DE1538014A1 - Saettigungsstromwandler - Google Patents

Description

Maschinenfabrik Oerlikon, Zürich-Oerlikon (Schweiz) Sät t igungs a tromwandler»

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sättigungs-.stromwandler mit mindestens zwei magnetischen Zweigen, wobei einer dieser Zweige einen Luftspalt besitzt.

Bei Vernachlässigung des Magnetisierungsstromes ist der Sekundärstrofii eines Stromwandlers seinem Primärstrom proportional. Oftmals ist es Jedoch erwünscht, den Sekundärstrom zu begrenzen, um hierdurch empfindliche Verbraucher, beispielsweise Relais, die an der Sekundärwicklung liegen, zu schützen. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, für den Eisenkörper eines Stromwandlers ein Material zu verwenden, das eine magnetische Kennlinie mit scharfem Sättigungsknick aufweist. Die hierbei eintretenden Vorgänge seien an Hand von Pig. 1 und 2 erläutert. Gemäss Fig. 1 ist auf der Abszisse der Magnetisierungsstrom J, auf der Ordinate der magnetische Fluss 0 aufgetragen. Im Kurventeil a wird eine relativ starke Flussänderung möglich, im Kurventeil b ist diese hingegen praktisch gleich Null. Da nach dem Induktionsgesetz eine endliche elektromotorische Kraft e auch einen endlichen Differentialquotientend0/dt voraussetzt (d0 = Flusselement,dt = Zeit-„ element), müssen nach Ueberschreitung des Sättigungsknickpunktes k die sekundäre EMK und der sekundäre Strom des Vandlers auf Null

Unterlagen lArt. 7 § I Ab₈.2 Nr. l Satz 3 des ÄnderunflSflee. v. 4.9.19t),

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absinken. Pig. 2 zeigt diese Verhältnisse unter der Voraussetzung einer rein ohmseheη Last im Sekundärkreis, ip stellt den Sekundärstrom dar, wie er ohne Sättigung des Eisens auftreten würde, iX berücksichtigt die Sättigungserseheinungen. Im Falle eines induktiven Sekundärkreises verläuft iA trapezförmig. Von Nachteil ist bei den bekannten Sättigungßwandlern die Tatsache, dass sich der Spitzenwert der Spannung mit Hilfe der Sättigung nicht begrenzen lässt. Denn bei grossen Kurzsehlusströmen ist die Stromänderungsgeschwindigkeit di/dt beim Null&urehgang beträchtlich, und das Eisen ist in diesem Zeitpunkt ungesättigt. Die Induktivität L, welche sich aus dem Differentialquotienten d0/dJ ergibt, weist ±# genannten Augenblick ebenfalls sehr hohe Beträge auf, so dass die induzierten Sekundärspannungen (1·di/dt) gefährliche Werte annehmen können. Falls man die Wandlersekundärwicklung mit einer Induktivität in Reihe schaltet, lassen sich zwar die Ueberspannungen von den empfindlichen Verbrauchern fernhalten, doch treten sie unvermindert an der Sekundärwicklung selbst auf und können dort zu Schäden führen.

Die Mangel des Bekannten können vermieden werden, wenn die Primärwicklung des Sättigungsstromwandlers erfindungsgemäss nur mit dem luftspaltlosen Zweig verkettet ist und dieser luftspaltlose Zweig im Bereich der Primärwicklung einen kleineren Eisenquerschnitt aufweist als der mit Luftspalt versehene Zweig.

Die Pig» 3-5 geben Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wieder. Mit 1 ist hierbei die Primärwicklung, mit 2 die Sekundärwicklung, mit I der luftspaltlose Zweig, mit II der Luftspalte aufweisende Zweig eines Sättigungsstromwandlers bezeichnet·

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Gemäss Fig· 3 umschliesst die Primärwicklung T eÄen' K la des luftspaltlosen Zweiges I, die Sekundärwicklung 2 hingegen sowohl einen Kern Ib des luftspaltlosen Zweiges I als auch einen Kern 2a des mit Luftspalten 3 versehenen Zweiges II.

Bei der Anordnung entsprechend Fig. 4 ist die Primärwicklung 1 mit dem Kern Ib des luftspaltlosen Zweiges I verkettet, während die Sekundärwicklung 2 denselben Kern Ib und auch einen Kern 2a des mit Luftspalten 3 versehenen Zweiges II umschliesst.

Der in Fig. 5 dargestellte Sättigungsstromwandler weist einen Kern Ic auf, welcher sowohl dem luftspaltlosen Zweig I als auch dem mit Luftspalten 3 versehenen Zweig II zugehört.

Der Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist darin zu sehen, dass sich auch bei hohen Kurzschlusströmen die Spannungsspitzen mit Sicherheit unterdrücken lassen. Die Sekundärwicklung 2 besitzt nämlich die kombinierte Wirkung einer Stromwandler- und einer Drosselspule. Sofern im Zweig I ein magnetischer Fluss auftritt, entsteht im Zweig II ein praktisch ebenso grosser Fluss in Gegenrichtung»Da die Sekundärwicklung 2 nur mit dem Differenzfluss verkettet ist,lassen sich Spannungsspitzen vermeiden.

Für die einwandfreie Funktion des Kreises II ist es notwendig, dass er weitgehend ungesättigt bleibt. Daher soll der luf tspaltlose Zweig I einen kleineren Eisenquerschnitt besitzen als der mit Luftspalten 3 versehene Zweig II.

Schliesslich kann bei stark induktiver Wandlerbürde die an dieser bei grösserem di/dt etwa entstehende Spannung durch einen zur Bürde parallelgeschalteten Widerstand oder Kondensator gedämpft werden.

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Claims (2)

1. Patentansprüche:

   (ly Sättigungsstromwandler mit mindestens zwei magnetischen Zweigen* wobei einer dieser Zweige einen Luftspalt besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (1) nur mit dem luftspaltlosen Zweig (I) verkettet ist und dieser luftspaltlose Zweig (I) im Bereich der Primärwicklung (1) einen kleineren Eisenquerschnitt aufweist als der mit Luftspalt (3) versehene Zweig (II)β

   . 2, Sättigungsstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (1) einen ersten Kern (la) des luftspaltlosen Zweiges (I), die Sekundärwicklung (2) einen zweiten Kern (Ib) des luftspaltlosen Zweiges (i) und einen Kern (2a) des mit Luftspalt (3) versehenen Zweiges (II) umschliesst.

   3. Sättigungsstromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (1) einen Kern (Ib) des luftspaltlosen Zweiges (I), die Sekundärwicklung (2) denselben Kern (Ib) des luftspaltlosen Zweiges (I) und auch einen Kern (2a) des mit Luftspalt (3) versehenen Zweiges (II) umschliesst.

   4· Sättigungsstromwandler nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass der Eisenkörper einen Kern (Ic) aufweist, welcher sowohl dem luftspaltlosen (i) als auch dem mit Luftspalt (3) versehenen Zweig (II) zugehört.

   K/S

   fcieU© Unterlagen (Art. 7 11 Aba.
2. 2 Nr. 1. Satz 3 des Änderunflsge.8. v. 4-

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