-
Drei- oder mehrphasige Drosselspule Es ist bekannt, zur Leistungsregelung
von Wechselstromverbrauchern gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen zu verwenden.
Zur Unterdrückung von elektromotorischen Kräften der Grundfrequenz und ungeradzahliger
Vielfacher derselben in der Gleichstromvormagnetisierungswicklung kennt man zwei
Verfahren.
-
Entweder legt man auf einen dreischenkeligen Kern auf die Außenschenkel
je eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung und auf den mittleren Schenkel die
eigentliche Drosselspulenwechselstromwicklung und schaltet die beiden Gleichstromvormagnetisierungswicklungen
so miteinander in Reihe, daß sich die elektromotorischen Kräfte der Grundfrequenz
in ihnen aufheben.
-
Oder man legt auf einen ebensolchen dreischenkeligen Kern die Wechselstromwicklungen
auf die äußeren Schenkel und die Gleichstromvormagnetisierungswicklung auf den mittleren
Schenkel, so däß die in dem mittleren Schenkel durch die beiden äußeren Schenkel
hervorgerufenen magnetischen Flüsse entgegengesetzt_gerichtet sind und die Flußharmonischen
der Grundfrequenz und ungeradzahliger Vielfacher derselben sich gegenseitig aufheben.
-
Zur Leistungsregelung von dreiphasigen Verbrauchern durch gleichstromvormagnetisierte
Drosselspulen ist es bekannt, drei Drosselspulen, die in der beschriebenen Weise
ausgebildet sind, auf einem Kern zu vereinigen, wobei jeweils zwei Gleichstromwicklungen
auf einem Schenkel zusammengefaßt werden können, so daß man eine siebenschenkelige
Drosselspule benötigt.
-
Gemäß der Erfindung verwendet man bei m-phasigen Verbrauchern eine
Drosselspule, die an Wechselstromwicklungen tragende Schenkel und außerdem m-L Gleichstromvormagnetisferungswicklungen
tragende Schenkel besitzt. Beispielsweise verwendet man also zur Leistungsregelung
eines dreiphasigen
Verbrauchers eine fünfschenklige Drosselspule,
die so gebaut ist, daß die Wechselstromwicklungen auf dem mittelsten und den beiden
äußersten Schenkeln liegen und die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen auf die
zwei Schenkel verteilt sind, die zwischen den die Wechselstromwicklungen tragenden
Schenkeln liegen. Die Unterdrükkung der elektromotorischen Kräfte von Grundfrequenz
und geradzahliger Vielfacher derselben in den Gleichstromvormagnetisierungswicklungen
erfolgt bei einem solchen Aufbau durch eine rein magnetische Verkettung. Während
man bei der einphasigen Drosselspule den Einfluß des durch die Wechselstromwicklung
hervorgerufenen magnetischen Flusses auf den die Gleichstromvormagnetisierungswicklung
tragenden Schenkel dadurch kompensiert, daß man die Drosselspulenwechselstromwicklung
in zwei gegensinnig wirkende Teilwicklungen aufteilt, kompensiert man bei der fünfschenkligen
Drosselspule die Grundwelle und die geradzahligen Oberwellen durch die magnetische
Verkettung aller drei Phasen auf einem einzigen Kern. Da bekanntlich die Summe der
drei Phasenspannungen in jedem Augenblick Null ist, ergibt sich damit ein vollkommenes
Gleichgewicht, ohne daß die einzelnen Wechselstromwicklungen in zwei Teilwicklungen
aufgeteilt werden müssen.
-
In den Gleichstromvormagnetisierungswicklungen können nur noch harmonische
elektromotorische Kräfte ungerader Ordnungszahl auftreten, die besonders bei einem
Verbraucher, der dein Netz stark verzerrte Ströme entnimmt, beispielsweise bei einem
Gleichrichter, eine beträchtliche Höhe erreichen können. Gemäß der Erfindung können
diese Oberwellen ungerader Ordnungszahl durch eine zusätzliche Kurzschlußwicklung
auf dem mit der Gleichstromvormagnetisierungswicklung versehenen Schenkel beseitigt
werden.
-
Der Erfindungsgedanke sei im folgenden an mehreren Ausführungsbeispielen
nochmals erläutert.
