winding is arranged in this case, for example, axially above or below the main winding.
  • the test throttle has a housing which, for example, at least partially consists of metal.
  • the housing may, for example, be at ground potential or at a different electrical potential.
  • the core may, for example, be at ground potential or at the electrical potential of the housing or an electrical potential of the main winding and / or the further main winding or at an electrical potential between ground potential and potential of the main winding or further main winding.
  • the housing has at least one high-voltage connection for contacting the main winding, in particular for connecting the main winding to the exciter source.
  • Figure 1 A and 1 B block diagrams of a series resonant circuit and a parallel resonant circuit, each with an exemplary embodiment of a test system according to the improved concept;
  • FIGS. 2A to 2E show different views of an exemplary embodiment of a
  • FIGS. 3A-3D are various views of another exemplary embodiment of a test reactor of a test system according to the improved concept;
  • FIGS. 4A to 4D are various views of another exemplary embodiment of a test reactor of a test system according to the improved concept; and FIGS. 5A to 5D are various views of another exemplary embodiment of a test reactor of a test system according to the improved concept.
  • FIGS. 1A and 1B show block diagrams of resonant circuits, in particular of a series resonant circuit in FIG. 1A and of a parallel resonant circuit in FIG. 1B, with an exemplary embodiment of a test system according to the improved concept.
  • the respective resonant circuit comprises an exciter source EQ, which is designed as an alternating voltage source, a test inductor PD and a test specimen PR with a test object capacitance connected in series with the test inductor (FIG. 1A) or in parallel (FIG. 1B).
  • a control source SQ which is designed as a DC voltage source, is connected to the test reactor.
  • further test reactors may be connected in series and / or in parallel with the test inductor PD, which are designed, for example, like the test inductor PD.
  • the resonant circuit can not further include components shown.
  • the test system includes the test reactor PD.
  • the test system may include the further test reactors, the excitation source EQ and / or the control source SQ.
  • a test arrangement includes the test system and the test object.
  • the excitation source EQ is connected, for example, to a main winding of the test inductor PD.
  • an excitation voltage in particular an alternating voltage, is provided by the excitation source EQ, which drops across the series connection or parallel connection of the test inductor PD and the test object PR.
  • the quality of the resonant circuit ie the ratio of test reactive power to power loss of the resonant circuit, corresponds to the ratio of the test voltage to the exciter voltage.
  • the inductance of the test inductor PR is electromagnetically adjustable.
  • the control source SQ can be connected to a control winding of the test inductor PD in order to pre-magnetize at least a part of a leg of the test inductor PD by means of a control voltage provided by the control source and thus to set the inductance.
  • FIGS. 2A to 2E show various views of an exemplary embodiment of a test throttle PD of a test system according to the improved concept, as it can be used, for example, in the embodiment of FIG.
  • FIGS. 2A and 2B show perspective views of the test throttle, in particular its active part
  • FIG. 2C shows a front view
  • FIG. 2D shows a rear view
  • FIG. 2E shows a plan view.
  • the test reactor is exemplified as a throttle with jacket core.
  • the test choke comprises a core, in particular a firmly clamped core, with a first and a second yoke J1, J2 and three legs S1, S2, S3, which are arranged side by side and extend between the yokes J1, J2.
  • a main magnetic flux h is generated by the voltage across the main winding HW, which closes by the legs S1, S2, S3 and the yokes J1, J2.
  • the main flow h is from the yokes J1, J2 and the outer thighs S2, S3, so that a closed magnetic circuit for the main flow, hereinafter also referred to as the main circuit arises.
  • the main magnetic circuit may optionally have one or more air gaps, for example for defining an upper limit of the inductance value range of the test reactor.
  • the direction of the main flow h is shown in FIGS. 2C by way of example by an arrow with a dashed and dotted line.
  • FIGS. 2B to 2E the main winding is not shown for the sake of illustration only. The same applies to the first yoke J1 in Figure 2E.
  • the first leg S1 comprises a first, a second and a third main part H1, H2, H3, which are in particular cuboid-shaped, for example as electrical lamination packages, each extending completely between the first and the second yoke J1, J2 and therefore this example meadow magnetically connect with each other.
  • the main parts H1, H2, H3 are arranged side by side, for example, in a direction perpendicular to the arrangement of the legs S1, S2, S3 to each other.
  • the first leg S1 also has a first arcuate or U-shaped component B1, which connects a subregion of a first side surface of the first main part H1 to a subregion of a first side surface of the second main part H2, wherein the first side surfaces are arranged adjacent to one another, for example are.
  • the first leg S1 has a second arcuate or U-shaped component B2, which connects a partial region of a second side surface of the first main part H1 to a partial region of a second side surface of the second main part H2, wherein the second side surfaces are arranged adjacent to one another, for example.
  • the first and second side surfaces are arranged, for example, on opposite sides of the respective main parts H1, H2.
  • Two further arcuate components ⁇ 1 ', B2' connect the first main part H1 to the third main part H3 as described with respect to the connection of the first H1 to the second main part H2 through the arcuate components B1, B2.
  • the further arcuate components B1 ', B2' are arranged, for example, at the same height between the yokes J1, J2.
  • the test inductor PD has a first control winding W1, which surrounds a part of the first arcuate component B1.
  • the first control winding W1 surrounds part of the first further arcuate component B1 '.
  • the test throttle PD has a second control winding W2, which surrounds a part of the second arcuate component B2 as well as a part of the second further arcuate component B2 '.
  • the control windings W1, W2 are connected to the control source SQ (not shown).
  • control source SQ supplies the control voltage to the control windings W1, W2
  • a magnetic flux is generated in the parts of the arcuate components B1, B2 surrounded by the control windings W1, W2
  • a corresponding region of the second main part H2 is formed, and a corresponding region of the first main part H1 is guided, so that a closed magnetic circuit, in particular control circuit, is formed.
  • the control windings W1, W2 are connected and arranged in such a way that the contributions generated by the two windings W1, W2 to the control flux ⁇ point in the same direction along the magnetic control circuit.
  • the direction of the control flow ⁇ is shown in FIG. 2E by way of example by a dashed line with arrows.
  • control flow ⁇ is always oriented orthogonal to the main flow h in the first leg S1.
  • An analogous further magnetic control circuit is formed in an analogous manner by the further arcuate components ⁇ 1 ', B2' and corresponding regions of the first and the third main part H1, H3.
  • the arcuate components B1, B2, ⁇ 1 ', B2' can be embodied, for example, as cut-strip cores.
  • the control ⁇ ⁇ act in the region of the corresponding main parts H1, H2, H3 orthogonal or transverse to preferred directions.
  • the magnetic control circuits are preferably designed free of air gaps, which is made possible by the described construction of main parts H1, H2, H3 in combination with the respective arcuate components B1, B2, B1 ', B2'.
  • the air gapless design can be achieved by configuring the main parts H1, H2, H3 and the arcuate components B1, B2, B1 ', B2' as electrical lamination packages, which are arranged directly adjacent to each other. This reduces a magnetic voltage drop in the magnetic control circuits.
  • the test throttle shown in FIGS. 2A to 2D have, for example, optional arcuate components B3 and B4 which are arranged in the axial direction of the first leg S1 adjacent to one of the arcuate components B1 and B2 in each case. are net and are separated from these, for example by air gaps.
  • the arcuate components B3 and B4 are analogously as described above with respect to the arcuate components B1 and B2 connected to the main parts H1, H2.
  • Optional further control windings W3, W4 are arranged analogously to the control windings W1, W2 and can be connected to the control source SQ. As a result, more magnetic control circuits can be achieved.
  • the above statements apply analogously to
  • test throttle shown in Figures 2A to 2D have further optional arcuate components B5 and B6, which are arranged in the axial direction of the first leg S1 adjacent to each of the arcuate components B3 and B4 and are separated therefrom, for example by air gaps.
  • arcuate components B5 and B6 are analogous as above with respect to the arcuate
  • Components B1 and B2 are connected to the main parts H1, H2.
  • Two likewise optional further arcuate components ⁇ 5 ', B6' are arranged in the axial direction of the first leg S1 adjacent to one of the arcuate components B3 'and B4' and separated from them by air gaps, for example, and connected in an analogous manner to the main parts H1, H3 .
  • Optional further control windings W5, W6 are arranged analogously to the control windings W1, W2 and can be connected to the control source SQ. As a result, more magnetic control circuits can be achieved.
  • the above statements apply analogously to these.
  • any number of stages of arcuate elements and associated control windings are provided as described above.
  • the first leg S1 is at least partially biased.
  • the main parts H1, H2 and if provided H3 are at least partially biased.
  • the magnetic resistance for the main magnetic circuit is thereby increased, which leads to a reduced inductance of the test throttle. In this way, the inductance of the test reactor can be adjusted electromagnetically, in particular without a mechanically adjustable air gap.
  • FIGS. 3A to 3D show different views of a further exemplary embodiment of a test throttle PD of a test system according to the improved concept, as can be used for example in the embodiment of Figure 1.
  • FIGS. 3A and 3B show perspective views of the test throttle, in particular its active part,
  • FIG. 3C shows a front view and
  • FIG. 3D shows a plan view.
  • the test reactor is exemplified as a throttle with frame core.
  • the scholardrossel comprises a core, in particular a firmly clamped core, with a first and a second yoke J1, J2 and two legs S1, S2 which are arranged side by side and extending between the yokes J1, J2.
  • the first leg S1 is surrounded by the main winding HW and the second leg by another main winding HW of the test reactor.
  • a main magnetic flux h is generated by the voltage across the main windings HW, HW, in particular in the first and the second leg S1, S2.
  • the main flow h is guided by the yokes J1, J2 and the legs S1, S2, so that a closed magnetic circuit for the main flow, hereinafter also referred to as the main circuit, is formed.
  • the main magnetic circuit may optionally have one or more air gaps, for example for defining an upper limit of the inductance value range of the test reactor.
  • the direction of the main flow Oh in the first leg S1 is shown in FIG. 3C by way of example by an arrow with a dot-dash line.
  • the main flow is generated in the two legs S1, S2 so that it is always oriented along the main magnetic circuit in the same direction.
  • FIGS. 3B to 3D the main winding is not shown for the sake of illustration. The same applies to the first yoke J1 in FIG. 3D.
  • first and the second leg S1, S2 is analogous to the first leg S1 of the embodiments of Figures 2A to 2E.
  • the operation of the test throttle is also analogous to that described with reference to Figures 2A to 2E, only the inference of the main flow Oh takes place along the two legs S1, S2 and Joche J1, J2, as usual in frame throttles.
  • FIGS. 4A to 4D show various views of a further exemplary embodiment of a test throttle PD of a test system according to the improved concept, as can be used, for example, in the embodiment of FIG.
  • FIGS. 4A and 4B show perspective views of the test throttle, in particular its Active part
  • Figure 4C is a front view
  • Figure 4D is a plan view.
