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Stromwandler Die Erfindung betrifft einen Stromwandler mit einem Primärleiter,
der zumindest einen eine Sekundärwicklung tragenden, auf einem vom Potential des
Primärleiters abweichenden Potential liegenden und gegen diesen iAolierten Kern
durchsetzt. Bekanntlich wählt man als Potential des Kernes mit der Sekundärwicklung
bei einstufigen Wandlern in der Regel das Erd-oder Niederspannungspotential; insbesondere
bei Kaskadenwandlern verwendet man aber auch ein zwischen den genannten Potentialwerten
liegendes Potential.
Aus diesem Grunde ist eine üblicherweise als
Bandage ausgeführte Isolation zwischen dem Kern mit der Sekundärwicklung einerseits
und dem Primärleiter andererseits erforderlich, die um den Kern mit der Sekundärwicklung
herum angeordnet ist.
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Betrachtet man den bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung, nänlieh
einen Kopfstromwandler mit einem gestreekten Primärleiter, und berücksichtigt man
ferner, daß der Eisenaufwand für den Kern mit abnehmenden primären Strömen wächst
- bei Schutzkernen ist der Eisenaufwand der Nenn-AW-Zahl etwa linear umgekehrt proportional,
bei Neßkernen etwa dem Quadrat der Nenn AW-Zahl.umgekehrt proportional -, so ist
einzusehen, daß die genannte ideale Ausführungsform eines Kopfstromwandlers, nämlich
mit einem gestreckten Primärleiter, praktisch nur bei. primären Strömen von einigen
100 A awrendbar ist. Ähnliches gilt fair andere Wandler, bei denen der Primärleiter
eine echte Wicklung darstellt, d.h. um den Kern mit :einer Sekundärwicklung und
seiner Isolation herumgewickelt ist. Auch hier kommt man mit wenigen Primärwindungen
nur bei hohen primären Stromstärken aus; anderenfalls ist ein großer Eisenaufwand
innerhalb der Hoehspannungsiaolation erfordor=:. lieh, der das Volumen der Isolation
vergrößert und zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Bandagierung führen kann.
Insbesondere können die Platzverhältnisse bei einem derartigen
Wickelwandler
dazu führen, daß es Schtierigkeiten macht, für hohe Primärströme bemessene Primärleiter
durch das Kernfenster hindurchzuführen und um die Hochspannungsisolation herum ZU
wickeln.
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Es besteht demnach insbesondere im Falle eines Stromwandlers mit einem
gestreckten Primärleiter, aber auch bei Stromwandlern mit einem-zu einer echten
Primärt-iicklung geformten Primärleiter der Wunsch, unter Vermeidung großer Querschnitte-der
von der Hochspannungsisolation umgebenen aktiven Wandlerteile auch relativ kleine
primäre Ströme bzw. primäre AW-Zablen erfassen zu können. Außerdem besteht häufig
der Wunsch, in einfacher Weise eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses vornehmen
zu können. Hierzu ist für einen Illandler nach Art eines Stab-Wandlers bereits vorgeschlagen
worden, das Gehäuse mit in den Kreis des Primärstromes einzubeziehen, so daß der
Primärstrom zweimal, nämlich einmal durch den stabförmigen Primärleiter und einmal
durch das in der Umgebung dieses Primärleiters etwa rohrförmig ausgebildete Wandlergehäuse,
die aktiven Teile des l#>andlers durchsetzt. Auch hier ist aber lediglich die Möglichkeit
gegeben, zwei verschiedene Übersetzungsverhältnisse einzustellen, indem man den
primären Stromkreis entweder unter Umgehung des elektrisch leitenden Gehäuses oder
unter Einbeziehung desselben schließt.
Etwa einfacher ist die Umschaltung
bei Stromwendlern mit einer echten frimänricklung durchzuführen, jedoch ist es häufig
schwierig, die erforderlichen Anzapfungen mechanisch auszubilden.
