CH627882A5

CH627882A5 - Current-limiting unit for an AC device, and use of the unit in a power transmission system

Info

Publication number: CH627882A5
Application number: CH52576A
Authority: CH
Inventors: Kenneth Charles Parton; Anthony Derek Appleton; Trevor Carlisle Bartram
Original assignee: Northern Eng Ind
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1976-01-16
Publication date: 1982-01-29
Also published as: FR2298135B1; DE2601575A1; JPS5197747A; AU1032276A; FR2298135A1; AR209139A1; AU503589B2; SE424675B; SE7600375L

Description

Die Erfindung betrifft ein Strombegrenzungsaggregat gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Verwendung des Aggregates für eine Leistungsübertragungsanlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 17. The invention relates to a current limiting unit according to the preamble of claim 1 and a use of the unit for a power transmission system according to the preamble of claim 17.

Derartige Aggregate werden dazu benötigt, um zu verhindern, dass der Strom in irgendeiner Zweigleitung einer Wechselstromeinrichtung einen bestimmten Grenzwert überschreitet, und zwar selbst im Falle eines Kurzschlusses oder im Falle von Spannungsspitzen, die beim Schalten entstehen. Unter Wechselstromeinrichtung wird hier durchgehend jede Leitung, jedes Verteilernetz und jede elektrische Schaltung verstanden, in der bzw. in dem ein Wechselstrom mit freiwählbarer Phasenanzahl und Charakteristik fliesst. Solche Aggregate müssen unter anfänglichen Umgebungsbedingungen und/oder im stationären Zustand, unter ausgewogenen oder unausgewogenen Bedingungen arbeiten und die Stabilität der Anlage bzw. des Verteilernetzes gewährleisten. Derartige Anlagen sollen ferner die Anforderungen verringern, die an die Schaltwerke der Anlage bzw. des Verteilernetzes gestellt werden sowie an andere Bauteile, welche die Störanfälligkeit der Anlage bzw. des Verteilernetzes bestimmen. Bekannte Aggregate haben sich bisher nicht in jeder Beziehung geeignet. Units of this type are required to prevent the current in any branch line of an AC device from exceeding a certain limit value, even in the event of a short circuit or in the event of voltage peaks which occur during switching. AC device is understood here to mean every line, every distribution network and every electrical circuit in which or in which an alternating current flows with a freely selectable number of phases and characteristics. Such units must work under initial environmental conditions and / or in a steady state, under balanced or unbalanced conditions and ensure the stability of the system or the distribution network. Such systems are also intended to reduce the requirements placed on the switchgear of the system or the distribution network and on other components which determine the susceptibility of the system or the distribution network to failure. Known aggregates have so far not been suitable in every respect.

Es sind bereits Strombegrenzungsaggregate bekannt (siehe z. B. die DE-PSen 12 57 259 und 20 28 924), von denen jede einen sättigungsfähigen Kern und für jede Phase der Wechselstromeinrichtung zwei Wicklungen aufweist. Keine dieser Strombegrenzungsaggregate weist jedoch eine supraleitende Wicklung auf. Current limiting units are already known (see for example DE-PS 12 57 259 and 20 28 924), each of which has a saturable core and two windings for each phase of the AC device. However, none of these current limiting units has a superconducting winding.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Strombegrenzungsaggregates der eingangs genannten Art für eine Wechselstromeinrichtung sowie die Verwendung des Aggregates bei einer Leistungsübertragungsanlage, welches Aggregat die Nachteile bekannter Ausführungen nicht aufweist und insbesondere eine bessere Leistungsfähigkeit bei vergleichbarem Aufwand wie bei bekannten Ausführungen liefert. Diese Aufgabe wird beim Strombegrenzungsaggregat durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. The object of the invention is to provide a current limiting unit of the type mentioned at the beginning for an alternating current device and the use of the unit in a power transmission system, which unit does not have the disadvantages of known designs and, in particular, provides better performance with a comparable outlay than known designs. This object is achieved in the current limiting unit by the features in the characterizing part of claim 1.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Strombegrenzungsaggregats sind in den Ansprüchen 2 bis 16 umschrieben. Particularly advantageous embodiments of the current limiting unit are described in claims 2 to 16.

Bei fehlender Abschirmung kann eine Erhitzung der supraleitenden Vormagnetisierungswicklung zu einer Rückkehr in In the absence of shielding, heating the superconducting bias winding can result in a return to

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

den normalen leitenden Zustand führen. In einigen Fällen ist jedoch die Rückkehr in den normalen leitenden Zustand in Verbindung mit einem grossen Anstieg der Impedanz des Aggregats als Sicherheitsvorkehrung nützlich, falls eine sehr starke Stromüberlastung erfolgt. 5 maintain the normal conductive state. In some cases, however, returning to normal conduction combined with a large increase in the unit's impedance is useful as a safety precaution in the event of a very large current overload. 5

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen schematisch: Preferred exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to the drawings, which show schematically:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem für ein mit einer sättigungsfähigen Drosselvorrichtung der Kraftfluss O über der Amperewin- )0 dungszahl ENI aufgetragen ist, wobei auch die Wellenformen für den Kraftfluss und den Strom bei der Strombegrenzung zu erkennen sind; 1 shows a diagram in which the force flow O is plotted against the amperewound number 0 ENI for a saturable throttle device, the waveforms for the force flow and the current being also recognizable in the current limitation;

Fig. 2 ein Schaltschema für ein Strombegrenzungsaggregat; 2 shows a circuit diagram for a current limiting unit;

Fig. 3 ein Schaltschema für ein zweites Strombegrenzungs- 15 aggregat; 3 shows a circuit diagram for a second current limiting unit 15;

Fig. 4 ein drittes Strombegrenzungsaggregat in schaubildlicher Darstellung; 4 shows a third current limiting unit in a diagram.

Fig. 5 ein Schaltschema für den Anschluss an eine Wechselstromeinrichtung; 20 5 shows a circuit diagram for the connection to an AC device; 20th

Fig. 6 eine Leistungsübertragungsanlage mit zwei Wechselstromeinrichtungen mit verschiedenen Eigenschaften sowie Diagramme, in denen der Strom I bzw. die Leistung P über dem Phasenwinkel 9 aufgetragen sind (nicht erfindungsgemäss); 6 shows a power transmission system with two AC devices with different properties and diagrams in which the current I or the power P are plotted against the phase angle 9 (not according to the invention);

Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 6 mit einem 2s Strombegrenzungsaggregat (erfindungsgemäss) ; 7 shows a representation similar to that in FIG. 6 with a 2s current limiting unit (according to the invention);

Fig. 8 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 7, jedoch mit drei Strombegrenzungsaggregaten; FIG. 8 shows a representation similar to that in FIG. 7, but with three current limiting units;

Fig. 9 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 8, jedoch mit drei sättigungsfähigen Drosselvorrichtungen in jeder Phase 30 eines dreiphasigen Wechselstromverteilernetzes; FIG. 9 is a representation similar to that of FIG. 8, but with three saturable choke devices in each phase 30 of a three-phase AC distribution network;

Fig. 10 eine Leistungsübertragungsanlage sowie ein Diagramm, in dem die übertragene Leistung P über dem Phasenwinkel 0 aufgetragen ist (nicht erfindungsgemäss); 10 shows a power transmission system and a diagram in which the transmitted power P is plotted against the phase angle 0 (not according to the invention);

