DE1516202B1

DE1516202B1 - Transducer

Info

Publication number: DE1516202B1
Application number: DE19641516202
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gericke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-04-10
Filing date: 1964-04-10
Publication date: 1970-01-15

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßwandler für Wechselstrom mit einem einen stab- oder schleifenförmigen Primärleiter umschließenden Eisenkern mit zwei parallelgeschalteten, gegensinnig auf je eine Kernhälfte gewickelten Sekundärwicklungsteilen. The invention relates to a transducer for alternating current with a a rod-shaped or loop-shaped primary conductor enclosing an iron core with two Secondary winding parts connected in parallel and wound in opposite directions on each half of the core.

Es ist bekannt, die rasche Vergrößerung des Fehlers eines Meßwandlers mit steigendem Primärstrom dazu auszunutzen, die an die Sekundänvicklung des Wandlers angeschlossenen Meßinstrumente vor zu hohen Überströmen zu schützen. Das Überstromverhalten eines Meßwandlers wird durch die Überstromziffer charakterisiert. Unter der tJberstromziffer bei Nennbürde, die als Nennüberstromziffer bezeichnet wird, versteht man bei Stromwandlern dasjenige Vielfache des primären Nennstromes, bei dem der Stromfehler bei Nennbürde10 O/o beträgt. It is known the rapid increase in the error of a transducer with increasing primary current to use the secondary winding of the converter to protect connected measuring instruments from excessive overcurrents. The overcurrent behavior of a measuring transducer is characterized by the overcurrent figure. Below the overcurrent figure at nominal burden, which is referred to as nominal overcurrent figure, is understood with current transformers that multiple of the primary nominal current at which the current error at nominal burden10 O / o is.

Eine Herabsetzung der Überstromziffer zur Erzielung der oben beschriebenen Effekte ist bei den bekannten Stromwandlern dadurch erzielt worden, daß man den Eisenkern aus einem Material hoher Permeabilität und niedriger Sättigungsin duktion hergestellt hat. Die Verwendung hochwertigen Kernmaterials bedeutet jedoch eine erhebliche Verteuerung der Herstellungskosten des Meßwandlers. A reduction in the overcurrent figure to achieve the above Effects has been achieved in the known current transformers in that one Iron core made of a material with high permeability and low saturation induction made. However, using high quality core material means one considerable increase in the manufacturing costs of the transducer.

Dieser Nachteil läßt sich bei einem Meßwandler für Wechselstrom vermeiden, der gemäß der Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist: a) Der Primärleiter durchsetzt den Kern unsymmetrisch in einer solchen Lage, daß dieser durch den Primärleiter wesentlich ungleichförmig magnetisiert wird, b) der Eisenkern besteht aus nicht hochwertigem Kerneisen, d. h. mit im Wandler-Nennstrombereich niedriger Permeabilität und hoher Sättigungsinduktion im Verhältnis zu hochwertigem Kerneisen, c) der Wandler dient zum Speisen mindestens eines nicht wesentlich über seinen Nennstrombereich belastbaren Meßinstrumentes. This disadvantage can be avoided with a transducer for alternating current, which is characterized according to the invention by the combination of the following features is: a) The primary conductor penetrates the core asymmetrically in such a position, that this is magnetized substantially non-uniformly by the primary conductor, b) the iron core consists of non-high quality core iron, d. H. with in the transformer rated current range low permeability and high saturation induction in relation to high quality Core iron, c) the converter serves to feed at least one not significantly over its rated current range resilient measuring instrument.

Ein gemäß der Erfindung aufgebauter Meßwandler besitzt gegenüber den bekannten Meßwandlern nicht nur den Vorzug eines aus billigerem Kemmaterial hergestellten Eisenkernes, sondern bietet darüber hinaus den Vorteil, daß die Oberstromziffer auch nach Festlegung der Kern- und Wicklungsdaten, z. B. bei der Vorprüfung, verändert werden kann. A transducer constructed according to the invention has opposite the known transducers not only have the advantage of being made of cheaper core material manufactured iron core, but also offers the advantage that the upper current figure even after defining the core and winding data, e.g. B. in the preliminary test, changed can be.

