-
Präzisions-Ringkernstromwandler Bei Präzisions-Ringkernstromwandlern,
insbesondere bei solchen für hohe Stromstärken, tritt ganz allgemein das Problem
der gleichmäßigen Magnetisierung des Eisenkernes, in den Vordergrund. Von der gleichmäßigen
Magnetisierung hängen in starkem Maße die Klassengenauigkeit und die Konstanz des
Fehlwinkels eines Wandlers ab.. Vor allem die Lagre und d'ieAnordnung des oder der
Zu- und Ableitungen wiTken weitgehend auf die Genauigkeit dies Meßergebnisses ein.
-
Es ist bereits bekannt, durch Parallelschaltung mehrerer, jedoch sekundärer
Wicklungsabschnitte, die nebeneinander und gleichmäßig auf dem Umfang des Eisenkernes
eines Stromwandlers verteilt angeordnet sind, den geschilderten nachteiligen Einfluß
der ungleichmäßigen Magnetisierung zu vermindern. Durch die bekannte Anordnung läßt
sich nun zwar eine lokale Übersättigung des Stromwandlerkernes vermeiden, da sich
in jedem Abschnitt der Sekundärwicklung des Stromwandlers die dem jeweiligen Primärwicklungsabschnitt
entsprechende Durchflutung einstellen kann, doch kann diese Maßnahme erst dann wirken,
wenn Ungleichheiten im Magnetisierungsfluß des Eisenkernes bereits eingetreten sind.
Bei Stromwandlern mäßig hoher Genauigkeit muß also der Eisenkern überdimensioniert
werden; bei Präzisions-Stromwandlern sehr hoher Genauigkeit läßt sich eine geringe
Verschiebung der Fehlergrößen, insbesondere solcher, welche durch die Lage der Zu-
und Ableitungen in der Schaltanordnung des Stromwandlers bedingt sind, nicht vermeiden.
-
Alle diese Schwierigkeiten werden - ausgehend von einem bekannten
Ringkernstromwandler für Wechselstrom, dessen Primärleiter das Kernfenster zentral
durchsetzt und bei dem mit Hilfe von gleich bemessenen und zentralsymmetrisch auf
den Kern verteilten parallelen Primärwicklungsteilen eine Vermeidung des die Meßgenauigkeit
beeinträchtigenden Einflusses durch den Magnetfluß des primären Rückleiters oder
eines anderen Nachbarleiters bewirkt ist - für Präzisions-R ingkerrrstromwandler
für Wechselstrom, insbesondere für hohe Stromstärken, gemäß der Erfindung dadurch
behoben, daß der Primärleiter erst nach der zentralenDurchsetzung desKernfensters
in mehrere Rückleiter gegabelt ist, die durch zentralsymmetrische Anordnung den
Wandler käfigartig umschließen und sich an der Eintrittsseite des Primärleiters,
vorzugsweise in einer konzentrisch zu der primären Zuleitung angeordneten ringförmigen
Satnmelschiene, vereinigen, daß an diese Zusammenführungsstelle die Ableitung angeschlossen
ist und daß in die Rückleiter Hilfsstromwandler, vorzugsweise Einleiterstromwandler,
eingefügt sind, deren Sekundärwicklungen untereinander eine geschlossene Reihenschaltung
bilden. Diese Anordnung hat insbesondere den Vorteil, daß sich auch bei einer Unsymmetrie
des magnetischen Feldes, z. B. infolge ungleicher Streuwiderstände, oder bei ungleichen.
ohmsch:en Widerständen der Wicklungszweige eine ungleichmäßige Stromverteilung auf
die parallel geschalteten Wicklungszweige nicht einstellen kann, weil in den in
Reihe geschalteten Sekundärwicklungen der Hilfsstromwandler ein Ausgleichsstrom
fließt, der ein bestimmtes Stromstärkenverhältnis in diesen Wicklungszweigen erzwingt.
-
Die Erfindung ermöglicht daher die Herstellung eines Präzisions-Ringkernstromwandlers
für sehr hohe Ströme. Die üblichen Wandler lassen sich auf die verlangte Genauigkeit,
z. B. 1 Promille, nicht schon am Herstellungsort abgleichen, weil die Lage und die
Entfernung des Rückleiters am Herstellungsort noch nicht bekannt sind. Hierdurch
werden die Fehler des Wandlers derartig beeinflußt, daß er aus der in der Fabrik
gemessenen Genauigkeit meist herausfällt.
-
Die zur Vergleichsmessung der Strornverteilunbekanntgewordenen Schubwicklungen
würden auch, wenn sie am normalen Wandler angebracht werden, den Unsymmetrieeinfluß
der Rückleitung nicht völliverhindern können. Eine solche Wicklung würde nur eine
verhältnismäßig geringe Besserung ergeben. Sie wäre identisch mit einer aus mehreren
Teilen bestehenden Sekundärwicklung, deren Teile parallel geschaltet sind.
