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Aktuelles
09.07.2012
Toroiddrosseln
Luftdrosseln haben im Gegensatz zu eisenbehafteten Drosseln den Vorteil, dass sie keine magnetische Sättigung aufweisen. Das kann bei Anwendungen mit hohen Impulsströmen unter Umständen notwendig sein.
In jedem Fall entsteht um eine Luftdrossel herum ein grosses Streufeld, welches störende Spannungen in benachbarte Leiter induziert. Die Dimension des störenden Streufeldes hängt direkt mit der Form - mit der Spulengeometrie, der Drossel zusammen. Dieses Streufeld kann sich im Apparatebau bei enger Anordnung der Komponenten nachteilig auswirken.
Um die gegenseitige Beeinflussung mehrerer Drosseln zu minimieren, entscheidet sich unser Kunde für die Verwendung von Toroiddrosseln. Beim Bau einer Toroiddrossel wird die entstandene, gewickelte Drahtspirale - also die Spule - kreisförmig gebogen, bis sich die Enden nahezu berühren. Diese runde Bauform bewirkt, dass sich das Magnetfeld fast ausschliesslich innerhalb der Drossel ausbreitet, was die durch die Streufelder entstehenden störenden Spannungen minimiert.
In enger Zusammenarbeit mit unserem Kunden ermittelten wir die besten Werte für den Spulendurchmesser und den Radius des Toroids. Ebenso musste für diese, hohe Spannung führende, Drossel eine einfache aber auch sichere Montagemöglichkeit entwickelt werden, die eine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist. Das erreichen wir mit einem tragenden Isolierstoff im Zentrum der Drossel.
Hohe Impulsströme verursachen Vibrationen, die zu unangenehmer Geräuschentwicklung führen. Vergussharz vermag mit seiner Elastizität die unerwünschten Vibrationsgeräusche stark zu vermindern. Damit jedoch eine genügende Wärmeabgabe an die Umgebungsluft gewährleistet bleibt und die Drossel nicht überhitzt, wird diese nur partiell vergossen. Für diese entscheidende partielle Vergiessung entwickelten wir ein spezielles Verfahren.
Dieses von Wagner + Grimm AG entwickelte Fertigungsverfahren ermöglicht es rund, wie auch eckig gewickelte Drosseln, die zu einem Toroid geformt werden, mit partiellem Vergiessen der beiden Flanken zu realisierten.
Sehen auch Sie hier eine mögliche Lösung für Ihre Herausforderung?
Zögern Sie nicht und kontaktieren Sie unseren Spezialisten, Rolf Balsiger.
25.06.2012
Dreiphasendrossel mit Common-Mode Unterdrückung
In den heutigen Anwendungen der Leistungselektronik sind dreiphasige Drosselspulen nicht mehr wegzudenken. Sei es als Netzdrossel am Eingang eines Frequenzumformers, im Ausgangskreis vor der Leitung zum Antrieb, als Symmetrierdrosseln oder als Teil von komplexen Filtersystemen zusammen mit Kondensatoren. Gegenüber den einphasigen Drosseln bringen sie eine bedeutende Platz-, Gewicht- und Preisersparnis.
Ein Nachteil verbleibt jedoch: Die magnetische Kopplung der drei Phasen. Die Einsparung bei der Dreiphasendrossel basiert darauf, dass sich die magnetischen Rückflüsse in den nebenliegenden Schenkeln der anderen Phasen mit den eigenen Flüssen decken können, wodurch keine Restdurchflutung entsteht. In symmetrischen Kreisen mit harmonischen Oberwellen, beispielsweise bei der Netzdrossel, ist das kein Problem. Sind hingegen die Ströme unsymmetrisch, wirken die Induktivitäten der Dreiphasendrosseln nicht gleich wie die Einphasigen. Fliessen alle Ströme der drei Phasen gleichzeitig in die gleiche Richtung (Common-Mode), wirkt die Dreiphasendrossel nicht.
