DE2247773A1 - SATURATION VALVE - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht ©ich auf oder einen Magnetverstärker unü inabesondere araff tlgungSdrossel mit einer Anzahl tob leitenden die um aättigungsfähige Magi&©tke:raa gewickeltThe invention relates to or a magnetic amplifier and a special araff tlgungSdrossel with a number of tob conductive which are wound around saturable magi & © tke: raa
eine Sät°a seed °
- Die Sättigungsdrossel (genauer gestalt s ©Iss© Bs3* mit sättigungsfähigem Kern) ist ©la® "gut belsanmt© F' ner veränderlichen Induktivität. Der Aufbau einer Sät ti« gungsdrössel ist in gewisser Weis© ©iraeia Transformator lieh, da zwei getrennte unabhängige Wäoklungara auf einem Bisenkern vorgesehen sind. Typischen»©!se ist der K&rn && aufgebaut, daß sich zwei gleiche magnetische &©i»©"ergeben» Eine Wechselstromwicklung ist für jedösa dar magnetischen Kreise vorgesehen. tfbXioherwol. se slna die verschiedenen Wickltüuagen und magnetischen Kreis® s© aufgebaut 9 daß kei«° ne von den Wechselströmen herrührende Spannung in di® Gleichspannungsquelle durch Transfoms&t©rwirkuag induziert wird.- The saturation choke (more precisely, form s © Iss © Bs 3 * with a saturable core) is © la® "good with a variable inductance. The structure of a saturation valve is in a certain way © © iraeia transformer borrowed, there two separate, independent Wäoklungara are provided on a bis core. Typically, the K & rn && is constructed so that two identical magnetic & © i »©" result »An alternating current winding is provided for every magnetic circuit. tfbXioherwol. se SLNA the various Wickltüuagen and magnetic Kreis® s © 9 constructed that kei "° ne is induced by the alternating current voltage arising in DI® DC voltage source through Transfoms t © rwirkuag.
Die klassische Form einer Sättigungsdrossel ©eior eines Magnetverstärkers verwendet eine dreieehenklig· Form einesThe classic shape of a saturation choke © eior one Magnetic amplifier uses a triangular · shape of a
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magnetischen Kreise·, wobei die Lastwicklungen tut die äußeren Sohenkel und die Steuerwicklung um den mittleren Schenkel gewickelt sind. Be sind andere Formen von Sättigungedroseeln bekannt, die ein bessere· Verhalten in bezug auf die magnetische Streuung in dem Raum um die Drossel, eine bessere Ausnutzung der magnetischen Eigenschaften des Eisens, einen niedrigereren Gleichspannungabedarf, größere KVa-Werte und viele andere wUnsohenswerte Vorteile aufweisen. Beispielsweise weisen Konstruktionen, die auf ringförmig bewickelten Magnetkernen beruhen, bei denen die Wechselspannungs- und Gleiohspannunga-Wicklungen den gesamten Kern bedecken, einen vergrößerten Bereich und verbesserte Betriebseigenschaften für Sättigun&sdrosseln auf· Unabhängig hiervon ergeben eich weiterhin zwei Schwierigkeiten. Erstens können ringförmig bewickelte Sättigungsdrossel nicht in einfacher Weise bei hohen Spannungen verwendet werden, und zwar aufgrund von Isolationsschwierigkeiten und der ihnen eigenen Unstabilität. Zweiten· begrenzt die magnetisch« Streuung zwischen den Gleichspannung··- und. Wechsel Spannungswicklungen die Wirkung der Gleiohapannungs-Steuerleistung. Diese Erscheinung ist der Wirkung der Streuimpedanz auf die Ausgangsspannungsregelung des Transformators ähnlich. Anders gesagt ergeben sich viele Gemeinsamkeiten zwischen einer Sättigungsdrossel und ihren Wechselspannung·- und Gleichspannungswicklungen und einem normalen Transformator mit seinen Primär- und Sekundärwicklungen* Beispieleweise sind die gleiohen Erwägungen in bezug auf Spannungsforderungen, Wirkungsgrad, Kühlung und Leistungswerte im allgemeinen von gleicher Bedeutung.magnetic circuits · where the load windings does the outer loop and the control winding around the middle Thighs are wound. Be are other forms of satiation blood sugar known to have better behavior with regard to magnetic scattering in the space around the choke, a better utilization of the magnetic properties of iron, a lower DC voltage requirement, greater KVa values and many other unworthy advantages. For example, have constructions based on ring-shaped wound magnetic cores, in which the AC and DC voltage windings throughout Core cover, an enlarged area and improved operating characteristics for saturation chokes on Regardless of this, two difficulties still arise. First, annularly wound saturation chokes cannot easily be used at high voltages due to insulation difficulties and their inherent instability. Second · limited the magnetic «scattering between the direct voltage ·· - and. Alternation of voltage windings has the effect of the sliding voltage control power. This appearance is similar to the effect of leakage impedance on the output voltage regulation of the transformer. In other words, surrender there are many similarities between a saturable choke and its alternating voltage and direct voltage windings and a normal transformer with its primary and secondary windings * For example, they are the same Considerations related to voltage requirements, efficiency, cooling and power ratings are generally the same Meaning.
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einfachte und verbesserte Sättigungsdrossel oder einen Magnetverstärker zu schaffen;» der die verstehend genannten Probleme vermeidet.simple and improved saturation reactor or a magnetic amplifier to accomplish;" who mentioned the understanding Avoids problems.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aagebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the aag level in claim 1 Invention solved.
Veitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspriichen»Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims »
Durch die Verwendung gemeinsamer Wicklungen„ die sowohl den Last-Wechselstrom als auch den Steuer-Gleichstrom führen, ergibt sich eine Sättigungsdrossel oder ein Magnetverstärker, der insbesondere bei hohen Spannungen vorteilhaft ist. Aufgrund des Baum- und Isolatiensbedarfs sind Hochspannung»-Sättigungsdroββein oder -Magnetverstärker in den meisten Fällen sehr groß und aufwendig. Die Verwendung von gemeinsamen Wicklungen für die Wechsel- und Gleichströme ergibt die Möglichkeit der Anwendung gut bekannter iraneformator-Erfahrungen, während zur gleichen Zeit die eine relativ niedrige Leistung aufweisende Gleichstromsteuerung geschützt wird. Durch Fortfall der Gleichstrom-Steuerwicklung wird die Konstruktion der Sättigungsdrossel oder des Magnetverstärkers weitgehend vereinfacht.By using common windings “the both the load alternating current as well as the control direct current result in a saturation choke or a magnetic amplifier, which is particularly advantageous at high voltages. Due to the need for trees and isolates High voltage »saturation choke in or magnetic amplifier in most cases very large and complex. The use of common windings for the alternating and Direct currents give the opportunity to apply well-known iraneformator experiences while at the same time the relatively low power DC control is protected. By eliminating the DC control winding the construction of the saturable reactor or the magnetic amplifier is largely simplified.
Der Vorteil einer Sättigungsdrossel mit gemeinsamen Wicklungen sowohl für den Last-Wechselstrom als auch den Steuer-Gleichstrom kann dadurch gezeigt werden, daß seine Konstruktionsforderungen mit vergleichbaren Ausrüstungen verglichen werden. Ein üblicher Leiβtungstransformator mit einer getrennten Primär- und Sekundärwicklung weist zwei Wicklungen auf, die so entworfen und bemessen sind, daßThe advantage of a saturable reactor with common Windings for both the load alternating current and the control direct current can be shown by its Construction requirements are compared with comparable equipment. A common line transformer with a separate primary and secondary winding has two windings designed and sized so that
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ei· die voll· Kilovolt-Ampere-Leistung führen. Einem derartigen Leiβtungstransformator kann ein Einheit«wert von 2,0 zugeordnet werden. Eine Untersuchung der Strompfade einer erfindungsgeinäß ausgebildeten Sättigungsdrossel zeigt, daß die Summe der Wechselstrom- und Gleiohstrom-Komponenten pro Strompfad durch die Sättigungsdrossel einen Effektivwert von ungefähr 71 % für jeden der beiden grundlegenden Strompfade erfordert· Daher ist ein Konstruktions-Einheitswert von 1,42 erforderlich. Vergleichsweise erfordert eine übliche Sättigungsdrossel mit getrenntem Wechselstrom- und Gleichstrom-Wicklungen einen Konstruktions-Einheitswert von 2,1 oder htlher, und zwar aufgrund der magnetischen Streuung, des Raumbedarf· für die höhe Spannung und ähnlichem. Sin Einheitewert von 2,1 kann für manch· Konstruktionen niedrig sein. Daher ist die gemeinsame Wechselstrom- und Gleichstrom-Wicklung für eine Sättigungsdrossel wirtschaftlich. Weiterhin weist diese Konstruktion besondere Vorteile bei Hochspannung·anwendungen auf. Beispielsweise kann ein Hoehepannungs-Wechsel Stromkreis ohne die Verwendung von speziellen Ho chspannungsgleichriohtern gesteuert werden.ei · carry the full · kilovolt-ampere power. A unit value of 2.0 can be assigned to such a line transformer. An examination of the current paths of a saturation reactor designed according to the invention shows that the sum of the alternating current and residual current components per current path through the saturation reactor requires an effective value of approximately 71 % for each of the two basic current paths.Therefore, a design unit value of 1.42 is required . By comparison, a conventional saturable reactor with separate AC and DC windings requires a design unit value of 2.1 or higher because of the magnetic dispersion, the space requirement for the high voltage, and the like. A unit value of 2.1 can be low for some constructions. Therefore, the common AC and DC winding for a saturable reactor is economical. Furthermore, this construction has particular advantages in high-voltage applications. For example, a high voltage alternating circuit can be controlled without the use of special high voltage rectifiers.