Fig. 11 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 10 (erfindungs- 35 gemäss); 11 shows a representation similar to that in FIG. 10 (according to the invention);

Fig. 12 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 11, jedoch mit verbesserter Stabilität; FIG. 12 shows a representation similar to that in FIG. 11, but with improved stability;

Fig. 13 ausschnittsweise eine abgewandelte Ausführungsform der Fig. 12; 40 FIG. 13 a section of a modified embodiment of FIG. 12; 40

Fig. 14 eine abgewandelte Ausführungsform der Fig. 4 in schaubildlicher Darstellung; und 14 shows a modified embodiment of FIG. 4 in a diagrammatic representation; and

Fig. 15 ein ähnliches Schaltschema wie in Fig. 2, jedoch mit einer zusätzlichen Vieleckwicklung, welche die Kerne der Drosselvorrichtungen ankoppelt. 45 FIG. 15 shows a circuit diagram similar to that in FIG. 2, but with an additional polygon winding which couples the cores of the throttle devices. 45

Das Diagramm der Fig. 1 zeigt ein «Knie» am Sättigungpunkt. Normalerweise erhält der Steuer-Gleichstrom einer Vormagnetisierungswicklung den Kern im gesättigen Zustand an der-Stelle 0 der Kurve, wobei der normale Vollast-Strom IL in der Wechselstromwicklung eine sinusförmige Veränderung 50 des Kraftflusses <t> an der Stelle 0 zwischen den Punkten A, B bewirkt. Wichtig ist, dass der Kern gesättigt bleibt. Als Folge davon tritt ein restlicher Reihenspannungsabfall The diagram in FIG. 1 shows a “knee” at the saturation point. Normally, the control direct current of a bias winding receives the core in the saturated state at position 0 of the curve, with the normal full-load current IL in the alternating current winding having a sinusoidal change 50 in the power flow <t> at point 0 between points A, B causes. It is important that the core remains saturated. As a result, a residual series voltage drop occurs

VL = K-AO 55 VL = K-AO 55

an der sättigungsfähigen Drosselvorrichtung auf, wobei À d> die Kraftflussänderung zwischen den Stellen O, A und K eine Konstante ist. on the saturable throttle device, where À d> the change in force flow between points O, A and K is a constant.

Beim Auftreten einer Störung bewirkt j edoch das Anstei- 60 gen des Laststromes in der negativen Halbwelle, dass der Kraftfluss unter den genannten Wert bis auf den Wert C fällt. Das bewirkt eine starke Kraftflussänderung und somit eine induzierte elektromotorische Kraft, die der Leistungsspannung entgegengesetzt gerichtet ist. Der Störungsstrom wird 65 dadurch begrenzt und verläuft längs der Kurve IF, es ist jedoch eine zusätzliche Komponente erforderlich, um die erhöhten Amperewindungszahlen zu liefern, die durch die Selbstinduk- If a fault occurs, however, the increase in the load current in the negative half-wave causes the force flow to drop below the stated value to the value C. This causes a strong change in power flow and thus an induced electromotive force that is directed in the opposite direction to the power voltage. The disturbance current is thereby limited to 65 and runs along the curve IF, but an additional component is required in order to provide the increased ampere-turn numbers caused by the self-inductance.

627 882 627 882

tion der Vormagnetisierungswicklung benötigt werden. Auf diese Weise ergibt sich der Gesamtstrom IT. Die Selbstinduktion der Vormagnetisierungswicklung ist so bemessen, dass sie im Steuerbereich linear bleibt oder dass sie der besonderen Strombegrenzung entspricht, die erforderlich ist. tion of the bias winding are needed. In this way, the total current IT results. The self-induction of the bias winding is dimensioned so that it remains linear in the control range or that it corresponds to the special current limitation that is required.

Es ist zu bemerken, dass, wenn die Wechselstromwicklung in zwei gleiche Hälften auf getrennten Eisenkernen angeordnet ist und wenn diese mit entgegengesetzten Polaritäten in bezug auf eine gemeinsame Gleichstromvormagnetisierungswicklung miteinander elektrisch verbunden werden, der zweite Kern in ähnlicher Weise arbeitet, wie es oben beschrieben worden ist, jedoch während der entgegengesetzten Halbwelle des Wechselstroms. Das Strombegrenzungsaggregat wirkt auf diese Weise symmetrisch in seiner Wirkung auf den Wechselstrom, wobei keine profundamentalen Komponenten des Stroms oder des Kraftflusses in die Gleichstromwicklung eingeführt werden. Der Wechselstrom ist im Störungsfalle nicht sinusförmig bei dem einfachen, dargestellten Beispiel, jedoch kann in der Praxis die Wellenform IF leicht modifiziert werden. It should be noted that when the AC winding is arranged in two equal halves on separate iron cores and when these are electrically connected to each other with opposite polarities with respect to a common DC bias winding, the second core operates in a manner similar to that described above , but during the opposite half-wave of the alternating current. In this way, the current limiting unit has a symmetrical effect on the alternating current, with no fundamental components of the current or the power flow being introduced into the direct current winding. In the event of a fault, the alternating current is not sinusoidal in the simple example shown, but in practice the waveform IF can be easily modified.

Die Schaltung der Fig. 2 zeigt dreiphasige Wechselstromeinrichtung mit den Spannungen VA, VB, Vc und den entsprechenden Strömen ia, ib bzw. ic in den einzelnen Phasen. The circuit of FIG. 2 shows three-phase AC equipment with the voltages VA, VB, Vc and the corresponding currents ia, ib and ic in the individual phases.

Jede Phase weist zwei Wicklungen 10,11 auf, denen in der Fig. 2 die Indices A, B bzw. C gegeben worden sind, um ihre Zugehörigkeit zu den zugeordneten Phasen auszudrücken. Diese Wicklungen 10,11 liegen in Reihe und sind an voneinander getrennten, sättigungsfähigen Kernen 12,13 einer Drosselvorrichtung angeordnet, und zwar in entgegengesetztem Sinne. Die Kerne 12,13 haben ferner in Reihe liegende Gleichstromsteuerwicklungen 14 bzw. 15, welche in einem gemeinsamen Schaltkreis liegen, dessen Spannung VDC und dessen Stromstärke idC sind. Obwohl die Steuerwicklungen getrennt dargestellt sind, werden sie vorzugsweise als einzige Wicklung ausgebildet, die allen Kernen der Drosselvorrichtungen gemeinsam ist, wie es weiter unten näher erläutert wird. Each phase has two windings 10, 11 which have been given the indices A, B and C in FIG. 2 in order to express their belonging to the assigned phases. These windings 10, 11 are in series and are arranged on separate, saturable cores 12, 13 of a throttle device, in the opposite sense. The cores 12, 13 also have in-line DC control windings 14 and 15, respectively, which are in a common circuit, the voltage of which is VDC and the current of which is idC. Although the control windings are shown separately, they are preferably formed as a single winding that is common to all cores of the choke devices, as will be explained in more detail below.

Die Steuerschaltung weist Kerne für den Kraftfluss auf, um ihr unter Störbedingungen die nötige Selbstinduktion zu geben, wie es beispielsweise durch eine Wicklung 16 dargestellt ist, die einem Kern 17 zugeordnet ist. Die Kraftflüsse in den Kernen 12,13 sind durch die Bezugszeichen ®i bzw. O2 gekennzeichnet, wobei wieder die Indices A, B bzw. C die drei verschiedenen Phasen angeben. Der Kraftfluss im Kern 17 ist durch das Bezugszeichen 0DC angedeutet. The control circuit has cores for the power flow in order to give it the necessary self-induction under fault conditions, as is shown, for example, by a winding 16 which is assigned to a core 17. The power flows in the cores 12, 13 are identified by the reference symbols ®i and O2, respectively, with the indices A, B and C again indicating the three different phases. The power flow in the core 17 is indicated by the reference symbol 0DC.