Es gibt Anwendungen, bei denen drei einphasige Drosseln deutliche Vorteile bringen. Die Induktivität wirkt, egal über welche Kreise die Ströme fliessen. Als Beispiel kann ein Wechselrichter für die Netzeinspeisung angeführt werden, der keinen Transformator mit Sternpunktanbindung aufweist. Ohne Massnahmen ist dabei der Sternpunkt nicht eindeutig festgelegt, was zu Problemen führt. Oft versucht man über Kondensatoren Sternpunkte zu bilden und zurück auf den Zwischenkreis zu führen. Genau dabei entstehen phasengleiche Ströme, was zu den erwähnten Nachteilen bei Dreiphasendrosseln führt.
Als sinnvolle Zwischenlösung kann hierfür ein Fünfschenkelkern herangezogen werden. Die Restdurchflutungen können über die Seitenschenkel abfliessen, die Common – Mode Induktivität lässt sich bis zu einem bestimmten Mass separat einstellen.
Weitere Herausforderungen stellen sich bei der Optimierung der Drossel, was gerade bei Solarwechselrichtern ein grosses Thema ist – die Optimierung auf Verluste. Je nach Phasenlage und Frequenz ergeben die Ströme magnetische Flüsse durch die Haupt- oder Nebenschenkel der Drossel. Analytisch ist das genaue Verhalten sehr schwer ermittelbar, sehr kleine Ursachen in den verzweigten Stromkreisen führen oft zu grossen Auswirkungen. Deshalb ist es fast unumgänglich, die Lösung zusammen mit dem Wechselrichter zu entwickeln.
Eine solche Entwicklung wird bei Wagner + Grimm AG momentan mit einem Kunden durchgeführt. Die Resultate sind beachtlich, man arbeitet bei Wirkungsgraden um die 98% der gesamten Anlage! Dabei führt auch kein weg an verschiedenen Kernmaterialien vorbei. Neben handelsüblichen Kernblechen werden Versuche mit hochgezüchteten Spezialkernen ausprobiert.
In solchen Projekten gesammelte Erfahrungen bringen sowohl die Kunden als auch die Wagner + Grimm AG weiter. Die Erkenntnisse stehen für die nächsten Projekte zur Verfügung, und der Puls der aktuellen Entwicklungen ist spürbar!
Bei konkreten Fragen können Sie sich gerne an unseren Abteilungsleiter Technik, Felix Mächler, wenden.
28.06.2011
Motordrosseln der besondern Art
Ein Frequenzumrichter (FU) generiert ausgangsseitig steile Spannungsflanken. Um diese zu dämpfen verwendet man Drosseln, die zwischen FU und Motor geschaltet werden.
Die Wagner + Grimm AG, Spezialist für solche Produkte wurde beauftragt, solche Drosseln für ein aussergewöhnliches Umfeld herzustellen.
Drei Drosseln mit unterschiedlicher Induktivität, aber alle mit Nennstrom 2300 A müssen in ein 900er Feld (Breite des Schaltschrankes in mm) passen.
Auf den ersten Blick ist das kein besonderes Problem. Bei genauer Betrachtung erkennt man aber eine gravierende Einschränkung: Bei diesem Strom sind Zuleitungen mit grossen Querschnitten von Nöten, der Anschluss an der Drossel ist nur mit Kupferschienen zu realisieren, auch diese brauchen dem Strom entsprechenden Querschnitt.
„Verdrahtet“ werden die Drosseln mit drei Litzen à 240mm2 – pro Phase versteht sich. Für eine Drossel also 18 solcher Litzen. Sie müssen nach der Montage der Drosseln im Schrank auch noch angeschlossen werden können. Die Konstruktion der Drosseln stellt hohe Anforderungen an eine optimale Ausnützung der Raumverhältnisse.
Kupferschienen mit Querschnitt 1500mm2 mussten so abgewinkelt und um die Drosseln herum gewunden werden, dass genügend Platz für die Litzen bleibt.
Die Drosseln werden übereinander in den Schrank eingebaut. Auf der „oberen Etage“ müssen zwei Drosseln angeordnet werden können.
Die Dimensionierung der Drosseln muss allen diesen Anforderungen gerecht werden.
Hier konnte die Wagner + Grimm AG in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden eine gute Lösung finden. (siehe untenstehendes Bild!)