  • the test reactor is exemplified as a throttle with jacket core.
  • the test choke comprises a core, in particular a firmly clamped core, with a first and a second yoke J1, J2 and three legs S1, S2, S3, which are arranged next to one another and extend between the yokes J1, J2.
  • the first or middle limb S1, which is arranged, for example, between the second and third, that is to say the outer thighs S2, S3, is surrounded by the main winding HW of the test throttle.
  • the voltage across the main winding HW generates a magnetic main flux h, which closes by the legs S1, S2, S3 and the yokes J1, J2.
  • the main flow h is guided by the yokes J1, J2 and the outer legs S2, S3, so that a closed magnetic circuit for the main flow, hereinafter also referred to as the main circuit, is formed.
  • the magnetic main circuit can optionally have one or more air gaps, for example, for defining an upper limit of the inductance value range of the test throttle.
  • the direction of the main flow h in the first leg S1 is shown in FIG. 4C by way of example by an arrow with a dashed dot line.
  • FIGS. 4B to 4D the main winding is not shown for the sake of illustration only. The same applies to the first yoke J1 in FIG. 4D.
  • the first leg S1 has a recess AN, which extends in a direction perpendicular to the main flow Oh completely through the first leg S1.
  • the first limb S1 therefore has two sub-limbs arranged next to one another, which are connected in a magnetically conductive manner at their respective ends.
  • a first control winding W1 is arranged around a part of the first partial leg which corresponds to a first controlled region G1 of the first leg S1 and around a part of the second partial leg which corresponds to a second controlled region G2 of the first leg S1 a second control winding W2 arranged.
  • the control windings W1, W2 are connected to the control source SQ (not shown).
  • the control windings W1, W2 are interconnected with each other and with the control source SQ and, in particular with respect to their respective Wickelsinnes aligned that arises by applying the control voltage in the interior of the first control winding W1, a magnetic field which points in the direction of the first yoke J1 and Inside the second control winding W2 a magnetic field is created, which points in the direction of the second yoke J2 or vice versa.
  • the control flows generated in the first leg S1 by the control winding are cumulated, so that a circulating direct flow is produced as a control flow Os.
  • the control flow Os is generated along a closed magnetic tables circle, in particular control circuit, led.
  • the magnetic control circuit is designed, for example, free of air gaps.
  • the resulting control flow Os is therefore always oriented parallel or antiparallel to the main flow h.
  • the first leg S1 is at least partially biased.
  • the magnetic resistance for the main magnetic circuit is thereby increased, which leads to a reduced inductance of the test reactor.
  • the inductance of the test reactor can be adjusted electromagnetically, in particular without a mechanically adjustable air gap.
  • the test throttle also has a first compensation winding A1 which at least partially surrounds the first controlled region G1 and a second compensation winding A2 which at least partially surrounds the second controlled region G2.
  • the equalizing windings are preferably arranged particularly close to the core, that is to say the first leg S1, for example between the first leg and the first or the second control winding W1, W2.
  • the equalizing windings A1, A2 are, for example, galvanically isolated from control windings W1, W2 and main winding HW.
  • the equalizing windings A1, A2 are electrically connected to each other at their ends and are arranged and interconnected such that the electric potentials induced at respective ends of the equalizing windings A1, A2 by the time change of the main flux h such that equalizing currents between the equalizing windings A1, A2 flow.
  • voltage components with a frequency which corresponds to twice the fundamental frequency of the exciter voltage are at least partially compensated by the compensating currents.
  • the potential at the end of the first equalizing winding A1 facing the first yoke is larger than the potential at the end of the first equalizing winding A1 which faces the second yoke J2
  • the potential at the first yoke J1 is also facing the second end of the second compensation winding A2 is greater than the potential at the second yoke J2 facing the end of the second compensating winding A2.
  • the equalizing windings A1, A2 are optional.
  • the first and / or the second controlled region G1, G2 each have a tapered region V1, V2, which consist of several sub-sections of different cross-section and the same or different length.
  • Number, cross-sectional areas and lengths of the subsections as shown are only to be understood as examples and must be determined by optimization calculations in the specific case.
  • the tapered areas significantly reduce the current harmonics requirement of the test system.
  • FIGS. 5A to 5D show various views of a further exemplary embodiment of a test throttle PD of a test system according to the improved concept, as can be used, for example, in the embodiment of FIG.
  • FIGS. 5A and 5B show perspective views of the test throttle, in particular its active part
  • FIG. 5C shows a front view
  • FIG. 5D shows a plan view.
  • the test reactor is exemplified as a throttle with frame core.
  • the sketchdrossel comprises a core, in particular a firmly clamped core, with a first and a second yoke J1, J2 and two legs S1, S2 which are arranged side by side and extending between the yokes J1, J2.
  • the first leg S1 is surrounded by the main winding HW and the second leg by another main winding HW of the test reactor. In operation is due to the voltage across the main windings
  • HW HW generates a main magnetic flux h, in particular in the first and the second leg S1, S2.
  • the main flow h is guided by the yokes J1, J2 and the legs S1, S2, so that a closed magnetic circuit for the main flow, hereinafter also referred to as the main circuit, is formed.
  • the main magnetic circuit may optionally have one or more air gaps, for example for defining an upper limit of the inductance value range of the test reactor.
  • the direction of the main flow h in the first leg S1 is shown by way of example in FIG. 5C by an arrow with a dashed and dotted line.
  • the main flow is generated in the two legs S1, S2 so that it is oriented in both legs S1, S2 at a given time along the main magnetic circuit along the same direction.
  • FIGS. 5B to 5D the
  • first and the second leg S1, S2 are analogous to the first Leg S1 of the embodiment of Figures 4A to 4D.
  • the mode of operation of the test throttle is likewise analogous to that of FIGS. 4A to 4D; only the conclusion of the main flow takes place correspondingly along the two legs S1, S2 and yokes J1, J2.
  • the second leg S2 is not used for inductance adjustment. He is then designed as a conventional leg, for example, as the only electric sheet package.
  • the further main winding HW is optional in such embodiments.
  • Test chokes whose active parts are shown in FIGS. 2A to 5D also have, for example, a housing in the interior of which the active part is located.
  • the housing is not shown for purposes of illustration.
  • the housing is, for example, at least partially filled with an insulating medium, in particular a non-electrically conductive liquid, for example an oil.
  • gaseous insulating media for example SF 6 , or solid insulating media are possible.
  • Test systems with a test reactor whose orientation of the control flow is orthogonal to the main flow for example in FIGS. 2A to 3D, allow a particularly large adjustment range for the inductance of the test reactor due to the special magnetization process in the material, which is utilized to change the magnetic resistance.
  • a ratio of maximum inductance to minimally adjustable inductance of about 1000 to 1 can thereby be achieved.
  • Test systems with a test throttle with orientation of the control flow parallel to the main flow, as for example in Figures 4A to 5D advantageously have a particularly simple construction of the core of the test throttle.
  • test system With a test system according to the improved concept, the above-mentioned disadvantages of known test systems are overcome. In particular, eddy current losses and wear of the test reactor are reduced. Due to the possible use of a solid core, the mechanical resonance frequencies of the test reactor are invariant with respect to the change in the inductance. The mechanical resonance frequencies can therefore be shifted by appropriate design of the test reactor in an area that is out of the operating range, which vibration and noise levels can be reduced. The reduction of vibrations in turn contributes to the reduction of wear and fatigue. The possible use of a solid core makes the test reactor also particularly insensitive to mechanical loads, as they occur during transport and / or mobile use of the test system.
  • test throttle can be constructed very compact and the boiler volume can be kept very small.
  • the time required for adjustment is particularly short. It is determined by the magnetic time constants of the control circuit and main circuit.

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Abstract

Ein Prüfsystem zur Durchführung einer Hochspannungsprüfung an einem Prüfling (PR) umfasst eine Prüfdrossel (PD) mit elektromagnetisch einstellbarer Induktivität zur Bildung eines Schwingkreises mit dem Prüfling (PR). Die Prüfdrossel (PD) umfasst einen Kern mit einem Schenkel (S1) und eine den Schenkel (S1) umgebende Hauptwicklung (HW). Die Prüfdrossel (PD) weist außerdem wenigstens eine Steuerwicklung (W1, W2, …, W6) auf. Die Steuerwicklung (W1, W2, …, W6) dient zur Vormagnetisierung wenigstens eines Teils des Schenkels (S1) um die Induktivität der Prüfdrossel (PD) elektromagnetisch einzustellen, wobei jede der wenigstens einen (W1, W2, …, W6) Steuerwicklung wenigstens einen zugehörigen Teil des Schenkels (S1) umgibt.

Description

PRÜFSYSTEM ZUR DURCHFÜHRUNG EINER HOCHSPANNUNGSPRÜFUNG MIT ELEKTROMAGNETISCH EINSTELLBARER PRÜFDROSSEL
Die Erfindung betrifft ein Prüfsystem zur Durchführung einer Hochspannungsprüfung an einem Prüfling. Zur Prüfung der Hochspannungsfestigkeit oder Durchschlagsfestigkeit von Prüflingen wie zum Beispiel Hochspannungsanlagen und Hochspannungskomponenten können mitunter Schwingkreise, insbesondere Serienresonanzkreise, verwendet werden. Dabei stellt der Prüfling ein elektrisch kapazitiv wirkendes Prüfobjekt dar, welches mit einer Erregerquelle sowie einer oder mehrerer Prüfdrosseln zu einem Serienresonanzkreis verbunden wer- den. Im Resonanzfall stellen die Prüfdrosseln zur Überhöhung der über dem Prüfling abfallenden Spannung die benötigte Blindleistung zur Verfügung, während die Erregerquelle lediglich die relativ geringe Verlustleistung bereitstellen muss. Mit einer relativ geringen Erregerspannung, die beispielsweise im Bereich von wenigen V bis zu mehreren kV liegen kann, wird damit ein sehr hoher Spannungsabfall über dem Prüfling, beispielsweise mehreren 100 kV, erreicht. Die Erregung kann dabei mit konstanter oder variabler Erregerfrequenz erfolgen. Da die Resonanzbedingung von der Induktivität der Prüfdrossel abhängt, werden beispielsweise Prüfdrosseln mit verstellbarer Induktivität verwendet.
