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Wickelstromwandler mit zwei oder mehr Meßbereichen Wickelstromwandler
mit zwei oder mehr Meßbereichen werden bekanntlich in der Regel so ausgebildet,
daß durch geeignete Umschaltmittel die zwei oder mehr Primärwicklungsteile wahlweise
parallel oder in Reihe umschaltbar sind. Diese bekannten Stromwandler können als
Stützer- oder als Durchführungswandler ausgebildet sein. Nachteilig ist bei diesen
bekannten Stromwandlern, daß für die Umschaltung der Primärwicklung ein beträchtlicher
Aufwand an Anschlußstücken, Schaltstücken usw. erforderlich ist. Auch benötigen
die erforderlichen Umschaltmittel verhältnismäßig viel Platz, der in vielen Fällen
nicht zur Verfügung steht.
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Ferner sind Stromwandler mit zwei oder mehr Meßbereichen bekannt,
bei denen die Primärwicklung mit einer oder mehreren Anzapfungen versehen ist und
je nach dem gewünschten Meßbereich entweder mit ihrem Anfang und ihrem Ende oder
mit ihrem Anfang und einer der Anzapfungen in den vom zu messenden Strom durchflossenen
Leitungszug geschaltet wird. Diese Wandler haben den Vorteil, daß die erforderlichen
Umschaltmittel verhältnismäßig wenig Platz beanspruchen und einfach ausgebildet
sein können; sie haben aber den schwerwiegenden Nachteil, daß der Raumbedarf für
die Primärwicklung wesentlich größer als bei den erstgenannten Wandlern wird, da
der Querschnitt der Primärwicklung entsprechend der höchst vorkommenden Stromstärke
bemessen ist, obwohl nur ein Teil der Wicklung mit dem höchst vorkommenden Strom
durchflossen wird. Außerdem ist bei den bisher bekannten Stromwandlern dieser Art
die Herausführung der Anzapfungen der Primärwicklung verhältnismäßig kompliziert
und damit aufwendig. Bei Verwendung von Kupferseil oder -draht für die Herstellung
der Primärwicklung hat man diesen Nachteil der schlechten Ausnutzung eines Teiles
der Primärwicklung durch. Abstufung der Querschnitte der einzelnen Wicklungsteile
zu vermeiden versucht. Dabei ergibt sich aber der Nachteil eines unübersichtlichen
und bei der Montage schlecht kontrollierbaren Primärwicklungsaufbaues. Außerdem
bereitet die Herausführung der einzelnen Anzapfungen insofern besondere Schwierigkeiten,
als an die einzelnen Klemmstellen verschiedene Leiterquerschnitte gleichzeitig angeklemmt
werden müssen.
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Die Erfindung betrifft einen Wickelstromwandler mit zwei oder mehr
Meßbereichen, dessen als Flachband gewickelte Primärwicklung mit einer oder mehreren
Anzapfungen versehen ist und je nach dem gewünschten Meßbereich entweder mit ihrem
Anfang und ihrem Ende oder mit ihrem Anfang und einer der Anzapfungen in den vom
zu messenden Strom durchflossenen Leitungszug geschaltet wird. Erfindungsgemäß werden
die oben geschilderten Nachteile derartiger Wickelstromwandler dadurch beseitigt,
daß der ständig vom Strom durchflossene Wicklungsteil in seinem Querschnitt entsprechend
der höchsten Stromstärke bemessen ist, während der Querschnitt des anderen bzw.
der anderen Wicklungsteile einen sich aus dem Verhältnis der einzelnen Meßbereiche
(z. B. 4 : 2 : 1) ergebenden Bruchteil (z. B. 1/2 bzw.1/4) des Querschnittes des
erstgenannten Wicklungsteiles beträgt, daß die einzelnen Wicklungsteile in Richtung
der Wickelachse nebeneinander angeordnet sind und daß die Querschnittsverminderung
des oder der betreffenden Wicklungsteile durch entsprechende Verringerung der Breite,
erforderlichenfalls auch der Stärke des Flachbandes erreicht ist, wobei aber sämtliche
Wicklungsteile die gleiche Wickelhöhe aufweisen. Ein derartiger Wickelstromwandler
gemäß der Erfindung hat den großen Vorteil, daß der für die Primärwicklung benötigte
Wickelraum optimal ausgenutzt ist, da die Wickelhöhe und die Wickelbreite so klein
wie nur möglich bemessen werden können, der Wandler also sowohl in der Bauhöhe als
auch in seiner Breite und Tiefe besonders kleine Abmessungen erhalten kann. Der
Aufbau der Primärwicklung eines Stromwandlers gemäß der Erfindung ist sehr einfach
und übersichtlich zu gestalten, ein Vorteil, der besonders bei Einbettung der Primärwicklung
in Gießharz ins Gewicht fällt.
