DE1141023B

DE1141023B - Stromwandler mit zwei magnetisch getrennten Eisenkernen und umschaltbarer Sekundaerwindungszahl

Info

Publication number: DE1141023B
Application number: DEK43917A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Erich Noelke
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1961-06-06
Filing date: 1961-06-06
Publication date: 1962-12-13

Description

Stromwandler mit zwei magnetisch getrennten Eisenkernen und umschaltbarer Sekundärwindungszahl Bei Stromwandlern wird oft eine kleine Überstromziffer gefordert, um beispielsweise Meßinstrumente allein durch das Abkippen des Stromwandlers vor Überströmen zu schützen. Diese Forderung läßt sich bei sekundärseitig umschaltbaren Stromwandlern für verschiedene Amperewindungszahlen, z. B. Einleiterstromwandler, ohne besondere Maßnahmen nicht erfüllen. Ist beispielsweise ein Einleiterstromwandler, der primär nur einen Durchgang aufweist, für die Übersetzungen 500: 5, 1000: 5, 1500: 5, 2000: 5 ausgelegt, so kann eine überstromziffer von z. B. n<5 bei allen Übersetzungsverhältnissen bisher nur durch eine den Sekundärklemmen des Wandlers parallel geschaltete Saugdrossel erreicht werden. Hat nämlich, z. B. bei der Übersetzung von 500: 5 und einem vierfachen Nennstrom, der Wandlerkern die Sättigung erreicht, so wird bei einer Übersetzung von 2000:5, da die Sekundärwindungszahl sich .vervierfacht hat, die Sättigung des Kerns erst bei sechzehnfachem Nennstrom auftreten. Eine den Sekundärklemmen parallel geschaltete Saugdrossel, die immer bei der gleichen Spannung in die Sättigung kommt und den Überstrom an dem Meßinstrument vorbeileitet, so daß mit ihr eine geforderte überstromziffer eingehalten werden kann, ist jedoch schon aus Platzgründen bei manchen Wandlerbauarten nicht verwendbar und stellt außerdem immer eine zusätzliche Verteuerung des Wandlers dar.
Bei Einleiter-Stabstromwandlern hoher Genauigkeit und kleiner überstromziffer ist es bekannt, zwei parallel geschaltete Teilsekundärwicklungen auf zwei Teilkernen vorzusehen, die so ausgelegt sind, daß der erste Kernteil immer, der zweite Kernteil aber nur im Nennstrombereich Leistung liefert, im Überstrombereich hingegen infolge Sättigung eine zusätzliche Belastung für den ersten Kern bis zum Kurzsehluß darstellt. Bei diesem bekannten Wandler wird zwar eine gesonderte Saugdrossel mit ihren anfangs erwähnten Nachteilen vermieden. Dieser Wandler ist jedoch nicht für den Betrieb mit verschiedenen Amperewindungszahlen bei gleicher sekundärer Nennstromstärke vorgesehen.
Bei einem anderen bekannten Stromwandler, der bei gleicher Bürde, also gleichem Sekundärnennstrom, trotz verschiedener Amperewindungszahlen, also verschiedener Meßbereiche, eine gleiche überstromziffer gewährleistet, ist der Aufbau derart vorgenommen, daß sein Eisenkern aus mehreren Teilkernen mit gemeinsamer Primärwicklung besteht, deren Anzahl der Anzahl der vorgesehenen verschiedenen Amperewindungszahlen entspricht und deren Sekundärwicklungen teils in Reihe, teils parallel zu schalten und teils kurzzuschließen sind und jeweils Windungszahlen aufweisen, die der jeweils gewählten Sekundärwicklungssehaltung und den zugeordnet bemessenen Querschnitten der aktiven Teilkerne so entsprechen, daß immer die gleiche überstromziffer erzielt wird. Da bei diesem Wandler Wicklungsteile je nach Amperewindungszahl in Reihe oder parallel geschaltet bzw. kurzgeschlossen werden müssen, ist eine komplizierte Umschaltvorrichtung nötig, deren Kompliziertheit mit der Anzahl der vorgesehenen Amperewindungszahlen steigt.
Die Erfindung zeigt einen Weg, wie bei einem Stromwandler mit verschiedenen Amperewindungszahlen bei gleichem sekundärem Nennstrom eine gleiche überstromziffer ohne Verwendung komplizierter Umschaltvorrichtungen eingehalten werden kann.
Die Erfindung betrifft einen Stromwandler mit zwei magnetisch getrennten, von gleichem Primärstrom magnetisierten Eisenkernen und mit zum Erzielen verschiedener Meßbereiche bei gleichem sekundärem Nennstrom und gleicher überstromziffer umschaltbarer Sekundärwindungszahl, vorzugsweise einen Einleiterstromwandler. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler in an sich bekannter Weise parallel geschaltete Sekundärwicklungen hat, von denen die eine, auf dem einen Kern angebrachte, in der Windungszahl veränderbar ist, daß die Windungszahl dieser Wicklung in solcher Stufung umschaltbar ist, daß der von ihr gelieferte Strom in jedem Meßbereich den Strom der auf dem anderen Kern befindlichen Sekundärwicklung fester Windungszahl so weit ergänzt, wie es das Übersetzungsverhältnis des betreffenden Meßbereiches erfordert, und daß der für die Sekundärwicklung konstanter Windungszahl vorhandene Wandlerkern so bemessen ist, da.ß er bei derjenigen Klemmenspannung seiner sekundären Wicklung gesättigt ist, die durch das Produkt aus Nennbürde, geforderter überstromziffer und sekundärem Nennstrom des gesamten Wandlers bestimmt ist. Die Sekundärwicklung mit fester Windungszahl des einen Kerns ist bei der kleinsten für den Wandler vorgesehenen Amperewindungszahl für den gleichen sekundären Nennstrom ausgelegt wie die Sekundärwicklung umschaltbarer Windungszahl des anderen Kernes bei der größten für den Wandler vorgesehenen Nenn-Amperewindungszahl.