Bei bekannten Prüfdrosseln wird die Stellung des Induktivitätswerts über einen variablen Luftspalt erzielt. Der Aktivteil solcher Prüfdrosseln weist einen verfahrbaren Kern mit be- weglichen Teilen auf. Dies bedingt mechanischen Verschleiß, beispielsweise an Führungsnuten oder Gleitsteinen. Ferner entsteht durch die Vibration freischwingender Kernteile störende Schallemission. Dies, sowie auch die mechanische Belastung des Systems, ist vor allem im Fall der mechanischen Resonanz der Drossel besonders ausgeprägt, was zu stark erhöhtem Verschleiß oder Zerstörung der Drossel führen kann. Ebenfalls nachtei- lig ist eine Beeinflussung der mechanischen Eigenkreisfrequenz durch das Verstellen des Luftspalts. Ausbauchungen der Magnetfeldlinien im Bereich des Luftspalts führen zu Wirbelstromverlusten. Diese reduzieren die Güte der Prüfdrossel und des Schwingkreises und führen zu einer thermischen Überbelastung des Kerns.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Konzept für ein Prüfsystem zur Durchführung einer Hochspannungsprüfung anzugeben, welches wenigstens die genannten Nachteile überwindet oder reduziert.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, die Nachteile bekannter Prüfsysteme und Prüfdrosseln durch Ausnutzung eines elektromagnetischen Stellprinzips zu vermeiden. Dabei wird in dem Prüfsystem eine Prüfdrossel mit einem Kern, der insbesondere als Festkernkonstruktion ausgebildet sein kann, und wenigstens einer Steuerwicklung verwendet, wobei die Steuerwicklung einen entsprechenden Teil des Kerns vollständig oder teilweise vormagnetisieren kann, insbesondere durch Erzeugung eines magnetischen Gleichflusses. Der Grad der Vormagnetisierung kann durch den Betrag eines in der Steuerwicklung fließenden Gleichstroms bestimmt werden und ermöglicht eine wertekontinu- ierliche Stellung der wirksamen Prüfdrosselinduktivität.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Prüfsystem zur Durchführung einer Hochspannungsprüfung an einem Prüfling, insbesondere einem kapazitiv wirkenden Prüfling, angegeben, wobei das Prüfsystem eine Prüfdrossel mit elektromagnetisch einstellbarer Induktivität zur Bildung eines Schwingkreises mit dem Prüfling umfasst. Die Prüfdrossel umfasst einen Kern mit einem Schenkel und eine den Schenkel umgebende Hauptwicklung. Die Prüfdrossel weist außerdem wenigstens eine Steuerwicklung auf. Die Steuerwicklung dient zur Vormagnetisierung, insbesondere zur teilweisen oder vollständigen Vormagnetisierung, wenigstens eines Teils des Schenkels um die Induktivität der Prüfdrossel elektromagnetisch einzustellen, wobei jede der wenigstens einen Steuerwicklung wenigstens einen zugehörigen Teil des Schenkels umgibt.
Der Schwingkreis ist insbesondere als Serienresonanzkreis, auch bezeichnet als Serienschwingkreis, Reihenschwingkreis oder Reihenresonanzkreis, oder als Parallelresonanzkreis, auch bezeichnet als Parallelschwingkreis, ausgebildet.
Die Hauptwicklung ist anschließbar oder angeschlossen, insbesondere direkt oder über weitere Komponenten des Schwingkreises und/oder der Prüfdrossel, an eine Erregerquelle, insbesondere eine Wechselspannungsquelle. Die Erregerquelle ist dazu eingerichtet, eine Erregerspannung, insbesondere eine Wechselspannung und damit einen Wechselstrom, in der Hauptwicklung zu erzeugen, welcher zu einem magnetischen Fluss mit wechselnder Richtung, im Folgenden als Hauptfluss oder AC-Hauptfluss bezeichnet, in einem von der Hauptwicklung umgebenen Teil des Schenkels führt. Außerdem ist die Hauptwicklung anschließbar, insbesondere direkt oder über weitere Komponenten des Schwingkreises und/oder der Prüfdrossel, an den Prüfling.
Die wenigstens eine Steuerwicklung ist anschließbar oder angeschlossen an eine Steuer- quelle, insbesondere eine Gleichspannungsquelle, welche dazu eingerichtet ist, eine Steuerspannung, insbesondere eine Gleichspannung und damit einen Gleichstrom, in der wenigstens einen Steuerwicklung zu erzeugen, welcher zu einem magnetischen Fluss mit gleichbleibender Richtung, im Folgenden Steuerfluss oder DC-Steuerfluss genannt, in einem von der wenigstens einen Steuerwicklung umgebenen Teil des Schenkels führt.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Kern oder der Schenkel als ferromag- netischer Kern beziehungsweise ferromagnetischer Schenkel ausgeführt.
Durch den Steuerfluss wird der von der wenigstens einen Steuerwicklung umgebene Teil des Schenkels teilweise oder vollständig vormagnetisiert. Soweit der Steuerfluss und da- mit die Vormagnetisierung parallel, also in gleicher Richtung, oder antiparallel, also in entgegengesetzter Richtung, zum Hauptfluss orientiert sind, führt die Vormagnetisierung zu einer Verschiebung der Blochwände im ferromagnetischen Material des Schenkels. Dies kann auch als Verschiebungsmagnetisierung bezeichnet werden. Diese verändert, insbesondere erhöht, den magnetischen Widerstand des Schenkels und verändert, insbeson- dere verkleinert, damit die Induktivität der Prüfdrossel. Soweit der Steuerfluss und damit die Vormagnetisierung einen Anteil aufweisen, der orthogonal zum Hauptfluss orientiert ist, führt dies durch entsprechende Rotation von Elementarmagneten in dem Kern oder Schenkel ebenfalls zu einer Veränderung, insbesondere Erhöhung, des magnetischen Widerstands des Schenkels und damit zu einer Veränderung, insbesondere Verkleine- rung, der die Induktivität der Prüfdrossel. Letzterer Mechanismus kann auch als Rotationsmagnetisierung bezeichnet werden.
Ein mechanisch veränderbarer Luftspalt zu Induktionsverstellung ist damit nicht mehr notwendig, wodurch die oben genannten Nachteile eines bekannten Prüfsystems überwunden werden können. Gemäß zumindest einer Ausführung umfasst der Kern ein erstes und ein zweites Joch, den Schenkel, sowie wenigstens einen weiteren Schenkel. Der Schenkel und der wenigstens eine weitere Schenkel sind zwischen den Jochen angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Steuerwicklung vollständig oder teilweise von der Hauptwicklung umgeben, so dass die wenigstens eine Steuerwicklung zwischen Hauptwicklung und Schenkel angeordnet ist. Der vormagneti- sierte Teil des Schenkels wird also sowohl vom Hauptfluss wie auch vom Steuerfluss durchsetzt. Durch die Anordnung der Steuerwicklung innerhalb der Hauptwicklung werden Magnetfeldlinienausbauchungen und Streufelder beispielsweise in den Jochen vermieden.
Dadurch werden Wirbelströme und lokale Heißstellen im Kern sowie daraus resultierende Verluste reduziert, was wiederum zu einer verbesserten Güte des Schwingkreises, also dem Verhältnis von Blindleistung zu Verlustleistung, führt. Außerdem führt diese Anordnung zu einer definierten Verteilung des Hauptflusses in der Steuerwicklung und vermeidet damit eine zusätzliche Belastung des Steuerkreises durch asymmetrische Spannungsinduktion.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Prüfdrossel als Rahmendrossel oder als Manteldrossel ausgeführt, also als Drossel mit Rahmenkern oder Mantelkern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Prüfdrossel als einphasige Drossel ausgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Kern als festverspannter Kern oder als Festkern ausgeführt, wobei der Kern insbesondere frei von beweglichen Teilen ist. Dies wird durch das rein elektromagnetische Stellprinzip ermöglicht. Dadurch ist der konstruktive Aufbau des Prüfsystems besonders kostengünstig, fertigungstechnisch einfach umsetzbar und fehlerresistent.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die wenigstens eine Steuerwicklung und die Hauptwicklung so bezüglich einander angeordnet, dass in dem Teil des Schenkels ein mittels der wenigstens einen Steuerwicklung erzeugter Steuerfluss parallel oder antiparallel, also kollinear, zu dem Hauptfluss orientiert ist. Der Steuerfluss wird dabei insbesondere durch einen durch die wenigstens einen Steuerwicklung fließenden Steuerstrom erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schenkel einen ersten und einen zweiten gesteuerten Bereich. Die wenigstens eine Steuerwicklung umfasst eine erste
Steuerwicklung, welche den ersten gesteuerten Bereich umgibt, sowie eine zweite Steuerwicklung, welche den zweiten gesteuerten Bereich umgibt. Beispielsweise ist der erste gesteuerte Bereich nicht von der zweiten Steuerwicklung umgeben und der zweite gesteuerte Bereich nicht von der ersten Steuerwicklung umgeben. Ein erster Steuerstrom durch die erste Steuerwicklung erzeugt dabei eine erste magnetische Durchflutungskomponente in dem ersten gesteuerten Bereich. Der erste oder ein zweiter Steuerstrom durch die zweite Steuerwicklung erzeugt eine zweite magnetische Durchflutungskomponente in dem zweiten gesteuerten Bereich. Die erste und die zweite Durchflutungskomponente erzeugen den Steuerfluss. Dabei sind ein der ersten Durchflutungskomponente zugeordnetes erstes Magnetfeld sowie ein der zweiten Durchflutungskomponente zugeordnetes zweites Magnetfeld jeweils parallel oder antiparallel, also kolli- near, zum Hauptfluss orientiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Steuerwicklung derart angeordnet und/oder miteinander verschaltet, insbesondere miteinander und mit der Steuerquelle, dass das erste und das zweite entgegengesetzt zueinander orientiert sind, also in entgegengesetzte Raumrichtungen zeigen. Insbesondere sind der erste und der zweite gesteuerte Bereich parallel zueinander ausgerichtet.
Insbesondere sind die erste und die zweite Steuerwicklung derart angeordnet und/oder ausgerichtet und/oder verschaltet, dass deren Wicklungssinn oder -richtung derart mit der Stromrichtung des von der Steuerquelle erzeugten Steuerstroms durch die jeweilige Steuerwicklung abgestimmt ist, dass das erste und zweite Magnetfeld in entgegengesetz- te Raumrichtungen zeigen. Anders ausgedrückt sind die erste und die zweite Steuerwicklung antiseriell verschaltet. Gleichzeitig ist das erste Magnetfeld parallel und das zweite Magnetfeld antiparallel zum Hauptfluss orientiert, oder umgekehrt, abhängig von der momentanen Richtung des AC-Hauptflusses.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste und der zweite gesteuerte Be- reich derart miteinander verbunden, dass durch das erste und das zweite Magnetfeld in dem Schenkel ein zirkulierender magnetischer Fluss, insbesondere Gleichfluss, entsteht. Beispielsweise bilden die gesteuerten Bereiche und solche Bereiche des Schenkels, welche die gesteuerten Bereiche miteinander verbinden, einen geschlossenen magnetischen Kreis. Insbesondere ist der Schenkel derart ausgebildet, dass der magnetische Kreis und/oder der Schenkel luftspaltfrei ist.
