DE1052554B - Drosselspule mit dem Betriebsverhalten einer Luftspaltdrossel - Google Patents

Description

• Drosselspule mit dem Betriebsverhalten einer Luftspaltdrossel In der Starkstromtechnik werden bekanntlich für Erdschlußlöschung, zur Kompensation der Ladeleitung von Freileitungen, zum Parallelbetrieb von Transformatoren mit voneinander abweichender Kurzschlußspannung usw. Luftspalt-Drosselspulen mit gebleckten Kernen verwendet. Der Gesamtluftspalt derartiger Spulen wird im magnetischen Kreis über die Länge des Drosselkerns in mehrere Luftspalte aufgeteilt, so daß sich der Kern aus einzelnen durch Isolierbeilagen getrennten Blechpaketen zusammensetzt. Durch die Aufteilung in mehrere Luftspalte wird der Flußverlauf im Kern gleichmäßiger und der hauptsächlich an den Übergangsstellen Eisen-Luft austretende Radialfluß gegenüber einem Kern mit nur einem entsprechend größeren Luftspalt kleiner.
• Die Verluste in der Drosselspule werden durch den Radialfluß stark beeinflußt, da dieser die Kernbleche quer durchsetzt und auf die Wicklung übertritt. Hierdurch entstehen sowohl in den Kernblechen als auch in der Wicklung starke Wirbelstromverluste. Die Verkleinerung der radialen Flußkomponenten durch die Aufteilung des Kerns in kleine Pakete mit entsprechenden Luftabständen ermöglicht es, die Wirbelstromverluste zu begrenzen. Die genannte Maßnahme bringt eine Reihe konstruktiver Schwierigkeiten mit sich. Unter anderem wird die Verspannung der Eisenpakete unzulänglich, so daß derartige Kerne im Betrieb stark brummen.
• Bei Drosselspulen großer Leistung sind mitunter selbst bei weitgehendster Unterteilung des Kerns die durch den Radialfluß verursachten Verluste noch so groß, daß man gezwungen ist, die Drosseln mit verhältnismäßig kleiner Kerninduktion auszuführen. Die Drosselspulen werden hierdurch schwer und teuer.
• Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, den an den Übergangsstellen Eisen-Luft austretenden Radialfluß weitgehendst zu unterdrücken und damit die Verluste klein zu halten. Gleichzeitig soll durch die Erfindung der Kernaufbau vereinfacht werden.
• Berechnet man für den gesamten Kern eine resultierende Permeabilität ,uR, die sich aus der Permeabilität der Luft ,u = 1 sowie der Permeabilität des Eisens cz"e zusammensetzt, so kommt man bei ausgeführten, Spulen auf Werte von,uR=1 bis 10.
• Erfindungsgemäß wird nun eine Drosselspule mit dem Betriebsverhalten einer Luftspaltdrossel mit Jochen aus geblecktem Eisen vorgeschlagen, deren Schenkel aus miteinander abwechselnden, quer zur Flußrichtung angeordneten Schichten von in einem Isoliermittel möglichst fein verteilten Eisenpulver und reinen Isolierstoffschichten bestehen. Das in einem Isoliermittel feinverteilte Eisenpulver bildet ein kompaktdisperses System, dessen relative Permeabilität bei einem Isolierstoffverhältnis über 100/0 kaum mehr von der Permeabilität des verwendeten Eisens abhängt und bei diesem Verhältnis ungefähr den Wert 30 erreicht. Durch die geringe Permeabilität eines derartigen Werkstoffes ist es möglich, den Gesamtluftspalt der Drossel klein zu halten und diesen bei geschichtetem Kernaufbau noch weiter in kleinste Spalte aufzuteilen.
• Zweckmäßigerweisewird als Isoliermittel härtbares Epoxydharz verwendet, dessen Grenzschichten nach seiner Aushärtung die Isolierstoffschichten bilden. Sollte es sich erforderlich erweisen, größere Isolierstoffschichten zwischen die ferromagnetischen Schichten einzubauen, so können diese ebenfalls aus härtbarem Kunstharz oder auch aus Hartpapier od. dgl. bestehen. Gemäß einem weiteren erfinderischen Merkmal wird vorgeschlagen, zumindest die Grenzflächen dieser Isolierstoffschichten aus einem härtbaren Epoxydharz auszuführen, das mit den ferromagnetischen Schichten zum einbaufertigen Schenkel aushärtet. Die bisher erforderlichen Verspannelemente für die einzelnen Kernpakete werden dadurch eingespart, und der bei gebleckten Kernen störende Brummton fällt weg.
• Um die Induktivität der Drosselspule genauestens auf den gewünschten Wert abgleichen zu können, erweist sich als zweckmäßig, je Schenkel einen kleinen verstellbaren Luftspalt vorzusehen.
• Das für die Luftspaltdrossel verwendete ferromagnetische Kernmaterial ist in der Hochfrequenztechnik bereits bekannt und wird zu sogenannten Massekernen verarbeitet, denen die Aufgabe zukommt, die Eisenverluste bei hohen Frequenzen niedrig zu halten. Von dem mit der Erfindung erzielten Effekt, den Radialfluß des Kerns zu unterdrücken und damit Wirbelstromverluste in der Wick- Jung zu vermeiden, macht die HF-Technik keinen Gebrauch.
• In der Starkstromtechnik wurden bereits Stumpfkerne für Trockenmeßwandler oder -drosselspulen ohne magnetischen Rückschluß aus in einem Isoliermittel verteiltem Eisenpulver vorgeschlagen. Den Kernen kommt jedoch bei derartigen Geräten die Aufgabe zu, das Kernpotential zu steuern und hierdurch Glimmerscheinungen zu vermeiden. Die Herabsetzung der Eisenpermeabilität durch das dielektrische Bindemittel wird als zwangläufiger Nachteil in Kauf genommen und ist insofern ohne Bedeutung, als der magnetische Widerstand des Rückschlußweges durch die Luft sehr hoch ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Drosselspule mit dem Betriebsverhalten einer Luftspaltdrossel mit Jochen aus geblechtem Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel aus miteinander abwechselnden, quer zur Flußrichtung angeordneten Schichten von in einem Isoliermittel möglichst fein verteiltem Eisenpulver und reinen Isolierstoffschichten bestehen.
2. 2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliermittel ein härtbares Epoxydharz dient, dessen Grenzschichten nach seiner Aushärtung die Isolierstoffschichten bilden.
3. 3. Drosselspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffschichten zumindest an ihren Grenzflächen aus einem härtbaren Epoxydharz bestehen, das mit den ferromagnetischen Schichten zum einbaufertigen Schenkel aushärtet.
4. 4. Drosselspule nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im magnetischen Kreis in an sich bekannter Weise zusätzliche, verstellbare Luftspalte eingebaut sind.