Es ergibt eich eine Vielzahl von weiteren Vorteilen bei der Verwendung einer gemeinsamen Wicklung ftir die Wechsel- und Gleichströme in einer Sättigungsdrossel. Offensichtlich spart der Fortfall der Glelchstromwioklung Raum und Material. Die Gleichstrom-Schaltungsforderungen werden aufgrund des physikalischen Zusammenfalls der Wechsel strom- und Gleichstrom-Magnetfelder auf ein Minimum verringert. Die Steuer-Ansprechzeit wird aufgrund der Verringerung der Streuinduktivität auf ein Minimum verringert, und die Konstruktlonstechniken liegen weitgehendThere are a number of other advantages to using a common winding for the Alternating and direct currents in a saturable reactor. Obviously, the elimination of the corrosive current saves Space and material. The DC switching demands are due to the physical collapse of the alternations current and direct current magnetic fields reduced to a minimum. The control response time will be due to the decrease The leakage inductance is minimized, and the design techniques are largely in place
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in der üblichen Transformatorpraxis, wodurch sieh eine weitere Kostenverringerung ergibt. Weiterhin ist eine verfeinerte Symmetrie zwischen magnetischen Drosselelententen nicht erforderlich, wenn in erwünschter Weise eine einfache Kompensation zur Verfügung steht. Ausgefallen® magnetische Materialien sind nicht erforderlich, obwohl es bevorzugt wird, kornorientierte Stähle zu verwenden, und zwar aufgrund ihrer geringen Magnetisierungsforderungen und ihrer gut definierten magnetischen Sättigung.in usual transformer practice, which makes you see another Result in cost reduction. Furthermore is a refined one Symmetry between magnetic choke elements not required, if a simple one is desired Compensation is available. Unusual® Magnetic Materials are not required, although it is preferred to use grain oriented steels and because of their low magnetization requirements and their well-defined magnetic saturation.
Die vorstehenden und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die Verwendung von gemeinsamen Wicklungen erreicht, die sowohl den Last-Wechselstrom als auch den Steuer-Gleichstrom führene Die Möglichkeit der Verwendung gemeinsamer Wicklungen wird dadurch erreicht, daß die Wicklungen so angeordnet werdenj daß sie Wechselβtrom-Symmetrierspannungs-Schaltung biläo Wechselstrona-Lastetrom wird an Anscfalüe se aageseteltatβ längs derer ein Gleichspannungspotential von ifasll auftritt. Umgekehrt wird der Steuer-Gleichstrom an Anschlüsse angelegt, längs derer ein WechselSpannungspotential von Null auftritt· Gleichrichter werden verwendet, um die Gleichspannungsquelle mit relativ niedriger Spannung von Wechselströmen zu trennen und um einen Pfad mit niedriger Impedanz für einen Anteil des Wechselstroms zta schaffen, der sich dadurch ergibt, daß eine Unsymmetrie durch das Anlegen eines Steuer-Gleichstroms hervorgelrufen wird. Ow tatsächlich durch die einzelnen Wicklungen fließende Strom ist ein fluktuierender oder modulierter Gleichstrom, dessen Eigenschaften auf den Wechselstrom an dia Drossel in bezug auf den Effektivwert und die Schwingungsfarm bezogenThe foregoing and other advantages of the present invention are achieved by the use of common windings that both the load-ac and perform the DC control power e, the possibility of using common windings is achieved in that the windings werdenj arranged to Wechselβtrom -Symmetriersspannungs-circuit biläo alternating current lastetrom is anscfalüe se aageseteltat β along which a direct voltage potential of ifasll occurs. Conversely, the control direct current is applied to connections along which an alternating voltage potential of zero occursRectifiers are used to separate the direct voltage source with relatively low voltage from alternating currents and to create a path with low impedance for a portion of the alternating current zta that is as a result, an imbalance is caused by the application of a control direct current. Ow the current actually flowing through the individual windings is a fluctuating or modulated direct current, the properties of which are related to the alternating current at the choke in relation to the rms value and the oscillation farm
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aind. Inabesonder· hängt der Modulationagrad direkt von dar Groß« der Steuer-Gleichspannung ab.aind. In particular · the degree of modulation depends directly on the large «of the control DC voltage.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten AuafUhrungaformen noch näher erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of execution forms shown in the drawing.
Fig. 1 ein Schaltbild einer AusfUhrungsforra einer Sättigungsdrossel>Fig. 1 is a circuit diagram of an embodiment Saturation reactor>
Fig. 2 eine abgeänderte Ausftihrungaform der Sättigungsdrossel nach Fig. 1f2 shows a modified embodiment of the saturable choke according to Fig. 1f
Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren AusfUhrungsform einer Sättigungsdrosselt3 shows a circuit diagram of a further embodiment a saturation choke
Fig. k eine weitere Auaführungβform einer Sättigungedroaseli Fig. K shows a further embodiment of a saturation droaseli
Fig. 5 ein wiederum abgeändertes Ausftthrungabeispiel einer SättigungadroaaeljFig. 5 shows an again modified embodiment a satiety adroaaelj
Fig. 6 ein weiterea AusfUhrungsbeispiel einer Sättigungsdrossel. 6 shows a further exemplary embodiment of a saturation choke.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente. In Flg. 1 iat ein Schaltbild einer Aue* führungβform einer Sättigungsdrossel oder eines Magnetveratärkera dargestellt, der allgemein mit der Bazugazif-In the drawings, the same reference numerals denote same elements. In Flg. 1 iat a circuit diagram of a floodplain * guiding form of a saturable choke or a magnetic actuator shown, which is generally associated with the Bazugazif-
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fer TO bezeichnet ist·fer TO is designated
Vie es vorstehend besehrieben wurde, werden die hauptsächlichen
Vorteile der v©aliegenden Erfindung dadurch erreicht,
daß Wicklungen auf einem Magnetkern derart angeordnet werden, daß sie zusammen sowohl den Laet~Wechaelstrom
als auch den Steuer-Gleichstrom führen» Die in Fig. 1 dargestellte
Schaltung und die anderen im folgernden beschriebenen Schaltungen beruhen auf der Annahme, daß eine Sättigungsdrossel
eine veränderbare Reaktanz 1st. Sie'istim wesentlichen
ein Serienelements das zwischen der Quelle und
der Last eingeschaltet ist. Als solches ben&tigt sie keine
Sekundärwicklung. Daher kann durch geeignete Anordnung der Wechselstromwicklungen auf den Hagnetkernen ein Steuer-Gleichstrom
den gleichen Kreiswicklungen zugeführt werden, um den Kernfluß und damit die Impedanz der Sättigungsdrossel
zu steuern. Selbstverständlich wird die Steuerung der
Impedanz der Sättigungsdrossel dazu verwendet, die Spannung längs der Last zu steuern.As has been described above, the main advantages of the present invention are achieved in that windings are arranged on a magnetic core in such a way that together they both carry the electrical current
The circuit shown in FIG. 1 and the other circuits described below are based on the assumption that a saturable reactor is a variable reactance. It's essentially a serial element that exists between the source and
the load is switched on. As such, it does not require a secondary winding. Therefore, by suitably arranging the alternating current windings on the magnet cores, a direct current control current can be fed to the same circular windings in order to control the core flux and thus the impedance of the saturable reactor. Of course, the control of the
The impedance of the saturable reactor is used to control the voltage across the load.
In dem in Flg. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Wicklungen 1-2-1 k und 16-18 um einen sättigungsfähigen Hagnetkern 20 gewickelt. Weiterhin sind die Wicklungen
ZZ-Zk und 26-28 um den sättigungsfähigen Hagnetkern
30 gewickelt. Obwohl sie nur schematisch dargestellt sind,
sind der Hagnetkern 20 und der Hagnetkern 30 beide geschlossene
Hagnetkreise. Weiterhin weist jede der vier
Wicklungen die gleiche Windungszahl auf und ist so aufgebaut,
daß sie den gleichen Widerstand wie jede der anderen
Wicklungen in dem Ausmaß aufweist, daß eine derartige Gleichheit möglich und wirtschaftlich ausführbar ist.In the in Flg. 1 illustrated embodiment
the windings 1-2-1 k and 16-18 are wound around a saturable magnet core 20. Furthermore, the windings ZZ-Zk and 26-28 are wound around the saturable magnet core 30. Although they are only shown schematically, the magnet core 20 and magnet core 30 are both closed magnet circuits. Furthermore, each of the four
Windings have the same number of turns and are constructed to have the same resistance as each of the other windings to the extent that such equality is possible and economically feasible.