Der erste und der zweite gesteuerte Bereich sind beispielsweise parallel zueinander ausgerichtet, so dass die Orientierung des ersten und des zweiten Magnetfelds in unterschiedliche Raumrichtungen zusammen mit der Verbindung der gesteuerten Bereiche dazu führen, dass sich durch die durch das erste und zweite Magnetfeld in dem Schenkel einstellenden magnetischen Flüsse kumulieren.
Durch die beschriebene Anordnung und Verschaltung der ersten und zweiten Steuerwicklung wird eine Grundschwingung einer von dem AC-Hauptfluss in der ersten und zweiten Steuerwicklung induzierten Spannung teilweise oder vollständig eliminiert. Folglich wird eine Belastung der Steuerquelle mit Wechselspannung reduziert oder vermieden.
Dadurch können Verluste in dem Steuerkreis sowie daraus resultierende Wärmeentwicklung reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Schenkel und/oder die gesteuerten Bereiche von den Jochen des Kerns durch Luftspalte getrennt, so dass der zirkulierende Gleichfluss von den Jochen entkoppelt ist und diese nicht oder im Wesentlichen nicht durchsetzt. Entsprechend dem üblichen Sprachgebrauch bei der Beschreibung magnetischer Kreise, impliziert hier und im Folgenden die Bezeichnung„Luftspalt" nicht notwendigerweise einen mit Luft gefüllten Spalt. Vielmehr wird dadurch allgemein ein mit einem nichtferromagnetischen Material gefüllter Spalt bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Schenkel eine Ausnehmung auf, welche in einer Richtung, insbesondere senkrecht zum Hauptfluss, durchgehend ausgeführt ist. Die Ausnehmung ist derart angeordnet, dass sie von dem Schenkel, insbesondere dem magnetischen Material des Schenkels, vollständig umgeben ist, insbesondere in ei- ner Ebene senkrecht zur genannten Richtung des Durchgangs. Der Schenkel weist also einen geschlossenen Pfad aus magnetischem Material auf, welcher die Ausnehmung umläuft. Anders ausgedrückt ist der Schenkel beispielsweise ringförmig ausgeführt oder weist eine Ringtopologie auf. Ringförmig ist dabei nicht notwendigerweise als kreisringförmig zu verstehen, vielmehr kann die Kontur des Rings auch anders, beispielsweise rechteckig, ausgeführt sein.
Erster und zweiter gesteuerter Bereich des Schenkels entsprechen unterschiedlichen Bereichen des Schenkels, insbesondere des magnetischen Materials des Schenkels, die miteinander verbunden sind. Die erste und zweite Steuerwicklung sind jeweils durch die Ausnehmung durchgeführt und umgeben jeweils den ersten beziehungsweise des zwei- ten gesteuerten Bereich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Prüfdrossel eine erste Ausgleichswicklung, welche den ersten gesteuerten Bereich zumindest teilweise umgibt und eine zweite Ausgleichswicklung, welche den zweiten gesteuerten Bereich zumindest teilweise umgibt. Ein erstes Ende der ersten Ausgleichswicklung ist mit einem ersten Ende der zweiten Ausgleichswicklung elektrisch verbunden und ein zweites Ende der ersten Ausgleichswicklung ist mit einem zweiten Ende der zweiten Ausgleichswicklung elektrisch verbunden. Anders ausgedrückt sind die Ausgleichswicklungen parallel miteinander verschaltet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Ausgleichswicklungen mit gleichem Wickelsinn um die beiden gesteuerten Bereiche, die insbesondere parallel zueinander ausgerichtet sind, angeordnet. Beispielsweise sind die ersten Enden der ersten und zweiten Ausgleichswicklung dem ersten Joch zugewandt und die zweiten Enden der ersten und zweiten Ausgleichswicklung sind dem zweiten Joch zugewandt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Ausgleichswicklungen galvanisch getrennt von den Steuerwicklungen und der Hauptwicklung.
Wären die jeweiligen Enden der Ausgleichswicklungen nicht wie oben ausgeführt miteinander verbunden, so würden aufgrund elektromagnetischer Induktion bei einer zeitlichen Veränderung des Hauptflusses unterschiedliche elektrische Potentiale an den Enden der Ausgleichswicklungen entstehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Ausgleichswicklung derart angeordnet und miteinander verschaltet, dass, wenn das Potential am ersten Ende der ersten Ausgleichswicklung größer ist als das Potential am zweiten Ende der ersten Ausgleichswicklung, das Potential am ersten Ende der zweiten Ausgleichswicklung ebenfalls größer ist als das Potential am zweiten Ende der zweiten Ausgleichswicklung. Umgekehrt ist, wenn das Potential am ersten Ende der ersten Ausgleichswicklung kleiner ist als das Potential am zweiten Ende der ersten Ausgleichswicklung, das Potential am ersten Ende der zweiten Ausgleichswicklung ebenfalls kleiner als das Potential am zweiten Ende der zweiten Ausgleichswicklung. Eine nichtlineare Magnetisierungscharakteristik des Kerns kann grundsätzlich zu einem Anteil in der in den Steuerwicklungen induzierten Spannung führen, dessen Frequenz der doppelten Grundfrequenz der Erregung entspricht. Durch die Verschaltung der Ausgleichswicklungen wird auf magnetischer Ebene ein Stromteiler zwischen den Steuerwicklungen und den Ausgleichswicklungen aufgebaut. Da die Spannungsanteile mit doppelter Grundfrequenz auch in den Ausgleichswicklungen induziert werden, kann in den Ausgleichswicklungen ein entsprechender Ausgleichsstrom fließen, welcher die Anteile mit doppelter Grundfrequenz wenigstens zum Teil kompensiert. Dadurch wird der Steuerkreis entlastet und Strom-Wärme- Verluste, welche zu einer Verschlechterung der Leistungsbilanz beziehungsweise der Güte des Schwingkreises führen, werden reduziert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Ausgleichswicklung zwischen dem Schenkel, insbesondere dem ersten gesteuerten Bereich, und der ersten Steuerwicklung angeordnet und die zweite Ausgleichswicklung ist zwischen dem Schenkel, insbesondere dem zweiten gesteuerten Bereich, und der zweiten Steuerwicklung angeordnet. Dadurch können die Ausgleichswicklungen besonders kernnah angeordnet werden, was zu kürzeren Wicklungsleitungen und damit zu verringertem Widerstand beziehungsweise verringerter Impedanz der Ausgleichswicklungen führt. Dies ermöglicht eine besonders effektive und effiziente Erzeugung der Ausgleichsströme. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der erste und/oder der zweite gesteuerte Bereich jeweils einen verjüngten Bereich auf. Bei dem verjüngten Bereich handelt es sich beispielsweise um Abschnitte des jeweiligen Schenkelteils, die aus mehreren Unterabschnitten verschiedenen Querschnitts und gleicher oder verschiedener Länge bestehen. Das nichtlineare Magnetisierungsverhalten des Kerns bedingt, dass bei sinusförmiger
Erregerflussdichte, welche proportional zu der von der Erregerquelle erzeugten Spannung ist, die zugehörige magnetische Feldstärke, welche proportional zum resultierenden Drosselstrom ist, nicht sinusförmig ist. Dies führt zu einem erhöhten Stromoberschwingungs- bedarf der Prüfdrossel. Durch die verjüngten Bereiche kann der Stromoberschwingungs- bedarf maßgeblich verringert werden, ohne dass ein Leerlauf ström, also eine maximale Induktivität, der Prüfdrossel beeinflusst wird. Dabei können Optimierungsrechnungen angewendet werden, um optimierte Werte für die Anzahl, Querschnittsflächen und Längen der Unterabschnitte zu bestimmen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die wenigstens eine Steuerwicklung und die Hauptwicklung so bezüglich einander angeordnet, dass in dem Teil des Schenkels der mittels der wenigstens einen Steuerwicklung erzeugte Steuerfluss orthogonal zum Haupt- fluss orientiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schenkel derart ausgeformt und die wenigstens eine Steuerwicklung ist derart angeordnet und eingerichtet, dass ein geschlos- sener magnetischer Kreis zur Führung des Steuerflusses gebildet wird, wobei der Steuerfluss entlang des gesamten geschlossenen magnetischen Kreises orthogonal zum Haupt- fluss orientiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Schenkel einen ersten Hauptteil zur Führung des Hauptflusses sowie einen Rückschlusspfad zur Führung des Steuerflusses orthogonal zum Hauptfluss auf, wobei der Rückschlusspfad beispielsweise ferromagneti- sches Material umfasst. Der Rückschlusspfad bildet zusammen mit dem ersten Hauptteil, insbesondere einem Teil des ersten Hauptteils, einen geschlossenen magnetischen Kreis zur Führung des Steuerflusses. Die Führung des Hauptflusses erfolgt entlang einer Längsrichtung, also einer Richtung vom ersten zum zweiten Joch oder umgekehrt, des Schenkels, insbesondere des ersten Hauptteils. Beispielsweise erstreckt sich der erste Hauptteil von dem ersten Joch bis zu dem zweiten Joch. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Hauptteil, insbesondere in Richtung des Hauptflusses, keinen Luftspalt auf. Beispielsweise ist der erste Hauptteil luft- spaltfrei mit dem ersten und dem zweiten Joch verbunden. Da solche Luftspalte den maximal erreichbaren Induktivitätswert der Prüfdrossel verringern würden, wird dadurch ein besonders hoher Stellbereich der Induktivität erzielt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Rückschlusspfad wenigstens eine bogenförmige oder U-förmige Komponente zur Verbindung zweier gegenüberliegender Seitenflächen des ersten Hauptteils auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Schenkel einen zweiten Hauptteil zur Führung des Hauptflusses auf. Der Schenkel weist außerdem wenigstens zwei zumindest teilweise bogenförmige oder U-förmige Komponenten auf, welche jeweils eine Seitenfläche des ersten Hauptteils mit einer Seitenfläche des zweiten Hauptteils verbinden um den geschlossenen magnetischen Kreis zu bilden. Der Rückschlusspfad wird dann beispielsweise gebildet durch die bogenförmigen Komponenten und den zweiten Hauptteil, insbesondere einen Teil des zweiten Hauptteils. Die Hauptteile weisen dabei jeweils zwei stirnseitige Flächen auf, die in Richtung jeweils eines der Joche zeigen. Seitenflächen der Hauptteile bezeichnen von den stirnseitigen Flächen verschiedene Flächen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste und/oder der zweite Hauptteil quaderförmig ausgebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Schenkel wenigstens einen weiteren Rückschlusspfad zur Führung des Steuerflusses orthogonal zum Hauptfluss auf. Der wenigstens einer weitere Rückschlusspfad bildet zusammen mit dem ersten Hauptteil wenigstens einen weiteren geschlossenen magnetischen Kreis. Der wenigstens eine weitere Rückschlusspfad ist insbesondere ausgebildet wie der Rückschlusspfad. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Rückschlusspfad und/oder die weiteren Rückschlusspfade sowie Verbindungen des Rückschlusspfads mit dem ersten Hauptteil und/oder Verbindungen der weiteren Rückschlusspfade mit dem ersten Hauptteil ent- lang des jeweiligen geschlossenen magnetischen Kreises, also entlang der Richtung in der der Steuerfluss geführt wird, luftspaltfrei ausgebildet. In entsprechenden Ausführungsformen sind zusätzlich oder alternativ Verbindungen des Rückschlusspfads mit dem zweiten Hauptteil und/oder Verbindungen der weiteren Rückschlusspfade mit dem zweiten Hauptteil entlang des geschlossenen magnetischen Kreises, also entlang der Richtung in der der Steuerfluss geführt wird, luftspaltfrei ausgebildet. Insbesondere befinden sich keine Luftspalte zwischen den bogenförmigen Komponenten und dem ersten und/oder zweiten Hauptteil.
