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Kombinierter Strom- und Spannungswandler Die Erfindung betrifft einen kombinierten Strom- und Spannungswandler, bei .dem der Stromwandler oberhalb .des Spannungswandlers .angeordnet ist.
Zur Speisung sehr schneller elektronischer Schutzschaltungen sind der induktive Spannungs- wandler und der eisenlose oder ,nur schwach eisenbehaftete Stromwandler besonders gut geeignet. Aufgabe der Erfindung ist es, .einen kombinierten Stromund Spannungswandler zu schaffen, der zwei zur Speisung elektronischer Schutzschaltungen .geeignete Wandler in kostensparender Weise vereinigt.
Der kombinierte Strom- und Spannungswandler gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stromwandler durch eine .aus :einer oder mehreren Windungen bestehende Leiterschleife erregt wird, und dass :die Leiterschleife das Fenster dies die Sekundärwicklung des Stromwandlers tragenden Eisenkernes, ohne denselben zu umschlingen, durchsetzt.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des er- findungsgemässen Strom- und Spannungswandlers dargestellt, der aus dem Topf 1, dem Durchführungsisolator 2 und dem Kopf 3 besteht. Im Topf 1 ist in waagerechter Lage der als Mantelkern ausgebildete Eisenkern 4 des Spannungswandlers angeordnet. Auf dem Mittelschenkel 5 :des Eisenkernes 4 ist die Sekundärwicklung 6 des Spannungswandlers aufgebracht, die durch eine Isolation 7 von der ebenfalls auf dem Mittelschenkel 5 des Eisenkernes 4 .angeordneten Primärwicklung 8 .des Spannungswandlers galvanisch getrennt wird.
Die Primärwicklung 8 des Spannungswandlers ist von dem Strahlungsring 9 umgeben, an den sich das Rohr 10 aus urmagneti- schem Material möglichst geringer elektrischer Leitfähigkeit anschliesst. Primärwicklung 8 und Strahlungsring 9 sind von oder Hochspannungsbandage 11 umgeben, die .in die Hochspannungsdurchführung 12 übergeht, in der die hochspannungsseitige Zuleitung 13 des Spannungswandlers geführt ist. Zur Potentialsteuerung trägt die Hochspannungsdurchführung 12 leitende Beläge 14, 15 und 16.
Konzentrisch um die Hochspannungsdurchführung 12 herum, innerhalb ,des Durchführungsisolators 2 ist der die Sekundär- wicklung 17 des Stromwandlers tragende Eisenkern 18 angeordnet.
Der Stromwandler wird durch .eine .aus einer Windung bestehende Leiterschleife 19 erregt, die wie :die hochspannungsseitige Zuleitung 13 des Spannungswandlers innerhalb der Hochspan- nungsdurchführung 12 des Spannungswandlers geführt ist und somit das Fenster 20 des die Sekundärwicklung 17 des Stromwandlers tragenden Eisenker- nes 18 durchsetzt.
In der Fig. 2 ist nur der Stromwandler des kombinierter Wandlers gezeigt, um eine genaue Darstel- lung seiner Wirkungsweise geben zu können. Auf den aus Eden beiden Teilen 21 und 22 bestehenden, als Ringkern ausgebildeten Eisenkern ist die aus den beiden hintereinander .geschalteten, gegensinnig ge- wickelten Teilwicklungen 23 und 24 bestehende Sekundärwicklung toroidförmig ,aufgebracht. An die Enden 2,5 und 26 :
der Teilwicklungen 23 und 24 ist die Bürde 27 des Stromwandlers angeschlossen. Innerhalb des Eisenkernes und des Rohres 10 ist die aus ,dem Hinleiter 28 und dem Rückleiter 29 gebildete Leiterschleife angeordnet, und zwar vorzugsweise senkrecht zu der Trennfläche 30 der beiden Teilwicklungen 23 und 24.
Die ebenfalls das Fenster 20 des Eisenkernes durchsetzende hochspannungs- seitige Zuleitung 13 des Spannungswandlers ist in beliebiger Lage, jedoch von der Leiterschleife isoliert, innerhalb des Rohres 10 .angeordnet. Um eine Beeinflussung der Sekundärwicklung des Strom-
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wandlers durch den die hochspannungsseitige Zuleitung 13 des Spannungswandlers durchfliessenden Leerlauf- bzw.
Laststrom zu vermeiden, ist auf dien aus den Teilen 21 und 22 bestehenden Eisenkern des Stromwandlers eine weitere Sekundärwicklung 31 aufgebracht, die aus einer gleichmässig !den Eisenkern überdeckenden, gleichsinnig gewickelten Wicklung oder aus mehreren gleichsinnig gewickelten, hintereinander ;geschalteten Teilwicklungen besteht. Die Anschlussenden 32 und 33 der weiteren Sekundärwicklung sind kurzgeschlossen.
Wird die aus dem Hinleiter 28 und dem Rückleiter 29 gebildete Leiterschleife vom Primärstrom durchflossen, dann durchsetzt ihr Magnetfeld den Eisenkern in der .in der Figur gezeigten Weise und induziert in die beiden Teilwicklungen 23 und 24 je eine EMK. Beide EMKs addieren sich infolge des gewählten Wicklungsaufbaues der Sekundärwicklung des Stromwandlers und treiben einen Strom J durch die Bürde 27 des Stromwandlers, der in weiten Bereichen des Primärstromes diesem proportional ist.
Daher ist der erfindungsgemässe Wandler ausserordent- lich gut zur Speisung von Schutzschaltungen geeignet.