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Di· Wicklungen 12-i4 und 26-28 sind swisohen den SIttigungsdrossei-Anschlüssen "}2 und 3^ miteinander in Reih· gesohaltet. In gleicher Welse sind di· Wicklungen 2Z-2k und 16-18 awlsehen den DroeaelanschlUesen 32 und Jk elektrisch in Reihe geschaltet. Durch diese Zusammenschaltung bilden die vier Wicklungen swel Paare von Serienwicklungen, die mueinander parallel geschaltet sind. Die Wechseletroh-Xmpedana der Drossel 10 erscheint an den Anschlüssen 32 und 3k. Wie es dargestellt ist, ist die Sättigungsdrossel 10 mit der Last L und einer Wechseletromquelle an den Anschlüssen 36 und 38 in Reihe geschaltet.Di · i4 windings 12 and 26-28 are gesohaltet swisohen the SIttigungsdrossei terminals "} ^ 2 and 3 to one another in rows ·. Similarly catfish di · windings are 2Z-2k and 16-18 awlsehen the DroeaelanschlUesen 32 and electrically in Jk Connected in series. By this interconnection, the four windings swel form pairs of series windings which are connected in parallel to one another. The alternating straw Xmpedana of the choke 10 appears at the connections 32 and 3k. As shown, the saturable choke 10 is with the load L and an alternating power source connected in series at terminals 36 and 38.
Sine Gleichstromquelle an den Anschlüssen kO und k2 1st mit einem Anschluß jeder der Wicklungen 22-24 und 26-28 verbunden. Da alle Wicklungen elektrisch identieoh sind, bildet die Schaltung der Sättigungsdrossel 10 bei Betrachtung von den Gleiehstrouansohlttssen kO und k2 aus gesehen eine symmetrische Gleichspannungs-Brtiekensohaltung, b«i der die Arm* der Brücke durch die vier Wicklungen definiert sind. Its direct current source at terminals k0 and k2 is connected to one terminal of each of windings 22-24 and 26-28. Since all windings are electrically identical, the circuit of the saturation choke 10, when viewed from the Gleiehstrouansohlttssen k0 and k2 from a symmetrical DC voltage bridge, where the arms of the bridge are defined by the four windings.
Der öleIchstromfluß durch Jede der vier Wicklungen ist durch die PfeilspitBen dargestellt, die den Magnetkernen überlagert sind. Zur Vereinfachung der Erl&uterung sei weiterhin angenommen, daß die vier Wicklungen um ihre Jewel·* ligen Kerne 20 und 30 derart gewiokelt sind, daß dl· Pfeil, spitsen außerdem die Richtung der Magnetisierung in Jedem der Kern· darstellen. Durch diese Bewicklung wird der Kern 20 in einer Richtung besüglioh der Polar!tMtsmarklerung (+) durch die Wicklungen 12-14 und 16-I8 magnetisiert· Andererseits wird der Kern 30 in der entgegengesetzten Richtung besttglioh der Polar!tuteaslohen (+) durch die Wicklungen 22-24 und 26-28 magnetisiert·The oil current flow through each of the four windings is represented by the arrowheads that support the magnetic cores are superimposed. To simplify the explanation, let us continue assumed that the four windings around their jewel * ligen cores 20 and 30 are twisted in such a way that dl arrow, also sharpen the direction of magnetization in everyone the core · represent. This wrapping turns the core 20 in one direction against the polar! TMtsmarklerung (+) magnetized by the windings 12-14 and 16-I8 · On the other hand, the core 30 becomes in the opposite direction besttglioh the polar! tuteaslohen (+) through the windings 22-24 and 26-28 magnetized
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Nun eel ein Halbzyklus dee von der WechselStromquelle an die Anschlüsse 36 und 38 angelegten Wechselströme· betrachtet. Diese Halbschwingung des Stromes soll durch die Last L von 36 nach 32 und. dann durch die Sättigungsdrossel 10 laufen· Bei Erreichen der Sättigungsdrossel 10 am Anschluß 32 teilt sich die Halbschwingung des Stromes am Anschluß 32 derart, daß ein Teil durch die Wicklungen 12-14 vom Anschluß zum Anschluß 14 und der andere Teil durch die Wicklung 22-24 vom Anschluß 22 zum Anschluß 24 läuft. In dieser geteilten Form addiert sich die Halbschwingung des Stromes zum Gleichstrom-Flußanteil, der bereits in dem Kern 20 vorhanden ist. Andererseits subtrahiert sich die durch die Wicklung 22-24 laufende Halbschwingung des Stromes von dem vorhandenen Gleichstrom-Flußanteil im Kern 30.Now eel a half cycle dee from the alternating power source AC currents applied to terminals 36 and 38 are considered. This half-oscillation of the current should be caused by the load L from 36 to 32 and. then through the saturation reactor 10 running · When the saturation choke 10 is reached at connection 32, the half-oscillation of the current divides at the connection 32 such that one part through the windings 12-14 from terminal to terminal 14 and the other part through the Winding 22-24 from terminal 22 to terminal 24 runs. In this divided form, the half-oscillation of the adds up Current to the direct current flux component, which is already in the Core 20 is present. On the other hand, the half-oscillation of the current running through the winding 22-24 is subtracted of the existing direct current flux component in the core 30.
Bs sei weiterhin bemerkt, daß die durch die Wicklung 12-i4 laufende Halbschwingung des Stromes ein zweites Mal am gemeinsamen Anschluß i4-24> der Wicklungen 12-14 und 26-28 geteilt wird. Biese zweite Teilung bewirkt, daß ein Teil durch die Wicklung 26-28 hindurchläuft und sich von dem Fluß subtrahiert, der bereits im Kern 30 aufgrund des Gleiohstromanteils des Stromes vorhanden ist. Sin weiterer Teil des Wechselstroms tritt in den Stromkreis am Anschluß 26 der Wicklung 26-28 ein» Der Teil des Wechselströmea in dem Gleichstromkreis fließt in der gleichen Richtung wie der Gleichstrom. Nach dem Durchlaufen des Gleichstromkreis ses tritt er wieder am Verbindungspunkt 24 der Wicklung 22-24 in die Sättigungsdrossel ein und fließt durch die Wicklung 16-18 zum Anschluß 34, um den Kreis zu schließen. Beim Durchlaufen der Wicklungen 16-I8 fließt der Teil des Wechselstromes in der gleichen Richtung wie der Gleichstrom»Bs should also be noted that the winding 12-i4 running half-cycle of the current a second time on the common connection i4-24> of windings 12-14 and 26-28 is shared. This second division causes a Part passes through the winding 26-28 and subtracts from the flux that is already in the core 30 due to the Gleiohstrom portion of the current is available. Sin another Part of the AC power enters the circuit at the outlet 26 of the winding 26-28 a »The part of the alternating currents a in the direct current circuit flows in the same direction as the direct current. After going through the DC circuit It re-enters the saturation reactor at connection point 24 of winding 22-24 and flows through the winding 16-18 to port 34 to complete the circuit. At the The part of the alternating current flows through the windings 16-I8 in the same direction as the direct current »
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Der Toll des Wechselstromes, dor duroh dio Wicklungen 22-24 und 16-18 fließt, wird ebenfalls an Verbindungepunkt 24 geteilt, so daß ein Teil in und duroh den Gleichstromkreis in ainer Richtung fließt, dl· dor Flugrichtung doa vornan-The great thing about alternating current is that it has 22-24 windings and 16-18 flows, is also at connection point 24 divided, so that a part flows into and through the direct current circuit in a direction, the direction of flight doa in front
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donon Gleichströme entgegengesetzt iat. Dieser in umgekehrter Richtung duroh den Gleichstromkreis fließende Teil des Wechselstromes tritt am Verbindungspunkt 26 wieder in dl· Drossel ein und fließt duroh die Wicklung 26-28 in ein· Richtung, die dem Gleichstrom in dieser Wicklung entgegengesetst ist·donon direct currents opposite iat. This in reverse In the direction of the part of the alternating current flowing through the direct current circuit, at the connection point 26 it returns to dl Throttle and flows through the winding 26-28 in a direction that is opposite to the direct current in this winding is·
Sine Halbe chwingung des Wechselstromes mit entgegange aet β tar Polarität kann in der gleichen Weise durch den Kreia vom Anschluß Jk zur Last L verfolgt werden, wie die oben beachriebene Halbsohwingung mit entgegengesetzter Polarität. Its half-oscillation of the alternating current with opposite polarity can be traced in the same way through the circle from connection Jk to load L as the half-oscillation described above with opposite polarity.