Dadurch wird der durch den ersten Hauptteil und Rückschlusspfad gebildete geschlosse- ne magnetische Kreis luftspaltfrei. Dies führt zu einer Reduzierung von Verlusten im Steuerkreis. Wären Luftspalte im genannten magnetischen Kreis vorhanden, müssten aufgrund der kleineren magnetischen Permeabilität des Luftspaltmaterials wesentlich höhere Ströme erzeugt werden um die erforderliche Flussdichte des Steuerflusses zu erzielen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die bogenförmigen Komponenten des
Rückschlusspfads und der weiteren Rückschlusspfade jeweils durch Luftspalte voneinander getrennt. Dadurch wird erreicht, dass die bogenförmigen Komponenten nicht oder kaum vom Hauptfluss durchsetzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der Schenkel und/oder der erste Hauptteil und/ oder der zweite Hauptteil amorphes Bandmaterial.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der Schenkel und/oder der erste Hauptteil und/ oder der zweite Hauptteil Material mit magnetischer Vorzugsrichtung, wobei die magnetische Vorzugsrichtung parallel oder antiparallel zum Hauptfluss orientiert ist. In Ausführungsformen mit Steuerfluss orthogonal zum Hauptfluss ist der Steuerfluss dann in dem ersten und/oder zweiten Hauptteil orthogonal zur magnetischen Vorzugsrichtung orientiert, solche Schenkel und/oder Hauptteile eignen sich in besonderer Weise zur Realisierung der Rotationsmagnetisierung. Beispielsweise kann der Schenkel und/oder der erste und/oder der zweite Hauptteil aus kornorientiertem Elektro- oder Transformatorenblech gefertigt, insbesondere aus entsprechenden Blechstapeln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht das Prüfsystem aus der Prüfdrossel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Prüfsystem die Erregerquelle, welche mit der Hauptwicklung verbunden und zur Erzeugung der Erregerspannung einge- richtet ist und/oder die Steuerquelle, welche mit der wenigstens einen Steuerwicklung verbunden und zur Erzeugung der Steuerspannung und damit des Steuerstroms eingerichtet ist. Insbesondere umfasst der Schwingkreis die Erregerquelle, die Prüfdrossel und den Prüfling. Dabei sind Erregerquelle, Prüfdrossel und Prüfling insbesondere in Reihe oder parallel schaltbar. Umfasst die Prüfdrossel mehrere Steuerwicklungen, können alle Steuerwicklungen an eine Steuerquelle angeschlossen werden. Alternativ können mehrere Steuerquellen verwendet werden um jeweils an eine oder mehrere Steuerwicklungen angeschlossen zu werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Prüfsystem wenigstens eine weite- re Prüfdrossel, welche insbesondere wie die Prüfdrossel ausgeführt ist. Die wenigstens eine weitere Prüfdrossel ist mit der Prüfdrossel in dem Schwingkreis parallel und/oder in Reihe geschaltet beispielsweise zur Bildung einer Prüfdrosselkaskade.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Prüfdrossel eine weitere
Hauptwicklung, welche einen weiteren Schenkel des Kerns umgibt. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform umfasst die Prüfdrossel wenigstens eine weitere Steuerwicklung zur Vormagnetisierung wenigstens eines Teils des weiteren Schenkels um die Induktivität der Prüfdrossel elektromagnetisch einzustellen. An die Stelle des weiteren Schenkels kann hier auch ein Bereich des Schenkels treten, der von der Hauptwicklung nicht umgeben ist. Die weitere Hauptwicklung ist in diesem Fall beispiels- weise axial über oder unter der Hauptwicklung angeordnet. Weitere Ausführungen ergeben sich für den Fachmann unmittelbar aus der analogen Anwendung der beschriebenen Ausführungsformen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Prüfdrossel ein Gehäuse auf, welches beispielsweise wenigstens zum Teil aus Metall besteht. Das Gehäuse kann zum Beispiel auf Erdpotential oder auf einem davon abweichenden elektrischen Potential liegen. Der Kern kann beispielsweise auf Erdpotential liegen oder auf dem elektrischen Potential des Gehäuses oder einem elektrischen Potential der Hauptwicklung und/oder der weiteren Hauptwicklung oder auf einem elektrischen Potential zwischen Erdpotential und Potential der Hauptwicklung oder weiteren Hauptwicklung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Gehäuse mindestens einen Hoch- spannungsanschluss zur Kontaktierung der Hauptwicklung auf, insbesondere zur Verbindung der Hauptwicklung mit der Erregerquelle. Im Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umstän- den nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen
Figur 1 A und 1 B Blockschaltbilder eines Reihenschwingkreises und eines Parallelschwingkreises jeweils mit einer beispielhaften Ausführungsform eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept;
Figuren 2A bis 2E verschiedene Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform einer
Prüfdrossel eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept; Figuren 3A bis 3D verschiedene Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Prüfdrossel eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept;
Figuren 4A bis 4D verschiedene Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Prüfdrossel eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept; und Figuren 5A bis 5D verschiedene Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Prüfdrossel eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept.
Figuren 1 A und 1 B zeigen Blockschaltbilder von Schwingkreisen, insbesondere eines Serienresonanzkreises in Figur 1 A und eines Parallelschwingkreises in Figur 1 B, mit einer beispielhaften Ausführungsform eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept.
Der jeweilige Schwingkreis umfasst eine Erregerquelle EQ, die als Wechselspannungsquelle ausgebildet ist, eine Prüfdrossel PD sowie einen mit der Prüfdrossel in Reihe (Figur 1 A) beziehungsweise parallel (Figur 1 B) geschalteten Prüfling PR mit einer Prüflingskapazität. Eine Steuerquelle SQ, die als Gleichspannungsquelle ausgeführt ist, ist mit der Prüfdrossel verbunden. Optional können in jedem der Schwingkreise weitere Prüfdrosseln mit der Prüfdrossel PD in Reihe und/oder parallel geschaltet sein, die beispielsweise ausgeführt sind wie die Prüfdrossel PD. Des Weiteren kann der Schwingkreis weitere nicht gezeigte Komponenten umfassen. Das Prüfsystem umfasst die Prüfdrossel PD. Optional kann das Prüfsystem die weiteren Prüfdrosseln, die Erregerquelle EQ und/oder die Steuerquelle SQ umfassen. Eine Prüfanordnung umfasst das Prüfsystem und den Prüfling.
Die Erregerquelle EQ ist beispielsweise mit einer Hauptwicklung der Prüfdrossel PD ver- bunden. Im Betrieb wird eine Erregerspannung, insbesondere eine Wechselspannung, von der Erregerquelle EQ bereitgestellt, die über der Reihenschaltung beziehungsweise Parallelschaltung von Prüfdrossel PD und Prüfling PR abfällt. Im Resonanzfall fällt über dem Prüfling PR eine Prüfspannung ab, deren Betrag größer ist als der der Erregerspannung, so dass es zu einer Spannungsüberhöhung kommt. Die Güte des Schwingkreises, also das Verhältnis von Prüfblindleistung zu Verlustleistung des Schwingkreises, entspricht dem Verhältnis der Prüfspannung zur Erregerspannung.
Um die Resonanzbedingung beispielsweise an die Kapazität der Prüflings PR und/oder die Frequenz der Erregerspannung anzupassen, ist die Induktivität der Prüfdrossel PR elektromagnetisch einstellbar. Dazu kann die Steuerquelle SQ mit einer Steuerwicklung der Prüfdrossel PD verbunden werden um mittels einer von der Steuerquelle bereitgestellten Steuerspannung wenigstens einen Teil eines Schenkels der Prüfdrossel PD vorzuma- gnetisieren und damit die Induktivität einzustellen.
Verschiedene Ausführungsformen der Prüfdrossel PD und/oder der weiteren Prüfdrosseln werden nun bezüglich der Figuren 2A - 5D genauer beschrieben. Figuren 2A bis 2E zeigen verschiedene Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform einer Prüfdrossel PD eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept, wie sie beispielsweise in der Ausführungsform von Figur 1 eingesetzt werden kann. Dabei zeigen Figuren 2A und 2B perspektivische Ansichten der Prüfdrossel, insbesondere deren Aktivteil, Figur 2C eine Vorderansicht, Figur 2D eine Rückansicht und Figur 2E eine Draufsicht. Die Prüfdrossel ist beispielhaft als Drossel mit Mantelkern ausgeführt. Die Prüfdrossel umfasst einen Kern, insbesondere einen festverspannten Kern, mit einem ersten und einem zweiten Joch J1 , J2 und drei Schenkeln S1 , S2, S3, welche nebeneinander angeordnet sind und sich zwischen den Jochen J1 , J2 erstrecken. Der erste oder mittlere Schenkel S1 , welcher beispielsweise zwischen zweitem und dritten, also den äußeren, Schenkeln S2, S3 angeordnet ist, ist von der Hauptwicklung HW der Prüfdrossel umgeben. Im Betrieb wird durch die Spannung über der Hauptwicklung HW ein magnetischer Hauptfluss h erzeugt, welcher sich durch die Schenkel S1 , S2, S3 und die Joche J1 , J2 schließt. Der Hauptfluss h wird von den Jochen J1 , J2 und den äußeren Schenkeln S2, S3 geführt, so dass ein geschlossener magnetischer Kreis für den Hauptfluss, im Folgenden auch als Hauptkreis bezeichnet, entsteht. Der magnetische Hauptkreis kann optional einen oder mehrere Luftspalte beispielsweise zur Definition einer oberen Grenze des Induktivitätswertebereichs der Prüfdrossel aufweisen. Die Richtung des Hauptflusses h ist in Figuren 2C beispielhaft durch einen Pfeil mit Strichpunktlinie dargestellt. In Figuren 2B bis 2E ist die Hauptwicklung nur aus Darstellungsgründen nicht gezeigt. Dasselbe gilt für das erste Joch J1 in Figur 2E.