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Die Erfindung zeigt einen Weg, einen großen Eisenaufwand innerhalb
der Hochspannungsisolation zwecks Erfassung geringer primärer AW-Zahlen mit einfachen
Mitteln zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Konstruktion bietet ferner durch eine
einfache Weiterbildung die vorteilhafte Möglichkeit, das iibersetzungsverhältnis
des Wandlers in weiten Grenzen veränderbar zu machen. Dabei läßt sich unter Umständen
sogar erreichen, daß die Durchflutung des' ;,flandlers auf den Wert Nuli gebracht
wird, ohne daß der *Jandier von der Leitung oder dergleichen, deren Ströme er erfassen
soll, abgeschaltet werden muß. Es ist dann möglich, den-Wandler sekundärseitig zu
öffnen, obwohl er primärseitig noch angeschlossen ist. Der erfindungsgemäße Stromwandler
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Primärleiter ferner zumindest einen weiteren
Kern (Hilfskern) durchsetzt, der auf dem Potential des Primärleiters liegend außerhalb
der Isolation des erstgenannten Kernes (Hauptkernes) angeordnet ist und eine Selcundärwicklung
zur Speisung einer die Isolation des Hauptkernes umschlingenden zusätzlichen Primärwicklung
für den Hauptkern trägt.
Durch die Erfindung wird es also möglich,
den Querschnitt der von der Hochspannungsisolation umgebenen aktiven Wandlerteile
klein zu halten, obwohl die eigentliche primäre AU-Zahl klein ist. Von besonderem
Vorteil ist dabei, da13 die zusätzlich vorgesehenen exfindungsgemäßen Mittel keine
Vergrößerung der von. der Hochspannungsisolation umgebenen Teile erfordern, vielmehr
zur Erfassung desselben Wertes des den Primärleiter durchsetzenden Primärstromes-gegenüber
einem Wandler üblicher Bauart die aktiven Teile desselben mit der sie umgebenden
Isolation kleiner dimensioniert werden können.
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.an dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, daß unter dem Primärleiter
sowohl ein gestreckter Primärleiter, also beispielsweise ein Stab, als auch ein
Leiter verstanden sein soll, der im Bereich des Hauptkernes des Wandlers zu einer
Primärwicklung für den Hauptkern geformt ist. Diese Primärwicklung liegt dann infolge
des gewählten Potentials des Hauptkernes außerhalb der Isolation desselben.
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Bildet der Primärleiter in der beschriebenen ;;reise eine Primärwicklung
für den Hauptkern, so kann diese zugleich zumindest einen Hilfskern die Primärwicklung
desselben bildend umschlingen. Für diese V::riante der Erfindung wird man also die
verschiedenen Kerne relativ zueinander so anordnen, daß die von der gemeinsamen
Primärwicklung zu umgebenden Kerne in ihrer Gesamtheit eine Anordnung. mit möglichst
kreisförmigem Quereohnxtt bilden.
Dabei ist es nicht notwendig,
daß beim Vorhandensein mehrerer Hilfskerne die Primärwicklung des Hauptkernes alle
Hilfskerne umschlingt; es k;nn vielmehr genügen, daß einer oder alle der weiteren
Hilfskerne nur einmal von dem Primärleiter durchesetz-t werden.
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Überhaupt ist die Erfindung nicht an die Verwendung einer bestimmten
Kernzahl gebunden, Trenngleich aus Platzgründen häufig die Anordnung von zwei Hilfskernen,
symmetrisch-zum Haupt'cern besonders vorzuziehen sein wird. Auch hinsichtlich der
Zahl der innerhalb der Hochspannungsisolation angeordneten Hauptkerne legt die Erfindung
keine Beschränkung auf. Ein Vorteil der Erfindung ist gerade darin zu sehen, daß
sie keinen nachteiligen Einfluß auf Aufbau und Uirkungsweise der eigentlichen NTandlerteile
hat. Statt eines Hauptkernes wird man häufig zwei Kerne in der Hochspannungsisolation
vorsehen, von denen-der eine im Hinblick auf die Aufgabe als Schutzkern und der
andere im Hinblick auf die Erfordernisse nachgeschalteter Meßgeräte bemessen sein
kann.
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Wenn im Rahmen der Erfindung die die aktiven Wandlerteile um7 gebende
Isolation häufig als Hochspannungsisolation bezeichnet wird, so soll damit nicht
nur die Möglichkeit des Einsatzes des erfindungsgemäßen W .ndlers im Rahmen von
hochspannungsführenden Zeitungen angedeutet werden, sondern unter der Hochspannungsisolation
soll schlechthin diejenige Isolation verstanden werden, die die Spannung zwischen
dem Primärleiter
und dem Hauptkern des a1andlers abzubauen hat.