In dem Fall, in dem kein Gleichstrom an den Kreis Ut den Verbindungepunkten 24 und 26 angelegt iat, 1st die Symmetrie der Schaltung derart, daß alle vier Wicklungen und beide Kerne 20 und 30 in gleicher WeIae durch den Glelchatrom magnetisiert sind· Veil die Schaltung symmetrisch ist, treten keine Weoheelspannungen an den Verbindungspunkten 14-16 und 24-26 auf» Daher wird der Gleichstrom an einen Punkt angelegt, der eine Potentialdifferent des Wechselstromes von Hull aufweist·In the case where there is no direct current to the circuit Ut the connection points 24 and 26 is applied, the Symmetry of the circuit such that all four windings and both cores 20 and 30 in the same way through the Glelchatrom are magnetized · Because the circuit is symmetrical, there are no Weoheel voltages at the connection points 14-16 and 24-26 on »Therefore the direct current is applied to a point which is a potential difference of the alternating current from Hull
Anlegen des Gleichstromes ruft eine Unsymmetrie der Schaltung derart hervor, daß die effektiven Amperewindungen für jede der Wicklungen sich während Jeder Halbsohwingung unterscheiden, wenn angenommen wird, daß die Gleichstromquelle eine niedrige Impedanz aufweist· Mit an-Applying the direct current causes an asymmetry in the circuit such that the effective ampere-turns for each of the windings differ during each half-harmonic if it is assumed that the DC power source has a low impedanceWith an-
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deren Worten ausgedrückt vergrößert die Magnetisierung·symmetrie den Gesamtfluß In einem Kern und verringert Ihn in dem anderen, und zwar in Abhängigkeit davon, welche We chselstrom-Halbschwingung betrachtet wird. Wenn der Pegel des Gleichstromes derart eingestellt ist, daß der kombinierte Wechsel- und Gleichstrom einen Kern in dem Bereich einer magnetischen Sättigung ansteuert, so ist entsprechend üblicher Prinzipien ein großer Wert des Wechselstromes erfordeftich, um eine Wechselspannung längs der Anschlüsse 32-3^ aufrechtzuerhalten. Das Ergebnis besteht in einer Verringerung der WechselStromimpedanz der Drossel.Expressed in words increases the magnetization · symmetry the total flow in a core and reduce it in the other, depending on which alternating current half-cycle is looked at. When the level of the direct current is set so that the combined Alternating and direct currents form a core in the area of a magnetic Controls saturation, a large value of the alternating current is required according to common principles, an alternating voltage across terminals 32-3 ^ maintain. The result is a reduction in the alternating current impedance of the choke.
Aus einer weiteren Betrachtung des Verlaufs einer positiven Halbschwingung des Wechselstromes ergibt sich, daß die Halbschwingung des durch die Wicklung 12-1k vom Anschluß 32 laufenden Stromes außerdem teilweis® durch die Wicklung 16 - 18 verläuft, und zwar insbesondere, wenn der Widerstandswert der Gleichstromquelle relativ niedrig ist· Die Polarität der Wicklungen ergibt zusammen mit dem Gleichstrom eine Vergrößerung der Magnetisierung des Kerns 20. Daher liegen die Flußänderungen in dem Kern 20 für diese **albschwingung oberhalb des voreingestellten Pejsle für die Magnetisierung, der durch den Gleichstrom bestimmt ist« Andererseits fließt der Gleichstrom durch die Wicklungen 22-24 und 26-28 in der betrachteten Halbschwingung in eine Richtung, die dem Gleichstrom entgegengesetzt ist. Aus diesem Grunde wird der Magnetisierungspegel in dem Kern 30 unter den Wert verringert, der durch den Gleichstrom voreingestellt ist. Bei der darauffolgenden Halbachwingung des Gleichstromes kehren sich die vorstehenden Betrachungen um, so daß der Kern 30 oberhalb seines voreingesMltenA further consideration of the course of a positive half-oscillation of the alternating current shows that the half-oscillation of the current running through the winding 12-1 k from the terminal 32 also runs partly through the winding 16-18, in particular when the resistance value of the direct current source The polarity of the windings, together with the direct current, results in an increase in the magnetization of the core 20. Therefore, the flux changes in the core 20 for this oscillation are above the preset level for the magnetization, which is determined by the direct current the direct current flows through the windings 22-24 and 26-28 in the half-wave under consideration in a direction which is opposite to the direct current. For this reason, the level of magnetization in the core 30 is decreased below the value preset by the direct current. In the subsequent half-wave oscillation of the direct current, the above considerations are reversed, so that the core 30 is above its pre-inserted center
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Magnetiaierungapegela betrieben wird und der Kern 20 unter aeinen voreingestellten Magnetisierungspegels geateuert wird. Während jeder Halbachwingung sind jedoch beide Kerne 20 und 30 aowle ihre Jeweiligen Wicklungen parallel an die Wechaelatromquelle angeschaltet. Daher ergibt die durch den Gleichatrom hervorgerufene Uneymmetrie die notwendige Änderung der Impedanz während beider Halbschwingungen deβ Wechselströmea.Magnetiaierungapegela is operated and the core 20 below a preset magnetization level is controlled will. However, during each half wave both are nuclei 20 and 30 aowle their respective windings in parallel the Wechaelatromquelle switched on. Hence the result the uneymmetry evoked by the equatorial atom the necessary Change in impedance during both semi-oscillations deβ Alternating currents a.
Bia zu dieaem Punkt wurde bei der Beschreibung der Be·* triebaweiae der Schaltung angenommen, daß ein Pfad mit niedriger Impedanz für die Teile dea Wechaelatromea vorhanden ist, die durch den Gleichetromkreia verlaufen. Un daa Vorhandensein einea derartigen Pfadea mit niedriger Impedanz aicherzuatellen, iat die Diode kk oder ein äquivalentes Element zur Schaffung einea einseitig gerichteten Pfadea mit niedrigem Widerstand länge der Gleichatromquelle angeschaltet. Durch dieae Schaltung kann dir Wecheelstrom bei jeder Halbschwingung so fließen, daß er «ich mit dem Glelchatrom addiert, der durch zwei der vier Spulen fließt. Andererseits aperrt die Diode hk den Gleiohatromfluß und den kleinen Anteil dea Wechselstromes durch die Wicklung 22-24 oder die Wicklung 18-16 bei der anderen Halbachwingung. Somit ergibt die Diode kh für die gewUnachten Wechselströme einen Pfad mit niedriger Durchlaßimpedanz. At that point, in describing the operation of the circuit, it was assumed that there is a low impedance path for the portions of the alternating atom which pass through the equatorial circuit. In the presence of such a low impedance path, the diode kk or an equivalent element to provide a unidirectional, low resistance path is turned on along the DC power source. Through this circuit, alternating current can flow with every half-oscillation in such a way that it adds up to the Glelchatrom which flows through two of the four coils. On the other hand, the diode hk blocks the Gleiohatromfluss and the small portion of the alternating current through the winding 22-24 or the winding 18-16 in the other half wave. Thus, the diode kh provides a path with low forward impedance for the observed alternating currents.
Fig. 2 zeigt eine geänderte AusfUhrungsform der Sättigungadroasel 10, die als 10* bezeichnet ist und bei der ein Gleichetrom von einer Wechselstromquelle geliefert wird. Die in Fig. 2 gezeigte Sättigungsdrossel 10* wirdFig. 2 shows a modified embodiment of the saturation arousal 10, which is labeled 10 * and in which a DC current is supplied from an AC power source will. The saturation reactor 10 * shown in FIG. 2 is
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außer der Darstellung der Unterschiede gegenüber der Sättigungsdrossel 10 nach Flg. 1 nicht ausführlich beschrieben. Die Verwendung von gleichen Bezugsziffera zeigt gleiche Zemente an*except for the presentation of the differences compared to the saturable choke 10 according to Flg. 1 not described in detail. The use of the same reference numerals indicates the same Cements to *
In Fig. 2 wird der Gleichstrom für die Sättigungsdrossel 10' von einer Wechselstromquelle geliefert, die an die Anschlüsse 46 und 48 angeschaltet ist. Der Wechselstrom an den Anschlüssen 46 und 48 wird über einen Trenntransformator 50 an die Gleiohrichterbrücke 52 geführt. Die Brücke 52 richtet den Wechselstrom in Gleichstrom gleich und führt diesen den Verbindungspunkten 24 und 26 in üblicher Weise zu. Es sei vorausgesetzt, daß die Wechselspannung an den Anschlüssen 46 und 48 durch die Verwendung von geeigneten und für diesen Zweck gut bekannten Steuereinrichtungen veränderbar gemacht ist.In Fig. 2, the direct current for the saturable reactor 10 'supplied by an AC power source connected to the Connections 46 and 48 is turned on. The alternating current at terminals 46 and 48 is via an isolating transformer 50 led to the Gleiohrichterbrücke 52. The bridge 52 rectifies the alternating current into direct current and leads it to the connection points 24 and 26 in the usual manner to. It is assumed that the AC voltage to the Ports 46 and 48 through the use of suitable controls well known for this purpose is made changeable.