WAGNER + GRIMM AG
Rolf Balsiger
Technischer Sachbearbeiter
Haben Sie ähnliche Problemstellungen?
Kontaktieren Sie uns!
09.09.2010
Eine „kleine“ Spezialität
Wie die Säulen eines römischen Tempelbaus ragen die Spulen der Umschwingdrossel empor, um oben von einer Jochspule überdacht zu werden...“
Die Drossel ist für ein Labor bestimmt, in welchem Bauteile auf grosse Stossströme getestet werden. Die Stossströme können bis 100'000 A betragen. Um sie zu erzeugen werden gewaltige Kondensatorenbänke auf über 2000 V aufgeladen, und anschliessend über den Prüfling entladen. Damit der Stromimpuls sinusförmig verläuft, wird eine Drossel in Reihe geschaltet. Es entsteht ein Schwingkreis. Nach einer Halbschwingung des Stromes unterbricht man den Stromkreis. Die Prüfung ist somit abgeschlossen, und die Kondensatoren sind nun negativ geladen. Um die Energie in den Kondensatoren möglichst gut für den nächsten Test zu erhalten, wird der Vorgang rückwärts wiederholt. Allerdings nun über die Umschwingspule, die so dimensioniert ist, dass trotz mechanischen Randbedingungen möglichst viel Energie mit positiver Polarität wieder zurück in die Kondensatoren gespeichert wird. Man lässt also die elektrische Energie über die „Umschwingdrossel“ umschwingen.
Durch die hohen Ströme entstehen gewaltige Kräfte, die es bei der Konstruktion zu berücksichtigen galt. Auf den ersten Blick nicht sehr aussergewöhnlich, entpuppte sich diese Problematik doch als echte Knacknuss, da durch die kurzen heftigen Impulse die dynamischen Eigenschaften der Statik stark an Bedeutung gewannen. Zum Beispiel hat uns die Massenträgheit dabei geholfen, die ganz kurzen Impulse besser zu überwinden als längere.
Daneben erzeugen die grossen Ströme auch entsprechende Magnetfelder in den Spulen. Diese sind für Geräte in der Umgebung nicht sehr angenehm. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wurden die Spulen so angeordnet, dass das Magnetfeld auf eine Kreisbahn gezwungen wird. Das verleiht der Drossel ihr aussergewöhnliches Aussehen.
Die Firma Wagner + Grimm dankt dem Kunden für die gute Zusammenarbeit und ist offen für neue Herausforderungen und Spezialitäten.
01.01.2010
Die Wagner + Grimm AG im Wandel!
Die Wagner + Grimm AG hat sich in den letzten sechs Monaten einem strukturellen Wandel unterzogen. Am 1. Dezember 2009 wurde die HumanTec Swiss AG gegründet. Die HumanTec Swiss AG ist aus dem Montagecenter Kamate der Firma Wagner + Grimm AG entstanden. Die HumanTec Swiss AG beschäftigt sich mit der Entwicklung, Herstellung sowie dem Vertrieb von und Handel mit Lifestyle- und Medizinalprodukten. Durch diesen Schritt konnten neue potenzielle Märkte und Kunden akquiriert werden.
Am 1. März 2010 wurden Felix Mächler Technischer Leiter, Daniel Grimm Produktionsleiter und Raphael Fuchs Leiter Administration zu stellvertretenden Geschäftsleitern der Wagner+ Grimm AG ernannt. Die drei motivierten jungen Herren werden Bernhard Burri und Marcel Wagner tatkräftig zur Seite stehen und die Geschäftsaktivitäten der Wagner + Grimm AG aktiv mitgestalten.
Am 31. März 2010 wurde die Firma Wagner + Burri Management AG gegründet.
Die Wagner + Burri Management AG mit dem Firmensitz in Luzern übernimmt Führungs- und Managementaktivitäten über die ganze Gruppe.
Mit diesen Schritten haben wir die Basis gelegt für ein weiteres erfolgreiches Fortbestehen der Muttergesellschaft Wagner + Burri Management AG sowie den beiden Töchtern, Wagner + Grimm AG und HumanTec Swiss AG.
Erfolgreiche Geschäfte wünschen Ihnen
Bernhard Burri & Marcel Wagner