Der Wandler kann also auch im Rahmen von Mittel- oder Niederspannungsnetzen mit
Vorteil eingesetzt irerden.
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1die bereits erwähnt, kann der Primärleiter bei dem erfindungsgemäßen
Wandler ein gestreckter Leiter sein oder im Bereich des Hauptkernes eine echte Primärwicklung
bilden. Gemäß einem älteren Vorschlag kann die Primärwicklung aus dem gestreekten
Primärleiter einerseits und einen elektrisch leitenden Wandlergehäuse andererseits
gebildet sein. Dies kann in der_Weise geschehen, daß eine der beiden Stirnflächen
des Jandlergehäuses in Richtung auf die andere der beiden Stirnflächen zu eingestülpt
ist, und daß zwischen den beiden Stirnflächen eine den Innenraum abdichtende, elektrisch
isolierende Ringdichtung vorgesehen ist. Verbindet man nun das Ende der so gewonnenen
rohrförmigen Einstülpung mit dem einen Teil eines gestreckten Primärleiters und
die andere Stirnfläche des Wandlergehäuses mit denn anderen, von der Einstülpung
umgebenen Teil eines gestreckten Primärleiters, so hat man eine "Primär;#ricklurig"
mit zwei leindungen.
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Bei einer derartigen Konstruktion ergibt sich eine erste Möglichkeit
zur Einstellung von zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen, trenn man dafür
sorgt, daß das innerhalb der rohrförmigen Einstülpung verlaufende Leiterteil
wahlweise
entweder unter Vorwendung die Ringdichtung überbrückender Organe mit der anderen
Stirnfläche, die über den Außenmantel des Gehäuses elektrisch leitend mit der rohrförmigen
Einätülpung verbunden ist, oder direkt mit der rohrförmigen Einstülpung im Bereich
der anderen Stirnfläche elektrisch leitend verbindbar ist, während das zweite Leiterteil
dauernd elektrisch leitend mit der rohrförmigen Einstülpung verbunden bleibt.
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Eine weitere, allgemeiner verwendbare und eine größere Anzahl von
Übersetzungsverhältnissen erlaubende Möglichkeit zur Urschaltung wird im folgenden
noch erläutert. Zunächst soilen aber verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung der
liilf:kcrne relativ zum Hauptkern diskutiert werden. In der Regel wird man zumindest
einen Hilfskern koaxial zu dem Hauptkern anordnen, Unter dieser Formulierung sollen
zwei Anordnungen verstanden werden, nämlich eine solche, die überhaupt nur einen
Hilfskern enthält, sowie eine solche, bei der
einer von mehreren vorhandenen Hilfskernen lcoaxial zu dem Hauptkern angeordnet
ist.
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Auch für die koaxiale Anordnung ergeben sich mehrere erfindungsgemäße
Varianten. So kann der Hilfskern innerhalb des von dem Hauptkern mit seiner Isolation
umgebenen Raumes angeordnet sein. Diese besonders zt:#eckmäßige Ausnutzung den in
der Regel ohnehin vorhandenen Raumes zwischen dem
Außenmantel der
Isolation des Hauptkernes einerseits und bei Vorliegen eines gestreckten Primärleiters
zwischen diesem andererseits läßt den Vorteil der Erfindung besonders deutlich erkennen.
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kann aber auch zweckmäßig sein, einen Hilfskern in zwei Kerne
aufzuteilen bzw. zwei Kerne zu ver,,renden, die mit sich konisch verjüngenden Bereichen
innerhalb des von dem Hauptkern mit seiner Isolation umgebenen Raumes liegen. Biese
beiden Hilfskerne können also auch über die Stirnflächen des Hochspannungsisolation
mehr oder weniger weit herausragen, wie es bei anderen Konstruktionen überhaupt
zweckmäßig sein kann, den Hilfskern als Lochscheibe auszubilden und an einer Stirnseite
der aktiven Wandlerteile anzuordnen.
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?111e diese Ausführungsbeispiele der Erfindung beruhen auf der erfindungsgemäßen
Verwendung von Hilfskernen, die auf dem Potential des Primärleiters liegen, also
beispielsweise auf Hochspannungspotential, so daß zumindest keine die Platzverhältnisse
nennenswert beeinflussende Isolation für die Hilfskerne und die Sekundärwicklungen
derselben erforderlich lun@i .