Der Zweck des Trenntransformators 50 besteht darin, daß der Steuer-Gleichstrom für eine Sättigungsdrossel verwendet werden kann, die auf irgendeinem Spannungspegel arbeitet. Die Dioden, die die Gloiehrichterbrücke 52 bilden,, arbeiten bei einem relativ niedrigen Spannungspegel· Weiterhin können die Brücke 52 und die Sekundärwicklung des Transformators 50 in einfacher Weise gegenüber Brdpotential isoliert oder auf andere Weise sicher von der Hochspannung in der Sättigungsdrossel 10' getrennt werden. Diese Form der Verbindung ist insbesondere dann wichtig, wenn die Sättigungsdrossel für einen Hoohspannungsbetrieb im Bereich von 2,3 KV bis 13,8 KV und mehr verwendet wird.The purpose of the isolation transformer 50 is to that the control direct current can be used for a saturable reactor which operates at any voltage level. The diodes that form the Gloiehrichterbrücke 52, operate at a relatively low voltage level · Furthermore, the bridge 52 and the secondary winding of the Transformer 50 can be isolated in a simple manner from Brdpotential or safely separated in some other way from the high voltage in the saturation reactor 10 '. These The form of the connection is particularly important when the saturation choke for high voltage operation in Range from 2.3 KV to 13.8 KV and more is used.
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1 und 2 für sowohl den Steuer-Gleichstrom und den Last-Wechsel strom verringert die Anzahl der Wicklungen auf ein Minimum, das ohne weiteres durch übliche Transformatortechniken beherrschbar 1st. Weiterhin weist die ^leichstromsteuerung eine relativ niedrige Leistung auf und kann in einfacher Weise gegenüber der hohen Spannung der Sättigungsdrossel geschützt werden. Durch Fortfall dar Qleiehstrom-Steuerwicklung wird der Aufbau der Sättigungsdrossel weitgehend vereinfacht. Mit anderen Worten entspricht die Gleichetrom~Steuerwicklung einer CH.lohen Sättigungsdrossel der Sekundärwicklung eines Transformators. Diese Sekundärwicklung entfällt. . .1 and 2 for both the control direct current and the load alternating current reduce the number of windings a minimum that is easily achieved by conventional transformer techniques controllable 1st. Furthermore, the ^ light current control has a relatively low power and can easily withstand the high voltage of the saturable reactor to be protected. By omitting the lead current control winding the structure of the saturation reactor is largely simplified. In other words, it corresponds to Gleichetrom ~ control winding of a CH.lohen saturation choke the secondary winding of a transformer. This secondary winding is not required. . .
Die Gleichrichterbrücke 52 erfüllt die gleiche Funktion wie die Diode kk in Fig. 1, d. h. sie ergibt in einer Richtung einen niedrigen Impedanzpfad für die Wechselströme in dem Gleichstromkreis. Um die Brücke 52 vaa einem Teil des Gleiohstromanteils zu entlasten, sind ein Kondensator 5k und ein Widerstand 56 parallel an die Ausgangsanachlttsse der Brücke 52 angeschaltet. Die Wechselströme in dem Kondensator 5** weisen die doppelte Netzfrequenz auf, und der Kondensator sollte entsprechend ausgelegt sein· Der Widerstand 56 wird zur Stabilisierung irgendwelcher kiel* ner Rest- oder Unsymmetrie-Wechselspannungen verwendet, die auftreten können, wenn die Schaltung bei niedrigen Gleichstrom-Steuerpegeln betrieben wird.The rectifier bridge 52 fulfills the same function as the diode kk in FIG. 1, ie it results in a low impedance path in one direction for the alternating currents in the direct current circuit. In order to relieve the bridge 52, especially a part of the DC component, a capacitor 5k and a resistor 56 are connected in parallel to the output terminals of the bridge 52. The alternating currents in the capacitor 5 ** are twice the mains frequency, and the capacitor should be designed accordingly.The resistor 56 is used to stabilize any residual or unbalanced alternating voltages that can occur when the circuit is operated at low direct current -Control levels is operated.
Flg. 3 zeigt eine weitere AusfUhrungsform der Sättigungsdrossel 10", bei der ein anderes Verfahren zur Einführung des Steuer-Gleichstromes in den WechselStromkreis dargestellt ist.Flg. 3 shows a further embodiment of the saturable choke 10 "with a different method of introduction of the control direct current is shown in the alternating current circuit.
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Vie es in Fig. 3 gezeigt ist, 1st die Wicklung 60-62 um den Magnetkern 64 und die Wicklung 66-68 um den Hagnet« kern 70 gewickelt. Die Nagnetkerne 64 und 70 definieren geschlossene Magnetkreis«,, und die Wicklungen 60-62 und 66-68 sind den Wicklungen 12-14 und 22-24 nach Fig, 1 ähnlich. As shown in Figure 3, winding is 60-62 around the magnetic core 64 and the winding 66-68 around the magnet « core 70 wound. Magnetic cores 64 and 70 define closed magnetic circuits and the windings 60-62 and 66-68 are similar to windings 12-14 and 22-24 of FIG.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, sind Kondensatoren 72 und 7ht die durch einen mittelangezapften Kondensator gebildet sein können, zwischen den Verbindungepunkten 6o und 66 der beiden Wicklungen angeschalteto Die Last L ist in Reihe zwischen dem gemeinsamen Vsrbiadungspunkt 73 der Kondensatoren 72 und Jh. und einer Wecihselstromquelle angeschaltet, die an die Anschlüsse 76 und 78 angeschaltet ist. Der Anschluß 78 ist mit dein Anschluß 80 der Sättigungsdrossel 10" verbunden. As shown in Fig. 3, capacitors 72 and 7ht, which can be formed by a center-tapped capacitor, are connected between the connection points 6o and 66 of the two windings. The load L is in series between the common charging point 73 of the capacitors 72 and Jh. and an alternating power source connected to terminals 76 and 78. The connection 78 is connected to the connection 80 of the saturable choke 10 ″.
Eine veränderbare Wechselstromquelle ist an die Anschlüsse 82 und 84 angeschaltet. Dieser Wechselstrom wird über einen Trenntransformator 86. einerGleichriehterbrücke 88 zugeführt. Die Brücke 88 richtet den Wachselstrom gleich, und der Ausgang dieser Brücke ist an die Yorbindungspunkte 60 und 66 der Wicklungen 60-62 bzw. 66-68 angeschaltet. Der den Verbindungspunkten 60 und 66 zu'geführte Steuer-Gleichstrom magnetisiert die Kerne 64 und 70 in der durch die dleaen überlagerten Pfeilspitzen angezeigten Richtung« Der Magnetisierungspegel wird durch die veränderbare Spannung bestimmt ρ die an die Anschlüsse 82 wnd 84 angelegt ist.A variable AC power source is connected to terminals 82 and 84. This alternating current is fed to a straight-line bridge 88 via an isolating transformer 86. The bridge 88 rectifies the wax current, and the output of this bridge is connected to the connection points 60 and 66 of the windings 60-62 and 66-68, respectively. The control direct current supplied to the connection points 60 and 66 magnetizes the cores 64 and 70 in the direction indicated by the dleaen superimposed arrowheads.
Der Steuer-Gleichstrom kann an die Anschlüsse 60 und 66 angelegt werden, weil keine Wechselspannuags-Potentialdifferenz zwischen diesen Punkten aufgrund der Wechselspan-The control direct current can be applied to the connections 60 and 66 because there is no alternating voltage potential difference between these points due to the alternating voltage.
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nunga-Symmetrie dee Weahaelatromkreiaeo vorhanden let« Daher etellen die Anachlüsae 6oxund 66 einen Punkt dar, an den der Steuer-Gleichatrom angelegt werden kenn, um gemeine am mit dem Wechaelstrom duroh die Wicklungen 60-62 und 66-68 zu fließen.Nunga symmetry dee Weahaelatromkreiaeo let «Therefore the Anachlüsae 6o x and 66 represent a point at which the control DC can be applied in order to flow with the Wechaelstrom through the windings 60-62 and 66-68.
