AT370910B - Drossel bzw. trafospule mit luftzwischenraeumen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Drossel bzw. Trafospule mit Luftzwischenräumen, insbesondere für hohe Betriebs- und Prüfspannung, mit geringem Streufeld und genauer, möglichst konstanter, vom Strom bzw. der angelegten Spannung unabhängiger, abgleichbarer Induktivität, bestehend aus zwei konzentrischen, gegeneinander insbesondere axial verschiebbaren Spulen, deren innere (Haupt-) Spule mehrlagig gewickelt ist. 



   Bei Transformatoren oder Drosseln für eine hohe Betriebs- oder Prüfspannung, bei denen einerseits ein geringes Streufeld und anderseits eine genaue und möglichst konstante Induktivität gefordert ist, bzw. die Induktivität auf einen bestimmten Wert abgeglichen werden muss, die sich dann auch nicht mehr ändern und die auch keine Abhängigkeit von Strom bzw. von der angelegten Spannung haben darf, ist die Verwendung von ferromagnetischem Kernmaterial nicht mehr wirtschaftlich. Aus Abgleichgründen scheiden fest vergossene Transformatoren oder Drosseln grundsätzlich und solche mit flüssigem Isoliermaterial wegen des umfangreichen konstruktiven Aufwandes aus. 



   Bei einem Aufbau, bei dem im unmittelbaren Bereich der Wickeldrähte auch Umgebungsluft vorhanden ist, sind Kriechwege und Luftdurchschlagsstrecken besonders zu berücksichtigen. Weiters ergibt sich, dass ohne die Verwendung von ferromagnetischem Material ein verhältnismässig grosses Streufeld auftritt. Bei Verwendung in einem Mehrphasensystem könnten sich dadurch die Phasentransformatoren oder-drosseln gegenseitig beeinflussen. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drossel bzw. Trafospule vorzuschlagen, welche die obenzitierten Faktoren berücksichtigt,   d. h.   einen kontinuierlichen Abgleich der Induktivität ermöglicht bei gleichzeitiger starker Herabsetzung des Streufeldes und hoher Spannungsfestigkeit für die Betriebsspannung und die zugeordnete Prüfspannung. 



   Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Drossel bzw. Trafospule der oben genannten Art, bei der erfindungsgemäss die äussere (Kompensations-) Spule einlagig gewickelt ist und durch ihre Dimension (Grösse) und Windungszahl in bezug auf die innere (Haupt-) Spule einen magnetischen Fluss innerhalb der inneren (Haupt-) Spule aufweist, der etwa gleich gross ist demjenigen zwischen den beiden Spulen. 



   Die Hauptspule in der Gesamtspulenanordnung ist für die Induktivität massgebend. Durch die konstruktive Massnahme der Mehrlagigkeit der inneren (Haupt-) Spule ergibt sich eine grosse Wickelkapazität derselben. Dadurch, dass die äussere Spule (Kompensationsspule) in Abhängigkeit von Querabmessungen, insbesondere Durchmesser und Windungszahl, so ausgelegt ist, dass der magnetische Fluss innerhalb der Hauptspule etwa gleich gross ist wie der magnetische Fluss zwischen den beiden Spulen, wird das Streufeld der Hauptspule im wesentlichen kompensiert. Für lange 
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 jeweilige Windungszahl, D der zugehörige mittlere Durchmesser der Wicklung ist und die Indizes i für die innere Spule und a für die äussere Spule stehen.

   Da die äussere Spule einlagig gewickelt ist, erhält sie eine geringe Wickelkapazität und stellt daher bei den Prüfstossspannungen oder ähnlich auftretenden Stossspannungen eine Induktivität dar und nimmt daher im Zusammenhang mit der Hauptspule, die für diese Spannungsbeanspruchungen eine Kapazität darstellt, den Grossteil der Stossspannung auf und hält dieser auch stand, da Anfang und Ende der Kompensationswicklung optimal auseinander liegen. 