In Fig. 3 ist die Steuerschaltung eine einzige Schleife 20, welche allen Kernen der Drosselvorrichtungen gemeinsam ist. Die Schleife 20 ist eine supraleitende Spule, in der ein festgelegter Vormagnetisierungsgleichstrom kontinuierlich zirkuliert, und zwar ohne äussere Anschlüsse. In Fig. 3, the control circuit is a single loop 20 which is common to all cores of the throttling devices. Loop 20 is a superconducting coil in which a fixed DC bias current circulates continuously, without external connections.

Die Fig. 4 entspricht der Fig. 3 und zeigt, dass die Kerne 12, 13 für die drei Phasen paarweise so angeordnet sind, dass sie die eine supraleitende Spule 20 umgeben, die ausserdem mit nicht sättigungsfähigen magnetischen Kernen 21 mit Luftspalt versehen ist, um die Selbstinduktion der Gleichstromwicklung zu vergrössern. Die Kerne 21 mit Luftspalt sind mit Steuerwicklungen 22 versehen, mit deren Hilfe der Vormagnetisie-rungskraftfluss in den Kernen 12,13 mittels der Vormagnetisierungswicklung 20 geändert werden kann, um den Grenzwert des Stroms zu verändern, wie es weiter unten näher beschrieben wird. FIG. 4 corresponds to FIG. 3 and shows that the cores 12, 13 for the three phases are arranged in pairs in such a way that they surround the one superconducting coil 20, which is also provided with non-saturable magnetic cores 21 with an air gap to increase the self-induction of the DC winding. The air gap cores 21 are provided with control windings 22, by means of which the biasing force flow in the cores 12, 13 can be changed by means of the bias winding 20 in order to change the limit value of the current, as will be described in more detail below.

Rund um die supraleitende Spule 20 ist eine Anzahl von Kernen 21 angeordnet, welche zusätzlich zu der erforderlichen Selbstinduktion als mechanische Stützen für die Spule 20 wirken. Während die Kerne 12,13 in Fig. 4 rechteckig eingezeichnet sind, können sie auch toroidförmig ausgebildet sein, und auf diese Weise könnte man die Leistungsfähigkeit des Strombegrenzungsaggregats dadurch verbessern, dass man die äquivalente Reihenreaktanz verringert, und zwar unter normaler Last, dass man die Energieverluste verringert und eine A number of cores 21 are arranged around the superconducting coil 20, which act in addition to the required self-induction as mechanical supports for the coil 20. While the cores 12, 13 are drawn rectangular in FIG. 4, they can also be toroidal, and in this way the performance of the current limiting unit could be improved by reducing the equivalent series reactance, under normal load, by using the Reduced energy losses and one

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genauere Steuerung erzielt. tragung ohne Instabilität möglich ist. Ausserhalb dieser achieved more precise control. wearing without instability is possible. Outside of this

Nach diesen Prinzipien kann eine sehr grosse Anzahl von Bereiche kann jedoch ein Verlust an Stabilität erfolgen, was zu sättigungsfähigen Drosselvorrichtungen gebaut werden, die einer unkontrollierten Beschleunigung und Verzögerung der dieselben Eigenschaften aufweist oder ähnliche Eigenschaften. Generatoren führt und in unannehmbarer Weise die Ströme Gleichzeitig können die Oberwellengehalte der Kraftflüsse und 5 und Spannungen in beiden Wechselstromeinrichtungen ver-der Ströme so verändert werden, dass der erforderliche grössert. According to these principles, however, a very large number of ranges can result in a loss of stability, which can be built into saturable throttle devices which have an uncontrolled acceleration and deceleration of the same properties or similar properties. Generators leads and the currents in an unacceptable manner At the same time, the harmonic contents of the power flows and 5 and voltages in both alternating current devices can be changed so that the required increases.

Gesamt-Oberwellengehalt und der zeitliche Verlauf erzielt Die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellende wird. Die möglichen Modifikationen betreffen umgekehrte Par- Fig. 7 zeigt die Verbesserung, die zu verzeichnen ist, wenn die allelverbindungen der Wechselstromspulen anstatt der umge- beiden Wechselstromeinrichtungen mittels eines Strombegren-kehrten Reihenverbindung, vielfach Kerne mit Phasenverschie-10 zungsaggregats miteinander verbunden werden. In den Dia-bungsverbindungen, zusätzlich Gleichstromkreise und den grammen ist mit ausgezogenen Linien der Fall dargestellt, so Einbau verschiedener induktiver und kapazitiver Bauteile und der Grenzwert des Stromes konstant gehalten wird. Es ist Filtervorrichtungen. leicht zu erkennen, dass das vom Stabilitätsstandpunkt eine Total harmonic content and the temporal profile achieved which is an embodiment of the invention. The possible modifications relate to reverse par. FIG. 7 shows the improvement which can be observed when the allele connections of the AC coils instead of the two alternating current devices are connected to one another by means of a current-restricted series connection, in many cases cores with phase shifting units. The case is shown in the dia- tion connections, additional DC circuits and the gram with solid lines, so installation of various inductive and capacitive components and the limit value of the current is kept constant. It's filter devices. easy to see that from a stability point of view this is a

Wenn ein Transformator und ein Strombegrenzungsaggre- zufriedenstellende Bedingung darstellt, dass aber der Lei-gat am selben Ort erforderlich sind, ist es zweckmässig, beide 15 stungsfluss ganz einfach zwischen den beiden Wechselstromdicht benachbart anzuordnen, vorzugsweise im selben Behälter einrichtungen oszilliert. Wenn jedoch der Grenzwert des Stro-mit Innenverbindungen. Fig. 5 zeigt, wie ein Strombegren- mes zyklisch verändert wird, um den Stromfluss auf einen Min- If a transformer and a current-limiting unit are satisfactory conditions, but that the Lei-gat are required at the same location, it is expedient to arrange the two flow of currents very simply between the two alternating current sources, preferably oscillating in the same container devices. However, if the limit of the Stro- with internal connections. 5 shows how a current limit is changed cyclically in order to reduce the current flow to a minimum

zungsaggregat mit einem dreiphasigen Autotransformer ver- destwert in den miteinander abwechselnden Halbwellen zu bunden werden kann, welcher die Leistung zwischen einer begrenzen, ist der Stromverlauf und der Leistungsfluss so, wie can be combined with a three-phase autotransformer in the alternating half-waves, which limit the power between one, the current flow and the power flow are as

Quelle und einer Last überträgt, um die Last gegen Leitungsstö-20 es mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. Es besteht also ein rungen in der Zuleitung zu schützen. Das Strombegrenzungsag- einsinnig pulsierender Leistungsfluss von einer Wechselstrom-gregat 26 ist zwischen den Transformatorwindungen 23,24,25 einrichtung zur anderen, und zwar ohne Verlust an Stabilität einerseits und dem neutralen Punkt 27 andererseits der Quelle und ohne synchrone Betätigung beider Wechselstromeinrich-angeschlossen. tungen. Die notwendige Steuerung des Grenzwerts des Stroms Source and a load transfers to the load against line noise-20 it is shown with broken lines. So there is a need to protect the supply line. The current-limiting, unidirectionally pulsating power flow from an alternating current unit 26 is connected between the transformer windings 23, 24, 25 device to the other, without loss of stability on the one hand and the neutral point 27 on the other hand, and without synchronous actuation of both alternating current devices. exercises. The necessary control of the limit value of the current

