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Summen-und Differenzwandler.
Die Schleifen-und die Durchführungswandler unterscheiden sich lediglich durch die Führung der Primärwicklung. Während die Primärwicklung bei dem Schleifenwandler den Eisenkern ein-oder mehrmal umschlingt, folgt der Primärleiter bei dem Durchführungswandler entweder direkt nach Durchführung durch den Eisenkern oder nach mehrfacher Umwicklung desselben dem Leitungszug. Bei beiden Wandlertypen wird in der Sekundärwicklung 8 (Fig. 1) eine vom Strom bzw. der Spannung der Primärwicklung P direkt abhängige Spannung erzeugt. Der Eisenkern B wird ein-oder mehrfach von der Primärwicklung umschlungen.
Aus den im folgenden grundsätzlich näher gekennzeichneten Schaltungsarten haben sich weitere Stromwandlertypen entwickelt. Werden die Sekundärwicklungen 81, 82 von zwei oder mehr Wandlern in Reihe oder parallel geschaltet (Fig. 2 und 3), so entsteht am Sekundärstromkreis eine Spannung V, die der geometrischen Summe der durch Pfeile gekennzeichneten Einzelströme von Pi und P2 entspricht.
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Sind dagegen die Sekundärwicklungen < S'i, der Wandler entgegengesetzt geschaltet, so ist die Sekundärspannung von der geometrischen Differenz der beiden Primärströme abhängig (Fig. 4).
Die Summenschaltung zweier Wandler nach Fig. 3 lässt sich vereinfachen, wenn man die Primärleiter Pi, P2 unter Beibehaltung der Stromrichtung durch einen einzigen Wandlerkern E führt (Fig. 5).
An der Sekundärwicklung dieses als Unsymmetriewandler bekannten Stromwandlers, entsteht eine Spannung, die der geometrischen Summe der Ströme in Pi und P2 entspricht. Es findet an Stelle der Summierung der Spannungen eine Summierung der Flüsse im Wandlerkern E statt. Auch die Differenzschaltung lässt sich durch einen Wandler mit doppeltem Primärleiter ersetzen, nur dass-wie dies in Fig. 6 durch die Pfeile gekennzeichnet ist-die Stromrichtung in einem der Primärleiter umgekehrt werden muss.
Alle angegebenen Wandlerformen bzw. -schaltungen sowie ihre Spielarten werden zu Mess-und Schutzzwecken in Ein-und Mehrphasenanlagen benutzt. Bei elektrischen Apparaten und Maschinen,
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Differentialschutz Verwendung.
Der Maximalschutz benutzt Stromwandler nach Fig. 1, meist Durchführungswandler, die im Zuge der Leitung liegen. Die Sekundärwicklungen der Wandler werden mit geeigneten Überstromrelais so zusammengeschaltet, dass bei Überschreitung einer bestimmten Primärstromstärke das Relais anspricht und die Schutzeinrichtung zur Auslösung bringt. Wenn möglich, werden die Maximalwandler aus Isolationsgründen in den einzelnen Phasen des aufgelösten Nullpunktes angeordnet. An gleicher Stelle liegen die Messwandler. Bei Verwendung von zwei an der Ein-und Austrittsstelle der Phase angeordneten Stromwandler besteht die Möglichkeit, den Differential-und Maximalschutz in der Schaltung zu kombinieren und so einen dritten Wandler zu ersparen.
Bei dem Differentialschutz für einen elektrischen Apparat A werden die ein-und austretenden Ströme (Fig. 7) gegebenenfalls unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses verglichen. Die für den Vergleich benutzten Wandler sind zumeist Durchführungswandler, die an der Ein-und Austrittsstelle des Stromes angeordnet sind. Die für eine Phase benötigten beiden Wandler lassen sich durch
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einen Differentialwandler, durch den die Hin- und Rückleitung gezogen ist, ersetzen. Beispielsweise wird bei einem Drehstromgenerator G, Fig. 8, der Nullpunkt aufgelöst und jedes Phasenende durch den vor der Klemme der gleichen Phase liegenden Durchführungswandler zurückgeführt. Die drei Phasenenden werden mithin erst hinter den Wandlern zum Nullpunkt zusammengefasst.
Durch die Hin-und Rückführung des Leiters in jedem Wandler wird eine Gegenschaltung der jedem Wandler zugehörigen Flüsse erreicht. In der um den Eisenkern gelegten Sekundärwicklung wird nur bei einer Differenz der beiden Ströme bzw. der Primäramperewindungen eine Spannung entstehen, die die Auslösung der Differentialrelais herbeiführt. 'Die Wandler werden vorteilhaft direkt vor den Klemmen der Maschine angeordnet.
