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Anordnung an in Starkstromkreise, insbesondere in Gleichstromkreise eingeschalteten Sperrketten für Oberwellen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung an in Starkstromkreise, insbesondere in Gleich- stromnetze eingeschalteten Sperrketten mit in die Leitung eingeschalteten Selbstinduktionen (Drossel- spulen) und zur Leitung parallel geschalteten Kondensatoren. Diese Sperrketten haben die Aufgabe, im Starkstromnetz die Ausbildung von unerwünschten höherperiodigen Strömen oder Spannungen zu unterdrücken. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Erfüllung dieser Aufgabe durch die Sperrketten darunter leidet, dass die Selbstinduktionen und Kapazitäten der Sperrketten den hohen Strömen und
Spannungen des Starkstromnetzes ausgesetzt sind.
Diese mit Grundfrequenz bzw. mit Gleiéhstrom arbeitenden Ströme des Starkstromnetzes bewirken dabei eine unerwünschte Vormagnetisierung der
Drosselspulen, ebenso müssen die Kondensatoren für die hohen Spannungen des Starkstromnetzes ge- baut werden, worunter ihre Betriebssicherheit leidet und die Kosten ausserdem stark erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, dass entweder die in den Starkstromkreis eingeschalteten Selbstinduktionen oder die zum Starkstromkreis parallel geschalteten Kapazitäten der
Sperrketten oder beide von dem Strom bzw. der Spannung des Starkstromnetzes entlastet sind.
An sich ist es in Starkstromnetzen bereits bekannt, Kondensatoren über Transformatoren an das Starkstromnetz anzuschliessen. Es handelt sich dabei aber um Kondensatoren, die über Strom- transformatoren mit dem Starkstromnetz verbunden sind, also mit einem dem Strom in der Starkstromleitung proportionalen Strom erregt werden und nicht, wie dies die Erfindung voraussetzt, mit einer der Spannung der Leitung proportionalen Spannung. Im übrigen dienen diese bekannten Kondensatoren auch einem ganz andern Zweck als bei der Erfindung.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, die sich auf in Gleichstromnetze (Bahnanlagen) eingeschaltete Sperrketten zwecks Unterdrückung der auf Schwaehstromleitungen ungünstig einwirkenden Oberwellen beziehen. Gemäss Fig.] sind die Selbstinduktionen L der in die Gleichstromleitungen 1 eingeschalteten Sperrkette dadurch vom Gleichstrom entlastet, dass man den Gleichstrom nicht durch die Drosselspulen L der Sperrkette fliessen lässt, sondern durch einen besonderen hochinduktiven Kreis E mit geschlossenem Eisenkern.
Der Gesamtstrom verzweigt sieh dann derart, dass der Gleichstrom im wesentlichen durch die eisenenthaltenden Selbstinduktionen fliesst, die nur geringen Ohm'sehen Widerstand zu haben brauchen und trotzdem durch den eisengeschlossenen Kreis eine enorme Sperrwirkung gegen Wechselstrom, besonders solchen höherer Frequenz, besitzen. Die überlagerten Wechselstromwellen dringen daher hauptsächlich in die Luftselbstinduktion L ein. die gemeinsam mit den Kapazitäten a eine Sperrkette bilden und werden hier verschluckt oder reflektiert. Die Selbstinduktionen L braucht man nunmehr im wesentlichen nur für die übergelagerten Wechselströme zu dimensionieren, wodurch sie klein und billig werden.
Die Eisendrosselspule E wird ebenfalls klein und billig, weil ihre Wirkung durch den geschlossenen Eisenkreis ungeheuer vervielfacht ist.
Die Kondensatoren von Sperrketten in Starkstromkreisen können von der vollen Spannung des Starkstromes entlastet werden, wenn man sie induktiv mit den Leitungen koppelt, ohne dass hiedurch ihre Wirkung gegenüber den überlagerten höherfrequenten Schwingungen gestört wird. Fig. 2 zeigt
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eine derartige Anordnung. Die Kondensatoren sind nicht direkt zwischen die Leitungen gelegt, sondern sie schliessen sich an die Sekundärwicklungen von Transformatoren, die ihrerseits mit der Starkstromoder Hochspannungsleitung verkettet sind. Diese Isoliertransformatoren nehmen den grössten Teil der Spannung der Kondensatoren von Fig. 1 auf, vor allem die Starkstromspannung, etwa die Gleichspannung einer Bahnanlage, so dass die Kondensatoren nur noch die Spannung der überlagerten Schwingungen zu ertragen brauchen.