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Man kenn zumindest einen Hilfskern auch in einem Ansatz an der:; Wandlergehäuse
untorbrzn,en. Handelt es sich um einen öl- oder gasgefüllten Wandler, so wird man
zur Verringerung de o Bedarfes an Tooliermitteln das Wand t ergehäuse isoliermitteldicht
gegen
diesen Ansatz abschließen und ebenfalls isoliermitteldiehte Durchführungen zur Herstellung
der elektrischen Verbindung vorsehen.
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Im folgenden wird.nun auf verschiedene Schaltungsmöglichkeiten eingegangen.
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Es war bereits gesagt, daß man gegebenenfalls mehrere Hilfskerne mit
Sekundärtricklungen vorsehen kann; dabei kann man jede Sekundärwicklung zur Speisung
einer bestimmten zusätzlichen Primärtricklung des Hauptkernes vorsehen. Anderenfalls
ist es aber auch möglich, bei mehreren Hilfskernen die Sekundärwicklungen derselben
in Reihe zu schalten und nur eine zusätzliche _ Primärwicklung des Hauptkernes speisen
zu lassen. Die Primärwicklung des Hauptkernes befindet sich ebenfalls außerhalb
der Hochspannungsisolation.
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Diese Verbindungen mit der zusätzlichen Primärwicklung des Hauptkernes
können dauernd beibehalten werden; besonders zweckmäßig ist es jedoch, die Sekundärwicklung
des Hilfskernes wahlweise mit der zusätzlichen Primärwicklung verbindbar zu machen,
da -es dann möglich ist, verschiedene Übersetzungsverhältnisse des fdandlers einzustellen.
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Beim Vorhandensein mehrerer Hilfskerne kann eine Umschalteinrichtung
vorgesehen sein, durch die wahlweise die Sekundärwicklungen der verschiedenen Hilfskerne
einzeln oder gruppengreise
mit der zusätzlichen Primävricklung
verbindbar sind. Diese Variante der Erfindung hat dann bestandere Bedeutung, wenn
die verschiedenen Sekundärwicklungen unterschiedliche Windungszahlen besitzen.
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Man kann aber auch zumindest einem Hilfskern mehrere Sekundänricklungen
unterschiedlicher Windungszahl oder eine Sekundä.rvricklung mit entsprechenden Anzapfungen
geben sowie eine Um: chalteinrichtung vorsehen, durch die wahlweise die Sekundärwicklungen
bzw. die durch die Anzapfungen gebildeten Wicklungsteile einzeln oder gruppenweise
mit der zusätzlichen Primärwicklung verbindbar sind. Da hier- theoretisch keine
Begrenzung der einstellbaren Übersetzungsverhältnisse gegeben ist - es kommt lediglich
auf die Zahl der i-licklungen sowie auf die _Auslegung der Umschalteinrichtung an
-, hat ein in dieAer Eeise ausgebildeter Stromwandler einen besonders großen Anwendungsbereich.
Dasselbe gilt, wenn die zusätzliche Frimärwicklung entsprechende Anzapfungen aufvreist.
Wie bereits eingangs angedeutet, kann es für bestimmte Untersuchungen sinnvoll sein,
der Umschalteinrichtung Schaltstellungen zu geben, bei denen der Strom in der zusätzlichen
Primär"@ricklung entgegengerichtet ist. Durch die Möglichkeit der Umschaltung auf
entgegengerichtete Ströme wird die Zahl der einstellbaren Übersetzungsverhältnisse
nochmals verdoppelt. Darüber hinaus bietet diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Wandlers die interessante Möglichkeit, eine
Schaltatellung vorzusehen,
bei der die durch die beiden Ströme erzeugten AW-Zahlen einander praktisch gerade
aufheben. Ton der Sekundärseite des %landlers her betrachtet erscheint der Wandler
also als vom primären letz abgeschaltet, so daß er sekundärseitig geöffnet werden
kann. Dabei sind aber jegliche Schalthandlungen auf der Primärseite in vorteilhafter
'Meise vermieden.
