DEP0032508DA

DEP0032508DA - Switching reactor with a ring-shaped iron core for high-current contact converters

Info

Publication number: DEP0032508DA
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Hartmann
Original assignee: Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie, Baden
Publication date: 1951-03-29

Description

Schalt-Drosselspulen für Kontaktumformer haben die Aufgabe, den Nulldurchgang des Stromes zu verbreitern, d.h. eine stromschwache Pause am Ende der Stromführungsdauer der Kontakte von einer gegebenen Zeitdauer dt zur funkenfreien Öffnung der Kontakte zu erzielen. Eine der Regeln zu ihrer Bemessung kann aus der Gleichung <Formel> entnommen werden, worin z die Windungszahl der Drossel, F den Querschnitt des aktiven Eisens, U die Gleichspannung und dB die gemäß der Magnetisierungskurve verfügbare Induktionsänderung bedeuten.Switching reactors for contact converters have the task of widening the zero crossing of the current, i.e. to achieve a low-current break at the end of the current-carrying duration of the contacts of a given duration dt for spark-free opening of the contacts. One of the rules for its dimensioning can be found in the equation <Formula>, where z is the number of turns of the choke, F is the cross-section of the active iron, U is the direct voltage and dB is the induction change available according to the magnetization curve.

Mit Rücksicht auf die durch die Eisenqualität bedingten Anforderungen wird der Eisenkern dieser Drosselspulen als Ringkern gewickelt. Bisher wurden die Hochstromwicklungen auf diese Ringkerne in der Weise aufgebracht, dass die Wicklung in durch Parallelschaltung verbundene, für einen Teilstrom der Drossel bemessene Einzelleiter zerlegt und diese Einzelleiter von Hand auf den Kern in Form von Scheibenspulen gewickelt werden. Dieses Verfahren ist außerordentlich zeitraubend. Mit Rücksicht auf die Notwendigkeit der Spuleneinteilung und die Schwierigkeit des Wickelns der Spulen, muss im Kerninnern ein genügend großer Raum vorgesehen werden. Daher ergibt dieses Verfahren einen schlechten Füllfaktor im Kernfenster, und damit bei schlechten magnetischen Eigenschaften einen großen Materialverbrauch. Die weite Ausladung der Scheibenspulen führt zudem zu unerwünschten Luftfeldern, die das Arbeiten der Drosselspule nachteilig beeinflussen.The iron core of these choke coils is wound as a toroidal core, taking into account the requirements imposed by the iron quality. Up to now, the high-current windings were applied to these toroidal cores in such a way that the winding was connected in parallel, for a partial flow of the choke is dismantled and these individual conductors are wound by hand onto the core in the form of disc coils. This procedure is extremely time consuming. In view of the need to divide the bobbins and the difficulty of winding the bobbins, a sufficiently large space must be provided inside the core. This method therefore results in a poor filling factor in the core window and, with poor magnetic properties, a large consumption of material. The wide overhang of the disc coils also leads to undesirable air fields that adversely affect the functioning of the choke coil.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schalt-Drosselspule mit ringförmigem Eisenkern für Hochstrom-Kontaktumformer zur Verlängerung der stromschwachen Pause am Ende der Stromführungsdauer der Kontakte, bei welcher erfindungsgemäß die Wicklungen aus konzentrisch ineinander geschobenen rohrförmigen Leitern besteht und der äußerste der Leiter den Eisenkern trägt.The invention relates to a switching inductor with an annular iron core for high-current contact converters to extend the low-current break at the end of the current carrying time of the contacts, in which, according to the invention, the windings consist of tubular conductors pushed concentrically into one another and the outermost conductor carries the iron core.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch im Längsschnitt dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically in longitudinal section.

Mit a(sub)1 bis a(sub)8 sind die die Hochstromwicklung der Drossel bildenden, konzentrisch ineinander geschobenen Leiter bezeichnet. Die äußere Leiter a(sub)7, a(sub)8 dienen als Träger der Eisenkerne b(sub)1, b(sub)2. Die Eisenkerne können aus einem Stück bestehen und aus Blechen einer Breite gewickelt sein. die der achsialen Höhe des Kerns entspricht, oder sie können aus einer Mehrzahl von achsial gestapelten Kernelementen aufgebaut sein. Die Höhe des Eisenkerns wird praktisch gleich der Länge des äußersten Leiters der Wicklung gewählt. Beim Beispiel ist die Wicklung aus zwei parallelen Bündeln konzentrischer Rohrleiter aufgebaut. Die Leiter in den beiden Bündeln sind abwechselnd mit Hilfe der Verbindungsleiter c(sub)1 bis c(sub)7 in Reihe geschaltet. Dabei sind die konzentrischen Rohrleiter der beiden Bündel in ihrer Lage so abgestuft, dass die Leiterverbindungen parallel verlaufen.A (sub) 1 to a (sub) 8 denotes the concentrically nested conductors which form the high-current winding of the choke. The outer conductors a (sub) 7, a (sub) 8 serve as supports for the iron cores b (sub) 1, b (sub) 2. The iron cores can consist of one piece and be wound from sheets of one width. which corresponds to the axial height of the core, or they can be constructed from a plurality of axially stacked core elements. The height of the iron core is chosen practically equal to the length of the outermost conductor of the winding. In the example, the winding is made up of two parallel bundles of concentric pipe conductors. The conductors in the two bundles are alternately connected in series with the aid of the connecting conductors c (sub) 1 to c (sub) 7. The concentric pipe conductors of the two bundles are graded in their position so that the conductor connections run parallel.

