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Erdschlußdrosselspule oder Stromwandler Auf den verschiedensten Gebieten
der Stark- und Schwachstromtechnik sind Drosselspulen gebräuchlich, die ohne Luftspalt
durch Eintritt der Sättigung im Kerneisen ihren induktiven Widerstand ändern. Bei
größeren Leistungen verwendet man Drosselspulen mit Luftspalten im geschlossenen
Kern, deren Impedanz praktisch unabhängig vom Drosselstrom ist. Es ist weiterhin
bekannt, den induktiven Widerstand einer Drosselspule in Abhängigkeit vom Drosselstrom
zu beeinflussen, indem man den Eisenkern an einer Stelle aufschlitzt und mit einer
Vormagnetisierungswicklung versieht, die vom Drosselstrom direkt oder über einen
Stromwandler, gegebenenfalls noch über Gleichrichter, erregt wird und in diesem
Kernstück eine Eisensättigung herbeiführt. Allen diesen Drosselspulen ist eine mit
steigendem Drosselstrom stetig absinkende Impedanz eigentümlich.
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Es gibt nun aber Fälle, in denen der induktive Widerstand einer Drosselspule
in Abhängigkeit vom Drosselstrom ansteigen oder plötzlich zusammenbrechen oder auch
zuerst absinken und dann ansteigen soll. So benötigt man zur Erdschlußkompensation
in elektrischen Netzen Löschdrosselspulen, die zwecks selbsttätiger Anpassung ihres
induktiven Widerstandes an die schwankenden Netzkapazitäten eine Charakteristik
ähnlich einer Resonanzkurve haben müssen. Weiterhin sei auf die Begrenzung der Überstromziffer
von Stromwandlern verwiesen; hier soll durch Eintritt der Sättigung im Stromwandlerkern
oder einem Teil dieses Kernes das Übersetzungsverhältnis möglichst
plötzlich
nach Überschreiten des Nennstromes gestört werden.
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Die Erfindung betrifft eine Erdschlußdrossel-" spule oder einen Stromwandler
mit - einem geschlossenen Eisenkern und einer Vormaggnetisierungswicklung, die von
dem die Drosselspule bzw. den Stromwandler durchfließenden oder einem ihm proportionalen,
gegebenenfalls gleichgerichteten -Strom erregt wird. Erfindungsgemäß läßt sich die
gewünschte Anpassung der Änderung des induktiven Widerstandes in einfacher Weise
dadurch erzielen, daß in Reihe oder parallel zur Vormagneti-m sierungswicklung eine
Hilfsdrosselspule angeordnet wird, deren Kern vorzugsweise aus Blechen einer Nickel-Eisen-Legierung
besteht. Die Vormägnetisierungswicklung besteht zweckmäßig aus zwei Teilen, die
im gleichen Wickelsinn auf die beiden durch Anordnung eines Schlitzes.oder Loches
in einem der Eisenkernschenlfel entstandenen Kernstücke aufgebracht ist und in Reihen-
oder Parallelschaltung mit der Hilfsdrosselspule entweder unmittelbar oder über
einen Hilfsstromwandler im Zuge der Drosselspulenwicklung - bzw. einer der Stromwandlerwicklungen,
vorzugsweise einer Tertiärwicklung des Stromwandlers, liegt.