Durch Anderung der magnetischen Kopplung zwischen Primärleiter und Sekundärwicklung kann die Oberstromziffer stetig eingestellt werden, wobei selbstverständlich darauf geachtet werden muß, daß sich das Fehlerverhalten des Wandlers im Rahmen der Klassengenauigkeit hält.By changing the magnetic coupling between the primary conductor and Secondary winding, the overcurrent figure can be continuously adjusted, of course Care must be taken that the error behavior of the converter is within the framework that holds class accuracy.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Meßwandlers gemäß der Erfindung dargestellt. In Fig. 1 is an embodiment of the transducer according to the Invention shown.

Auf den vorzugsweise aus den Kemhälften 10 und 11 bestehenden Eisenkern ist die Sekundärwicklung aufgebracht, die aus zwei gegeneinander geschalteten Wicklungsteilen 12 und 13 besteht. Die Wicklungsteile 12 und 13 sind gegensinnig gewickelt und an ihren Enden zusammengeschaltet. An die zusammengeschalteten Enden 14 und 15 der Sekundärwicklungsteile ist die Bürde 16 angeschlossen. Im Fenster des aus den Kernhälften 10 und 11 bestehenden Eisenkernes ist der stabförmige Primärleiterl7 unsymmetrisch angeordnet. Wird der Eisenkern zusammen mit der Sekundärwicklung um eine senkrecht aus der Zeichenebene herausragende, durch den Mittelpunkt des I Kernfensters verlaufende Achse gedreht, dann ändert sich die unsymmetrische Lage des stabförmigen Primärleiters 17 gegenüber den Enden 14 und 15 der Sekundärwicklungsteile. On the iron core, which preferably consists of the core halves 10 and 11 the secondary winding is applied, which consists of two winding parts connected against one another 12 and 13 consists. The winding parts 12 and 13 are wound in opposite directions and on their ends interconnected. At the interconnected ends 14 and 15 of the Secondary winding parts, the burden 16 is connected. in the Window of the core halves 10 and 11 existing iron core, the rod-shaped primary conductor is asymmetrical arranged. Will the iron core together with the secondary winding around a perpendicular protruding from the plane of the drawing and running through the center of the I core window If the axis is rotated, the asymmetrical position of the rod-shaped primary conductor changes 17 opposite ends 14 and 15 of the secondary winding parts.

Da stets der dem Primärleiterl7 naheliegende Teil des Eisenkernes eine höhere Induktion als der entferntliegende andere Teil aufweist, wird also im Verlaufe der Drehbewegung, des Eisenkernes die Lage der die Wicklungsteile 12 und 13 tragenden Kernhälften 10 und 11 gegenüber den beiden unterschiedliche Induktionen aufweisenden Teilen des Eisenkernes verändert.Since always the part of the iron core that is close to the primary conductor has a higher induction than the other distant part, so in the Course of the rotary movement, the iron core, the position of the winding parts 12 and 13 supporting core halves 10 and 11 compared to the two different inductions exhibiting parts of the iron core changed.

