CH495654A - Linearisierter Stromwandler - Google Patents

Description

  
 



  Linearisierter Stromwandler
Stromwandler in Hochspannungsnetzen für den Betrieb von Netzschutzeinrichtungen müssen über einen sehr grossen Strombereich die Primärströme form- und phasengetreu auf die Sekundärseite übertragen. Die zum Ansprechen dieser Schutzeinrichtungen erforderlichen Leistungen müssen ausreichend zur Verfügung stehen.



  Die ständige Zunahme des elektrischen Energieverbrauches führt zu zunehmender Vermaschung der Versorgungsnetze, die auch entsprechend grössere Kurzschlussleistungen aufweisen.



   Stromwandler, deren Eisenkerne in herkömmlicher Art aufgebaut sind, kommen insbesondere bei hohen Kurzschlussströmen mit überlagertem Gleichstromglied rasch in das Gebiet der Sättigung, so dass erhebliche Verzerrungen der Sekundärströme eintreten. Die notwendige verzerrungsfreie Übertragung des   Primärstro-    mes auf die Sekundärseite wenigstens für die Dauer weniger Halbperioden, während der dann die Schutzeinrichtungen ansprechen, erfordert besondere Massnahmen. Aus diesem Grunde hat man im Eisenkern Luftspalte vorgesehen und damit die Wandlerzeitkonstante klein gestaltet. Dadurch ist eine Verkleinerung der durch das Gleichstromglied sonst verursachten Induktionserhöhung möglich bzw. wird der kritische Sättigungswert langsamer oder gar nicht erreicht, so dass die Schutzeinrichtungen mit Sicherheit betätigt werden können.

  Der Nachteil dieser sogenannten linearisierten Stromwandler besteht darin, dass durch die Verkleinerung ihrer Hauptinduktivität der Leerlaufstrom stark ansteigt und damit grosse Fehler im Nennstrombereich auftreten, die sie für die Speisung von Mess- und Schutzeinrichtungen in diesem Bereich ungeeignet machen.



   Es ist schon eine Schaltungsanordnung bekannt, die die angegebenen Nachteile dadurch vermeidet, dass sie zwei getrennte Stromwandler vorsieht. Dabei ist der eine Stromwandlerkern ohne Luftspalt ausgeführt und dem unteren Teil des Strombereiches zugeordnet, in dem er mit einem kleinen Fehler arbeitet. Für den oberen Teil des Strombereiches, in dem das normale Magnetmaterial in das Gebiet der Sättigung kommt, ist ein mit einem oder mehreren Luftspalten versehener Stromwandlerkern vorgesehen, der im   Oberstromgebiet    eine lineare Charakteristik aufweist. Die Umschaltung vom Stromwandler mit hoher Genauigkeit auf den linearisierten Stromwandler erfolgt bei einer bestimmten Grösse des Primärstromes durch ein Relais. Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist, dass zwei Stromwandler und ein zusätzliches Relais erforderlich sind.



   Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stromwandler zu schaffen, der bei stationärem Betrieb einen kleinen Fehler besitzt und im   Überstromgebiet    eine lineare Charakteristik aufweist. Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemässen linearisierten Stromwand   ler    dadurch gelöst, dass sein Eisenkern in hinsichtlich des Weges des magnetischen Flusses parallel liegende Kernteile unterteilt ist, von denen der eine mindestens einen Luftspalt aufweist, während der oder die anderen Kernteile eisengeschlossen ausgeführt sind und bei Strömen bis zur Grösse des Nennstromes den oder die Luftspalte des ersten Kernteiles magnetisch überbrücken.



   In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele für den Eisenkern eines linearisierten Stromwandlers gemäss der Erfindung dargestellt.



   In der Fig. 1 ist ein Eisenkern in der Draufsicht gezeichnet. Dieser Eisenkern besteht aus einer Mehrzahl aufeinandergeschichteter Bleche 11, die alle ringscheibenförmig ausgebildet und mit Luftspalten 12 unter Befassung eines Mittelsteges 13 in jedem Luftspalt versehen sind. Diese Mittelstege 13 und der zwischen ihnen in ihrem Bereich liegende Ringscheibenteil der Bleche 11 bilden den luftspaltlosen Kernteil.



   Der in der Fig. 2 dargestellte Eisenkern unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten dadurch, dass  seine ringscheibenförmigen Bleche 14 mit Luftspalten 15 unter Belassung von aussen und innen liegenden Stegen 16 und 17 in jedem Luftspalt versehen sind. Hier bildet der Ringscheibenteil der Bleche 14, der im Bereich der Luftspalte 15 liegt, den die Luftspalte aufweisenden Kernteil. Es ist jedoch auch möglich, entweder nur die Stege 16 oder nur die Stege 17 vorzusehen, so dass der Eisenkern nur einen luftspaltlosen Kernteil aufweist.



   Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Schichtkern ist in den Fig. 3 und 4 im Schnitt und in Draufsicht gezeichnet. Er besteht aus den mit 18, 19 und 20 bezeichneten Teilen. 19 und 20 sind Ringscheibenbleche, die die luftspaltlosen Kernteile bilden und zwischen denen der die Luftspalte 21 aufweisende Kernteil 18 angeordnet ist. Dieser Kernteil 18 besteht aus einer Mehrzahl aufeinandergeschichteter Bleche in Gestalt von Ringscheibensegmenten, zwischen denen sich die Luftspalte 21 befinden. Zum besseren Verständnis ist in Fig. 4 der oberhalb des Luftspaltes 21 liegende Bereich der Ringscheibenbleche 19 weggeschnitten dargestellt, so dass der Kernteil 18 mit dem Luftspalt 21 sowie dem darunterliegenden Kernteil 20 zu erkennen ist. Die Ringscheibenbleche 19 und 20 dienen gleichzeitig der mechanischen Verfestigung bzw. Halterung des die Luftspalte aufweisenden Kernteiles.

  Es ist auch möglich, nur auf einer Seite des die Luftspalte aufwei   senden Kernteiles    18 Ringscheibenbleche ohne Luftspalt, also entweder die Ringscheibenbleche 19 oder die Ringscheibenbleche 20, vorzusehen.



   Die Fig. 5 und 6 zeigen einen als Wickelkern ausgeführten Eisenkern für einen linearisierten Stromwandler. Der Luftspalte aufweisende Kernteil ist als Wickelkern aus einem durchlaufenden Band hergestellt und in Segmente 22 unterteilt, zwischen denen sich die Luftspalte 23 befinden. Innerhalb und ausserhalb dieses die Luftspalte aufweisenden Kernteiles ist je ein aus einem durchgehenden Band gewickelter Kernteil 24 bzw. 25 angeordnet. Diese Kernteile 24 und 25 bilden die luftspaltlosen Kernteile und können gleichzeitig zur mechanischen Verfestigung bzw. Halterung des die Luftspalte aufweisenden Kernteiles dienen. Auch hier ist es möglich, entweder nur den Kernteil 24 oder nur den Kernteil 25 vorzusehen.

  Bei der Herstellung dieses Eisenkernes geht man zweckmässig so vor, dass zunächst der innere Kernteil 24 gewickelt wird; um diesen herum werden die Segmente 22 angeordnet und um diese der Kernteil 25 herumgewickelt. Die Herstellung dieses Eisenkernes ist also ebenso einfach wie die Herstellung der in den Fig. 1-4 dargestellten Eisenkerne.

 

   Zur bestmöglichen Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist der Querschnitt des bzw.



  der luftspaltlosen Kernteile etwa einhundert- bis zweihundertmal kleiner zu bemessen als der Querschnitt des bzw. der die Luftspalte enthaltenden Kernteile.



   Die Eisenkerne für die linearisierten Stromwandler gemäss der Erfindung können auch statt der in den Fig. 1-6 gezeichneten Ringform in Gestalt von rechteckigen Rahmenkernen ausgeführt sein.



   Auch ist es möglich, auf einem der luftspaltlosen Kernteile 19, 20, 24 oder 25 der Eisenkerne gemäss der Fig. 3-6 eine Sekundärwicklung aufzubringen, an die dann   Messeinrichtungen    für den Nennstrombereich angeschlossen werden können. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Linearisierter Stromwandler, dadurch gekennzeichnet, dass sein Eisenkern in hinsichtlich des Weges des magnetischen Flusses parallel liegende Kernteile unterteilt ist, von denen der eine mindestens einen Luftspalt aufweist, während der oder die anderen Kernteile eisengeschlossen ausgeführt sind und bei Strömen bis zur Grösse des Nennstromes den oder die Luftspalte des ersten Kernteiles magnetisch überbrücken.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Linearisierter Stromwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des oder der eisengeschlossenen Kernteile um ein Vielfaches kleiner ist als der Querschnitt des den oder die Luftspalte aufweisenden Kernteiles.

   2. Linearisierter Stromwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern aus einer Mehrzahl aufeinandergeschichteter Bleche mit mindestens einer Querschnittsverengung in Form eines aussen und/oder innen liegenden Steges besteht, der zur Bildung des oder der eisengeschlossenen Kernteile dient.

   3. Linearisierter Stromwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern aus einer Mehrzahl aufgeschichteter Bleche mit mindestens einer Querschnittsverengung in Form eines Mittelsteges besteht, der zur Bildung des eisengeschlossenen Kernteiles dient.

   4. Linearisierter Stromwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der die Luftspalte aufweisende Kernteil aus einer Mehrzahl aufeinandergeschichteter Bleche in Gestalt von Ringscheibensegmenten besteht, während der oder die eisengeschlossenen Kernteile aus ein- oder beidseitig auf die Ringscheibensegmente aufgelegten ringscheibenförmigen Blechen bestehen.

   5. Linearisierter Stromwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der die Luftspalte aufweisende Kernteil ein aus Band gewickelter Bandkern ist, in dem durch Teilung in Segmente Luftspalte geschaffen sind, während der oder die eisengeschlossenen Kernteile aus einem ausserhalb und/oder innerhalb der Bandkernsegmente aufgewickelten durchgehenden Band bestehen.

   6. Linearisierter Stromwandler nach Patentanspruch und Unteranspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine nur einen eisengeschlossenen Kernteil umfassende Sekundärwicklung zum Anschluss von Messeinrichtungen für die Messung von Strömen bis zur Grösse des Nennstromes vorgesehen ist 7. Linearisierter Stromwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die eisengeschlossenen Kernteile gleichzeitig der Halterung der Luftspalte aufweisenden Kernteile dienen.