CH552885A - Luftdrossel fuer thyristor-gleichstromanlagen. - Google Patents

Description

  
 



   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftdrossel für
Thyristor-Gleichstromanlagen, insbesondere Gleichstroman triebe, aus Doppelspulen, die aus Einzelspulen mit je einem einzigen in einer Ebene spiralförmig gewickelten Leiter recht eckigen Querschnitts zusammengesetzt sind und aus zwi schen den Doppel- und Einzelspulen angeordneten Abstands haltern, mit Fremdkühlung.



   Für mittels Thyristoren gesteuerte Gleichstromantriebe mittlerer und grösserer Leistung werden im allgemeinen Luft drosseln verwendet. die elektrisch durch die Strombelastbar keit und die Induktivität charakterisiert sind. Die Strombelast barkeit ist durch den Effektivwert des Stromes der Ma schine und die Schaltung des Stromrichters gegeben. Die op timale Drosselinduktivität ist von mehreren variablen Para metern abhängig und wurde bisher für jeden Anwendungs fall eigens berechnet und danach die konstruktive Ausfüh rung der Drosseln festgelegt. Für den Aufbau von Luftdros    seln    wurde bisher die Konstruktion der Hochspannungsdros    seln    übernommen. Bei Luftdrosseln für Gleichstromantriebe führt dieser Aufbau jedoch zu einer relativ geringen Material ausnutzung und zu einem unnötig grossen Raumbedarf.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstel lung von Luftdrosseln zu vereinfachen und das Volumen, das
Gewicht und den Preis zu verringern. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Luftdrossel aus
Grundausführungen der zu den Doppelspulen vereinigten Ein zelspulen, die im Durchmesser abgestuft und/oder im Quer schnitt und/oder Material des Leiters unterschiedlich sind, aus den Abstandshaltern und aus als Ummantelung dienen den Abdichtungselementen nach dem Baukastenprinzip der art zusammengesetzt ist, dass das Kühlmittel nur die durch die Abstandshalter gebildeten Zwischenräume zwischen den
Einzelspulen radial durchströmt.



   Die einzelnen Windungen der Einheitsspulen sind beispielsweise durch ein Glimmerband gegeneinander isoliert.



  Vorteilhafterweise sind die Wicklungsenden der Einheitsspulen um   45"    gegeneinander versetzt angeordnet. Die innenliegenden Enden der beiden eine Doppelspule bildenden Einheitsspulen sind zweckmässig mittels eines vorgefertigten Verbindungsstückes derart miteinander verbunden, dass der
Wickelsinn der beiden Einheitsspulen gegenläufig ist und die aussenliegenden Enden um   1800    gegeneinander versetzt oder im wesentlichen an der gleichen Stelle des Spulenumfangs angeordnet sind. Zur Anpassung an die geforderte Strombelastbarkeit ist z. B. das Leitermaterial für die Einheitsspulen wahlweise Kupfer oder Aluminium. Die zu einer Drosselspule zusammengesetzten Doppelspulen sind mit Vorteil durch Druckringe und Bolzen zusammengehalten.



   Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der für den Aufbau von Luftdrosseln verwendeten Einheitsspulen
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Luftdrossel
Fig. 3 eine aus zwei Drosselspulen zusammengesetzte Baueinheit.



   Für den Aufbau der Luftdrosseln werden die in Fig. 1 schematisch dargestellten Einheitsspulen 1 verwendet, die aus einem in einer Ebene spiralförmig aufgewickelten Leiter 2 hergestellt sind. Der Leiter hat zweckmässigerweise rechteckigen Querschnitt und wird vorteilhafter Weise zur Verbesserung der Wärmeabfuhr so gewickelt, dass die Schmalseiten des Querschnittes aneinander liegen. Zur Isolation der einzelnen Windungen voneinander reicht es beispielsweise aus, zwischen den einzelnen Windungen ein Glimmerband anzuordnen, da die Spannung zwischen den einzelnen Windungen weniger als 30 V beträgt. Für die Herstellung der Einheitsspule kann natürlich auch ein mit einer Lackschicht versehener Leiter verwendet oder die fertig gewickelte Einheitsspule kann nachträglich beispielsweise elektrophoretisch mit einer Isolierschicht beschichtet werden.