-
Die hinreichende Konstanz des Wandlers nach der Erfindung wird durch
die zentralsymmetrische Anordnung der Rückleiter bereits wesentlich begünstigt,
doch genügt dies den zu stellenden hohen Anforderungen noch nicht, sondern es müssen
außerdem die
Rückleitungen auch mit ihrem entsprechenden Teilstrom
ausgelastet werden. Diese sehr schwierige Aufgabe wird in ebenfalls sehr einfacher
Weise durch die Einfügung der Ausgleichswandler in die den Präzi sions-Ringkernstromwandler
käfigartig umschließenden Wicklungszweige gelöst, die jeweils solche Zusatz-EMKs
erhalten, daß eine gleichmäßige Aufteilung der Gesamtstromstärke auf die Teilleiter
erzwungen wird, und zwar unabhängig davon, wie die Ableitung weitergeführt wird,
z. B. ob sie senkrecht am Anschluß des Wandlers abgebogen ist oder in dessen Längsrichtung
weiterläuft.
-
Die Erzielung annähernd gleicher Stromverteilungen in mehreren parallel
geschalteten Leitungszweigen durch in diese eingeschaltete Hilfswandler. sogenannte
Stromtransformatoren, deren Sekundärwicklungen eine geschlossene Reihenschaltung
bildenist an sich bekannt. Diese Schaltungen betreffen in dessen nur das Problem
der gleichmäßigen Verteilung von Strömen auf parallele Leitungen, jedoch nicht das
der Erfindung vorangestellte Problem der gleichmäßigen Magnetisierung des Eisenkerns
eines Präzisions-Ringkernstromwandlers, insbesondere für hohe Stromstärken.
-
Die parallel geschalteten primären Wicklungszweige des Wandlers nach
der Erfindung können zwischen zwei vorzugsweise kreisringförmigen Sammelschienen
angeschlossen werden, die vor den Stirnseiten des Wandlers angeordnet sind, so daß
die Sammelschienen über die den Käfig bildenden Rückleiter miteinander verbunden
sind.
-
Zur gleichmäßigen Verteilung der primären Stromstärke auf die einzelnen
Wicklungszweige erhält jeder Hilfsstromwandler dieselbe sekundäre Windungszahl.
-
Für eine extrem geringe Beeinflussung des Meßergebnisses durch die
Zu- und Ableitungen ist es zweckmäßig, wenn diese an den Primärleiter und die z.
B. kreisringförmigen stirnseitig angeordneten Sammelschienen angeschlossenen Ableitungen
in verhältnismäßig kleinem Abstand voneinander aus dem Präzisionswandler herausgeführt
sind.
-
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen Stromwandler gemäß der Erfindung in Richtung
der Rotationsachse des Ringkerns, Fi:g. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig.
1 und Fig.3 eine Darstellung der Verbindungsleitungen in dem Stromwandler.
-
Ein Ringkern 1 mit einer Wicklung 2 wird von dem Primärleiter 3 durchsetzt,
der außerhalb des Wandlers in; einem fahnenartigen Anschlußstück 26 endet. Der zentral
liegende Primärleiter 3 endet innerhalb des Wandlers in einem flanschartigen Teil
4, an den sternförmig die einzelnen Rückleiter 5 bis 10 angeschlossen sind. Diese
Rückleiter verlaufen erst radial nach außen, biegen dann um, so daß sie parallel
zu den Primärleitern liegen, und sind an eine ringförmige Sammelschiene 11 angeschlossen.
Von dieser Sammelschiene führt eine kräftige Verbindungsschiene 12 zu dem Iahnenartigen
Anschlußstiick 13. Die zwischen dem flanschartigen Stück 4 und der Sammelschiene
11 parallel geschalteten primären Rückleiter 5 bis 10 tragen jeder einen Hilfsstromwandler.
Diese Hilfs-Stromwandler enthalten jeder einen Ringkern, der Reihe nach mit 14 bis
19 bezeichnet. und eine Sekundärwicklung, der Reihe nach entsprechend mit 20 bis
25 bezeichnet. Diese Wicklungen 20 bis 25 sind unter sich alle elektrisch in Reihe
geschaltet, wobei der Schaltsinn so gewählt ist, daß bei gleicher Stromrichtung
und gleicher Stromstärke in den parallel geschalteten Rückleitern 5 bis 10 sich
die elektromoto rischen Kräfte, die in den Sekundärwicklungen 20 his 25 induziert
werden, addieren. Die Wicklungen bilden einen geschlossenen Stromkreis, in welchem
die Ausgleichsströme fließen.
-
Bei dein dargestellten Beispiel liegen die Hilfsstromwandler in den
parallel zum Hauptleiter 3 verlaufenden Rückleitungen außerhalb der Sekundärwicklung
des Hauptstroinwandlers. Es kann auch vorteilhaft sein. sie in die radialen Verbindungen
der Rückleiter 5 bis 10 zu legen. die von dem flanschartigen Teil 4 ausgehen. Die
Zu- und Ableitungen zi#. den Primärleitern und der ringförmigen Sammelschiene sind
in verhältnismäßig kleinem Abstand voneinander aus dem Stromwandler herausgeführt.