Die Benutzung von Strombegrenzungsaggregaten in Reihe 25 kann dadurch erreicht werden, dass man die effektiven Ampe-mit oder in Kombination mit einem Transformator zwischen rewindungszahlen der Gleichstromwicklungen der Strombe-einer Zuführungs-Wechselstromeinrichtung und einer örtli- grenzungsaggregate verändert. Es ist dazu eine verhältnismäs-chen Verteilungs-Wechselstromeinrichtung leistet Gewähr, sig kleine Energieveränderung notwendig, um den Zustand der dass die Fehlergrenze auf einen bestimmten Bruchteil der vol- Kerne der Drosselvorrichtungen zu verändern, welche recht-len Last beschränkt werden kann und dass die nachfolgende 30 eckförmige Hystereseschleifen haben, und die supraleitende Vergrösserung der Last an der Verteilungs-Wechselstromein- Spule gewährleistet, dass die gesamte eingeschlossene Kraftrichtung nicht den Fehlerpegel vergrössert oder den Kurz- flussverbindung zu allen Zeiten konstant bleibt. Beispielsweise schlussstrom, und zwar auf einen Wert, wo die Auslegung des kann die Steuerung dadurch erfolgen, dass man die Gleich-Schaltwerkes unzureichend ist und ein kostspieliges neues stromzufuhr zu der Vormagnetisierungswicklung verändert Schaltwerk eingesetzt werden muss. Eine ähnliche Anwendung 35 oder aber deren Selbstinduktion mittels einer Steuerwicklung besteht beim Strombegrenzungsaggregat, um das Einströmen an den zugeordneten Kernen mit Luftspalt. Das letztgenannte von Fehlerströmen in die Zuleitung von der synchronen Verfahren bezeichnet man als «flux pumping» und ist bei supraAnlage eines lokalen Benutzers zu begrenzen. Auf diese Weise leitenden Wicklungen bekannt. The use of current limiting units in row 25 can be achieved by changing the effective amp with or in combination with a transformer between the number of turns of the DC windings of the power supply, an alternating current device and a localizing unit. For this purpose, a relative distribution alternating current device guarantees that only a small amount of energy change is necessary in order to change the state of the fault limit to a certain fraction of the full size of the throttle devices, which right load can be limited and that the subsequent one 30 corner-shaped hysteresis loops, and the superconducting increase in the load on the distribution AC coil ensures that the entire included direction of force does not increase the error level or the short-flow connection remains constant at all times. For example, short-circuit current, and to a value where the control can be designed by making the DC switchgear insufficient and using a costly new power supply to the bias winding to change the switchgear. A similar application 35, or else its self-induction by means of a control winding, exists in the current limiting unit for the inflow at the associated cores with an air gap. The latter of fault currents in the supply line from the synchronous process is known as «flux pumping» and should be limited in the case of a local user's supra system. In this way, conductive windings are known.

wäre es möglich, dass die Strombegrenzungen beim Benutzer Fig. 8 zeigt die Verbindung zweier Wechselstromeinrich- it would be possible that the current limits at the user. Fig. 8 shows the connection of two AC devices

in grossem Umfange verringert werden könnten. 40 tungen mit äquivalenten elektromotorischen Kräften Ee, E2 und could be reduced to a large extent. 40 movements with equivalent electromotive forces Ee, E2 and

Eine weitere Anwendung des Strombegrenzungsaggregats Sequenzen f+À f bzw. f, wodurch ein sich kontinuierlich verbesteht darin, zwei Leistungs-Wechselstromeinrichtungen mit- ändernder Phasenwinkel 0 erzielt wird. Die Wechselstrom-einander zu einer Anlage zu verbinden. Das begrenzt in beiden einrichtungen sind alle dreiphasig und sind mittels eines drei-Wechselstromeinrichtungen jedes Anwachsen des Fehlerpe- phasigen Strombegrenzungsaggregats 30 miteinander verbun-gels auf einen Wert, der durch den Grenzstrom des Strombe- 45 den, welches eine gemeinsame Steuerwicklung hat. Letzterer grenzungsaggregats bestimmt ist und vermeidet wiederum die wird ein Steuerstrom IDC von einer Steuervorrichtung K zuge-Notwendigkeit, kostspielige, stärker ausgelegte Schaltwerke zu führt, die IDc zyklisch in Abhängigkeit von 0 verändert, wie es verwenden, um den sehr stark angestiegenen Fehlerpegeln die Diagramme zeigen. Das führt zu einer entsprechenden Ver-Rechnung zu tragen, welche in Abwesenheit der Strombegren- änderung der gesamten übertragenen Energie PTOt in Abhän-zungsaggregate auftreten würden. Durch zyklische Verande- 50 gigkeit von 0. Another application of the current limiting unit is sequences f + À f or f, whereby a continuously consisting in two power AC devices with changing phase angle 0 is achieved. The alternating current connects to one another. The limits in both devices are all three-phase and are connected to each other by means of a three-phase AC device each increase in the fault-phase current limiting unit 30 to a value which is determined by the limit current of the current end, which has a common control winding. The latter limiting unit is determined and in turn avoids the control current IDC being supplied by a control device K - necessity to carry costly, more powerful switchgear that cyclically changes IDc depending on 0 as it use to show the very much increased error levels in the diagrams . This leads to a corresponding calculation, which would occur in the suspension units in the absence of the change in the current limit of the total transmitted energy PTOt. Due to cyclical change from 0.

rung des Grenzstromes der Strombegrenzungsaggregate ist es In Fig. 9 sind drei Strombegrenzungsaggregate 31,32,33 tion of the limit current of the current limiting units, there are three current limiting units 31, 32, 33 in FIG

ferner möglich, eine gesteuerte Leistungsübertragung zwi- parallel geschaltet und weisen Steuerströme IDC1, IDc2bzw. IDC3 also possible, a controlled power transmission between parallel and have control currents IDC1, IDc2 or. IDC3

sehen zwei Zuführungs-Wechselstromeinrichtungen zu erzie- auf. Letztere folgen ähnlichen Kurven 1,2,3, aber sie sind in len, und zwar ohne die Notwendigkeit, dass letztere in einem bezug auf den Verschiebungswinkel ©verschoben. Auf diese kontinuierlichen Zustand des Synchronismus in bezug aufein- 55 Weise wird ein im wesentlichen konstanter Energiefluss von ander bleiben. einer Wechselstromeinrichtung zur anderen erzielt, und zwar see two AC supply devices. The latter follow similar curves 1, 2, 3, but they are in len, without the need for the latter to shift with respect to the displacement angle ©. In this continuous state of synchronism with respect to one another, an essentially constant flow of energy will remain from another. one AC device to another achieved

Fig. 6 dient zur Erläuterung des Standes der Technik. Im unabhängig von der Änderung von 0, wie es die Gerade für oberen Teil der Fig. 6 sind zwei Leistungs-Wechselstromein- PTOt in Abhängigkeit von 0 zeigt. Fig. 6 serves to explain the prior art. Irrespective of the change from 0, as shown by the straight line for the upper part of FIG. 6, two power AC inputs are dependent on 0.