   Durch die DE-PS Nr. 559754 wurde ein streuungsarmes Variometer bekannt, in dem die einzelnen Gruppen der Variometerwindung ein gleich grosses Magnetfeld erzeugen sollen. Das Wesentliche der erfindungsgemässen Anordnung ist aber nicht die Erzeugung gleich grosser Magnetfelder, sondern gleich grosser magnetischer Flüsse, welche der angegebenen Bedingung für Windungszahlen und Durchmesser   w.D. =   w a   D   entsprechen. Erst wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist auch schon in naher Umgebung der Wicklungsanordnung nur mehr ein sehr geringes Magnetfeld vorhanden. 



  Der Abgleich erfolgt bei dem Variometer gemäss DE-PS Nr. 559754, im Gegensatz zur erfindungsgemässen Anordnung, durch Verdrehen der inneren Spulenteile. Dies bedeutet, dass die Spulen in axialer Richtung kurz sein müssen. Die erfindungsgemässe Anordnung bezieht sich aber vorwiegend auf lange Spulen. Der Grund hiefür liegt darin, dass bei den langen Spulen die radialen Komponenten des Magnetflusses in ihrer Summe klein gegenüber den axialen sind, wodurch sich wieder eine Verringerung des Streufeldes ergibt. 

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   Da es sich bei der Anwendung der erfindungsgemässen Anordnung, vorzugsweise   z. B.   die Ein- speisung von Rundsteueranlagen, um Blindleistungen bis zu einigen MVA handelt, und die Gesamt- anordnung möglichst klein sein soll, muss die Hauptwicklung mehrlagig ausgeführt werden. Nur dadurch kann für die vorgesehenen Ströme der geringe Wechselstromwirkwiderstand durch kleine
Leiterabmessungen in radialer Richtung erreicht werden. 



   Bei vorgegebenem Leiterquerschnitt (Gesamtverluste) werden dadurch die Leiterabmessungen in axialer Richtung grösser. Aus diesem Grund ist es wieder notwendig, dass die radialen Feld- komponenten bezüglich des gesamten Feldes möglichst gering sind, sonst würden sich zu grosse
Stromverdrängungen durch das Radialfeld ergeben und daraus würde ein zu grosser Wechselstrom- wirkwiderstand resultieren. Auch aus diesem Grund ist somit eine lange Spule einer kurzen vorzu- ziehen. Bei langen Spulen ist aber eine drehbare innere Spule konstruktiv schwer möglich. Beson- ders bei der Verwendung der streufeldarmen Spulenanordnung als Transformator, wobei die Speisewicklung innerhalb des Feldraumes der übrigen Spulenanordnung angeordnet sein muss, kommen nur axial verschiebbare Spulen in Betracht. 



   Transformatoren der erfindungsgemässen Art eignen sich   z. B.   besonders zum Einspeisen von Rundsteuersignalen im Niederfrequenzbereich in 50 Hz-Drehstromnetze im Mittelspannungsbereich,   z. B.   10,20 kV, Drosseln der erfindungsgemässen Art zur Siebung der einzelnen Oberwellen in 50 Hz-Drehstromnetzen mittels abgestimmter Saugkreise, wobei die   Stromoberwellen   in Gleichrichteroder Umrichtereinrichtungen entstehen. 



   Die Erfindung ist an Hand der nachstehenden Zeichnung näher erläutert. 



   Die äussere Spule ist mit --4-- bezeichnet, die konzentrisch zu dieser angeordnete innere Spule mit --3--. Die jeweiligen Wicklungslagen sind für die äussere, einlagige Wicklung mit - bzw. für die innere mehrlagige Wicklung   mit --2- bezeichnet.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Drossel bzw. Transformatorspule mit Luftzwischenräumen, insbesondere für hohe Betriebsund Prüfspannung, mit geringem Streufeld und genauer, möglichst konstanter, vom Strom bzw. der angelegten Spannung unabhängiger, abgleichbarer Induktivität, bestehend aus zwei konzentrischen, gegeneinander, insbesondere axial verschiebbaren Spulen, deren innere (Haupt-) Spule mehrlagig gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere (Kompensations-) Spule (4) einlagig gewickelt ist und durch ihre Dimension (Grösse) und Windungszahl in bezug auf die innere (Haupt-) Spule (3) einen magnetischen Fluss innerhalb der inneren (Haupt-) Spule (3) aufweist, der etwa gleich gross ist demjenigen zwischen den beiden Spulen.