Der erste Schenkel S1 umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Hauptteil H1 , H2, H3, welche insbesondere quaderförmig ausgebildet sind, beispielsweise als Elektroblechpakete, die sich jeweils vollständig zwischen dem ersten und dem zweiten Joch J1 , J2 erstrecken und daher diese beispielswiese magnetisch miteinander verbinden. Dabei sind die Hauptteile H1 , H2, H3 nebeneinander angeordnet, beispielsweise in einer Richtung senkrecht zur Anordnung der Schenkel S1 , S2, S3 zueinander.
Der erste Schenkel S1 weist außerdem eine erste bogenförmige oder U-förmige Kompo- nente B1 auf, welche einen Teilbereich einer ersten Seitenfläche des ersten Hauptteils H1 mit einem Teilbereich einer ersten Seitenfläche des zweiten Hauptteils H2 verbindet, wobei die ersten Seitenflächen zum Beispiel benachbart zueinander angeordnet sind. Zudem weist der erste Schenkel S1 eine zweite bogenförmige oder U-förmige Komponente B2 auf, welche einen Teilbereich einer zweiten Seitenfläche des ersten Hauptteils H1 mit einem Teilbereich einer zweiten Seitenfläche des zweiten Hauptteils H2 verbindet, wobei die zweiten Seitenflächen zum Beispiel benachbart zueinander angeordnet sind. Die ersten und zweiten Seitenflächen sind dabei beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Hauptteile H1 , H2 angeordnet. Zwei weitere bogenförmige Komponenten Β1 ', B2' verbinden den ersten Hauptteil H1 mit dem dritten Hauptteil H3 wie bezüglich der Verbindung des ersten H1 mit dem zweiten Hauptteil H2 durch die bogenförmigen Komponenten B1 , B2 beschrieben. Dabei sind die weiteren bogenförmige Komponenten B1 ', B2' beispielsweise auf gleicher Höhe zwischen den Jochen J1 , J2 angeordnet.
Die Prüfdrossel PD weist eine erste Steuerwicklung W1 auf, welche einen Teil der ersten bogenförmigen Komponente B1 umgibt. Außerdem umgibt die erste Steuerwicklung W1 einen Teil der ersten weiteren bogenförmigen Komponente B1 '. Die Prüfdrossel PD weist eine zweite Steuerwicklung W2 auf, welche einen Teil der zweiten bogenförmigen Komponente B2 sowie einen Teil der zweiten weiteren bogenförmigen Komponente B2' umgibt. Die Steuerwicklungen W1 , W2 sind beispielsweise an die Steuerquelle SQ (nicht gezeigt) angeschlossen. Wenn die Steuerquelle SQ an den Steuerwicklungen W1 , W2 die Steuerspannung bereitstellt, wird in den von den Steuerwicklungen W1 , W2 umgebenen Teilen der bogenförmigen Komponenten B1 , B2 ein magnetischer Fluss erzeugt, der durch einen Rückschlusspfad, der durch die bogenförmigen Komponenten B1 , B2 sowie einen entsprechenden Bereich des zweiten Hauptteils H2 gebildet wird, und einen entsprechenden Bereich des ersten Hauptteils H1 geführt wird, so dass ein geschlossener magnetischer Kreis, insbesondere Steuerkreis, entsteht. Die Steuerwicklungen W1 , W2 sind dabei derart verschaltet und angeordnet, dass die von beiden Wicklungen W1 , W2 erzeugten Beiträge zum Steuerfluss Φε entlang des magnetischen Steuerkreises in dieselbe Richtung weisen. Die Richtung des Steuerflusses Φε ist in Figur 2E beispielhaft durch eine Strichpunktlinie mit Pfeilen dargestellt. Aus der beschriebenen Anordnung folgt, dass der Steuerfluss Φε stets orthogonal zu dem Hauptfluss h im ersten Schenkel S1 orientiert ist. Ein analoger weiterer magnetischer Steuerkreis wird in analoger Weise durch die weiteren bogenförmigen Komponenten Β1 ', B2' sowie entsprechende Bereiche des ersten und des dritten Haupt- teils H1 , H3 gebildet.
Die bogenförmigen Komponenten B1 , B2, Β1 ', B2' können beispielsweise als Schnittbandkerne ausgeführt sein. In Ausführungsformen in denen einer oder mehrere der Hauptteile H1 , H2, H3 als Elektroblechpakte mit kornorientiertem Material mit einer magnetischen Vorzugsrichtung parallel zum Hauptfluss h ausgebildet sind, wirken die Steu- erflüsse Φε im Bereich der entsprechenden Hauptteile H1 , H2, H3 orthogonal beziehungsweise quer zur Vorzugsrichtungen. Die magnetischen Steuerkreise sind vorzugsweise luftspaltfrei ausgeführt, was durch die beschriebene Konstruktion aus Hauptteilen H1 , H2, H3 in Kombination mit den jeweiligen bogenförmigen Komponenten B1 , B2, B1 ', B2' ermöglicht wird. Insbesondere kann die luftspaltlose Ausführung durch Ausgestaltung der Hauptteile H1 , H2, H3 sowie der bogenförmigen Komponenten B1 , B2, B1 ', B2' als Elektroblechpakete, welche direkt aneinander angeordnet sind, erzielt werden. Dadurch wird ein magnetischer Spannungsfall in den magnetischen Steuerkreisen reduziert.
Es ist für den Fachmann unmittelbar ersichtlich, dass die zweite Steuerwicklung W2 nicht zwingend erforderlich ist. Entsprechendes gilt für den weiteren magnetischen Steuerkreis, so dass auch die weiteren bogenförmigen Komponenten B1 ', B2', und der dritte Hauptteil H3 optional sind.
Die in den Figuren 2A bis 2D gezeigten Prüfdrossel weisen beispielsweise optionale bogenförmige Komponenten B3 und B4 auf, welche in axialer Richtung des ersten Schenkels S1 benachbart zu jeweils einer der bogenförmige Komponenten B1 und B2 angeord- net sind und von diesen beispielsweise durch Luftspalte getrennt sind. Die bogenförmigen Komponenten B3 und B4 sind analog wie oben bezüglich den bogenförmige Komponenten B1 und B2 beschrieben mit den Hauptteilen H1 , H2 verbunden. Zwei ebenfalls optionale weitere bogenförmige Komponenten Β3', B4' ' sind in axialer Richtung des ersten Schenkels S1 benachbart zu jeweils einer der bogenförmige Komponenten B1 ' und B2' angeordnet und von diesen beispielsweise durch Luftspalte getrennt und in analoger Weise mit den Hauptteilen H1 , H3 verbunden. Optionale weitere Steuerwicklungen W3, W4 sind analog zu den Steuerwicklungen W1 , W2 angeordnet und können mit der Steuerquelle SQ verbunden werden. Dadurch können weitere magnetische Steuerkreise erreicht werden. Die obigen Ausführungen gelten für diese analog.
Die in den Figuren 2A bis 2D gezeigten Prüfdrossel weisen beispielsweise weitere optionale bogenförmige Komponenten B5 und B6 auf, welche in axialer Richtung des ersten Schenkels S1 benachbart zu jeweils einer der bogenförmige Komponenten B3 und B4 angeordnet sind und von diesen beispielsweise durch Luftspalte getrennt sind. Die bogen- förmigen Komponenten B5 und B6 sind analog wie oben bezüglich den bogenförmige
Komponenten B1 und B2 beschrieben mit den Hauptteilen H1 , H2 verbunden. Zwei ebenfalls optionale weitere bogenförmige Komponenten Β5', B6' sind in axialer Richtung des ersten Schenkels S1 benachbart zu jeweils einer der bogenförmige Komponenten B3' und B4' angeordnet und von diesen beispielsweise durch Luftspalte getrennt und in analoger Weise mit den Hauptteilen H1 , H3 verbunden. Optionale weitere Steuerwicklungen W5, W6 sind analog zu den Steuerwicklungen W1 , W2 angeordnet und können mit der Steuerquelle SQ verbunden werden. Dadurch können weitere magnetische Steuerkreise erreicht werden. Die obigen Ausführungen gelten für diese analog.
In weiteren Ausführungsformen sind beliebig viele Stufen von bogenförmigen Elementen und zugehörigen Steuerwicklungen wie oben beschrieben vorgesehen.
Durch den oder die magnetischen Steuerkreise wird der erste Schenkel S1 wenigstens teilweise vormagnetisiert. Insbesondere werden die Hauptteile H1 , H2 und falls vorgesehen H3 wenigstens teilweise vormagnetisiert. Der magnetische Widerstand für den magnetischen Hauptkreis wird dadurch erhöht, was zu einer verringerten Induktivität der Prüf- drossel führt. Auf diese Weise kann die Induktivität der Prüfdrossel elektromagnetisch, insbesondere ohne mechanisch verstellbaren Luftspalt, eingestellt werden.
Figuren 3A bis 3D zeigen verschiedene Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Prüfdrossel PD eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept, wie sie beispielsweise in der Ausführungsform von Figur 1 eingesetzt werden kann. Dabei zeigen Figuren 3A und 3B perspektivische Ansichten der Prüfdrossel, insbesondere deren Aktivteil, Figur 3C eine Vorderansicht und Figur 3D eine Draufsicht.
Die Prüfdrossel ist beispielhaft als Drossel mit Rahmenkern ausgeführt. Die Prüfdrossel umfasst einen Kern, insbesondere einen festverspannten Kern, mit einem ersten und einem zweiten Joch J1 , J2 und zwei Schenkel S1 , S2 welche nebeneinander angeordnet sind und sich zwischen den Jochen J1 , J2 erstrecken. Die erste Schenkel S1 ist von der Hauptwicklung HW und der zweite Schenkel von einer weiteren Hauptwicklung HW der Prüfdrossel umgeben. Im Betrieb wird durch die Spannung über den Hauptwicklungen HW, HW ein magnetischer Hauptfluss h erzeugt, insbesondere in dem ersten und dem zweiten Schenkel S1 , S2. Der Hauptfluss h wird von den Jochen J1 , J2 und den Schenkeln S1 , S2 geführt, so dass ein geschlossener magnetischer Kreis für den Hauptfluss, im Folgenden auch als Hauptkreis bezeichnet, entsteht. Der magnetische Hauptkreis kann optional einen oder mehrere Luftspalte beispielsweise zur Definition einer oberen Grenze des Induktivitätswertebereichs der Prüfdrossel aufweisen. Die Richtung des Hauptflusses Oh im ersten Schenkel S1 ist in Figur 3C beispielhaft durch einen Pfeil mit Strichpunktlinie dargestellt. Der Hauptfluss wird in den beiden Schenkeln S1 , S2 derart erzeugt, dass er entlang des magnetischen Hauptkreises immer in dieselbe Richtung orientiert ist. In Figuren 3B bis 3D ist die Hauptwicklung nur aus Darstellungsgründen nicht gezeigt. Dasselbe gilt für das erste Joch J1 in Figur 3D.