-
Abb. i zeigt eine fünfschenkelige Drosselspule zur Leistungsregelung
eines dreiphasigen Verbrauchers. Auf den äußeren Schenkeln und dem mittleren Schenkel
liegen die Wechselstromwicklungen v-y und u?-z, während die dazwischenliegenden
Schenkel die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen P- N tragen, die entweder zueinander
parallel oder miteinander in Reihe geschaltet sein können. Das Verhältnis des Kernquerschnitts
der die Vormagnetisierungswicklungen tragenden Schenkel zu dem Kernquerschnitt der
die Wechselstromwicklungen tragenden Schenkel ist so zu wählen, daß die Summe der
O_uerschnitte für beide Schenkelarten gleich ist, so daß bei einer dreiphasigen
Ausführung das Verhältnis der Schenkelquerschnitte Q = : Q - = 3 : 2 ist. Durch
diese Maßnahme wird jeder eine Wechselstromwicklung tragende Schenkel von 1/s des
gesamten, durch beide Gleichstromvormagnetisierungswicklungen erzeugten magnetischen
Gleichflusses durchsetzt.
-
Abb. 2 zeigt den Verlauf der Spannung U, an den einzelnen Phasenwicklungen
der Drosselspule bei nichtvormagnetisierter und,die Spannung U' bei vormagnetisierter
Drosselspule.
-
Abb.3 zeigt die Phasenströme bei vormagnetisierter Drosselspule, wie
sie insbesondere bei Speisung eines sechsphasigen Gleichrichters auftreten.
-
In Abb. 4 ist die Summe der drei Phasenströme aufgezeichnet, die in
den die Gleichstromvormagnetisierun.gswicklungen tragenden Schenkeln einen magnetischen
Fluß dreifacher Frequenz hervorrufen. Durch die Kurzschlußwicklung K (Abb. i) wird
dieser Fluß kompensiert, so daß an der Gleichstromvormagnetisierungswicklung keinerlei
störende Spannungen mehr auftreten.
-
Die Verwendung einer Drosselspule gemäß Abb. i hat den Nachteil, daß
sie bei Gleichstromvormagneti-sierung einen unsymmetrischen Widerstand darstellt,
so daß sie beispielsweise zur Speisung eines sechsphasigen Gleichrichters nicht
verwendbar ist, da mit steigender Gleichstromvormagnetisierung beispielsweise die
Phasenspannungen i, 3 und 5 gestärkt und die Spannungen 2, 4 und 6 geschwächt werden,
so daß der Gleichrichter mit steigender Aussteuerung nur noch mit 3 Anoden arbeitet.
Diesen Nachteil kann man, wie Abb. 5 zeigt, durch Verwendung von zwei fünfschenkeligen
Drosselspulen vermeiden, bei denen die Wechselstromwicklungen untereinander und
mit dem Verbraucher in Reihe liegen, die Vormagnetisierungsflüsse dagegen gegensinnig
verlaufen müssen, so daß, wie Abb. 5 und 6 zeigen, in der Drosselspule I die positiven
und in der Drosselspule 11
die negativen Halbwellen geschwächt werden. Am
Verbraucher liegt dann die Netzspannung abzüglich der Summe der beiden Drosselspulenspannungen
U, und U,I, die, wie Abb. 7 zeigt, eine vollkommen -symmetrische Dreiphasenspannung
ergibt.
-
Gemäß der Erfindung kann man schließlich mit einer einzigen fünfschenkeligen
Drosselspule auskommen, wenn man die Wechselstromwicklungen eines jeden Schenkels
aufteilt und sie untereinander in Zickzack schaltet. Eine solche Drosselspulenanordnung
zeigt Abb.8. Durch die Zickzackschaltung wird jeweils auf jedem Schenkel
eine
Halbwelle geschwächt und die andere Halb-,velle verstärkt, so daß sich eine resultierende
symmetrische Spannung ergibt.
-
Abb. 9 zeigt die beiden Teilspannungen U, und U", die gegeneinander
um 12o elektrische Grade versetzt sind. Beider Teilspannung U, sind die positiven,
bei der Teilspannung U" die negativen Halbwellen geschwächt. Die Summe der beiden
Teilspannungen zeigt Abb. io. Mit steigender Gleichstromvormagnetisierung liegen
die positiven Halbwellen nahezu spiegelbildlich zu den negativen Halbwellen, so
daß beispielsweise bei Leistungsregelung eines sechsphasigen Gleichrichters mit
einer solchen Drosselspule zwar alle Phasen gleichmäßig an der Stromlieferung beteiligt
sind, der Gleichrichter aber mit zunehmender Gleichstromvormagnetisierung der Drosselspule
statt mit der sechsphasigen Welligkeit nunmehr nur mit .dreiphasiger Welligkeit
arbeitet.