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Wohl ist, wie schon eingangs erwähnt ist, bei Wickelstromwandlern
eine Abstufung des Querschnittes einzelner Wicklungsteile entsprechend den sie jeweils
durchfließenden Strömen an sich bekannt. Für die Erfindung wesentlich ist jedoch,
daß nicht
nur diese an sich bekannte Abstufung vorgesehen ist, sondern
daß außerdem die einzelnen Wicklungsteile der aus Flachband hergestellten Primärwicklung
des Stromwandlers in Richtung der Wickelachse nebeneinander angeordnet sind und
ferner die Querschnittsverminderung des oder der betreffenden Wicklungsteile durch
entsprechende Verringerung der Breite, erforderlichenfalls auch der Stärke des Flachbandes
erreicht ist, wobei aber sämtliche Wicklungsteile die gleiche Wickelhöhe aufweisen.
Erst durch die Kombination dieser Merkmale werden die vorher geschilderten wesentlichen
Vorteile erzielt.
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Ein Ausführungsbeispiel für einen DurchführungswickeIstromwandler
gemäß der Erfindung mit zwei Meßbereichen ist in den Fig. 1, 2 und 3 in drei verschiedenen
Schnitten dargestellt, während die Fig. 4 und 5 in größerem Maßstab den die Umschalteinrichtung
aufweisenden Teil des Wandlers im Schnitt bzw. in Draufsicht (von unten) zeigen.
In der Fig. 6 ist schematisch in Schaltbildform die Primärwicklung für einen solchen
Wickelstromwandler mit zwei Meßbereichen dargestellt, die im Verhältnis 2:1 umschaltbar
sind, während die Fig. 7 und 8 in der gleichen schematischen Darstellung zwei Beispiele
für einen Wandler mit drei im Verhältnis 4:2:1 umschaltbaren Meßbereichen zeigen.
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Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Wandler weist eine aus zwei miteinander
verbundenen Wicklungsteilen 11, 12 bestehende Primärwicklung auf, die in
an sich bekannter Weise in einen Gießharzkörper 13 eingebettet ist. Der Wandler
ist mit zwei zweckmäßig nachträglich einzuschichtenden Eisenkernen 14, 15 mit je
einer Sekundärwicklung 16, 17 (z. B. einem Meßkern und einem Relaiskern) versehen.
Die Sekundärwicklungen können, müssen aber nicht in dem Gießharzkörper 13 mit eingebettet
sein. Der Anfang der Primärwicklung 11, 12 ist an den einen, oben liegenden Primäranschluß
K angeschlossen; das Ende des Primärwicklungsteiles 11 ist mit einem beide Wicklungsteile
rings umfassenden Bügel 18 verbunden (s. Fig. 1 und 2), an dem auch der Anfang des
Wicklungsteiles 12 befestigt ist, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist. Der
Bügel 18 verbindet also die beiden Wicklungsteile 11, 12 miteinander und
stellt somit die Primärwicklungsanzapfung dar, die durch ein in dem Gießharzkörper
13 miteingebettetes Anschlußstück L, in Gestalt eines mit dem Bügel 18 verbundenen
Rundbolzens 19 herausgeführt ist. Das Ende der Primärwicklung, d. h. also das Ende
des Primärwicklungsteiles 12, ist mit einem in dem Gießharzkörper 13 miteingebetteten
Anschlußstück L1 in Gestalt eines Rundbolzens 20 verbunden. Der Primäranschluß L
des Wandlers besteht, wie aus den Fig.4 und 5 besonders deutlich erkennbar ist,
aus einem Leiterstück 21, das in eine in der Mittelachse des Wandlers vorgesehene
Aussparung 22 des Gießharzkörpers 13 einsetzbar ist und eine z. B. angeschweißte
Fahne 23 trägt, durch welche der Primäranschluß L wahlweise mit dem Rundbolzen 20
(Primärwicklungsende) oder mit dem Rundbolzen 19 (Anzapfung der Primärwicklung)
verbunden werden kann. Die Fahne 23 weist einen Zeiger 24 auf, der, wie es an sich
bekannt ist, den gewählten Meßbereich, z. B. 300 (s. Fig. 5) anzeigt. Wird
das Leiterstück 21
mit der Fahne 23 so eingesetzt, daß der Primärschluß L
mit dem Rundbolzen 19 (Anzapfung) verbunden ist, so zeigt der Zeiger auf den in
Fig. 5 mit 600 bezeichneten anderen Meßbereich. Der Wandler ist, wie Fig. 6 schematisch
zeigt, beispielsweise für eine AW-Zahl von 1200 ausgelegt und ist im Verhältnis
2: 1 umschaltbar. Die Höchststromstärke beträgt 600 A, im anderen Meßbereich entsprechend
300 A. Die Primärwicklung hat zwei Windungen. Der Querschnitt Q des Flachbandes,
aus dem der Wicklungsteil 11 gewickelt ist, ist der Höchststromstärke von 600 A
entsprechend bemessen, während der Wicklungsteil 12, durch den maximal 300 A fließen,
aus einem Flachband mit dem Querschitt Q., gewickelt ist. Dieses Flachband hat dieselbe
Stärke wie das Flachband des Wicklungsteiles 11, jedoch nur die halbe Breite. Dadurch,
daß die beiden Wicklungsteile in Richtung der Wickelachse nebeneinander angeordnet
sind und die Querschnittsverringerung des Wicklungsteiles 12 durch Verringerung
der Breite des Flachbandes erzielt wird, ergibt sich eine gleiche Wickelhöhe für
beide Teile und eine kleine Wickelbreite, so daß der Wickelraum optimal ausgenutzt
wird und die Abmessungen des Wandlers besonders klein gemacht werden können. Da
der Bügel 18 beide Wicklungsteile rings umfaßt, braucht er in seinem Querschnitt
nur für die niedrige Stromstärke (im Beispiel gemäß Fig. 6 also für 300 A) bemessen
zu sein, wodurch sich wieder eine Verringerung der Wandlerbreite ergibt.