Der konstruktive Aufbau des Wandlers wird vorteilhafterweise so vorgenommen, daß der Kern für die Wicklung fester Windungszahl den gleichen Blechschnitt wie der Kern mit der umschaltbaren Sekundärwicklung aufweist.
An Hand der Zeichnung, die schematisch einen Einleiter-Stromwandler der erfindungsgemäßen Art zeigt, soll die Erfindung näher erläutert werden. Der Wandler soll beispielsweise die Übersetzungen 500: 5, 1000:5, 1500:5, 2000:5 aufweisen und für eine Nennbürde von 0,6 Ohm sowie 5 Ampere sekundärem Nennstrom ausgelegt sein.
Der Primärleiter 1 durchsetzt einen Wandlerkern 2, der eine Sekundärwicklung 3 mit umschaltbaren Wicklungsteilen 4, 5, 6 und 7 trägt. Ebenfalls wird ein Kern 8 vom Primärleiter 1 durchsetzt, der eine Wicklung 9 mit den Sekundärklemmen k, l für den Anschluß der Bürde aufweist. Bei dem obengenannten Beispiel soll die Wicklung 9 mit dem Kern 8 bei einem Primärstrom von 500 Ampere auf 500: 1 übersetzen, d. h. einen Strom von 1 Ampere an die an den Klemmen k, l anzuschließende Bürde liefern. Die Wicklung 4, die 125 Windungen aufweist, ist in der gezeichneten Stellung der Wicklung 9 parallell geschaltet und liefert 4 Ampere bei einer Übersetzung von 500:125, die zusammen mit dem Strom der Wicklung 9 den Meßstrom von 5 Ampere ergeben. Bei einem auftretenden Überstrom wird der Kern 8 beispielsweise beim dreifachen Nennstrom gesättigt, d. h. bei einer Klemmenspannung von 3 - 0,6 - 5 = 9 Volt, und wirkt dann als Saugdrossel.
Bei einer primären Nennstromstärke von 1000 Ampere wird der Umschalter 10 auf die Anzapfung der Wicklung 5 gelegt. Der Wicldungsteil 5 zusammen mit dem Wicklungsteil 4 hat 333 Windungen und übersetzt damit auf 3 Ampere. Die restlichen 2 Ampere werden durch die Wicklung 9, die für 1000 Amperewindungen 500 Windungen aufweist, geliefert. Ungeachtet der höheren Primärstromstärke wird der Kern 8 immer bei der gleichen Klemmenspannung an k-1 in Sättigung geraten, so daß die Bürde wirkungsvoll vor Überströmen geschützt ist. Dieser Schutz tritt selbstverständlich auch ein, wenn bei einer Primärstromstärke von 1500 Ampere die Wicklungsteile 4 bis 6 mit 750 Windungen auf 2 Ampere übersetzen und die Wicklung 9 die restlichen 3 Ampere liefert bzw. wenn bei der Primärstromstärke von 2000 Ampere die WicIdttngsteile 4 bis 7 2000 Windungen aufweisen, also auf 1 Ampere übersetzen, und die restlichen 4 Ampere durch die Wicklung 9 geliefert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Stromwandler, vorzugsweise Einleiterstromwandler, mit zwei magnetisch getrennten, vom gleichen Primärstrom magnetisierten Eisenkernen und mit zum Erzielen verschiedener Meßbereiche bei gleichem sekundärem Nennstrom und gleicher Überstromziffer umschaltbarer Sekundärwindungszahl, dadurch gekennzeichnet, daß er in an sich bekannter Weise parallel geschaltete Sekundärwicklungen (3, 9) hat, von denen die eine (3), auf dem einen Kern (2) angebrachte, in der Windungszahl veränderbar ist, dali die WindungszaM dieser Wicklung (3) in solcher Stufung umschaltbar ist, daß der von ihr gelieferte Strom in jedem Meßbereich den Strom der auf dem anderen Kern (8) befindlichen Sekundärwicklung (9) fester Wind'ungszahl so weit ergänzt, wie es das Übersetzungsverhältnis des betreffenden Meßbereiches erfordert, und daß der für die Sekundärwicklung (9) fester Windungszahl vorhandene Wandlerkern (8) so bemessen ist, daß er bei derjenigen Klemmenspannung seiner sekundären Wicklung (9) gesättigt ist, die durch das Produkt aus Nennbürde, geforderter L7berstromziffer und sekundärem Nennstrom des gesamten Wandlers bestimmt ist.
2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (9) fester Windungszahl des einen Kernes (8) bei der kleinsten für den Wandler vorgesehenen Nenn-Amperewindungszahl für den gleichen sekundären Nennstrom ausgelegt ist wie die Wicklung (3) umschaltbarer Windungszahl des anderen Kernes (2) bei der größten für den Wandler vorgesehenen Nenn-Amperewindungszahl.
3. Stromwandler nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (8) für die Wicklung (9) konstanter Windungszahl den gleichen Blechschnitt wie der Kern (2) mit der umschaltbaren Sekundärwicklung (3) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1018 995; deutsche Gebrauchsmuster Nr.1711227, 1775 297; B. Hague, »Instrument Transformers«, Sir Isaac Pitman & Sons, Ltd., London, 1936, S. 75 und 76.