Bei einer Betrachtung der Schaltung iat ee ohne weitere e zu erkennen, daß wahrend irgendeiner beetimmten HaIbaehwingung
sich die Wechselstrom- und Gleichetrommagnetiaierung
(Amperewindungen) bezüglich eines Kernea addiert
und bezüglich dea anderen Kernes subtrahiert. Bei einem geeigneten Gleichetrom-Magnetisiercingspegel werden die
Kerne abwechselnd während Jeder Halbschwingung in ihren
niohtlinearen oder Sättigungsbereich ihrer Magnetiaierungskurven
ausgesteuert, wodurch die induktive Reaktanz der Sttttigungadroaael 10* entsprechend üblicher Prinzipien
von Sättigungsdrossel verringert wird. Wie im Fall der
in den Fig. 1 und 2 dargestellten Sättigungsdrossel wirkt die GleichrichterbrUcke 88 weiterhin als niedrige Impedanz
zur Weiterleitung von Wechseletromanteilen. Derartige
Wechselstromanteile sind vorhanden, wenn die Wechselatromsymmetrie
durch den Steuer-Gleichstrom gestört iat· Trotzdem werden keine Hochspannungβ-Forderungen an den
Gleichrichter gestellt, weil die verschiedenen Wechselspannungen in der sättigungsdrossel 10" nicht stark unietriech
sind«When looking at the circuit it is possible to see without further ee that during any given half-wave oscillation the alternating current and direct current magnetization (ampere turns) are added with respect to one core and subtracted with respect to the other core. With a suitable equal current magnetization level, the cores are alternately controlled in their non-linear or saturation range of their magnetization curves during each half-cycle, whereby the inductive reactance of the saturation adroaael 10 * is reduced in accordance with the usual principles of saturation choke. As in the case of the saturation choke shown in FIGS. 1 and 2, the rectifier bridge 88 continues to act as a low impedance for forwarding AC components. Such
AC components are present if the AC symmetry is disturbed by the control direct current · Nevertheless, no high voltage β requirements are placed on the rectifier, because the various AC voltages in the saturation choke 10 "are not strongly unimetric«
Beim Entwurf oder bei der Bestimmung der Werte für die Schaltungabauteile der Sättigungsdrossel 10" werden die Kondensatoren 72 und 7k ao ausgelegt, als ob sie in Reihe mit der Quelle, der Sättigungsdrossel und der Last ge-When designing or determining the values for the circuit components of the saturation reactor 10 ", the capacitors 72 and 7k ao are designed as if they were in series with the source, the saturation reactor and the load.
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schultet werden· Mit anderen Worten, wenn ein gegebener Stromwert durch die Laat L fließen «oll, so muß der Wert oder die Bemessung der Kondensatoren 72 und "Jh ausreichend sein, um diesen Strom bei der Frequenz der Wechselstromquelle zu fuhren* Weiterhin muß, wenn die Möglichkeit einer Serienresonanz zwischen den Kondensatoren 72 und Ik und der Induktivität der Wicklungen 60-62 und 66-68 besteht, die Last L ausreichend seln„ um den Strom auf einem sicheren Wert zu halten, der durch die Strom- und Spannungs-Grenzwerte der Ausrüstung bestimmt ist«In other words, if a given current value is to flow through the Laat L, the value or the rating of the capacitors 72 and "Jh must be sufficient to carry this current at the frequency of the alternating current source there is the possibility of a series resonance between the capacitors 72 and Ik and the inductance of the windings 60-62 and 66-68, the load L sufficiently seln "to keep the current at a safe value, which by the current and voltage limit values of the Equipment is intended "
Die Kondensatoren 72 und lh können durch einen üblichen mittelangezapften Kondensator gebildet sein. Wenn die Last L elektrisch einem Widerstand äquivalent sein soll, so kann die KVAr-Bemessung des Kondensators gleich dem Last in KW bei den veranschlagten Last-Ampere gemacht werden. Wenn andererseits die Last weitgehend eine induktive Reaktanz ist, so sollte der Kondensator so bemessen werden, daß die induktive Heaktaiaaü der Last plus irgendein veränderbarer Reaktanzwert der Sättigungsdrossel nicht kleiner ist als der doppelte Reaktanzwort der Kapazität bei der Betriebsfrequenz.The capacitors 72 and 1h can be formed by a conventional center-tapped capacitor. If the load L is to be electrically equivalent to a resistance, the KVAr rating of the capacitor can be made equal to the load in KW at the estimated load amps. On the other hand, if the load is largely inductive reactance, the capacitor should be sized so that the inductive Heaktaiaau of the load plus any variable reactance value of the saturable reactor is not less than twice the reactance word of the capacitance at the operating frequency.
Ein Vorteil der in Fig. 3 dargestellten Schaltung besteht darin, daß bei einer in richtiger Weise angepaßten Last die Verwendung eines Kondensators zum Wirkungsgrad der Sättigungsdrossel dadurch beiträgt, daß die Größe des Steuer-Gleichstroms, die erforderlich ist, um die volle Spannung an die Lastanschlüsse anzulegen, verringert wird« Dies ergibt sich daraus, daß die positive Reaktanz der Sättigungsdrossel algebraisch zu der negativen ReaktanzThere is an advantage to the circuit shown in FIG. 3 in that with a properly matched load, the use of a capacitor for efficiency The saturable reactor thereby contributes to the fact that the size of the control direct current, which is required to the full Applying voltage to the load connections is reduced « This is because the positive reactance of the saturable reactor is algebraic to the negative reactance
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der Kondensatoren 72 und 74 addiert wird und «inen Zustand •reibt, bei dem die volle Spannung an die Last angelest wird·of capacitors 72 and 74 is added and «inen state • rubs, in which the full tension is applied to the load ·
Die Verwendung der Kondensatoren 72 und 7^ oder eineβ mittelangezapften Kondensators sum Anschließen des Last-Wechselstromes an die Sättigungsdrossel erfordert nicht, daß die Kondensatoren einen Spannungs-Anschlußwert aufweisen, der gleich der an die Anschlüsse 73 und 80 angelegten Spannung ist. Wie im Fall der Freilauf diode mti β β en die Kondensatoren 72 und 7k lediglich einen Anteil des Wechsel-* stromes mit einem Spannungsabfall weiterleiten, der sicher in der Bemessung der Einheit liegt. Weiterhin ergibt, wenn eine Wicklung der Drossel einen größeren Strom unter Sättigungsbedingungen führt, die hierdurch hervorgerufene Spannungsunsymmetrie längs der Anschlüsse 6*0 und 66 für den Ausgang der Gleichrichterbrücke 88 einen Auegleichest rom durch die Freilaufwirkung des Gleichrichters. Durch Verfolgen des Weges eines positiven Wechselstromimpulsee in irgendeine Richtung zwischen den Anschlüssen 76 und ist es zu erkennen, daß die Freilauf wirkung der GleiohrichterbrUcke immer in der riohtigen Sichtung erfolgt, um die Unsymmetrie längs der Anschlüsse 6o und 66 zu verringern· Weiterhin wird die Gleiohriohterbrücke 88 oder ihr Xquivalent einer Spannung ausgesetzt, die nicht größer ist als die Vektorsumme der Wechselstrom- und Gleichstromwiderstandeabfälle um die Schaltung herum von einem Ausgang der Brücke 88 durch die Wicklungen 60-62, durch die andere Wicklung 68-66 und zurück an den entgegengesetzten Ausgangsanechluß der Brücke 88. Beispielsweise kann eine 15-V-Gleiobrichterbrüoke verwendet werden, um eine 15.000-V-Sohaltung zu steuern, vorausgesetzt, daß sie zuverlässigThe use of capacitors 72 and 7 ^ or a mid-tapped capacitor to connect the load alternating current to the saturable reactor does not require that the capacitors have a voltage connection value which is equal to the voltage applied to terminals 73 and 80. As in the case of the free-wheeling diode, the capacitors 72 and 7k only pass on a portion of the alternating current with a voltage drop that is safely within the dimensioning of the unit. Furthermore, if a winding of the choke carries a larger current under saturation conditions, the resulting voltage imbalance along the terminals 6 * 0 and 66 for the output of the rectifier bridge 88 results in an external DC current due to the freewheeling effect of the rectifier. By following the path of a positive alternating current impulse in any direction between the connections 76 and, it can be seen that the freewheeling effect of the gauging bridge always takes place in the correct sighting in order to reduce the asymmetry along the connections 6o and 66 or its equivalent subjected to a voltage no greater than the vector sum of the ac and dc resistance drops around the circuit from one output of bridge 88 through windings 60-62, through the other winding 68-66, and back to the opposite output terminal of FIG Bridge 88. For example, a 15 volt glider bridge can be used to control a 15,000 volt power supply, provided that it is reliable
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in «inen spannung*symmetrischen Wechaelstromnetzwerk gehalten wird* Die beiden Kern- und Vicklungsanordnungen, die die Sättigungsdrossel 10" bilden, sind so ausgelegt, daß sie jede Wechselstrom-Schaltungsspannung an jeder Wicklung innerhalb praktischer Grenzen des Wechselstrom-Magnetisierungsstromes ohne Steuer-Gleichstrom aushalten.Maintained in “in voltage * symmetrical AC network will * The two core and Vicklungs arrangements, constituting the saturable reactor 10 "are designed to apply any AC circuit voltage to each Winding within practical limits of the alternating current magnetizing current withstand without control direct current.