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In den Abbildungen sind verschiedene Ausführungs- und Anwendungsbeispiele
für die Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Mit i i ist in Abb. i der Eisenkern,
mit 12 die Wicklung einer Drosselspule bezeichnet. Der eine Schenkel des Kernes
i i hat einen Schlitz 13. Auf die beiden durch diesen Schlitz getrennten Kernstücke
1,4 und 15 sind im gleichen Winkelsinn die beiden Teile einer Vormagnetisierungswicklung
16 aufgebracht, die in Reihe mit einer Hilfsdrosselspule 17 an die Sekundärwicklung
eines primärseitig im Zuge der Drosselwicklung 12 liegenden Hilfsstromwandlers 18
angeschlossen ist. Bei niedrigem Drosselstrom ist die Klemmenspannung am Hilfsstromwandler
18 so niedrig, sdaß die Hilfsdrosselspule 17 noch ungesättigt ist, also einen hohen
Widerstand darstellt, so daß die Vormagnetisierungswicklung 16 praktisch nicht erregt
wird. Die Drosselspulenanordnung hat also einen verhältnismäßig' hohen induktiven
Widerstand. Bei steigendem Drosselstrom wächst die Sekundärspannung am Stromwandler
18, die Hilfsdrosselspule 17 wird gesättigt und stellt für den Sekundärstroxri des
Wandlers 18 kennen nennenswerten Widerstand mehr dar. Infolgedessen wird die Vormagnetisierungswicklüng
16 stark erregt, und die Kernstücke 1:4, 15 werden stärker gesättigt als die übrigen
Teile des Eisenkernes i i, was sich ähnlich auswirkt wie die Vergrößerung eines
Luftspaltes. Die Gesamtinduktivität der -Doppelspule weist also eine abfallende
Charakteristik auf. Wenn man den Kern der Hilfsdrosselspule 17 aus Blechen einer
Nickel-Eisen-Legierung herstellt, kann man es erreichen, daß- der Zusammenbruch
des induktiven Widerstandes der Drosselspule verhältnismäßig plötzlich eintritt.
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Bei -dem in Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Drosselspule,
die beispielsweise .als Löschdrossel zur Erdschlußkompensation Verwendung finden
kann, ist die Hilfsdrosselspule 17 der Vormagnetisierungswicklung 16 parallel geschaltet.
Bis 'zu einem bestimmten Drosselstrom wird hier 4ie...Vormagnetisierungswicklung
16 entsprechend erregt. Bei weiterem Ansteigen des Drosselstromes wird die Sekundärspannung
des Hilfsstromwandlers i8 so groß, daß der Kern der Hilfsdrosselspule gesättigt
wird und damit ihr induktiver Widerstand zusammenbricht. Das bedeutet für die Vormagnetisierungswicklung
16 praktisch einen Kurzschluß. Während zuerst infolge Erregung der Vormagnetisierungswicklung
die Impedanz der Drosselspule klein war, wird sie nun also bei wachsendem Drosselstrom
größer.
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Das in Abb. 3 gezeichnete Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von
dem in Abb. 2 dargestellten dadurch, daß. die Vormagnetisierungswicklung 16 über
eine Gleichrichteranordnung i9 vom Hilfsstromwandler i8° gespeist wird. Dies hat
den Vorteil gleicher Flußdichte in den beiden Kernstücken 14 und 15.
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In der Abb. 4 ist ein Beispiel dafür gezeigt, wie man die Charakteristik
der Drosselspule durch Anordnung mehrerer Schlitze 13a, 13b und 13, und einer entsprechenden
Anzahl von Vormagnetisierungsivicklungen r6", 16b und 16, willkürilich verbreitern
kann. Die Vormagnetisierungswicklungen werden über die Drosselspulen 17Q, 17b und
17, von den Hilfstromwandlern 18Q, 18b und 18, gespeist. Statt dieser drei Hilfsstromwandler
kann man auch einen Stromwandler mit einer Primärwicklung und drei Sekundärwicklungen
verwenden.
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Die Abb. 5 stellt einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Stromwandler
dar. Auf dem Mittelschenkel des Mantelkernes 2o befinden sich die Primärwicklung
21, die Sekundärwicklung 22 und eine Tertiärwicklung 23, die über die Hilfsdrosselspule
24 die Vormagnetisierungswicklung25 speist. Diese ist auf dem einen mit einem Schlitz
26 versehenen Außenschenkel des Stromwandlerkernes in derselben Weise aufgebracht,
wie die Wicklung 16 in den vorhergehenden Beispielen. Sobald der Nennstrom des Stromwandlers
überschritten wird, also die Klemmenspannung an der Tertiärwicklung 23 einen bestimmten
Wert erreicht bzw. überschreitet, wird der Kern der Hilfsdrosselspule gesättigt,
ihr induktiver Widerstand bricht zusammen und die Vormägnetisierungswicklung 25
wird erregt. Dadurch tritt in einem Teil des Stromwandlerkernes 20 Sättigung ein,
die ein Wachsen des Sekundärstromes trotz steigenden Primärstromes verhindert. Auf
diese einfache Art und Weise kann man also die Überstromziffer eines -Stromwandlers
begrenzen.