Der Aufbau des ersten und des zweiten Schenkels S1 , S2 ist jeweils analog zum ersten Schenkel S1 der Ausführungsformen aus den Figuren 2A bis 2E. Die Funktionsweise der Prüfdrossel ist ebenfalls analog zu der bezüglich Figuren 2A bis 2E beschriebenen, lediglich der Rückschluss des Hauptflusses Oh erfolgt entsprechend entlang der beiden Schenkel S1 , S2 und Joche J1 , J2, wie bei Rahmendrosseln üblich.
In alternativen Ausführungsformen wird der zweite Schenkel S2 nicht zur Induktivitätseinstellung genutzt. Er ist dann als konventioneller Schenkel ausgeführt, beispielsweise als einziges Elektroblechpaket. Die weitere Hauptwicklung HW ist in solchen Ausführungsformen optional. Figuren 4A bis 4D zeigen verschiedene Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Prüfdrossel PD eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept, wie sie beispielsweise in der Ausführungsform von Figur 1 eingesetzt werden kann. Dabei zeigen Figuren 4A und 4B perspektivische Ansichten der Prüfdrossel, insbesondere deren Aktivteil, Figur 4C eine Vorderansicht und Figur 4D eine Draufsicht.
Die Prüfdrossel ist beispielhaft als Drossel mit Mantelkern ausgeführt. Die Prüfdrossel umfasst einen Kern, insbesondere einen festverspannten Kern, mit einem ersten und einem zweiten Joch J1 , J2 und drei Schenkel S1 , S2, S3, welche nebeneinander angeord- net sind und sich zwischen den Jochen J1 , J2 erstrecken. Die erste oder mittlere Schenkel S1 , welcher beispielsweise zwischen zweiten und dritten, also den äußeren, Schenkeln S2, S3 angeordnet ist, ist von der Hauptwicklung HW der Prüfdrossel umgeben. Im Betrieb wird durch die Spannung über der Hauptwicklung HW ein magnetischer Haupt- fluss h erzeugt, welcher sich durch die Schenkel S1 , S2, S3 und die Joche J1 , J2 schließt. . Der Hauptfluss h wird von den Jochen J1 , J2 und den äußeren Schenkeln S2, S3 geführt, so dass ein geschlossener magnetischer Kreis für den Hauptfluss, im Folgenden auch als Hauptkreis bezeichnet, entsteht. Der magnetische Hauptkreis kann optional einen oder mehrere Luftspalte beispielsweise zur Definition einer oberen Grenze des Induktivitätswertebereichs der Prüfdrossel aufweisen Die Richtung des Hauptflusses h im ersten Schenkel S1 ist in Figur 4C beispielhaft durch einen Pfeil mit Strichpunktlinie dargestellt. In Figuren 4B bis 4D ist die Hauptwicklung nur aus Darstellungsgründen nicht gezeigt. Dasselbe gilt für das erste Joch J1 in Figur 4D.
Der erste Schenkel S1 weist eine Ausnehmung AN auf, welche in einer Richtung senkrecht zum Hauptfluss Oh vollständig durch den ersten Schenkel S1 verläuft. Der erste Schenkel S1 weist daher zwei nebeneinander angeordnete Teilschenkel auf, welche an ihren jeweiligen Enden magnetisch leitend verbunden sind. Um einen Teil des ersten Teilschenkels herum, welcher einem ersten gesteuerten Bereich G1 des ersten Schenkels S1 entspricht, ist eine erste Steuerwicklung W1 angeordnet und um einen Teil des zweiten herum Teilschenkels, welcher einem zweiten gesteuerten Bereich G2 des ersten Schen- kels S1 entspricht, ist eine zweite Steuerwicklung W2 angeordnet. Die Steuerwicklungen W1 , W2 sind beispielsweise an die Steuerquelle SQ (nicht gezeigt) angeschlossen.
Die Steuerwicklungen W1 , W2 sind derart miteinander und mit der Steuerquelle SQ verschaltet und, insbesondere hinsichtlich ihres jeweiligen Wickelsinnes, ausgerichtet, dass die durch Anlegen der Steuerspannung im Inneren der ersten Steuerwicklung W1 ein Magnetfeld entsteht, welches in Richtung des ersten Jochs J1 zeigt und im Inneren der zweiten Steuerwicklung W2 ein Magnetfeld entsteht, welches in Richtung des zweiten Jochs J2 zeigt oder umgekehrt. Dadurch werden die in dem ersten Schenkel S1 durch die Steuerwicklung erzeugten Steuerflüsse kumuliert, so dass ein zirkulierender Gleichfluss als Steuerfluss Os entsteht. Der Steuerfluss Os wird entlang eines geschlossenen magne- tischen Kreises, insbesondere Steuerkreises, geführt. Der magnetische Steuerkreis ist beispielsweise luftspaltfrei ausgeführt. In den beiden Teilschenkeln, insbesondere im ersten und zweiten gesteuerten Bereich G1 , G2 ist der resultierende Steuerfluss Os daher stets parallel oder antiparallel zum Hauptfluss h orientiert. Durch den magnetischen Steuerkreis wird der erste Schenkel S1 wenigstens teilweise vormagnetisiert. Der magnetische Widerstand für den magnetischen Hauptkreis wird dadurch erhöht, was zu einer verringerten Induktivität der Prüfdrossel führt. Auf diese Weise kann die Induktivität der Prüfdrossel elektromagnetisch, insbesondere ohne mechanisch verstellbaren Luftspalt, eingestellt werden. Durch die beschriebene Anordnung und Verschaltung der Steuerwicklungen W1 , W2 wird eine Grundschwingung einer von dem zeitlich veränderlichen Hauptfluss h in den Steuerwicklungen W1 , W2 induzierten Spannung teilweise oder vollständig eliminiert.
Die Prüfdrossel weist außerdem eine erste Ausgleichswicklung A1 auf, welche den ersten gesteuerten Bereich G1 wenigstens teilweise umgibt und eine zweite Ausgleichswicklung A2, welche den zweiten gesteuerten Bereich G2 wenigstens teilweise umgibt. Die Ausgleichswicklungen sind vorzugsweise besonders nah am Kern, also dem ersten Schenkel S1 , angeordnet, beispielsweise zwischen erstem Schenkel und der ersten beziehungsweise der zweiten Steuerwicklung W1 , W2. Die Ausgleichswicklungen A1 , A2 sind beispielsweise galvanisch von Steuerwicklungen W1 , W2 und Hauptwicklung HW getrennt. Die Ausgleichswicklungen A1 , A2 sind an ihren Enden elektrisch miteinander verbunden und sind derart angeordnet und miteinander verschaltet, dass die elektrischen Potentiale, welche an jeweiligen Enden der Ausgleichswicklungen A1 , A2 durch die zeitliche Änderung des Hauptflusses h induziert werden derart, dass Ausgleichsströme zwischen den Ausgleichswicklungen A1 , A2 fließen. Dabei werden durch die Ausgleichsströme Span- nungsanteile mit einer Frequenz, die der doppelten Grundfrequenz der Erregerspannung entspricht, zumindest teilweise kompensiert. Wenn zum Beispiel das Potential an demjenigen Ende der ersten Ausgleichswicklung A1 , welches dem ersten Joch zugewandt ist, größer ist als das Potential an demjenigen Ende der ersten Ausgleichswicklung A1 , welches dem zweiten Joch J2 zugewandt ist, ist auch das Potential am dem ersten Joch J1 zugewandten Ende der zweiten Ausgleichswicklung A2 größer ist als das Potential am dem zweiten Joch J2 zugewandten Ende der zweiten Ausgleichswicklung A2. Entsprechendes gilt im umgekehrten Fall. Dies gilt, wenn diejenigen Enden der Ausgleichswicklungen A1 , A2, welche demselben Joch J1 , J2 zugewandt sind elektrische miteinander verbunden sind. Anderenfalls sind die Potentiale entsprechend. Die Ausgleichswicklungen A1 , A2 sind optional.
Optional weisen der erste und/oder der zweite gesteuerte Bereich G1 , G2 jeweils einen verjüngten Bereich V1 , V2 auf, die aus mehreren Unterabschnitten verschiedenen Quer- Schnitts und gleicher oder verschiedener Länge bestehen. Anzahl, Querschnittsflächen und Längen der Unterabschnitte wie dargestellt sind dabei lediglich als Beispiele zu verstehen und müssen im konkreten Fall durch Optimierungsrechnungen bestimmt werden. Durch die verjüngten Bereiche wird der Stromoberschwingungsbedarf des Prüfsystems maßgeblich verringert. Figuren 5A bis 5D zeigen verschiedene Ansichten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Prüfdrossel PD eines Prüfsystems gemäß dem verbesserten Konzept, wie sie beispielsweise in der Ausführungsform von Figur 1 eingesetzt werden kann. Dabei zeigen Figuren 5A und 5B perspektivische Ansichten der Prüfdrossel, insbesondere deren Aktivteil, Figur 5C eine Vorderansicht und Figur 5D eine Draufsicht. Die Prüfdrossel ist beispielhaft als Drossel mit Rahmenkern ausgeführt. Die Prüfdrossel umfasst einen Kern, insbesondere einen festverspannten Kern, mit einem ersten und einem zweiten Joch J1 , J2 und zwei Schenkel S1 , S2 welche nebeneinander angeordnet sind und sich zwischen den Jochen J1 , J2 erstrecken. Die erste Schenkel S1 ist von der Hauptwicklung HW und der zweite Schenkel von einer weiteren Hauptwicklung HW der Prüfdrossel umgeben. Im Betrieb wird durch die Spannung über den Hauptwicklungen
HW, HW ein magnetischer Hauptfluss h erzeugt, insbesondere in dem ersten und dem zweiten Schenkel S1 , S2. Der Hauptfluss h wird von den Jochen J1 , J2 und den Schenkeln S1 , S2 geführt, so dass ein geschlossener magnetischer Kreis für den Hauptfluss, im Folgenden auch als Hauptkreis bezeichnet, entsteht. Der magnetische Hauptkreis kann optional einen oder mehrere Luftspalte beispielsweise zur Definition einer oberen Grenze des Induktivitätswertebereichs der Prüfdrossel aufweisen. Die Richtung des Hauptflusses h im ersten Schenkel S1 ist in Figur 5C beispielhaft durch einen Pfeil mit Strichpunktlinie dargestellt. Der Hauptfluss wird in den beiden Schenkeln S1 , S2 derart erzeugt, dass er in beiden Schenkeln S1 , S2 zu einem gegebenen Zeitpunkt entlang des magnetischen Hauptkreises entlang derselben Richtung orientiert ist. In Figuren 5B bis 5D ist die
Hauptwicklung nur aus Darstellungsgründen nicht gezeigt. Dasselbe gilt für das erste Joch J1 in Figur 5D.