richtungen mit äquivalenten elektromotorischen Kräften Elf E2 Wenn bei einer der beiden Wechselstromeinrichtungen dargestellt, die über eine scheinbare Reaktanz X miteinander 60 eine vorübergehende Störung auftritt, wie z. B. ein kurzdauern-verbunden sind. Wie das Vektordiagramm zeigt, ist die elektri- der Kurzschluss, besteht die unmittelbare Wirkung darin, dass sehe Phasenverschiebung zwischen beiden Wechselstromein- Oszillationen der relativen elektrischen Maschinenwinkel richtungen durch den Winkel 0 ausgedrückt. Die Veränderung erzeugt werden, und zwar bei den verschiedenen Generatoren der Leistung P und des Stroms I, welcher zwischen den beiden und aufgrund eines plötzliche auftretenden Ungleichgewichts Wechselstromeinrichtungen Ei, E2 in Abhängigkeit vom Win- 65 zwischen dem mechanischen Drehimpulseingang für jeden kel 0 fliesst, ist in den Diagrammen am unteren Teil der Fig. 6 Generator, welcher gewöhnlich im wesentlichen konstant dargestellt. Die schraffierten Bereiche 0 bis 7t/2 oder zwischen bleibt. Ausserdem ändert sich das elektrische Drehmoment, das 3 jt/2 und 2 n stellen Bereiche dar, in denen die Leistungsüber- für die Wechselstromeinrichtung vorgeschrieben ist, welches directions with equivalent electromotive forces Elf E2 If shown in one of the two AC devices that over an apparent reactance X with each other 60 a temporary disturbance occurs, such as. B. a short-term are connected. As the vector diagram shows, the electrical short circuit is, the immediate effect is that the phase shift between the two AC oscillations of the relative electrical machine angle directions is expressed by the angle 0. The change is generated, namely in the different generators of the power P and the current I, which flows between the two and due to a sudden imbalance of alternating current devices Ei, E2 depending on the win-65 between the mechanical angular momentum input for each kel 0 in the diagrams at the lower part of Fig. 6 generator, which is usually shown essentially constant. The hatched areas 0 to 7t / 2 or between stays. In addition, the electrical torque changes, the 3 jt / 2 and 2 n represent areas in which the excess power is prescribed for the AC device, which

virtuell augenblicklich sich ändern kann, wenn sich die Wechselstromeinrichtung ändert. Diese Oszillationen bewirken Strom- und Leistungsfluktuationen, die durch die Wechselstromeinrichtung gedämpft werden können oder auch nicht. Bekannte Merkmale bestehen bereits, um das Verhalten der Wechselstromeinrichtung gegenüber einer solchen Störung vorherzusagen und insbesondere zu ermitteln, ob die Wechselstromeinrichtung sich selbst erholt, was zu einer stabilen Funktionsweise führt, oder ob die Wechselstromeinrichtung die Oszillation vergrössert, bis ein Asynchronverlauf von einem oder mehreren der Generatoren auftritt, was zu einem Verlust an Stabilität führt. Die Anwendung dieser Merkmale auf eine bestimmte Wechselstromeinrichtung ist sehr wichtig für die gesamte Auslegung der Wechselstromeinrichtung und bestimmt die erforderliche Belastungsfähigkeit von vielen Bauteilen der Wechselstromeinrichtung, beispielsweise die Geschwindigkeit der Störungsbehebung bei Schaltern, die mit sehr hoher Geschwindigkeit unterbrechen. can change virtually instantaneously when the AC device changes. These oscillations cause current and power fluctuations that may or may not be damped by the AC device. Known features already exist in order to predict the behavior of the AC device against such a fault and in particular to determine whether the AC device is recovering itself, which leads to a stable functioning, or whether the AC device increases the oscillation until an asynchronous curve of one or more of the Generators occur, which leads to a loss of stability. The application of these features to a specific AC device is very important for the overall design of the AC device and determines the required load capacity of many components of the AC device, for example the speed of troubleshooting for switches that interrupt at a very high speed.

Der Einbau von Strombegrenzungsaggregaten in die Wechselstromeinrichtung reduziert die Grössen der Fehlerströme, kann aber in einigen Fällen auch die elektrischen Wiederherstellungsdrehmomente an den Gerieratorrotoren verringern und dadurch die Wechselstromeinrichtung weniger stabil machen. Dieses Problem wird anhand der Fig. 10 und 11 erläutert. Fig. 10a zeigt einen Generator Gl mit einer Leistung Pi, die er an eine grosse elektrische Wechselstromeinrichtung S2 abgibt, wo die Spannungsvektoren des Generators und der Wechselstromeinrichtung Et bzw. E2 sind. Der Winkel 8, ist der Leistungswinkel. Fig. 10b zeigt für diese Wechselstromeinrichtung die Leistung P in Abhängigkeit vom Leistungswinkel 0. Die Kurve Te zeigt das elektrische Drehmoment als Funktion von 0, wogegen das mechanische Drehmoment konstant ist, wie es die Linie TM zeigt. The installation of current limiting units in the AC device reduces the magnitude of the fault currents, but in some cases can also reduce the electrical restoration torques on the gerator rotors and thereby make the AC device less stable. This problem is explained with reference to FIGS. 10 and 11. 10a shows a generator Gl with a power Pi, which it delivers to a large electrical alternating current device S2, where the voltage vectors of the generator and the alternating current device Et or E2 are. The angle 8 is the power angle. 10b shows the power P as a function of the power angle 0 for this AC device. The curve Te shows the electrical torque as a function of 0, whereas the mechanical torque is constant, as shown by the line TM.

Wenn eine Störung von kurzer Dauer erfolgt, wie es bei F angedeutet ist, wird die Maschine Gl in Vorwärtsrichtung beschleunigt, da das elektrische Ausgleichsdrehmoment auf Null verringert wird. Wenn jedoch nach einer kurzen Zeitspanne die Störung beseitigt wird und wenn der Generator den Winkel 02 erreicht hat, so wird ein stark der Wiederherstellung dienendes elektrisches Drehmoment T' automatisch zugeführt, um eine Verzögerung auszulösen, und zwar der relativen Vorwärtsbewegung des Rotors der Maschine Gl. Es ist jedoch zu bemerken, dass, wenn der Rotorwinkel sich fortgesetzt nach vorn bewegt, das elektrische Drehmoment verringert wird, und dass, wenn der Punkt S erreicht wird, bevor die Vorwärtsbewegung in vollem Umfange beendet worden ist, das Wiederherstellungsdrehmoment verschwinden wird. Der Grund dafür besteht darin, dass Te kleiner wird als TM und dass der Rotor fortgesetzt sich beschleunigt, bis die Stabilität verloren geht. Diese Vorwärtsbewegung hört auf, wenn der Bereich Ai gleich dem Bereich A2 wird («equal area criterion»). In der Praxis wird also die Stabilitätsgrenze erreicht, wenn der Anfangsbereich Ai gleich dem gesamten erzielbaren Wiederherstellungsbereich FT'S wird. If a fault of short duration occurs, as indicated at F, the machine Gl is accelerated in the forward direction, since the electrical compensation torque is reduced to zero. However, if after a short period of time the disturbance is removed and the generator has reached the angle 02, a strongly restoring electric torque T 'is automatically applied in order to trigger a deceleration, namely the relative forward movement of the rotor of the machine Eq. It should be noted, however, that if the rotor angle continues to advance, the electrical torque will be reduced and if point S is reached before the forward movement has been fully completed, the restoration torque will disappear. This is because Te becomes smaller than TM and the rotor continues to accelerate until stability is lost. This forward movement stops when the area Ai becomes equal to the area A2 ("equal area criterion"). In practice, the stability limit is reached when the initial area Ai becomes equal to the total recoverable area FT'S.

