DE1616626C

DE1616626C - AC converter

Info

Publication number: DE1616626C
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Ahrens Rudolf 1000 Berlin Woelken
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH 6000 Frankfurt
Publication date: 1971-05-06

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.The invention relates to an alternating current converter, whose iron core is only partially wound with a secondary winding and in which Means for eliminating the irregularities caused by the self-field of the main conductor (primary conductor) Magnetization of the iron core are provided.

Derartige Wechselstromwandler sind z. B. aus dem Buch von B.Hague, »Instrument Transformers«, London, 1936, bekannt. In diesem Buch ist ausgeführt, daß bei Wechselstromwandlern mit ungleichmäßig über den Eisenkern verteilter Sekundärwicklung häufig der Fall auftritt, daß durch den primären Streufiuß 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 Kernqüerschnitt ausgeführt.Such AC converters are z. B. from the book by B. Hague, "Instrument Transformers", London, 1936, known. In this book it is stated that AC converters with non-uniform Distributed over the iron core secondary winding often the case occurs that through the primary Stray flux saturates parts of the core, which leads to significant converter failures. This is from Particularly important for current transformers for high accuracy, low rated power and low overcurrent figure. Such current transformer cores are usually only made with a fairly small core cross-section executed.

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 Kernqüerschnitt berechneten magnetischen Induktion nicht zu erwarten.Such saturation phenomena show up when recording error curves; they were after the Magnetic calculated from the total impedance of the secondary circuit, the current strength, the secondary number of turns and the core cross-section Induction not expected.

An Hand der Fig. 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 Primärieiters 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 unbevickelten Kernschenkel 10, wie durch die Linie 5 angedeutet. Diese Kraftlinien 5 sind es, die unter beitimmten Umständen die unbewickelten Teile 10 des Kerns 2 bis zur Sättigung magnetisieren, so daß diese jrtlichen Teile auch für den im Kernrahmen veraufenden Hauptfluß des Wandlers einen beträchtlich ;rhöhten magnetischen Widerstand haben, was sich ehr nachteilig auf die Meßgenauigkeit des Wandlers iuswirkt. In ähnlicher Weise kann sich auch das magnetische Feld des Rückleiters bemerkbar machen.With reference to Fig. 1, the an AC converter shows the course of the harmful stray field of the primary conductor, this should be clarified. It deals is a single-conductor transformer, of which only the essential parts - main conductor (primary conductor) 1, Iron core 2 and secondary winding 3 - are shown. In the space between the primary conductor and the core (which is largely filled by the insulation of the primary conductor) run magnetic lines of force, which wrap around the primary conductor as the primary stray field. Some of them run alone in the air or in the electrical insulating material, such as the line denoted by 4, but partly also through the uneveloped Core leg 10, as indicated by line 5. These lines of force 5 are the ones who agreed Under certain circumstances, the unwound parts 10 of the core 2 magnetize to saturation, so that this Local parts also account for a considerable amount of the main flow of the transducer running in the core frame ; rhigher magnetic resistance, which has a detrimental effect on the measuring accuracy of the transducer acts. The magnetic field of the return conductor can also be felt in a similar way.

In dem genannten Buch von Hague wird vorgechlagen, den Stromwandlerkern einschließlich der iekundärwicklung mit einem massiven Kupferschirm u umschließen, um eine Sättigung von Teilbereichen !es Kerns zu verhindern. Solche Kupferschirme sind licht nur teuer, sondern sie beanspruchen auch einen rheblichen Raum. Es ist ferner erforderlich, für interschiedliche Kernquerschnitte auch dementsprehend unterschiedliche Kupferschirme vorzusehen, /as wiederum die Herstellung solcher Wechselstrom-/andler verteuert. ·In the book of Hague referred to, it is suggested that the current transformer core including the secondary winding with a solid copper shield u enclose in order to prevent partial areas of the core from being saturated. Such copper shields are light is only expensive, it also takes up a considerable amount of space. It is also required for different core cross-sections to provide different copper shields accordingly, / as, in turn, makes the production of such AC / DC converters more expensive. ·

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.The invention is therefore based on the object of a space-saving, technically simple and thus to specify economically producible solution of the previously raised problem, in particular can also be used with different core layer heights.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an den Stirnflächen der von der Sekundärwicklung nicht besetzten Eisenkernteile im Abstand und parallel zum Eisenkern Streifen aus ferromagnetischem Material vorgesehen sind.This object is achieved according to the invention in that on the end faces of the secondary winding unoccupied iron core parts at a distance from and parallel to the iron core strips made of ferromagnetic Material are provided.

Aus der deutschen Patentschrift 631445 ist es lediglich bekannt, mittels Schirmblechen die Einstreuung des Magnetfeldes eines Erregerwandlers auf die nahe gelegenen Meßwandler zu unterdrücken.From the German patent specification 631445 it is only known to use shield plates to prevent interference suppress the magnetic field of an excitation transducer on the nearby transducers.

Diese Schirmbleche sind ebenfalls parallel zu den Stirnflächen der Wandlereisenkerne angeordnet.These shield plates are also arranged parallel to the end faces of the converter iron cores.

Die Schirmdämpfungen von Kupferschirmen und ferromagnetischen Schirmen sind aus dem Buch von H. Kaden, »Wirbelströme und Schirmung in derThe shielding attenuation of copper shields and ferromagnetic shields is taken from the book by H. Kaden, “Eddy currents and shielding in the

ao Nachrichtentechnik«, 1959, ganz allgemein bekannt.ao communications engineering «, 1959, well known.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung istAn embodiment according to the invention is

in der Fi 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 6 a dürfte damit zu erklären sein, daß die schädliehe 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 6 a 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.in Fig. 2 shown. The iron core 2 has parts 10 which are not occupied by the secondary winding 3. Parallel to the end faces of these iron core parts 10 not occupied by the secondary winding and at a distance d from these end faces, strips 6 a made of ferromagnetic material are provided on both sides of the iron core. The effect of the strips 6 a can be explained by the fact that the damaging bias does not only come from the stray force lines that penetrate the core from the inside, but that the damaging bias is considerably increased by those lines of force that penetrate the strip 6 a neighboring end faces would penetrate if these strips were not present. This assumption is supported by the fact that the disturbing saturation phenomena are mainly observed in cores with a low layer height.

Der Zwischenraum zwischen den ferromagnetischen Streifen 6 α 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.The space between the ferromagnetic strips 6 α and the end faces of the Secondary winding unoccupied iron core parts 10 can be replaced by a magnetically non-conductive material be filled out. The strips 6 a can consist of the same material as the iron core 2; preferably however, a material with a high saturation limit is used.

Claims

Claim:

AC current transformer, the iron core of which is only partially wound with a secondary winding and with the means for eliminating the uneven magnetization of the iron core caused by the inherent field of the main conductor (primary conductor), characterized in that the end faces of the secondary winding (3) are not occupied Iron core parts (10) at a distance (d) and parallel

for the iron core (2) strips (6 a) made of ferromagnetic material are provided.