Wenn bei einer Schutzanordnung gleichzeitig Summen-und Differenzstromwandler oder Wandler in diesen Anordnungen verwendet werden, so kann man gemäss der vorliegenden Erfindung einen SummenDifferenzstromwandler verwenden. Insbesondere wird dies der Fall sein, wenn Wandler mit rückgeführtem Primärleiter zum Differentialschutz herangezogen werden und an dem gleichen Apparat Maximalwandler Verwendung finden.
Der Aufbau des Summen-Differenzstromwandlers nach der Erfindung soll im folgenden näher erläutert werden :
In Fig. 9 und 10 stellt E den Eisenkern des Wandlers dar, der wie bei dem Differentialwandler um die Hin-und Rückleitung H und R der Phase gelegt ist. Der Eisenkern B besitzt in der Mitte einen Steg St, der je nach dem Verwendungszweck verschieden grossen Querschnitt bekommt. Insbesondere werden dabei zwei Fälle auftreten, u. zw. der Fall, dass der Eisenquerschnitt des Stegs den zweifachen
Querschnitt des Eisenkerns. B besitzt, oder dass der Eisenkern des Stegs 8t im Querschnitt kleiner gehalten wird als der Eisenkern E. Die erste Anordnung wird hauptsächlich für Messzwecke, die zweite Anordnung hauptsächlich für Maximalschutzeinrichtungen in Frage kommen.
Durch die verschiedene Bemessung des Querschnitts kann man die Verteilung von verschieden hohen Induktionen im Eisen in jeder Weise ausnutzen. Der Steg 8t steht in direkter magnetischer Verbindung mit dem Eisenkern E des Wandlers. Er liegt zwischen der Hin- und Rückleitung Hund R einer Phase. Auf dem Steg St liegt die Summenwicklung 8. Die Differenzwicklung besteht zweckmässig aus mehreren parallel geschalteten Schubwicklungen D gleicher Windungszahl, die über den Eisenkern E gleichmässig verteilt sind. Die parallel geschalteten Schubwicklungen können nebeneinander oder überlappt aufgebracht werden.
Fliesst, wie dies vielfach, insbesondere beim Differentialschutz, vorkommt, der gleiche Strom im Hin- und Rückleiter H und R, Fig. 11, so entstehen im Eisenkern E um die beiden Leiter zwei entgegengesetzt gerichtete magnetische Flüsse F1'F2. Diese Flüsse heben sich bei einem Eisenkern E ohne
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müssen die beiden Wicklungen für Differentialschutzzwecke gegeneinander geschaltet werden. An diese
Gegenschaltung wird das Differentialrelais J gelegt. Das Relais J wird nur dann einen Strom erhalten, wenn der Strom in der Hin-und Rückführung der Primärleiter H und R verschieden gross ist.
Da beide Flüsse den Steg 8t in gleicher Richtung durchfliessen, so muss in der um den Steg 8t gelegten Wicklung S eine Spannung entstehen, die der Summe beider Flüsse entspricht. Durch geeignete Bemessung des Eisenquerschnittes bzw. der Sättigung und der Wicklung 8 kann diese zu Messzwecken oder in Anpassung an ein Überstromrelais zum Überstromschutz benutzt werden. Die Primärwicklung H und B kann gegebenenfalls unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses bei der Hin-und Rückführung aus mehreren Strom schleifen bestehen.
Die Wicklungen D1, D2 können auch bei Summenschaltung nach Fig. 12 verwendet werden. Es könnte dann beispielsweise an die Klemmen A, Beine Messeinrichtung gelegt werden, während an die Stegwicklung 8t ein Überstromsehutz angeschlossen ist. Die Aufteilung der Wicklungen D1'D2 und S in parallel gelegte Schubwicklungen gibt Fig. 13 wieder. Die Schubwicklungen bezwecken eine gleichmässige Verteilung des Flusses, was insbesondere bei unsymmetrischer Lage der Leiter H und R von Wichtigkeit ist. Für die Stegwicklung St besteht gleichzeitig eine Aussenschirmung gegen die Einflüsse von fremden Streufeldern durch den Eisenkern E.
Fig. 14 gibt den Einbau von Summen-Differenzstromwandlern beim Generatorenschutz schematisch wieder. Die an den Wicklungen D liegenden Differentialrelais sind mit J, die an den Wicklungen S liegenden Maximalrelais sind mit M bezeichnet.
Durch Umkehrung der Stromrichtung in einen der beiden Primärleiter wird die am Steg liegende Wicklung zur Differentialwicklung (Fig. 15), während die Wicklung 81 bzw. 82 von dem Summenstrom der beiden Felder F1 und F2 durchflossen wird. An die Wicklungen 81 bzw. 82 können Messinstrumente oder Überstromrelais angeschlossen werden.
Die angegebenen Verwendungsarten sind nur als Beispiele für das Verwendungsgebiet der Summen-
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