Die Zahl der konzentrischen Rohre der Hochstromwicklung ist im allgemeinen gleich der Windungszahl der Drossel. Weil der äußerste Rohrleiter als Träger des das Rohr dicht umschließenden Ringkernes dient, ergibt sich ein einfacher Aufbau mit günstigen Wirkungen hinsichtlich Materialaufwand und magnetischem Verhalten. Es ist offensichtlich, dass durch die Ausbildung der Wicklung aus konzentrischen Rohrleitern und durch das enge Anschließen des Kernes an das äußerste Rohr ein außerordentlich günstiger Füllfaktor für das Kernfenster bei geringsten Kernabmessungen gewährleistet ist. Zudem werden Wirbelstromverluste durch die Leiteranordnung auf ein Minimum reduziert. Die restlose Ausnützung des Kernfensters ergibt bei einem minimalen Gewicht des Eisenkernes die größtmögliche Querschnittsfläche F des Eisenkernes. Da ferner der Eisenkern die Wicklung dicht umgibt, entstehen keinerlei parallele Luftflüsse. Besteht die Wicklung wie beim Beispiel aus zwei parallel zueinander verlaufenden Bündeln konzentrischer Leiter, wobei das Raumgebiet zwischen den beiden Bündeln praktisch vollständig von Eisen ausgefüllt wird, so ist das Auftreten eines schädlichen Luftflusses vermieden. Die Ringkerne nehmen das Potential der Leiterstelle an, auf der sie angebracht sind.The number of concentric tubes of the high-current winding is generally equal to the number of turns of the choke. Because the outermost pipe conductor serves as the carrier of the toroidal core that tightly encloses the pipe, a simple structure results with favorable effects in terms of material expenditure and magnetic behavior. It is obvious that the formation of the winding from concentric pipe conductors and the close connection of the core to the outermost pipe ensure an extremely favorable fill factor for the core window with the smallest core dimensions. In addition, eddy current losses are reduced to a minimum due to the conductor arrangement. The complete utilization of the core window results in the largest possible cross-sectional area F of the iron core with a minimal weight of the iron core. Furthermore, since the iron core tightly surrounds the winding, there are no parallel air flows whatsoever. Consists the winding, as in the example, of two bundles of concentric conductors running parallel to one another, with the space between the two bundles being practically completely filled with iron, the occurrence of a harmful air flow is avoided. The toroidal cores take on the potential of the conductor point on which they are attached.

Zweckmäßig werden die Enden des innersten und des äußersten Rohrleiters direkt als Anschlüsse benutzt, oder sie werden mit geeigneten Anschlüssen versehen. Beim Einbau einer Drossel in einen Ölkasten können die Anschlüsse unmittelbar durch den Deckel des Kastens geführt werden, so dass umständliche Schaltverbindungen wegfallen. Die Form und Breite der Verbindungsleiter zwischen den konzentrischen Rohrleitern und die Art und Weise der mechanischen Vereinigung beider kann beliebig sein.The ends of the innermost and the outermost pipe conductors are expediently used directly as connections, or they are provided with suitable connections. When installing a throttle in an oil box, the connections can be routed directly through the cover of the box, so that cumbersome switching connections are no longer necessary. The shape and width of the connecting conductors between the concentric pipelines and the manner in which the two are mechanically combined can be arbitrary.

Claims

1.) Switching choke coil with an annular iron core for high-current contact converters to extend the low-current break at the end of the current-carrying duration of the contacts, characterized in that the winding consists of tubular conductors pushed concentrically into one another and that the outermost conductor carries the iron core.

2.) Switching choke coil according to claim 1, characterized in that the winding is constructed from two parallel bundles of concentric conductors, and that the conductors in the bundles are alternately connected in series.

3.) Switching choke coil according to claim 2, characterized in that the concentric conductors of the two bundles are graded in length so that the connections from one conductor bundle to the other run parallel.

4.) Switching inductor according to claim 1, characterized in that the height of the iron core is practically equal to the length of the outermost conductor of the winding.

5.) Switching inductor according to claim 1, characterized in that the core is constructed from a plurality of stacked core elements.