Der Aufbau des ersten und des zweiten Schenkels S1 , S2 ist jeweils analog zum ersten Schenkel S1 der Ausführungsform aus den Figuren 4A bis 4D. Die Funktionsweise der Prüfdrossel ist ebenfalls analog zu der aus den Figuren 4A bis 4D, lediglich der Rück- schluss des Hauptflusses erfolgt entsprechend entlang der beiden Schenkel S1 , S2 und Joche J1 , J2. In alternativen Ausführungsformen wird der zweite Schenkel S2 nicht zur Induktivitätseinstellung genutzt. Er ist dann als konventioneller Schenkel ausgeführt, beispielsweise als einziges Elektroblechpaket. Die weitere Hauptwicklung HW ist in solchen Ausführungsformen optional.
Prüfdrosseln, deren Aktivteile in den Figuren 2A bis 5D gezeigt sind, weisen beispielswei- se auch ein Gehäuse auf in dessen Inneren sich der Aktivteil befindet. Das Gehäuse ist aus Darstellungsgründen nicht gezeigt. Das Gehäuse ist beispielsweise zumindest teilweise mit einem Isoliermedium, insbesondere einer nicht elektrisch leitfähigen Flüssigkeit, zum Beispiel einem Öl, gefüllt. Alternativ sind auch gasförmige Isoliermedien, zum Beispiel SF6, oder feste Isoliermedien möglich. Prüfsysteme mit einer Prüfdrossel deren Orientierung des Steuerflusses orthogonal zum Hauptfluss ist, wie zum Beispiel in Figuren 2A bis 3D, erlauben aufgrund des speziellen Magnetisierungsvorgangs im Werkstoff, welches hierbei zur Veränderung des magnetischen Widerstands ausgenutzt wird einen besonders großen Stellbereich für die Induktivität der Prüfdrossel. Ein Verhältnis von maximaler Induktivität zu minimal einstellbarer In- duktivität von etwa 1000 zu 1 kann dadurch erzielt werden.
Prüfsysteme mit einer Prüfdrossel mit Orientierung des Steuerflusses parallel zum Hauptfluss, wie zum Beispiel in Figuren 4A bis 5D weisen vorteilhafter Weise eine besonders einfache Konstruktion des Kerns der Prüfdrossel auf.
Mit einem Prüfsystem nach dem verbesserten Konzept werden die eingangs erwähnten Nachteile bekannter Prüfsysteme überwunden. Insbesondere werden Wirbelstromverluste und Verschleiß der Prüfdrossel reduziert. Durch die mögliche Verwendung eines Festkerns sind die mechanischen Resonanzfrequenzen der Prüfdrossel invariant gegenüber der Veränderung der Induktivität. Die mechanischen Resonanzfrequenzen können daher durch entsprechende Konstruktion der Prüfdrossel in einen Bereich verschoben werden, der außerhalb des Betriebsbereichs liegt, wodurch Vibrationen und Geräuschpegel reduziert werden können. Die Reduktion der Vibrationen trägt wiederum zur Reduktion von Verschleiß und Materialermüdung bei. Die mögliche Verwendung eines Festkerns macht die Prüfdrossel auch besonders unempfindlich gegenüber mechanischen Belastungen, wie sie beim Transport und/oder dem mobilen Einsatz des Prüfsystems auftreten.
Dadurch, dass kein Auszugsweg des Kerns zur Veränderung des Luftspalts notwendig ist, kann die Prüfdrossel besonders kompakt konstruiert werden und das Kesselvolumen kann besonders klein gehalten werden.
Durch die elektromagnetische Verstellbarkeit der Induktivität, ist die zur Verstellung benötigte Zeit besonders kurz. Sie wird durch die magnetischen Zeitkonstanten von Steuerkreis und Hauptkreis bestimmt.
Im Gegensatz zu konventionellen Prüfsystemen ist bei der Kaskadierung oder Reihenschaltung mehrerer Prüfdrosseln in einem Prüfsystem nach dem verbesserten Konzept eine Justage gemeinsamer mechanische Antriebskomponenten zur Synchronisierung der Induktivitäten der einzelnen Drosseln, welche für eine gleichmäßige Spannungsaufteilung notwendig ist, nicht erforderlich.
BEZUGSZEICHEN
EQ Erregerquelle
SQ Steuerquelle
PD Prüfdrossel
PR Prüfling
S1, S2, S3 Schenkel
J1, J2 Joche
HW, HW' Hauptwicklungen
W1, W2, W3, Steuerwicklungen
W4, W5, W6
A1, A2 Ausgleichswicklungen
B1, B2, B3, bogenförmige Komponenten B4, B5, B6
H1, H2, H3 Hauptteile
Φη Hauptfluss
Φε Steuerfluss
AN Ausnehmung
G1, G2 gesteuerte Bereiche V1, V2 verjüngte Bereiche

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Prüfsystem zur Durchführung einer Hochspannungsprüfung an einem Prüfling (PR), das Prüfsystem umfassend eine Prüfdrossel (PD) mit elektromagnetisch einstellbarer Induktivität zur Bildung eines Schwingkreises mit dem Prüfling (PR), die Prüfdrossel (PD) umfassend
einen Kern mit einem Schenkel (S1 ) und eine den Schenkel (S1 ) umgebende Hauptwicklung (HW); und
wenigstens eine Steuerwicklung (W1 , W2, W6) zur Vormagnetisierung wenigstens eines Teils des Schenkels (S1 ) um die Induktivität der Prüfdrossel (PD) elektromagnetisch einzustellen, wobei die wenigstens eine Steuerwicklung (W1 , W2, W6) den Teil des Schenkels (S1 ) umgibt.
Prüfsystem nach Anspruch 1 , wobei die wenigstens eine Steuerwicklung (W1 , W2,
W6) und die Hauptwicklung (HW) so bezüglich einander angeordnet sind, dass in dem Teil des Schenkels (S1 ) ein mittels der wenigstens einen Steuerwicklung (W1 , W2, W6) erzeugter Steuerfluss (Os) orthogonal zu einem mittels der Hauptwicklung (HW) erzeugten Hauptfluss (Oh) orientiert ist.
Prüfsystem nach Anspruch 2, wobei der Schenkel (S1 )
einen ersten Hauptteil (H1 ) zur Führung des Hauptflusses (Oh) aufweist; und wenigstens einen Rückschlusspfad zur Führung des Steuerflusses (Os) orthogonal zum Hauptfluss (Oh) aufweist;
wobei der wenigstens eine Rückschlusspfad zusammen mit dem ersten Hauptteil (H1 ) einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet.
Prüfsystem nach Anspruch 3, wobei der Schenkel (S1 )
einen zweiten Hauptteil (H2) zur Führung des Hauptflusses (Oh) aufweist; und wenigstens zwei zumindest teilweise bogenförmige Komponenten (B1 , B2, ..., B6) aufweist, welche jeweils eine Seitenfläche des ersten Hauptteils (H1 ) mit einer Seitenfläche des zweiten Hauptteils (H2) verbinden um den geschlossenen magnetischen Kreis zu bilden.
Prüfsystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Rückschlusspfad sowie Verbindungen des Rückschlusspfads mit dem ersten Hauptteil (H1 ) entlang des geschlossenen magnetischen Kreises luftspaltfrei ausgebildet sind.
6. Prüf System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Hauptteile (H1 , H2) Material mit magnetischer Vorzugsrichtung beinhalten, wobei die magnetische Vorzugsrichtung parallel oder antiparallel zum Hauptfluss (Oh) orientiert ist.
7. Prüfsystem nach Anspruch 1 , wobei die wenigstens eine Steuerwicklung (W1 , W2) und die Hauptwicklung (HW) so bezüglich einander angeordnet sind, dass in dem Teil des Schenkels (S1 ) ein mittels der wenigstens einen Steuerwicklung (W1 , W2) erzeugter Steuerfluss (Φε) parallel oder antiparallel zu einem mittels der Hauptwicklung (Oh) erzeugten Hauptfluss (Oh) orientiert ist.
8. Prüfsystem nach Anspruch 7, wobei
der Schenkel (S1 ) einen ersten und einen zweiten gesteuerten Bereich (G1 , G2) um- fasst; und
- die wenigstens eine Steuerwicklung (W1 , W2) eine erste Steuerwicklung (W1 ), welche den ersten gesteuerten Bereich (G1 ) umgibt, sowie eine zweite Steuerwicklung (W2), welche den zweiten gesteuerten Bereich (G2) umgibt, umfasst.
9. Prüfsystem nach Anspruch 8, wobei die Prüfdrossel (PD) umfasst:
- eine erste Ausgleichswicklung (A1 ), welche den ersten gesteuerten Bereich (G1 ) zumindest teilweise umgibt; und
eine zweite Ausgleichswicklung (A2), welche den zweiten gesteuerten Bereich (G2) zumindest teilweise umgibt;
wobei ein erstes Ende der ersten Ausgleichswicklung (A1 ) mit einem ersten Ende der zweiten Ausgleichswicklung (A2) und ein zweites Ende der ersten Ausgleichswicklung (A1 ) mit einem zweiten Ende der zweiten Ausgleichswicklung (A2) elektrisch verbunden ist.
10. Prüfsystem nach Anspruch 9, wobei
- die erste und die zweite Ausgleichswicklung mit gleichem Wickelsinn um die gesteuerten Bereiche herum angeordnet sind;
die ersten Enden einem ersten Joch des Kerns zugewandt sind und die zweiten Enden einem zweiten Joch des Kerns zugewandt sind. 1 1 . Prüfsystem nach einem der Ansprüche 9 und 10, wobei die erste Ausgleichswicklung (A1 ) zwischen dem Schenkel (S1 ) und der ersten Steuerwicklung (W1 ) angeordnet ist und die zweite Ausgleichswicklung (A2) zwischen dem Schenkel (S1 ) und der zweiten Steuerwicklung (W2) angeordnet ist.
12. Prüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , außerdem umfassend
eine Erregerquelle (EQ), welche mit der Hauptwicklung (HW) verbunden und zur Erzeugung einer Erregerspannung eingerichtet ist; und/oder
eine Steuerquelle (SQ), welche mit der wenigstens einen Steuerwicklung (W1 , W2, W6) verbunden und zur Erzeugung einer Steuerspannung eingerichtet ist.
13. Prüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, außerdem umfassend wenigstens eine weitere Prüfdrossel, welche mit der Prüfdrossel (PD) in dem Schwingkreis in Reihe oder parallel geschaltet ist.
14. Prüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Prüfdrossel (PD) ein Gehäuse mit mindestens einem Hochspannungsanschluss zur Kontaktierung der Hauptwicklung (HW) umfasst.
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