Sie können daher wesentlich kleiner und billiger und mit besserer Ausnutzung für die Sperrwirkung gebaut werden. Wickelt man die Isoliertransformatoren T in Fig. 2, so dass ausreichende Streuung zwischen ihren beiden Wicklungen vorhanden ist, so enthalten sie gleichzeitig die erforderliche Selbstinduktion, die gemeinsam mit den Kapazitäten die Sperrwirkung hervorruft.
Die Anordnungen nach Fig. 1 und 2 können natürlieh kombiniert werden, wodurch man sowohl die Selbstinduktionen als die Kondensatoren vom Hauptstrom entlastet. Eine Entlastung der Selbstinduktionen der Sperrkette vom Strom und eine wesentliche Verkleinerung der Dimensionen kann weiter im Sinne der Erfindung auch dadurch erhalten werden, dass die magnetische Wirkung des Starkstromes vermindert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Drosselspulen mit einem oder mehreren gemeinsamen Eisenkernen versehen sind, zweckmässig derart, dass die magnetische Wirkung des Starkstromes sich zum Grossteil aufhebt. In Fig. 3 ist eine solche Anordnung dargestellt.
Die vier Selbstinduktionswicklungen 3 des Eisenkernes 4 sind mit jeweils entgegengesetztem Wicklungssinn um denselben geführt, so dass sie sieh beim Durchfluss des Starkstromes der Leitung 5 vollkommen kompen-
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Gliedern im entgegengesetzten Sinne fliessen, so addiert sich deren Wirkung in allen Spulen. Man erhält daher relativ kleine Drosselspulen, bei denen die magnetische Wirkung des Hauptstromes für die Dimensionierung in Fortfall kommt.
Entsprechend der vom speisenden zum gespeisten Ende der Sperrketten allmählich absinkende Werte der Oberwellenströme kann man die Windungszahlen der Teilspulen unterschiedlich ausführen Es wird dann nicht immer eine volle Kompensierung des Starkstromes vorhanden sein, in vielen Fällen genügt es aber, wenn nur eine geringe magnetische Wirkung desselben übrig bleibt.
Fig. 4 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der gemeinsame Eisenkern der Drosselspulen der Siebkette gleichzeitig zu einer Erniedrigung der Spannung an den Kondensatoren 2 dient. Die Starkstromleitung 5 besitzt oft derart hohe Spannungen, dass der unmittelbare Anschluss von Kondensatoren nicht mehr durchführbar ist, bzw. unwirtschaftlich wird. Tin dies zu vermeiden, ist in die Starkstromleitung die Primärwicklung 6 eines Transformators eingeschaltet, dessen Sekundärwicklungen 7,8 und 9 die Drosselspulen der Siebkette bilden. An die Verbindungsleitungen der hintereinander geschalteten Sekundärwicklungen sind nun die Kondensatoren 2 angeschlossen.
Die Kondensatoren können dabei mit dem einen Pol, wie dargestellt, an die Drosselspulen 7, 8, 9. mit dem andern Pol entweder zu einem Sternpunkt vereinigt oder geerdet sein oder auch an den zweiten Pol der Starkstromleitung 5 angeschlossen sein. Die Sekundärwicklungen'7-9 besitzen gegenüber der
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PATENT-ANSPRt'CHE :
1. Anordnung an die Starkstromkreise, insbesondere in Gleichstromnetze eingeschalteten Sperrketten für Oberwellen, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die in den Starkstromkreis eingeschalteten Selbstinduktionen oder die zum Starkstromkreis parallel geschalteten Kapazitäten der Sperrkette oder beide von dem Strom bzw. der Spannung des Starkstromnetzes durch Stromverzweigungen oder durch Zwischenschaltung von Transformatoren entlastet sind.