  Bei Verwendung von Aluminium als Leitermaterial kann die Isolierschicht durch Eloxieren hergestellt sein. Damit stets die aussenliegenden Wicklungsenden 4 der Luftdrossel für den Anschluss zur Verfügung stehen, werden jeweils zwei Einheitsspulen zu einer Drosselspule verbunden. Das innenliegende Wicklungsende 3 ist gegenüber dem aussenliegenden Wicklungsende 4 jeder Einheitsspule um   45"    versetzt. Dadurch lassen sich Doppelspulen herstellen, bei denen die aussenliegenden Wicklungsenden 4 einer Doppelspule gegeneinander um   180     versetzt sind (Ausführung A in Fig. 1) oder im wesentlichen an der gleichen Stelle des Umfanges der Doppelspule angeordnet sind (Ausführung B in Fig. 1).

  Die Ausführung A ergibt sich beispielsweise dadurch, dass die oberhalb der gestrichelten Horizontallinie dargestellten Einheitsspulen auf die unter der Horizontallinie dargestellten Einheitsspulen gelegt und die innen liegenden Wicklungsenden 3 durch ein Verbindungsstück 5 verbunden werden. In analoger Weise ergibt sich die Ausführung B, wenn die links von der vertikalen Linie dargestellten Einheitsspulen auf die Einheitsspulen auf der rechten Seite gelegt und die Wickelenden 3 durch das Verbindungsstück 5 verbunden werden. Da stets zwei gleichartige Einheitsspulen zu einer Doppelspule zusammengebaut werden, können zur Verbindung der innenliegenden Wicklungsenden 3 vorgefertigte Verbindungsstücke 5 verwendet werden. Durch die Ausführungen A und B wird eine Parallelschaltung, eine Reihenschaitung bzw. eine Reihenparallelschaltung der Doppelspulen erleichtert.



   Die Einheitsspulen werden mit unterschiedlichem Durchmesser, mit unterschiedlichem Leiterquerschnitt und aus verschiedenem Leitermaterial hergestellt. Durch die Kombinationsmöglichkeiten, die sich hieraus für jede Einheitsspule ergeben, ist zur Herstellung einer Luftdrossel nur eine begrenzte Anzahl von Einheitsspulen notwendig, damit die Ströme und die Induktivitäten auf verhältnismässig breiter Basis abgestuft werden können. Zur Abstufung der Ströme können Einheitsspulen mit unterschiedlichem Querschnitt eines Leiters aus Kupfer oder Aluminium vorgesehen sein und die Doppelspulen auf unterschiedliche Weise serienparallel geschaltet werden. Zur Abstufung der Induktivität sind Einheitsspulen mit unterschiedlicher Windungszahl und unterschiedlichem mittleren Spulendurchmesser vorgesehen. Die Drosselspulen werden beispielsweise aus 1, 2 oder 4 Doppelspulen hergestellt.

  Durch Parallelschaltung lässt sich eine Abstufung der Ströme im Verhältnis   1    :2 :4 erzielen. Durch zwei Einheitsspulen, die sich im Leiterquerschnitt unterscheiden, wird z. B. eine Strombelastbarkeit der Drosselspule im Verhältnis 1 :4 ermöglicht. Auf den Grundstrom bezogen, ergibt dies eine Abstufung im Verhältnis   4 : 6 :16.    Durch die Verwendung von Kupfer und Aluminium ist eine weitere Abstufungsmöglichkeit im Verhältnis von etwa 1: 0,8 gegeben.

 

  Mit Einheitsspulen in beispielsweise zwei Grössen, deren mittlere Durchmesser z. B. im Verhältnis 1 :2 zueinander stehen, und durch Anwendung einer Reihenschaltung, einer Parallelschaltung oder einer Reihenparallelschaltung der Doppelspulen lässt sich die Induktivität abstufen. Vorteilhafterweise haben mit verschiedenen Leiterquerschnitten gewickelte Einheitsspulen dieselbe Spulenbreite. Eine erhebliche Erhöhung der Belastbarkeit der Drosselspulen lässt sich durch die Verwendung entsprechender Isolierstoffe und durch Fremdbelüftung der Drosselspulen erzielen. Die Fremdbelüftung führt wegen der erhöhten Wärmeabfuhr zu einer erheblichen Verminderung der Grösse und damit auch des Gewichtes der Drosseln.



