Vorrichtung zur Amplitudenbegrenzung eines Wechselstromes. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vor- riehtung zur Amplitudenbegrenzung eines Weeliselstromes, und die von dieser Vorriell- tun- züi lösende Aufgabe besteht darin, dass sie bei Stromamplituden unterhalb eines vor- gesehriebenen. Wertes nahezu verlustlos arbei- let und eine geringe Impedanz bildet,
wäh rend sie bei Amplituden oberhalb dieses vor geschriebenen Wertes eine beträchtliche Im pedanz bildet.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist durch eine Wieklung gekennzeichnet, durch welche der zu begrenzende Strom hindurch geführt wird und die einen praktisch wirbel- stromfreien ferromagnetischen Kern umgibt, der in dem magnetischen Kreis eines Dauer- inagneten aus im wesentlichen niehtleitendem Haterial mit einer Koerzitivieldstärke BHC Über<B>750</B> Oersted liegt, der den Kern derart vormagnetisiert,
dass die Wechselstromimpe- danz der Wieklung bis zu einem vorgeschrie benen Amplitudenwert des die Wicklung durchfliessenden Stromes beträchtlich kleiner ist als die Weehselstromimpedanz, welche diese Wieklung annimmt bei Strömen, die diesen vorgeschriebenen Wert übersteigen.
Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. <B>1,</B> 4 und<B>5</B> der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, die eine Hysteresiskurve gemäss Fig. 2 und eine Impe- danzeharakteristik gemäss Fig. <B>3</B> aufweisen, näher erläutert.
In Fig. <B>1</B> der Zeichnung durchfliesst der von einer Spannungsquelle<B>E</B> gelieferte, zu begrenzende Strom i eine Belastungsimpe danz R und eine Wicklung<B>1</B> auf einem durch Lamellierung,' gegebenenfalls durch richtige Wahl des Materials, praktisch wirbelstrom- freien ferromagnetisehen Kern 2, der in einem magnetischen Kreis 2,<B>3,</B> 4,<B>5</B> liegt,
der aus einem Dauermagneten<B>3</B> aus im wesentlichen nichtleitendem Material mit einer Koerzitiv- feldstärke BHc über<B>750</B> Oersted und aus den ebenfalls wirbelstromfreien ferromagnetischen Körpern 4 und<B>5</B> besteht.
Der Dauermagnet<B>3</B> liefert eine Vormagne- tisierung für den Kern 2, z. B. bis zum Arbeitspunkt<B>A</B> der Magnetisierungskurve (Fig. 2), bei dem für kleine Wechselströme in der Wieklung <B>1</B> die beiden Zweige m und <B>n</B> der Magnetisierungskurve nahezu zusam menfallen.
Infolgedessen sind einerseits die im Kern 2 auftretenden, Verluste nahezu ver- nachlässigbar, da die infolge derWechselstrom- magnetisierung um den Punkt<B>A</B> beschriebene Hysteresisschleife eine praktisch verseliwin- dend kleine Fläche besitzt, und anderseits ist die Selbstinduktion der Wieklung <B>1</B> sehr ge ring, weil die Neigung der Tangente an den Punkt<B>A,</B> die der Elfektivpermeabilität des Kernes 2 entspricht, gering ist.
Wächst die Stromstärke so weit, dass der Momentanwert der Feldstärke H im Kern 2 den Knick C der Magnetisierungskurve über- steigt, so ist einerseits die Fläche der gestri chelt dargestellten Hysteresisschleife in der Nähe des Punktes C nicht mehr vernachlässig- bar, und anderseits wird die Neigung der er wähnten Hysteresissehleife grösser, was einer Steigerung der Eifeldivpermeabilität des Kreises 2 und infolgedessen der Selbstinduk tion der Spule<B>1</B> entspricht.