Fig. 5 zeigt eine geänderte Aueführungsform der Sättigungsdrossel 10" nach Fig. 3· Die Sättigungsdrossel 100 nach Fig. 5 ist der Sättigungsdrossel 10" nach Figo 3 in jeder Hinsicht ähnlich, jedoch mit dar Ausnahme9 daß die Kondensatoren durch Widerstände 90 und 92 ersetzt wurden. Um die Gleichheit der Schaltungen zu zeigen,, sind alle an» deren Elemente mit den gleichen BesEugsssifferia bezeichnet» Die Widerstände 90 und 92 sind einander gleich und gleich dem Wideretand der Wicklungen 60-62 und 66-68o Wie im Fall der vorstehend beschriebenen Sättigiaragedrossaln ist die Schaltung so ausgelegt, daß sich ein© sysaraetrische Wechselstrom- und Gieichstromhrücke derart ergibt, daß kein Gleichstrom in das Wechselstrom-Versor^-aragssyateBi fließt und daß keine hohe Wechselspannung anaf die Gleich©tromelemente aufgeprägt wird. Für den mi «adrigen Spannungsanteil des We cha el stromes» der duresh den Gleichstromkreis fließt, wird ein Nebenschluß durch die Diodeinbrücke 88 ge» bildet, die die Aufgabe einer niedrigen Impedanz erfüllt. Irgendwelche hohe Wechselspannungen in. der Schaltung heben sich gegenseitig auf.Fig. 5 shows a modified Aueführungsform of the saturable reactor 10 "in FIG. 3 · The saturable reactor 100 of FIG. 5, the saturable reactor 10 'according to Figo 3 in all respects similar, but with represents exception 9 that the capacitors replaced by resistors 90 and 92 became. In order to show that the circuits are identical, all other elements are designated with the same special differentials. The resistors 90 and 92 are equal to each other and equal to the resistance of the windings 60-62 and 66-68 o As in the case of the saturation drossaln described above the circuit is designed in such a way that there is a sysaraetric alternating current and direct current gap in such a way that no direct current flows into the alternating current supply and that no high alternating voltage is impressed on the direct current elements. For the mi-wire voltage component of the alternating current which flows through the direct current circuit, a shunt is formed by the diode bridge 88, which fulfills the task of a low impedance. Any high AC voltages in the circuit cancel each other out.
Die Widerstände 90 und 92 führen ό.βη aufgeteilten Wechselstrom umd außerdem einen Crleiohatroms der gleich dem Wicklungs-Gleichstrom ist. Der durch die Widerstände fließende Gleichstrom stellt einem Yarfusi dar» Dieser Ver-The resistors 90 and 92 carry ό.βη split alternating current and also a Crleiohatrom s which is equal to the winding direct current. The direct current flowing through the resistors represents a Yarfusi.
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lust ist Jedoch kleiner als die Hälfte de« Verlust··, der •ich bei weniger wirkungsvollen Verfahren mir Erzielung einer differentiellen nichtlinearen magnetischen Sättigung ergibt.However, lust is less than half of the «loss ·· that • I achieve achievement in less effective procedures a differential nonlinear magnetic saturation results.
Fig. 6 meigt ein'weiteres AuefUhrungsbeispiel der Erfindung, bei der Widerstände naoh dem AuefUhrungsbeispiel nach Pig. 5 bei einem Ausfiihrungsbeispiel verwendet werden, das der Sättigungsdrossel naoh Fig. 1 ähnlich'ist. Die in Fig. 6 dargestellte Sättigungsdrossel ist allgemein nit der Bezugsfeiffer 200 bezeichnet. Die Schaltungsbauteile, die den AusfUhrungsbeispiel nach Fig· 1 entsprechen, sind mit der gleichen Bezugeziffer bezeichnet· 6 shows a further exemplary embodiment of the invention, in which resistors are similar to the exemplary embodiment according to Pig. 5 can be used in an exemplary embodiment which is similar to the saturation reactor shown in FIG. The saturation reactor shown in FIG. 6 is generally designated by the reference numeral 200. The circuit components which correspond to the exemplary embodiment according to FIG. 1 are denoted by the same reference number.
Bei einer Betrachtung der' Fig. 6 ist »u erkennen, daß sich die Sättigungsdrossel 200 nach Fig. 6 von der Sättigungsdrossel 10 naoh Fig. 1 dadurch unterscheidet, dall ein angezapfter Widerstand 102 zwischen den Verbindungepunkten 12 und 22 und ein angezapfter Widerstand 10^ «wischen den Verbindungspunkten 18 und 28 angeschaltet ist. Da die grundlegenden Bauteile der Gl ei ehe ir ombrficke der Sättigungsdrossel 10 nach Fig. 1 die Widerstände der vier Wechsel Stromwicklungen sind, läßt eine einfache Untersuchung erkennen, daß die zusätzlichen Widerstände 102 und 104 dazu verwendet werden können, irgendeine Wechselstrom-Unsymmetrie zu korrigieren. Dies ergibt weiterhin niedrige Verluste, weil der Wert der Widerstand· 102 und 104 verglichen mit den Wioklungswiderständen klein sind, was entsprechend üblicher Berechnungsverfahren in wirtschaftlicher Weise zu den allgemeinen KVA-Werten der Ausrüstung beiträgt. 6 , it can be seen that the saturation choke 200 according to FIG. 6 differs from the saturation choke 10 according to FIG. 1 in that a tapped resistor 102 between the connection points 12 and 22 and a tapped resistor 10 ^ «Between connection points 18 and 28 is switched on. Since the basic components of the circuit before the circuit of the saturable reactor 10 of FIG. 1 are the resistances of the four alternating current windings, a simple examination reveals that the additional resistors 102 and 104 can be used to correct any alternating current imbalance. This also results in low losses because the value of the resistors 102 and 104 are small compared to the winding resistors, which, according to common calculation methods, contributes economically to the general KVA values of the equipment.
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Der veränderbare Widerstand 106 wirkt in der gleichen Weise wie der Widerstand 56 nach Flg. 2O The variable resistor 106 acts in the same way as the resistor 56 according to FIG. 2 O
Fig. 4 zeigt, wie erflndungsgemäße AusfUhrungeformen der SKttigungsdrosseln in ein mehrphasiges System eingefügt werden können. In Fig. 4 besteht das Problem darin, den Steuer-Gleichstrom so einzuführen, daß er gemeinsam durch eine Sättigungsdrossel für ein Mehrphasensystem fließen kann» Wie es weiter oben beschrieben wurde, besteht das Problem darin, den Gleichstrom in einen symmetrischen Wechselstromkreis an einem Punkt einzuführen, der ein Potential von Null aufweist·Fig. 4 shows how embodiments according to the invention of the saturation reactors inserted in a multi-phase system can be. In Fig. 4, the problem is to introduce the control direct current so that it is common flow through a saturation reactor for a multi-phase system can »As described above, the problem is to put the direct current in a symmetrical alternating current circuit to be introduced at a point that has a potential of zero
Die Anschlüsse 132, 13**· und I36* stellen NYN- oder "Stern"-Anschlußpunkte einer Dreiphasenschaltung dar« Je. de Phase der Dreiphasanschaltung ist mit einem Paar von Wicklungen 150» 160 und 170 verbunden. Jede Wicklung ist ua einen Magnetkern gewickelt, der eine geschlossene iaa<gnetlso he Schleife bildet. So ist dl« Wicklung 138-14O ua den Kern 142 gewickelt, die Wicklung 144-146 ist um den Kern 148 gewickelt, die Wicklung 152-154 ist um den Kern 156 gewickelt, und die Wicklung 158-162 ist um den Kern 16*4 gewickelt. .The connections 132, 13 ** and I36 * represent N Y N or "star" connection points of a three-phase circuit. The phase of the three-phase connection is connected to a pair of windings 150 »160 and 170. Each winding is wound, among other things, with a magnetic core, which forms a closed iaa <gnetlso he loop. Thus the winding 138-14O is wound, among other things, the core 142, the winding 144-146 is wound around the core 148, the winding 152-154 is wound around the core 156, and the winding 158-162 is wound around the core 16 * 4 wrapped. .
In Fig. 4 ist die Gleichstromquelle an den Anschlüssen 120 und 122 vorgesehen, und über den Trenntransformator 124 mit der Gleichrichterbrücke 126 verbunden· Die Gleichspannung für den Steuerstrom erscheint an den Anschlüssen 128 und 130 der Brücke 126. Wie dies dargestellt ist, ist der Auegangsanschluß 128 der ^leichriohterbrücke 126 mit den Verbindungepunkten 168, 154 und i4o verbundenIn Fig. 4, the DC power source is provided at terminals 120 and 122, and through the isolation transformer 124 connected to rectifier bridge 126 · The DC voltage for the control current appears at the connections 128 and 130 of bridge 126. As shown is, the output terminal 128 of the ^ light riohterbrücke 126 is connected to the connection points 168, 154 and i4o
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und der Auegan ge an schluß 130 der Brücke ist mit den Verbindungepunkten 176, 162 und 146 verbunden.and the exit 130 of the bridge is with the connection points 176, 162 and 146 connected.