   Fig. 2 zeigt eine aus Einheitsspulen 1 zusammengesetzte Drosselspule. Zwischen je zwei eine Doppelspule bildenden   Einheitsspulen 1, die im Ausführungsbeispiel aus je 14 Windungen bestehen, ist ein Abstandshalter 6 aus isolierendem Material angeordnet. In gleicher Weise sind je zwei benachbarte Drosselspulen durch Abstandshalter 7 gegeneinander isoliert und in ihrer radialen Lage gehalten. Die Abstandshalter 6 und 7, die vorzugsweise aus elastischem und auch für Temperaturen über 100   "C    geeignetem Kunststoff bestehen, sind so gestaltet und angeordnet, dass sie zusammen mit den Einheitsspulen Kanäle 16 bilden, durch die Kühlluft hindurchströmen kann. Die über die Einheitsspulen herausragenden Enden der Abstandshalter 7 können mit Bohrungen versehen sein, in denen Halte- oder Spannbolzen 8 angeordnet sind.



   In Fig. 3 sind beispielsweise zwei Drosselspulen 9 in der in Fig. 2 dargestellten Ausführung zu einer Baueinheit zusammengefasst, die mit einem Lüfter 10 ausgestattet ist. Zwischen den Drosselspulen 9 und zwischen diesen und den die Baueinheit zusammenhaltenden Spannkreuzen 13 sind weitere Abstandshalter 11 bzw. 12 angeordnet. Am Aussenumfang der Baueinheit ist eine Abdichtung 14 derart angeordnet, dass die Kühlluft nur die Zwischenräume zwischen den Einheits- bzw. Doppelspulen der Drosselspulen 9 hindurchströmen kann. Vorteilhafterweise drückt der Lüfter die Kühlluft in den Innenraum der Spulen, so dass die Kühlluft durch die von den Einheitsspulen und den Abstandshaltern gebildeten Kühlkanäle 16 nach aussen entweicht. Durch diese Führung der Kühlluft wird eine gleichmässigere Verteilung erzielt. 

  Die Höhe der Abstandshalter 7 und 11 in Richtung der Spulenachse ist von dem gewünschten Grad der Gegenkopplung zwischen den jeweils benachbarten Spulen abhängig.



  Das untere Spannkreuz ist beispielsweise mit einer Fussplatte 15 zur Aufstellung der Baueinheit versehen. Die Baueinheit kann jedoch auch mit einem Fahrgestell ausgestattet sein.



   Die Drosseln können nicht nur für Gleichstromantriebe, sondern auch für Thyristor-Wechselstromantriebe, wie z. B.



  synchrone Kaskaden und Stromrichtermotoren, und in Verbindung mit Wechselrichtern verwendet werden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Luftdrossel für Thyristor-Gleichstromanlagen, insbesondere Gleichstromantriebe, aus Doppelspulen, die aus Einzelspulen mit je einem einzigen in einer Ebene spiralförmig gewickelten Leiter rechteckigen Querschnitts zusammengesetzt sind, und aus zwischen den Doppel- und Einzelspulen angeordneten Abstandshaltern, mit Fremdkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdrossel aus Grundausführungen der zu den Doppelspulen vereinigten Einzelspulen (1), die im Durchmesser abgestuft und/oder im Querschnitt und/oder Material des Leiters (2) unterschiedlich sind, aus den Absfandshaltern (6, 7,11, 12) und aus als Ummantelung dienenden Abdichtungselementen (14) nach dem Baukastenprinzip derart zusammengesetzt ist, dass das Kühlmittel nur die durch die Abstandshalter gebildeten Zwischenräume zwischen den Einzelspulen radial durchströmt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Luftdrossel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitermaterial für die Einzelspulen (1) Kupfer oder Aluminium ist.

   2. Luftdrossel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Windungen der Einzelspulen (1) durch ein Glimmerband gegeneinander isoliert sind.

   3. Luftdrossel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelspulen mit Lack beschichtet sind.

   4. Luftdrossel nach Unteranspruch 1, mit Aluminium als Leitermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter zur Isolation eloxiert ist.

   5. Luftdrossel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsenden (3, 4) der Einzelspulen (1) um 45" gegeneinander versetzt angeordnet sind.

   6. Luftdrossel nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innenliegenden Enden (3) der beiden eine Doppelspule bildenden Einzelspulen (1) mittels eines Verbindungsstückes (5) derart miteinander verbunden sind, dass der Wickelsinn der beiden Einzelspulen gegenläufig ist und die aussenliegenden Enden (4) um 1800 gegeneinander versetzt oder im wesentlichen an der gleichen Stelle des Umfanges der Doppelspulen angeordnet sind.

   7. Luftdrossel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel durch Druckringe und Spannbolzen zusammengehalten ist.