Die Gesam:tinduk- danz Z (Fig. <B>3)</B> zwischen den Enden der Wieklung <B>1</B> hat demnach -unterhalb des dem Werte C entsprechenden Wertes i" des Stro mes i einen annähernd konstanten kleinen Wert Z", während sie beim übersteigen der Stromstärke i. beträchtlich mit der Strom stärke i zunimmt. Bei sehr grossen Stromstär ken, bei denen die ganze Magnetisierungs- kurve nach Fig. 2 durchlaufen wird, nimmt die Impedanz langsam wieder ab.
Die Vor richtung wird derart bemessen, dass die Be lastungsimpedanz<B>B</B> bei der Stromstärke i" zwischen dem kleinsten Impedanzwert Z" und dein grössten Impedanzwert Z", der Wiek- lung <B>1</B> liegt.
Bei der beschriebenen Vorrichtung wird der Strom i nur einseitigt begrenzt, nämlich in der negativen Halbwelle der entsprechenden Feld stärke H (Fig. 2). Falls eine Begrenzung bei der Halbwellen gewünscht ist, kann ein zwei ter Kern 2' mit einer zweiten Wieklung <B>l'</B> an gebracht werden, die gemäss den gestrielielten Linien in Fig. <B>1</B> (wobei die Leitung a unter brochen wird) in entgegengesetztem Sinne von dem zu begrenzenden Strom i durchilossen wird,
so dass beim Übersteigen des Stromwer tes i" in der einen Halbwelle die Wieklung <B>1</B> Lind in der andern Halbwelle die Wicklung l' eine grosse Impedanz bildet. Die in der Be lastungsimpedanz R erzeugte Energie nimmt infolgedessen bei wachsender Spannung prak tisch nicht weiter zu.
Der Dauermagnet<B>3</B> ist zweckmässig in der Riehtung YS seiner kleinsten Abmessung ma gnetisiert und besitzt einen beträchtlich grö sseren Querschnitt als die Kerne 2 bzw. 2f. Infolgedessen wird die Änderung des magne tischen Widerstandes des Kreises 2,<B>3,</B> 4,<B>5</B> im wesentlichen durch diejenige des Kernes 2 bedingt, und in diesem Fall ergibt sieh ein grösseres Verhältnis Z,1,IZ. des grössten zum kleinsten Wert der Impedanz Z.
Das Material des Dauermagneten soll eine hohe Koerzitivfeldstärke haben, und da es ausserdem dem Einfluss magnetischer Weeh- selfelder ausgesetzt ist, soll es im wesentlichen nichtleitend sein, um bei kleinen Stromstär ken keine Verluste herbeizuführen.
Ein für diesen Zweck geeignetes Material ist in dem Schweizer Patent Nr. <B>306773</B> beschrieben und enthält hexagonale Kristalle, die aus einem Reaktionsprodukt von Eisenoxyd mit einem Ox- yd wenigstens eines der 'Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Caleium bestehen.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Vor- riehtung naeh Fig. <B>1,</B> bei der die ferromagne- tischen Teile, 2, 4 Lind<B>5</B> zu einem Ganzen ver einigt sind und zum Beispiel in einfacher Weise aus Lamellen parallel zur Zeiehnungs- ebene bestehen können.
Im Ausführungsbeispiel naeh Fig. <B>5</B> ist die Wieklung <B>1</B> auf dem Dauermagneten<B>3</B> mit einer Magnetisierungsriehtung N-S angeord net, wobei der magnetische Kreis 2, 4,<B>5</B> diese Wicklung<B>1</B> umgibt. Hierdureh entsteht eine gedrungene Bauart, die nur ein geringes Streufeld aufweist.
Unter Ausnutzung der Tatsache, dass beim Überschreiten des Stromes des vorgesehrie- benen Wertes i" eine beträchtliche Änderung des Magnetflusses im Kreis 2,<B>3,</B> 4,<B>5</B> auftritt, kann man in einfacher Weise eine Alarmvor richtung, z. B. eine mit einer Koppelwieklung <B>7</B> verbundene Glühlampe<B>8</B> (Fig. <B>1)</B> oder eine zwischen den ferromagnetisehen Teilen par allel zum Kern 2 bzw. 2' angeordnete (nicht dargestellte) Summermembran betätigen.