DE937184C - Schaltdrossel - Google Patents

Description

• Schaltdrossel Gegenstand des Patents 730 r$6 ist eine Schaltdrossel für vorzugsweise periodisch betätigte Wechselstromschalteinrichtungen, insbesondere für mechanische Stromrichter. Der Zweck einer solchen Schaltdrossel ist es, die Stromunterbrechung zu erleichtern, indem sie die Stromkurve derart verzerrt, daß in der Nähe jedes Stromnulldurchganges eine stromschwache Pause entsteht, während welcher die Kontakttrennung vor sich gehen kann. Nach dem Hauptpatent besteht der sich sättigende Eisenkern einer derartigen Schaltdrossel aus flach übereinandergewickelten Lagen von Eisenband und besitzt vorzugsweise Ringform. Mit der Erfindung wird nun die Aufgabe gelöst, auf einem solchen Kern. die Wicklung möglichst vorteilhaft unterzubringen und dabei möglichst günstige elektrische Bedingungen hinsichtlich der gewünschten Wirkung und der Herabsetzung der unvermeidlichen Verluste zu schaffen.
• Die Wirkung der Schaltdrossel beruht bekanntlich darauf, daß sie bei Unterschreitung eines bestimmten, im Vergleich zum Belastungsstrom sehr kleinen Stromwertes praktisch die gesamte treibende Spannung des Stromkreises übernimmt und damit innerhalb einer gewissen Zeit, nämlich der erwähnten stromschwachen Pause, praktisch keine Stromänderung gestattet. Wird für den Kern der Schaltdrossel eine sehr hochwertige Eisensorte mit scharfem Knick der Magnetisierungskennlinie verwandet, wie z. B. 5oprozentiges Carbonylnickeleisen oder Siliziumeisen mit vorzugsweise 3 bis 4% Siliziumgehalt, so erfolgt die übernahme der Spannung wegen des scharfen Knickes der Mägnetisierungskennlinie sehr schnell. Nun besitzt aber die Wicklung jeder Schaltdrossel eine gewisse Eigenkapazität, ferner - eine gewisse Kapazität gegen den Kern, und gegen. Erde. In erster Annäherung kann man daher als Ersatzschaltbild der wirklichen Spule eine Induktivität mit parallel geschaltetem Kondensator . annehmen. Der Parallelkondensator verzögert den Anstieg- der Spannung an der Schaltdrossel entsprechend der langsamer vor sich gehenden Kondensatoraufladung. Der Kondensator macht also im _ ersten Augenblick die Schaltdrossel unwirksam. Es schließt sich ein durch Ausgleichströme hervorgerufener nahezu ungedämpfter Schwingungsvorgarng an. Die Frequenz dieses Ausgl:eichvorganges ist um so höher und die Schwingung klingt um so schneller ab, je kleiner die Parallelkapazität -dies Ersatzschaltbildes ist.
• Nach der Erfindung werden daher die Spulen auf dem Eisenkern so aufgebaut, daß :sie geringe Eigenkapazität und geringe Kapazität gegen den Eisenkern besitzen.
• In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• In Fig. i ist - der -ringförmige Eisenkern der Schaltdrossel mit 5 bezeichnet. Auf diesem ist die Wicklung in Form von Scheibenspulen 41, 42; 43 usw. aufgebracht. Dieser Wicklungsaufbau ist außer aus den oben angegebenen Gründen auch noch deswegen besonders vorteilhaft, weil er eine gute Ausnutzung des vom Kern umschlossenen Ringraumes bei gleichzeitiger Kühlung der Wicklung durch Zwischenräume zwischen den einzelnen Spulen ermöglicht. Noch besser wird die Raumausnutzung, wenn man den Scheibenspulen einen keilförmigen Querschnitt, z, B. gemäß Fig. 2, gibt, wobei die dem Eisenkern zunächst liegenden Lagen eine größere Anzahl Windungen, besitzen als die äußersten Lagen jeder Teilspule.
• Eine weitere Maßnahme, den Kupferfüllfaktor der Ringkernöffnung so groß wie möglich. zu machen, besteht darin, daß Scheibenspulen mit verschiedener Lagenzahl und daher verschiedener radialer Höhe abwechselnd nebeneinander angeordnet werden. Beispielsweise ist nach Fig. 3.: jede zweite Spule 2q.1, 242, 243 Usw. mit geringerer radialer Wicklungshöhe ausgeführt als die dazwischenliegenden Spulen 141, 142, 143 usw. Es kann natürlich auch eine drei- und mehrfache Abstufung der aufeinanderfolgenden Scheibengewählt werden.
• Der Aufbau der Wicklung aus Scheibenspulen ist insbesondere für Hochspannungsschaltdrosseln vorteilhaft, weil überall zwischen' Punkten, zwischen denen ein Ilohes Potentialgefälle besteht, Isolierabstände aufrechterhalten werden, und weil der -regelmäßige -Aufbau-ein übersichtliches Feldbild schafft im Gegensatz zu solchen Wicklungen, bei: denen die Windungen auf dem kleineren inneren Umfang des Eisenkerns und auf dem größeren äußeren Umfang des Eisenkerns gleich dicht nebeneinandergewickelt sind, indem zur Ausfüllung der Lücken, auf der Außenseite des Eisenkerns. Drähte nebeneinander in der gleichen Wicklungslage angeordnet sind, welche auf der Innenseite des Kerns verschiedenen Wicklungslagen angehören. Infolge des übersichtlichen Aufbaues der Scheibenspulen Wicklung ist es dann möglich, an besonders gefährdeten Stellen, an denen Punkte verschiedenen Potentials einander sehr nahe kommen, besondere Schutzmaßnahmen zu treffen, beispielsweise durch Anordnung von Zwischenlagen aus festem Isolierstoff.
• Weitere Verbesserungen durch Verringerung der Kapazität der Wicklung gegen -den Eisenkern können :durch Aufteilung in parallele Wicklungszweige erzielt werden.
• Man kann ferner die Kapazität der Schaltdrossel dadurch herabsetzen, daß man sie in mehrere Teilspulen mit je einem eigenen Eisenkern unterteilt und diese Teilspulen hintereinanderschaltet. Die Kapazitäten einer Spule sind dann hintereinandergeschaltet, so daß die resultierende Kapazität der Wicklung allein und der Wicklung gegen die Eisenkerne für die ganze Schaltdrossel sehr klein wird. Es verbleibt nur die Kapazität der Spule gegen Erde bzw. gegen den Ölkessel oder ein entsprechendes metallisches Gehäuse. Die letztere kann man aber durch geeignete Bemessung des Ölkessels bzw. Gehäuses klein halten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltdrossel für vorzugsweise periodisch betätigte Wechselstromschalteinri.chtungen, insbesondere fürrnnech.anische Stromrichter, mit sich sättigendem Eisenkern aus flach übereinander-.gewickeltem Band --nach Patent 730 186, dadurch gekennzeichnet, däß die Wicklung aus kapazitätsarmen Scheibenspulen besteht.
2. 2. Schaltdrossel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Scheibenspulen keilförmigen Wicklungsquerschnitt,haben.
3. 3. Schaltdrossel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene nebeneinander angeordnete Scheibenspulen abwechselnd verschiedene radiale Höhe haben. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 95 003, 6oi 053, 624 06.5, 646 986.