Erstreckt sich der Teil des Eisenkernes, der eine höhere Induktion aufweist, nur auf die eine Kernhälfte und der andere Teil mit niedriger Induktion nur auf die andere Kernhälfte, dann tritt keine Herabsetzung der Oberstromziffer auf, da die Indukflonsunterschiede im Eisenkern durch Ausgleichströme abgebaut werden. Eine Herabsetzung der Oberstromziffer erfolgt erst dann, wenn infolge Drehung des Eisenkernes die Teile unterschiedlicher Induktion nicht mehr je eine Kernhälfte überdecken, sondern sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel mehr oder Weniger über beide Kernhälften erstrecken. Infolge des gewählten Wicklungsaufbaues der Sekundärwicklungsteile werden dann in die Wicklungsteile 12 und 13 EMKs induziert, die einander entgegengerichtet und deren Amplituden vom Drehwinkel abhängig sind. Sind die Amplituden gleich groß, dann fließt über die Wicklungsteile 12 und 13 überhaupt kein Ausgleichstrom. Dieser Fall tritt ein, wenn sich die Teile unterschiedlicher Induktion gleichmäßig über beide Kernhälften erstrecken, d. h. wenn eine der Trennfläche 18 oder 19 der Kernhälften 10 und 11 bzw. ein Ende 14 oder 15 der gegeneinander geschalteten Wicklungsteile 12 und 13 den kleinsten Abstand von dem stabförmigen Primärleiter 17 hat. Diese Lage der Enden der Wicklungsteile stellt den Extremfall dar und ergibt die niedrigste Überstromziffer. Extends the part of the iron core that has a higher induction only on one half of the core and the other with low induction only on the other half of the core, then there is no reduction in the upper current figure on, since the inductive differences in the iron core are reduced by equalizing currents. The overcurrent figure is only reduced if, as a result of the rotation of the Iron core, the parts of different induction no longer each have a core half overlap, but more or less over both, depending on the angle of rotation Extend core halves. As a result of the selected winding structure of the secondary winding parts are then induced in the winding parts 12 and 13 EMFs, which are directed opposite each other and their amplitudes are dependent on the angle of rotation. If the amplitudes are the same, then no equalizing current flows at all via the winding parts 12 and 13. This Case occurs when the parts of different induction are evenly spread over both core halves extend, d. H. if one of the separation surfaces 18 or 19 of the core halves 10 and 11 or one end 14 or 15 of the winding parts connected against one another 12 and 13 has the smallest distance from the rod-shaped primary conductor 17. These The position of the ends of the winding parts represents the extreme case and results in the lowest Overcurrent digit.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßwandlers dargestellt, bei dem der Primärleiter als Leiterschleife ausgebildet ist. In Fig. 2 is an embodiment of the transducer according to the invention shown, in which the primary conductor is designed as a conductor loop.

Auf den aus den Kernhälften 20 und 21 zusammen gesetzten Eisenkern ist die aus den Wicklungsteilen 22 und 23 bestehende Sekundärvvicklung aufgebracht. Die Sekundärwicklungsteile 22 und 23 sind gegensinnig gewickelt und gegeneinander geschaltet.On the iron core composed of the core halves 20 and 21 the secondary winding consisting of winding parts 22 and 23 is applied. The secondary winding parts 22 and 23 are wound in opposite directions and against each other switched.

An die Enden 24 und 25 der gegeneinander geschalteten Sekundärwicklungsteile ist die Bürde 26 angeschlossen. Der eine Leiterteil 27 des als Leiterschleife ausgebildeten Primärleiters ist symmetrisch im Fenster 28 des Eisenkernes angeordnet, während der andere Leiterteil (Rückleiter) 29 außerhalb des Eisenkernes verläuft. In der gezeigten Lage des Rückleiters 29 werden, wenn der Primärleiter von einem Strom durchflossen wird, von dem Rückleiter 29 Induktionsunterschiede in den Kernhälften 20 und 21 erzeugt, die jedoch infolge des gewählten Wicklungsaufbaues der Sekundärwicklung durch diese Wicklung durchfließende Ausgleichströme abgebaut werden. Wird der Eisenkern zusammen mit den aufgebrachten Sekundärwicklungsteilen 22 und 23 um den einen Leiterteil 27 der Leiterschleife gedreht, dann gelangt der außerhalb des Eisenkernes verlaufende Rückleiter 29 in eine gegenüber den Enden 24 und 25 der Sekundärwicklungsteile unsymmetrische Lage. Da stets der dem Rückleiter 29 naheliegende eine Teil des Eisenkernes eine höhere Induktion als der entferntliegende andere Teil aufweist, wird also im Verlaufe der Drehbewegung des Eisenkernes die Lage der die Wicklungsteile 22 und 23 tragenden Kernhälften 20 und 21 gegenüber den beiden unterschiedlich hohe Induktionen aufweisenden Teilen des Eisenkernes verändert. Da die Vorgänge, die sich bei der Drehung des Eisenkernes abspielen, weitgehend mit denen übereinstimmen, die bereits bei der Beschreibung der F i g. 1 dargelegt sind, soll an dieser Stelle nur auf diese Ausführungen verwiesen werden. Es ist also auch bei dem gemäß F i g. 2 aufgebauten Wandler möglich, mittels Drehung des die Sekundärwicklungsteile 22 und 23 tragenden Eisenkernes die Überstromziffer zu verändern bzw. herabzusetzen.At the ends 24 and 25 of the secondary winding parts connected against one another the burden 26 is connected. The one conductor part 27 of the designed as a conductor loop Primary conductor is arranged symmetrically in the window 28 of the iron core while the other conductor part (return conductor) 29 runs outside the iron core. In the shown position of the return conductor 29 when the primary conductor is from a current is traversed, from the return conductor 29 induction differences in the core halves 20 and 21 generated, however, as a result of the selected winding structure of the secondary winding equalizing currents flowing through this winding are reduced. Becomes the iron core together with the applied secondary winding parts 22 and 23 µm the If a conductor part 27 of the conductor loop is rotated, then it comes outside of the iron core extending return conductor 29 in one opposite the ends 24 and 25 of the secondary winding parts unbalanced position. Since the part of the iron core that is close to the return conductor 29 is always has a higher induction than the other distant part, so in the Course of the rotary movement of the iron core the position of the winding parts 22 and 23 supporting core halves 20 and 21 compared to the two different induction levels exhibiting parts of the iron core changed. Since the processes involved in the Rotation of the iron core play, largely coincide with those that already exist in the description of FIG. 1 is only intended at this point these explanations are referred to. It is therefore also in the case of the FIG. 2 built Converter possible by rotating the secondary winding parts 22 and 23 supporting Iron core to change or reduce the overcurrent figure.