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Der aus den Fig. 1 bis 5 ersichtliche Aufbau der Primärwicklung hat
auch den Vorteil, daß sich das Einbetten der Primärwicklung in Gießharz besonders
einfach gestaltet. Die Wicklung mit ihren Anschlüssen ist nämlich in sich so stabil,
daß sie frei tragend ohne zusätzliche Distanzstücke od. dgl. in die Gießform eingehängt
oder eingesetzt werden kann.
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Die Fig. 7 zeigt schematisch den Primärwicklungsaufbau für einen im
Verhältnis 4 : 2: 1 umschaltbaren Wickelstromwandler, der für 800 AW ausgelegt ist.
Der eine Wicklungsteil 25 ist für die Höchststromstärke von 400 A bemessen
und weist zwei Windungen auf. Der zweite, für 200 A ausgelegte Wicklungsteil 26
hat auch zwei Windungen und ist aus einem Flachband der gleichen Stärke, jedoch
der halben Breite wie das Flachband des Wicklungsteiles 25 hergestellt. Der dritte
Wicklungsteil 27 ist aus Flachband der gleichen Breite, jedoch der halben Stärke
wie das Flachband des benachbarten Wicklungsteiles 26 gewickelt und weist vier Windungen
auf. Er ist also für die niedrigste Stromstärke von 100 A bemessen. Auch bei diesem
Beispiel haben alle Wicklungsteile die gleiche Wickelhöhe und füllen den Wickelraum
optimal aus. Die Fig. 8 zeigt einen ähnlichen. Wicklungsaufbau für einen Wandler
mit 600 AW. Seine drei Wicklungsteile sind mit 28, 29 und 30 bezeichnet. Die Bemessung
ihrer Querschnitte entspricht im Prinzip dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel, nur
haben die Wicklungsteile 28 und 29 je eine Windung, der Wicklungsteil
30 entsprechend zwei Windungen. Bei dem konstruktiven Aufbau der in Fig.7
und 8 dargestellten Primärwicklungen kann man auch einen Bügel 18 wie beim
ersten Ausführungsbeispiel verwenden, der dann die beiden ersten Wicklungsteile
25, 26 bzw. 28, 29 umfaßt. Der dritte Wicklungsteil 27 bzw. 30 liegt außerhalb
des Bügels und muß mit dem Ende des zweiten Wicklungsteiles 26 bzw. 29 in geeigneter
Weise verbunden und sein Ende an ein zusätzliches Anschlußstück angeschlossen werden.
Der Umschaltkopf für diese Wandler kann ähnlich wie beim ersten Beispiel ausgebildet
sein; er muß nur drei wählbare Stellungen für den
drehbaren oder
umsetzbaren Primäranschluß L aufweisen.
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Der Wickelstromwandler gemäß der Erfindung kann auch als Stützerstromwandler
ausgebildet sein, bei dem beide Primäranschlüsse K und L auf der gleichen Wandlerseite
liegen. Er kann aber auch so gestaltet sein, daß er wahlweise als Stützer- oder
als Durchführungswandler verwendbar ist, indem man in an sich bekannter Weise den
Anschluß K nicht nur oben, sondern auch unten neben dem Anschluß L vorsieht. Die
beiden Anschlüsse K müssen dann durch ein Leitungsstück miteinander verbunden werden,
das außerhalb des Kernfensters durch den Wandlerkörper hindurchgeführt ist.