Die Fig. 1 la zeigt die Verbesserung, die durch die Hinzufügung eines strombegrenzenden Strombegrenzungsaggregats 35 erziehlt wird, welche den Generator Gl mit der Wechselstromeinrichtung S2 verbindet. Die Fig. IIb zeigt die Wirkung in Form eines Diagramms, welches zeigt, dass der Erholungsbereich FT'S soweit verringert wird, dass eine viel kürzere Störungsdauer d. h. ein kleinerer Bereich Ai einen Verlust an Stabilität bewirken könnte. Die Sachlage ist dieselbe, gleichgültig ob die Störung auf der Generatorseite oder der Wechselstromeinrichtungsseite des Strombegrenzungsaggregats 35 stattfindet. Fig. 1 la shows the improvement that is achieved by the addition of a current-limiting current limiting unit 35, which connects the generator Gl to the AC device S2. IIb shows the effect in the form of a diagram, which shows that the recovery range FT'S is reduced to such an extent that a much shorter fault duration d. H. a smaller area Ai could cause a loss of stability. The situation is the same, regardless of whether the fault occurs on the generator side or on the AC device side of the current limiting unit 35.

Das Stabilitätsproblem kann dadurch gelöst werden, dass man ein elektrische Energie absorbierendes Element in einer Schaltung parallel zum Strombegrenzungsaggregat setzt. Beim The stability problem can be solved by placing an electrical energy absorbing element in a circuit parallel to the current limiting unit. At the

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Normalbetrieb ist der Spannungsabfall an Strombegrenzungsaggregaten klein und folglich ist auch der Energieverlust bei der Energieübertragung auf die Wechselstromeinrichtung im energieabsorbierenden Element klein. Im Falle einer Störung wächst jedoch die Spannung an und die absorbierte Energie kann genügend gross gemacht werden, um Oszillationen der Wechselstromeinrichtung zu dämpfen. Als Beispiel zeigt die Fig. 12 auf der linken Seite das Ergebnis der Hinzufügung eines energieabsorbierenden Widerstandes R, und zwar parallel zum Strombegrenzungsaggregat 35. Fig. 12b zeigt die resultierende Drehmomentkurve Te für eine Störung, die auf der Generatorseite des Strombegrenzungsaggregats 35 auftritt. Der Rotor wird wie oben erläutert, bis zum Winkel 02 beschleunigt, wenn aber einmal die Störung behoben ist, besteht eine zusätzliche sehr grosse Energie und somit auch ein zusätzliches Drehmoment, welches auf der Generatorseite erforderlich ist, um Energie dem Widerstand zuzuführen, der eine beträchtliche Spannungsdifferenz an seinen Enden aufweist. Daher wird die Stabilität der Wechselstromeinrichtung sehr schnell wiederhergestellt. Wenn jedoch eine Störung auf der Wechselstromeinrichtungsseite des Strombegrenzungsaggregats 35 auftritt, überträgt der Generator im Endeffekt seine Last auf den Widerstand R, so dass also keine Beschleunigung erfolgt. Zur Zeit der Beseitigung der Störung erfolgt also keine beträchtliche Änderung des Winkels 0], und das System erholt sich unmittelbar darauf. In normal operation, the voltage drop across current limiting units is small, and consequently the energy loss during energy transmission to the AC device in the energy-absorbing element is also small. In the event of a fault, however, the voltage increases and the absorbed energy can be made large enough to dampen oscillations of the AC device. As an example, FIG. 12 on the left shows the result of the addition of an energy-absorbing resistor R, in parallel to the current limiting unit 35. FIG. 12 b shows the resulting torque curve Te for a fault that occurs on the generator side of the current limiting unit 35. The rotor is accelerated up to the angle 02 as explained above, but once the fault has been rectified there is an additional very large amount of energy and thus also an additional torque which is required on the generator side in order to supply energy to the resistor, which is a considerable amount Has voltage difference at its ends. Therefore, the stability of the AC device is restored very quickly. However, if a fault occurs on the AC device side of the current limiting unit 35, the generator effectively transfers its load to the resistor R, so that there is no acceleration. So at the time the fault is cleared, there is no significant change in angle 0] and the system recovers immediately thereafter.

Wie die Fig. 13 zeigt, können die normalerweise im stationären Zustand auftretenden Verluste, die durch den Widerstand R dadurch hervorgerufen werden, dadurch beseitigt werden und auf einen sehr kleinen Wert gedrückt werden, dass man eine vorzugsweise nicht-lineare Äbstimmvorrichtung oder eine Vormagnetisierungsvorrichtung dem Parallelkreis zufügt. In diesem Falle wird eine kleine Induktionsspule L mit einem Eisenkern in Reihe mit dem Widerstand R geschaltet und so ausgelegt, dass sie unter normalen Arbeitsbedingungen eine hohe Impedanz für den Durchgang des Stroms in den Widerstand R darstellt. Wenn jedoch eine Störung auftritt, so ergibt sich, dass die Spannung an der Transduktorvorrichtung beträchtlich ansteigt, die Induktion der Spule L gesättigt wird und eine kleine Impedanz für die Absorption der erforderlichen Energie des Widerstands R bietet. Es ist zu bemerken, dass es für den Parallelkreis an der Transduktorvorrichtung viele andere Modifikationen gibt, die dazu benutzt werden können, um die stationären Zustandsverluste des Widerstands R auf ein Mindestmass zu verringern. As FIG. 13 shows, the losses that normally occur in the steady state, which are caused by the resistance R, can be eliminated and suppressed to a very small value by using a preferably non-linear tuning device or a biasing device in the parallel circuit inflicts. In this case, a small induction coil L with an iron core is connected in series with the resistor R and designed so that it represents a high impedance for the passage of the current into the resistor R under normal working conditions. However, if a disturbance occurs, the result is that the voltage across the transducer device rises considerably, the induction of the coil L becomes saturated and offers a small impedance for the absorption of the required energy of the resistor R. It should be noted that there are many other modifications to the parallel circuit on the transducer device that can be used to minimize the steady state loss of resistance R.

Bei den oben beschriebenen Strombegrenzungsaggregaten hat der Kern jeder Drosselvorrichtung eine einzige Gleichstromwicklung, und diese Wicklungen sind alle so verbunden, dass sie einen gemeinsamen direkten Stromkreis bilden. Es ist jedoch auch möglich, zur Verbesserung der Steuerung zusätzliche Gleichstromwicklungen parallel zur supraleitenden Haupt-Gleichstromwicklung anzubringen. Das bedeutet, dass sie einen ähnlichen Weg einschlagen wie die supraleitende Vor-magnetisierungswickiung, jedoch gewöhnlich elektrisch unabhängig von derselben sind. Während die supraleitende Hauptwicklung immer denselben Strom führt, kann der Strom in der Hilfswicklung leichter und schneller verändert werden, um den Gesamtkraftfluss in den Kernen der Drosselvorrichtungen zu vergrössern oder zu verkleinern. Fig. 14 zeigt einen speziellen Fall, wo die Haupt-Gleichstromwicklung auch als Kraftflussschirm für die supraleitende Wicklung dient. In the current limiting devices described above, the core of each choke device has a single DC winding, and these windings are all connected to form a common direct circuit. However, it is also possible to install additional DC windings in parallel with the main superconducting DC winding to improve the control. This means that they follow a path similar to that of the superconducting bias magnet winding, but are usually electrically independent of it. While the main superconducting winding always carries the same current, the current in the auxiliary winding can be changed more easily and quickly in order to increase or decrease the total power flow in the cores of the choke devices. Fig. 14 shows a special case where the main DC winding also serves as a power flux shield for the superconducting winding.