Ame dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß zwei magnetische Kreise pro Phasenanschluß und insgesamt sechs magnetische Kreise vorgesehen sind. Jeder magnetische Kreis entspricht im wesentlichen allen anderen magnetischen Kreisen. Entsprechend üblicher Prinzipien von Mehrphasen·ehaltungen weist der gemeinsame Verbindungspunkt des Y oder der Stern-Anschluß ein Potential von Null oder ein neutrales Potential auf. Da jeder der magnetischen Kreise identisch ist, bedeutet dies, daß die Leitungen, über die die Ausgangsanschlüsse 128 und 130 der Brücke 126 mit den oben genannten sechs Wicklungen verbunden sind, aufgrund der Symmetrie der Schaltung ein Nullpotential aufweisen· Da jeder magnetische Kreis einen gleichen Widerstand aufweist» tritt das Gleichstrompotential nicht in den Wechselstromkreis ein.Like the foregoing, it can be seen that two are magnetic Circles per phase connection and a total of six magnetic circuits are provided. Any magnetic circuit corresponds essentially to all other magnetic circles. Corresponding to the usual principles of multiphase attitudes the common connection point of the Y or the star connection has a potential of zero or a neutral Potential. Since each of the magnetic circuits is identical, this means that the lines over which the output terminals 128 and 130 of the bridge 126 with the The six windings mentioned above are connected, have a zero potential due to the symmetry of the circuit Since every magnetic circuit has the same resistance, the direct current potential does not enter the alternating current circuit a.
Wenn sowohl der Wechselstrom als auch der Gleichstrom an die Schaltung angelegt sind, wird die sich ergebende Wechselstromunsymmetrie, die in dem Gleichstromkreis auftritt, durch die Diodenbrücke 126 in der vorstehend beschriebenen Weise nebengeβchiοssen. Um die Gleichrichterbrücke 126 von einem Teil des Gleichstromanteils zu entlasten» ist ein geeigneter Kondensator ISO im Nebenschluß an die neutralen Schienen angeschlosoaen. Die Nennfrequenz des Wechselströmenteils» die an den Anschlüssen dea Kondensators 16Ο auftritt, entspricht der sechsfachen Netsfrequenz. Entsprechend sollte der Kondensator 180 so ausgelegt sein, daß er diese Frequenz des Stromes verarbeitet.When both the AC and DC currents are applied to the circuit, the resulting AC imbalance that occurs in the DC circuit, through the diode bridge 126 in that described above Wise shots next to them. To the rectifier bridge 126 to relieve part of the direct current component »is a suitable capacitor ISO in the shunt connected to the neutral rails. The nominal frequency of the alternating current part »which are connected to the dea Capacitor 16Ο occurs, corresponds to six times the network frequency. The capacitor 180 should be designed accordingly be that it processes this frequency of the current.
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Eine näher· Betrachtung zeigt» daß jedes der beschriebenen Ausführungsbeispiele erfordert, daß ein Pfad mit niedriger Impedanz für den Anteil des Wechselstromes vorhanden ist, der üblicherweise versuchen würde, durch die Gleichstromquelle zu fließen· Dieser Pfad wird beispielsweise durch die Diode kk in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und durch die Gleichrichterbrücke 52 in dem Ausführungsbelspiel nach Fig. 2 gebildet. Wie es weiter oben erläutert wurde, ermöglicht es die Verwendung dieses Pfades mit niedriger Impedanz der Sättigungsdrossel, eine gute Steuerung über einen großen Bereich von Hochspannungsanwendungen zu erzielen. Es ist insbesondere von Bedeutung, daß die erfindungsgemäß ausgebildeten Sättigungsdrosseln eine gute Ansprechzeit"aufweisen, insbesondere dann, wenn die Sättigungsdrossel für einen Hochspannungsbetrieb im Bereich von 2,3 KY bis 13»8 KV und höher verwendet wird. Eine Untersuchung der in der Schaltung fließenden Ströme zeigt, daß Kennzeichen vorhanden sind, die als Anzeige für die Größe der Steuerung verwendet werden können·A closer examination shows that each of the described embodiments requires that a path with low impedance be present for the portion of the alternating current which would normally attempt to flow through the direct current source. This path is, for example, through the diode kk in the embodiment according to FIG Fig. 1 and formed by the rectifier bridge 52 in the embodiment of FIG. As discussed above, the use of this low impedance path enables the saturable reactor to achieve good control over a wide range of high voltage applications. It is particularly important that the saturation chokes designed according to the invention have a good response time, especially when the saturation choke is used for high-voltage operation in the range from 2.3 KY to 13.8 KV and higher Currents shows that there are flags that can be used as an indication of the size of the control
Unter Verwendung von geeigneten Testinstrumenten, wie z. B. eines Oszillographs, kann beobachtet werden, daß der durch jede Wicklung fließende Strom ein fluktuierender oder modulierter Gleichstrom ist» Ein derartiger Strom besteht aus dem Gleichstromanteil, der sich am Anschluß 3h oder am Anschluß 32 aufteilt sowie dem Steuer-Gleichstrom, der durch die Wicklung fließt. Dieser Strom ist ein ausgeprägter schwankender Gleichstrom. Aus diesem Grund kann der Strom in irgendeiner Wicklung als modulierter Gleichstrom besehrieben werden. Using suitable test instruments, such as e.g. As an oscilloscope can be observed that the current flowing through each winding current, a fluctuating or modulated direct current is "Such a current consists of the DC component, which is split at terminal 3h or at the terminal 32 and the control direct current passing through the Winding flows. This current is a pronounced fluctuating direct current. For this reason the current in any winding can be described as modulated direct current.
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■•igt, daß er eine Schwingungsform aufweist, die la wesentlichen ein Spiegelbild der Schwingungsform des durch die Drossel fließenden Wechselstromes ist· Diese Schwingungsform zeigt die Beziehung zwischen dem modulierten Gleichstrom und dem Wechselstrom in jeder der Wicklungen an. Insbesondere ist der Effektivwert des Betriebsströmeβ in jedem der Wicklungen gleich dem i/ jHjfachen Effektivwert dee Wechselstromes in die Drossel innerhalb deren Betriebsbereich. ■ • igt that it has a form of oscillation that is essential is a mirror image of the waveform of the alternating current flowing through the choke · This waveform shows the relationship between the modulated direct current and the alternating current in each of the windings. In particular, the rms value of the operating currents is in each of the windings is equal to i / jHj times the effective value dee alternating current in the choke within its operating range.
Weiterhin ist die Steuerung um so besser, je starker der Gleichstrom in einer Wicklung moduliert ist. Mit anderen Worten ist es erstrebenswert, daß der modulierte Gleichstrom in jedem Zweig so weit wie möglich bis zu «einer Grundlinie ohne umzukehren überspringt. In der hier verwendeten Form bedeutet das Wort "Steuerung" die Fähigkeit, die an eine an efcier konstanten Spannung betriebene Last gelieferte Leistung zu ändern.Furthermore, the stronger the control, the better the direct current is modulated in a winding. In other words, it is desirable that the modulated Direct current in each branch skips as far as possible to a baseline without reversing. In the one here The form used, the word "control" means the ability to the one operated at a constant voltage at efcier To change the load delivered.
Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Ausführungsformen, einen hohen Steuergrad zu ergeben, beruht auf dein niedrigen Impedanzpfad für den Anteil des Wechselstromes, der durch den Wechselstrom-Quellenkreis fließen muß. Dadurch, daß die Impedanz niedrig gehalten wird, wird der Strom in jeder Wicklung stärker moduliert, und es wird eine bessere Steuerung erzielt. Der Pfad mit niedriger Impedanz für den Wechseletromanteil ermöglicht es, eine Gegenwirkung gege den Gleichstrom zu vermeiden· Wenn diese Gegenwirkung gegen den Gleichstrom möglich wäre, so würden mehr Amperewindungen pro Stromänderung erforderlich sein. Umgekehrt erfordert der Pfad mit niedriger Impedanz weniger Amperewindungen für eine gegebene Stromänderung und ergibt damit eine bessere Steuerung·The ability of the embodiments of the invention Giving a high tax rate relies on your low Impedance path for the portion of the alternating current that must flow through the alternating current source circuit. Through this, that the impedance is kept low, the current in each winding is more strongly modulated and better control is achieved. The low impedance path for the Wechseletrom component makes it possible to counteract to avoid the direct current · When this counteraction against If direct current were possible, more ampere-turns would be required per change in current. Vice versa the low impedance path requires fewer amp turns for a given change in current, and thus yields better control
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Selbstverständlich kann die Erfindung in weiteren Aueführungsformen aufgebaut werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen» der lediglich durch die Patentansprüche angegeben ist«Of course, the invention can be constructed in other embodiments without the scope of FIG To leave the invention "which is only indicated by the claims"
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