DE1616626B1

DE1616626B1 - Wechselstromwandler

Info

Publication number: DE1616626B1
Application number: DE1961L0040759
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ahrens; Hans Dipl-Ing Woelken
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-12-20
Filing date: 1961-12-20
Publication date: 1970-07-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstromwandler, dessen Eisenkern nur teilweise mit einer Sekundärwicklung bewickelt ist und bei dem Mittel zum Beseitigen der durch das Eigenfeld des Hauptleiters (Primärleiters) verursachten ungleichmäßigen Magnetisierung des Eisenkerns vorgesehen sind.
Derartige Wechselstromwandler sind z. B. aus dem Buch von B. Hague, »Instrument Transformers«, London, 1936, bekannt. In diesem Buch ist ausgeführt, daß bei Wechselstromwandlem mit ungleichmäßig über den Eisenkern verteilter Sekundärwicklung häufig der Fall auftritt, daß durch den primären Streufluß eine Sättigung von Teilen des Kerns erfolgt, die zu erheblichen Wandlerfehlern führt. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Stromwandlern für hohe Genauigkeit, kleine Nennleistung und kleine überstromziffer. Solche Stromwandlerkerne werden gewöhnlich nur mit ziemlich kleinem Kernquerschnitt ausgeführt.
Derartige Sättigungserscheinungen zeigen sich bei der Aufnahme von Fehlerkurven; sie waren nach der aus dem gesamten Scheinwiderstand des Sekundärkreises, der Stromstärke, der sekundären Windungszahlen und dem Kernquerschnitt berechneten magnetischen Induktion nicht zu erwarten.
An Hand der F i g.1, die an einem Wechselstromwandler den Verlauf des schädlichen Streufeldes des Primärleiters zeigt, sei dies verdeutlicht. Es handelt sich um einen Einleiterwandler, von dem nur die wesentlichen Teile - Hauptleiter (Primärleiter) 1, Eisenkern 2 und Sekundärwicklung 3 - dargestellt sind. In dem Raum zwischen Primärleiter und Kern (der zum großen Teil von der Isolierung des Primärleiters ausgefüllt ist) verlaufen magnetische Kraftlinien, die als primäres Streufeld den Primärleiter umschlingen. Sie verlaufen zum Teil allein in Luft bzw. im elektrischen Isolierstoff, wie die mit 4 bezeichnete Linie, teilweise aber auch durch die urbewickelten Kernschenkel 10, wie durch die Linie 5 angedeutet. Diese Kraftlinien 5 sind es, die unter bestimmten Umständen die urbewickelten Teile 10 des Kerns 2 bis zur Sättigung magnetisieren, so daß diese örtlichen Teile auch für den im Kernrahmen verlaufenden Hauptfluß des Wandlers einen beträchtlich erhöhten magnetischen Widerstand haben, was sich sehr nachteilig auf die Meßgenauigkeit des Wandlers auswirkt. In ähnlicher Weise kann sich auch das magnetische Feld des Rückleiters bemerkbar machen.
In dem genannten Buch von Hague wird vorgeschlagen, den Stromwandlerkem einschließlich der Sekundärwicklung mit einem massiven Kupferschirm zu umschließen, um eine Sättigung von Teilbereichen des Kerns zu verhindern. Solche Kupferschirme sind nicht nur teuer, sondern sie beanspruchen auch einen erheblichen Raum. Es ist ferner erforderlich, für unterschiedliche Kernquerschnitte auch dementsprechend unterschiedliche Kupferschirme vorzusehen, was wiederum die Herstellung solcher Wechselstromwandlerverteuert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende, technisch .einfache und damit wirtschaftlich herstellbare Lösung des vorher angeschnittenen Problems anzugeben, die insbesondere auch bei verschiedenen Kernschichthöhen anwendbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an den Stirnflächen der von der Sekundärwicklung nicht besetzten Eisenkemteile im Abstand und parallel zum Eisenkern Streifen aus ferromagneüschem Material vorgesehen sind.
Aus der deutschen Patentschrift 631445 ist es lediglich bekannt, mittels Schirmblechen die Einstreuung des Magnetfeldes eines Erregerwandlers auf die nahe gelegenen Meßwandler zu unterdrücken. Diese Schirmbleche sind ebenfalls parallel zu den Stirnflächen der Wandlereisenkerne angeordnet.
Die Schirmdämpfungen von Kupferschirmen und ferromagnetischen Schirmen sind aus dem Buch von H. Kaden, »Wirbelströme und Schirmung in der Nachrichtentechnik«, 1959, ganz allgemein bekannt.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in der F i g. 2 dargestellt. Der Eisenkern 2 weist Teile 10 auf, die von der Sekundärwicklung 3 nicht besetzt sind. Parallel zu den Stirnflächen dieser von der Sekundärwicklung nicht besetzten Eisenkernteile 10 und im Abstand d von diesen Stirnflächen sind beiderseits des Eisenkerns Streifen 6 a aus ferromagnetischem Material vorgesehen. Die Wirkung der Streifen 6a dürfte damit zu erklären sein, daß die schädliche Vormagnetisierung nicht nur von den Streukraftlinien herrührt, die von der Innenseite her in den Kern eindringen, sondern daß die schädliche Vormagnetisierung beträchtlich durch solche Kraftlinien verstärkt wird, die in die den Streifen 6a benachbarten Stirnflächen eindringen würden, wenn diese Streifen nicht vorhanden wären. Diese Annahme wird dadurch gestützt, daß die störenden Sättigungserscheinungen vorzugsweise bei Kernen geringer Schichthöhe beobachtet werden.
Der Zwischenraum zwischen den ferromagnetischen Streifen 6 a und den Stirnflächen der von der Sekundärwicklung nicht besetzten Eisenkernteile 10 kann durch einen magnetisch nichtleitenden Stoff ausgefüllt sein. Die Streifen 6 a können aus dem gleichen Material wie der Eisenkern 2 bestehen; vorzugsweise kommt aber ein Werkstoff mit hoher Sättigungsgrenze zur Anwendung.

Claims

Patentanspruch: Wechselstromwandler, dessen Eisenkern nur teilweise mit einer Sekundärwicklung bewickelt ist und bei dem Mittel zum Beseitigen der durch das Eigenfeld des Hauptleiters (Primärleiters) verursachten ungleichmäßigen Magnetisierung des Eisenkerns vorgesehen sind, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß an den Stirnflächen der von der Sekundärwicklung (3) nicht besetzten Eisenkemteile (10) im Abstand (d) und parallel zum Eisenkern (2) Streifen (6 a) aus ferromagnetischem Material vorgesehen sind.