Es besteht das Bestreben, die Stärke des wechselnden magnetischen Kraftflusses, der die supraleitende Steuerwicklung beeinflusst, auf ein Mindestmass zu verringern, weil das zu einer Erhöhung der inneren Temperatur führt und die Möglichkeit der Umkehr zur normalen Leitfähigkeit bietet. Das wird ohne Störung durch den stetigen Kraftfluss ermöglicht, der durch die supraleitende Wicklung selbst erzeugt wird, und zwar There is a desire to minimize the magnitude of the alternating magnetic flux that affects the superconducting control winding because this leads to an increase in the internal temperature and offers the possibility of reversing normal conductivity. This is made possible without interference from the steady flow of force generated by the superconducting winding itself

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

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durch die Anbringung eines normalleitenden Kraftflussschirms rund um die supraleitende Wicklung. In Fig. 14 entsprechen die Teile denen der Fig. 4 und haben auch dieselben Bezugsziffern. Die supraleitende Wicklung 20 und deren Kryostat sind in einem metallischen, normalleitenden, hohlen, rohrförmigen, 5 magnetischen Kraftflussschirm 36 eingeschlossen, der einen kreisförmigen Querschnitt hat, welcher das äussere Gehäuse des Kryostaten bildet. Die Wand des Schirms 36 ist so ausgelegt, dass sie grösser ist als die Skindicke für Wechselströme der niedrigsten Frequenz, die mittels der magnetischen 10 by attaching a normally conductive force flux shield around the superconducting winding. In Fig. 14 the parts correspond to those of Fig. 4 and also have the same reference numerals. The superconducting winding 20 and its cryostat are enclosed in a metallic, normally conducting, hollow, tubular, 5 magnetic force flux shield 36, which has a circular cross section, which forms the outer housing of the cryostat. The wall of the screen 36 is designed such that it is larger than the skin thickness for alternating currents of the lowest frequency, which are generated by means of the magnetic 10

Ankopplung mit dem Kern der Drosselvorrichtung induziert werden können. Unter normalen Bedingungen ist die Änderung des Kraftflusses in den Kernen der Drosselvorrichtungen klein,und der Wechselstrom im Schirm 36 ist sehr niedrig. Coupling can be induced with the core of the throttle device. Under normal conditions, the change in power flow in the cores of the throttling devices is small and the alternating current in the screen 36 is very low.

Beim Auftreten eines Fehlers sind j edoch die Änderungen des 15 Kraftflusses beträchtlich und Skin-Wechselströme werden im Schirm induziert, der dann die supraleitende Wicklung 20 schützt. If an error occurs, however, the changes in the force flow are considerable and skin alternating currents are induced in the screen, which then protects the superconducting winding 20.

Der normalleitende, magnetische Kraftflussschirm 36 oder eine besondere normalleitende Wicklung kann parallel zur 2o supraleitenden Wicklung geschaltet werden, um als Hilfs-Steuerwicklung zu wirken. Im Falle einer besonderen Wicklung kann diese ihren eigenen Selbstinduktionselementen zugeordnet werden, und zwar in Form von magnetischen Kernen mit Luftspalt, und es können auch weitere Widerstands-,Induktions-25 und Kapazitätsbauteile zusätzlich verwendet werden. Beispielsweise zeigt die Fig. 14, dass der Schirm 36 einen Luftspalt oder einen elektrisch isolierenden Abschnitt 37 hat, von dessen beiden Seiten Verbindungen zu einer Stromquelle 38 mittels einer Steuervorrichtung 39 ausgehen. Letztere erlaubt es, den Strom im Kraftflussschirm von einer Richtung (in der er den Kraftfluss der Vormagnetisierungswicklung 20 unterstützt) in die andere Richtung umzuschalten (in der das Gegenteil erfolgt). The normally conductive, magnetic force flux shield 36 or a special normally conductive winding can be connected in parallel to the 2o superconducting winding in order to act as an auxiliary control winding. In the case of a special winding, this can be assigned to its own self-induction elements, in the form of magnetic cores with an air gap, and additional resistance, induction and capacitance components can also be used. For example, FIG. 14 shows that the screen 36 has an air gap or an electrically insulating section 37, from the two sides of which connections to a power source 38 originate by means of a control device 39. The latter allows the current in the force flux shield to be switched from one direction (in which it supports the force flow of the bias winding 20) to the other direction (in the opposite direction).

In der Schaltung der Fig. 15 haben die Bauteile dieselben Bezugszeichen wie in der Fig. 2. Um die harmonischen Ströme in der Wechselstromeinrichtung auf ein Mindestmass zu verringern, ist jeder Kern der Drosselvorrichtung mit einer zusätzlichen Wechselstrom-Vieleckwicklung 37A, 38 A ; 37B, 38B; 37C, 38C versehen, wobei die Wicklungen auf den Kernen jedes Paars entgegengesetzt in Reihe miteinander verbunden sind und wobei alle sechs Wicklungen in einem geschlossenen Stromkreis miteinander verbunden sind. In the circuit of FIG. 15, the components have the same reference numerals as in FIG. 2. In order to reduce the harmonic currents in the AC device to a minimum, each core of the choke device is equipped with an additional AC polygon winding 37A, 38 A; 37B, 38B; 37C, 38C, with the windings on the cores of each pair oppositely connected in series, and with all six windings connected in a closed circuit.

Ein weiterer Vorteil des Strombegrenzungsaggregats besteht darin, dass die durch Stromüberschüsse verursachten Störungen in der Wechselstromeinrichtung, welche einen unerwünscht hohen Wert erreichen können, die supraleitende Steuerwicklung in den normalleitenden Zustand versetzen. Auf diese Weise wird in hohem Masse die Impedanz vergrössert und der Stromfluss in der Wechselstromeinrichtung auf ein Mindestmass verringert. Another advantage of the current limiting unit is that the disturbances in the AC device caused by excess currents, which can reach an undesirably high value, put the superconducting control winding in the normally conductive state. In this way, the impedance is increased to a large extent and the current flow in the AC device is reduced to a minimum.

g G

7 Blatt Zeichnungen 7 sheets of drawings

Claims

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PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