Die Wirkung des durch die hochspannungsseitige Zuführung 13 des Spannungswandlers fliessenden Leerlauf- bzw. Laststromes auf das übertragungsver- halten des erfindungsgemässen Stromwandlers wind weitgehend durch die kurzgeschlossene, weitere Sekundärwicklung 31 eingeschränkt.
Es ist also mittels ides beschriebenen kombinierten Strom- und Spannungswandlers möglich, vorzugsweise elektronischen Schutzschaltungen Mess- grössen zuzuführen, die ein getreues Abbild d er Primärvorgänge darstellen.
Gegenüber der Verwendung eines reinen Luftkernes für den Stromwandler bringt der erfindungsgemässe Aufbau des kombinierten Wandlers aus einem induktiven Spannungswandler und einem mit einem Eisenkern ausgerüsteten Stromwandler den Vorteil mit sich, dass der magnetische Kreis des so gebildeten Stromwandlers schwach mit Eisen ,behaftet ist, wodurch die magnetische Kopplung verbessert wird. Ausserdem besitzt der Sekundärkreis eines solchen Stromwandlers eine höhere Induktivität,
die seine Zeitkonstante vergrössert. Dadurch kommt man den Bedürfnissen der elektronischen Schutztechnik sehr entgegen.
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Combined current and voltage converter The invention relates to a combined current and voltage converter in which the current converter is arranged above the voltage converter.
The inductive voltage transformer and the ironless or only weakly iron-core current transformer are particularly suitable for feeding very fast electronic protective circuits. The object of the invention is to create a combined current and voltage converter which combines two converters suitable for feeding electronic protection circuits in a cost-saving manner.
The combined current and voltage transformer according to the invention is characterized in that the current transformer is excited by a conductor loop consisting of: one or more turns, and that: the conductor loop window the iron core carrying the secondary winding of the current transformer without looping around it, interspersed.
1 shows an exemplary embodiment of the current and voltage converter according to the invention, which consists of the pot 1, the bushing insulator 2 and the head 3. In the pot 1, the iron core 4 of the voltage converter, designed as a jacket core, is arranged in a horizontal position. On the middle leg 5 of the iron core 4, the secondary winding 6 of the voltage transformer is applied, which is galvanically separated by an insulation 7 from the primary winding 8 of the voltage transformer, which is also arranged on the middle leg 5 of the iron core 4.
The primary winding 8 of the voltage converter is surrounded by the radiation ring 9, to which the tube 10, made of a primordial magnetic material, is connected with the lowest possible electrical conductivity. Primary winding 8 and radiation ring 9 are surrounded by or high-voltage bandage 11, which merges into the high-voltage bushing 12, in which the high-voltage-side lead 13 of the voltage converter is guided. The high-voltage bushing 12 carries conductive coatings 14, 15 and 16 for potential control.
The iron core 18 carrying the secondary winding 17 of the current transformer is arranged concentrically around the high-voltage bushing 12, within the bushing insulator 2.
The current transformer is excited by a one-turn conductor loop 19 which, like: the high-voltage-side lead 13 of the voltage transformer, is routed within the high-voltage bushing 12 of the voltage transformer and thus the window 20 of the iron core 18 carrying the secondary winding 17 of the current transformer interspersed.
In FIG. 2, only the current converter of the combined converter is shown in order to be able to give an exact illustration of its mode of operation. On the iron core consisting of both Eden parts 21 and 22 and designed as a toroidal core, the secondary winding consisting of the two consecutive, oppositely wound partial windings 23 and 24 is applied in a toroidal shape. At ends 2.5 and 26:
The load 27 of the current transformer is connected to the partial windings 23 and 24. The conductor loop formed from the forward conductor 28 and the return conductor 29 is arranged within the iron core and the tube 10, specifically preferably perpendicular to the separating surface 30 of the two partial windings 23 and 24.
The high-voltage supply line 13 of the voltage converter, which also penetrates the window 20 of the iron core, is arranged in any position within the tube 10, but isolated from the conductor loop. In order to influence the secondary winding of the current
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converter through the no-load or high-voltage supply line 13 of the voltage converter.
To avoid load current, an additional secondary winding 31 is applied to the iron core of the current transformer consisting of parts 21 and 22, which consists of a winding that is evenly wound in the same direction over the iron core or of several partial windings that are wound in the same direction and connected one behind the other. The connection ends 32 and 33 of the further secondary winding are short-circuited.
If the conductor loop formed from the forward conductor 28 and the return conductor 29 is traversed by the primary current, then its magnetic field penetrates the iron core in the manner shown in the figure and induces an emf in each of the two partial windings 23 and 24. As a result of the selected winding structure of the secondary winding of the current transformer, both EMFs add up and drive a current J through the load 27 of the current transformer, which is proportional to the primary current over a wide range.
The converter according to the invention is therefore extremely well suited for feeding protective circuits.
The effect of the no-load or load current flowing through the high-voltage feed 13 of the voltage converter on the transmission behavior of the current converter according to the invention is largely restricted by the short-circuited further secondary winding 31.
It is thus possible, by means of the combined current and voltage converters described, to supply measured variables, preferably electronic protective circuits, which represent a true image of the primary processes.
Compared to the use of a pure air core for the current transformer, the inventive construction of the combined transformer of an inductive voltage transformer and a current transformer equipped with an iron core has the advantage that the magnetic circuit of the current transformer formed in this way is weakly affected by iron, whereby the magnetic Coupling is improved. In addition, the secondary circuit of such a current transformer has a higher inductance,
which increases its time constant. This very much meets the needs of electronic protection technology.