Bei einem Meßwandler, bei dem der Primärleiter als Leiterschleife ausgebildet ist, läßt sich die Überstromziffer mittels Drehung des die Sekundärwicklungsteile tragenden Eisenkernes auch dann herabsetzen, wenn der eine Leiterteil unsymmetrisch im Fenster des Eisenkernes angeordnet ist. Ist die Leiterschleife beispielsweise aus der in der F i g. 2 gezeigten Lage heraus nach oben verschoben, dann folgt daraus schon eine Herabsetzung der Uberstromziffer, die durch Drehung des Eisenkernes noch weiter verkleinert wird. In the case of a transducer in which the primary conductor is a conductor loop is formed, the overcurrent factor can be determined by rotating the secondary winding parts reduce the load-bearing iron core even if one of the ladder sections is asymmetrical is arranged in the window of the iron core. Is the conductor loop for example from the in FIG. 2 moved out upwards, then it follows already a reduction in the overcurrent factor, which is still achieved by rotating the iron core is further reduced.

Patentansprüche: 1. Meßwandler für Wechselstrom mit einem einen stab- oder schleifenförmigen Primärleiter umschließenden Eisenkern mit zwei parallelgeschalteten, gegensinnig auf je eine Kernhälfte gewickelten Sekundärwicklungsteilen, g e k e n n -zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) der Primärleiter durchsetzt den Kern unsymmetrisch in einer solchen Lage, daß dieser durch den Primärleiter wesentlich ungleichförmig magnetisiert wird, b) der Eisenkern besteht aus nicht hochwertigem Kerneisen, d. h. mit im Wandler-Nennstrombereich niedriger Permeabilität und hoher Sättigungsinduktion im Verhältnis zu hochwertigem Kerneisen, c) der Wandler dient zum Speisen mindestens eines nicht wesentlich über seinen Nennstrombereich belastbaren Meßinstrumentes. Claims: 1. transducer for alternating current with a one rod or loop-shaped iron core enclosing the primary conductor with two parallel-connected, Secondary winding parts wound in opposite directions on each half of the core, g e k e n n - characterized by the combination of the following features: a) the primary conductor penetrates the core unbalanced in such a position that it passes through the primary conductor is magnetized substantially non-uniformly, b) the iron core does not consist of high quality core iron, d. H. with low permeability in the converter rated current range and high saturation induction in relation to high quality core iron, c) the transducer serves to feed at least one not significantly above its rated current range resilient measuring instrument.

Claims

2. A transducer according to claim 1, characterized by the utilization also of the return conductor of the primary conductor running outside the core window to the Generating the substantially non-uniform magnetization.

3. A transducer according to claim 1 or 2, modified so that the Primary conductor penetrates the core in a symmetrical position, while only the return conductor this primary conductor part to generate the substantially non-uniform magnetization serves.