1. Strombegrenzungsaggregat für eine Wechselstromeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Phase der Wechselstromeinrichtung mindestens zwei sättigungsfähige Drosselvorrichtungen(10,12,14; 11,13,15) vorhanden sind, von denen jede eine Wechselstromwicklung(10A; IIA; 10B; IIB; IOC; 1 IC) und eine supraleitende Gleichstrom-Vormagnetisierungswicklung (14A; 15A; 14B; 15B; 14C; 15C;20)hat, die den Drosselkern (12A; 13A; 12B; 13B; 12C; 13C)der Drosselvorrichtung (10,12,14; 11,13,15) derart sättigt, dass letzterer auch bei einem durch die Wechselstromeinrichtung fliessenden Vollast-Wechselstrom gesättigt bleibt, wobei pro Phase die Wechselstromwicklungen (10A; IIA; 10B; IIB; IOC; 11C) so ausgebildet und geschaltet sind, dass bei einem solchen Vollastwechselstrom eine Änderung des Sättigungsgrades in einem der Drosselkerne (12A; 13A; 12B; 13B; 12C; 13C)in bezug auf den allein durch die Vormagnetisierungswicklung (14A; 15A; 14B; 15B; 14C; 15C) bedingten Sättigungsgrad mit einer entgegengesetzten Änderung des Sättigungsgrades in dem anderen Drosselkern (13A; 12A; 13B; 12B; 13C; 12C) der gleichen Phase in bezug auf den allein durch die Vormagnetisierungswicklung (15A; 14A; 15B; 14B; 15C; 14C) bedingten Sättigungsgrad verbunden ist, wobei die Strombegrenzung erfolgt, wenn bei jeder Halbwelle der eine oder andere der Drosselkerne aus seinem Sättigungszustande herausgedrängt wird. 1. Current limiting unit for an AC device, characterized in that for each phase of the AC device there are at least two saturable choke devices (10, 12, 14; 11, 13, 15), each of which has an AC winding (10A; IIA; 10B; IIB; IOC; 1 IC) and a superconducting DC bias winding (14A; 15A; 14B; 15B; 14C; 15C; 20), which has the choke core (12A; 13A; 12B; 13B; 12C; 13C) of the choke device (10, 12 , 14; 11, 13, 15) so saturated that the latter remains saturated even with a full-load alternating current flowing through the alternating current device, the alternating current windings (10A; IIA; 10B; IIB; IOC; 11C) being designed and switched in this way that with such a full-load alternating current, a change in the degree of saturation in one of the choke cores (12A; 13A; 12B; 13B; 12C; 13C) with respect to the degree of saturation caused solely by the bias winding (14A; 15A; 14B; 15B; 14C; 15C) with an opposite set change in the degree of saturation in the other choke core (13A; 12A; 13B; 12B; 13C; 12C) is connected to the same phase with respect to the degree of saturation caused solely by the bias winding (15A; 14A; 15B; 14B; 15C; 14C), the current being limited when one or the other of the choke cores is forced out of its saturation state during each half-wave becomes.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 2. Unit according to claim 1, characterized in

dass ein mit einem Luftspalt versehener magnetischer Kern an die Vormagnetisierungswicklung angekoppelt ist. that a magnetic core provided with an air gap is coupled to the bias winding.

3. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 3. Unit according to claim 1, characterized in

dass in jeder Phase die Wechselstromwicklungen miteinander in Reihe geschaltet sind. that the AC windings are connected in series with each other in each phase.

4. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 4. Unit according to claim 1, characterized in

dass die Vormagnetisierungswicklungen aller Drosselvorrichtungen eine einzige supraleitende Schleife bilden (Fig. 14). that the bias windings of all choke devices form a single superconducting loop (Fig. 14).

5. Aggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, um den Vormagnetisierungsgrad jeder Drosselvorrichtung zu verändern. 5. Unit according to claim 1, characterized by a device to change the degree of bias of each throttle device.

6. Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 6. Unit according to claim 5, characterized in

dass die Vorrichtung Mittel hat, um die Stromzufuhr zur Vormagnetisierungswicklung zu verändern. that the device has means to change the power supply to the bias winding.

7. Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 7. Unit according to claim 5, characterized in

dass die Vorrichtung einen Kern mit Luftspalt aufweist, welcher Kern mit einer Steuerwicklung versehen ist, die an die Vormagnetisierungswicklung angekoppelt ist. that the device has a core with an air gap, which core is provided with a control winding which is coupled to the bias winding.

8. Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 8. Unit according to claim 5, characterized in

dass die Vorrichtung eine Hilfs-Vormagnetisierungswicklung aus einem Material mit normaler Leitfähigkeit aufweist, ferner Mittel, um den Strom der Hilfs-Vormagnetisierungswicklung zu verändern, die auf einer mindestens angenähert parallelen Bahn zu der supraleitenden Wicklung verläuft. that the device has an auxiliary bias winding made of a material with normal conductivity, further means for changing the current of the auxiliary bias winding which runs on an at least approximately parallel path to the superconducting winding.

9. Aggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vermaschte Wechselstromwicklung aus einem Material mit normaler Leitfähigkeit, welche Wicklung an alle Drosselvorrichtungen angekoppelt ist. 9. Unit according to claim 1, characterized by a meshed AC winding made of a material with normal conductivity, which winding is coupled to all throttle devices.

10. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass rund um die supraleitende Vormagnetisierungswicklung eine magnetische Abschirmung angeordnet ist, um den Einfluss des Wechselstromflusses auf die supraleitende Vormagnetisierungswicklung zu unterdrücken. 10. Unit according to claim 1, characterized in that a magnetic shield is arranged around the superconducting biasing coil to suppress the influence of the alternating current flow on the superconducting biasing coil.

11. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Vormagnetisierungswicklung als eine die supraleitende Vormagnetisierungswicklung umgebende magnetische Abschirmung ausgebildet ist, um den Einfluss des Wechselstromflusses auf die supraleitende Vormagnetisierungswicklung zu unterdrücken. 11. Unit according to claim 8, characterized in that the auxiliary biasing winding is designed as a magnetic shield surrounding the superconducting biasing winding in order to suppress the influence of the alternating current flow on the superconducting biasing winding.

12. Aggregat nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Kühlung der magnetischen Abschirmung, um deren Leitfähigkeit zu vergrössern. 12. Unit according to claim 10, characterized by a device for cooling the magnetic shield to increase its conductivity.

13. Aggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Abschirmung mindestens teilweise aus supraleitendem Material besteht. 13. Unit according to claim 12, characterized in that the magnetic shield consists at least partially of superconducting material.

14. Aggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein elektrische Energie absorbierendes Element, das parallel zum Ein- und Ausgang des Aggregats geschaltet ist, um die Stabilität der Wechselstromeinrichtung zu verbessern. 14. Unit according to claim 1, characterized by an electrical energy absorbing element which is connected in parallel to the input and output of the unit in order to improve the stability of the AC device.

15. Aggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein elektrischer Widerstand ist. 15. Unit according to claim 14, characterized in that the element is an electrical resistor.

16. Aggregat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem Element ein induktives Element geschaltet ist, um den Energieverlust bei Vollast zu verringern. 16. Unit according to claim 15, characterized in that an inductive element is connected in series with the element in order to reduce the energy loss at full load.

17. Verwendung des Strombegrenzungsaggregates nach Anspruch 1 für eine Leistungsübertragungsanlage mit zwei elektrischen Leistungs-Wechselstromeinrichtungen, wobei diese beiden Einrichtungen über mindestens ein solches Strombegrenzungsaggregat miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormagnetisierungsgrad des Aggregats (30 bis 33) in Abhängigkeit vom Phasenwinkel ( 0) zwischen beiden Wechselstromeinrichtungen (Ei, E2) zyklisch verändert wird, um zwischen beiden Wechselstromeinrichtungen (Ei, E2) Leistung zu übertragen. 17. Use of the current limiting unit according to claim 1 for a power transmission system with two electrical power alternating current devices, these two devices being connected to one another via at least one such current limiting unit, characterized in that the degree of bias of the unit (30 to 33) is dependent on the phase angle (0 ) is changed cyclically between the two AC devices (Ei, E2) in order to transmit power between the two AC devices (Ei, E2).