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Auch die Umschalteinrichtung erfordert keinen großen Aufwand, wenn
die Windungszahlen der zusätzlichen Primärwicklung und der Sekundärwicklungen der
Hilfskerne (bzw. der durch die Anzapfungen gebildeten Wicklungsteile) derart aufeinander
abgestimmt sind, daß nur niedrige Ströme umzuschalten sind. Es läßt sich zeigen,
daß durch Wahl einer geeigneten Stromstärke in der zusätzlichen Primärwicklung ein
Wandler für 4 x 600 A mit einer Umschalteinrichtung umgeschaltet werden kann, die
für wenige Ampere dimensioniert ist. Ferner wird der Nachteil üblicher sekundär
umschaltbarer Wandler vermieden, daß sich mit steigender AW-Zahl die Überstromziffer
erhöht und, sofern kleine Überstromziffern erforderlich sind, besondere Sättigungswandler
vorgesehen werden müssen.
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Die Erfindung gestattet es,
mit einem gestreckten Primärleiter zu schaffen, der auch bei kleiner
Primärstromstärke
nur einen geringen Eisenaufwand für die von der Hochspannungsisolation umgebenen
aktiven Wandlerteile erfordert und darüber hinaus die Möglichkeit bietet, durch
eine einfache Umschalteinrichtung das Übersetzungsverhältnis des Wandlers innerhalb
eines großen Bereiches veränderbar au machen, gegebenenfalls unter Einachluß einer
primärseitig "kontaktlosen" Abschaltung des Wandlers.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen drei konstruktive Ausführungsbeispiele
der Fi#findung, während die Figuren 4 und 5 Ausführungsbeispiele für die Schaltung
des erfindungsgemäßen Wandlers wiedergeben. - .
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In den Figuren 1 bis 3 sind Kopfstromn-randler mit gestrecktem Primärleiter
gezeigt, bei denen die aktiven 'eile des Stromi-a;ndlers innerhalb eines metallenen
Gehäuses 1 auf einem Isolator 2 angeordnet sind, der die käpazitiv gesteuerten Auslei
Lungen 3 des Stromj°randlers isolierend umgibt. Zier gestreckto Primärleiter ist
in den Figuren 1 bis 3 mit 4 bezeichnet; e2 handelt sich beispielsaieise um einen
stabfärmigen Primärleiter.
| Während in den Figuren 1 und 2 die aktiven Teile des Strom- |
| wandlers zwei Hauptkorne 5 und 6 mit je einer @e@sundär:rick- |
| lang e vrsdrifdha@@:ei, besitzt der ',xlandl er nach Figur
3 nur |
| einen ilaui)tisi=vn 9 mit einer SekundäJLuicKlun-g'
9a. Die Zahl der |
| r"@Tl`:w81.W 11#-änlri5 V erä@äadl
icherweise vom Jeweiligen A awen- |
dungszweck ces Wandlers ab. Beispielsweise können die beiden Kerne
5 und 6 in den Figuren 1 und 2 als Schutz- und Ncßkern im R.hmen einer Einrichtung
zur Überwachung einer Hochspannungsleitung dienen.
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In allen figürlich dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Hauptkerne
5 und 6 bzw. 9 von einer beispielsweise aus Mietall bestehenden Wicklungsschale
10 umgeben, die die Isolationsbandage 11 trägt.
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Wie aus den Figuren ohne weiteres zu entnehmen ist, -würde ein großer
Eisenaufwand zwecks Erfassung auch kleiner primärer AW-Zahlen eine großvolumige
Bandage 11 erfordern, dies schon ira Hinblick auf die Kleinheit der Öffnung
für den Durchtritt des Primärleiters 4, schwer herzustellen ist, zumal der
Kern dann höher wird.
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Aus diesem Grunde ist unter Verzicht auf eine Vergrößerung der aktiven
Wandlerteile, worunter stets die die Hauptkerne enthaltenden eile des Wandlers verstanden
werden, zumindest ein Hilfskern mit einer Sekundärwicklung vorgesehen, die zur Speisung
einer zusätzlichen Primärwicklung für die Hauptkerne deo Wandlers dient. Dadurch
werden also zusätzliche primäre AW-Zahlen geschaffen, wobei hinsichtlich der konstruktiven
Gestaltung des aandlers die Tatsache vcn Bedeutung ist, daß die Hilfskerne sich
auf dem Potential des Primärleiters 4 befinden und demgemäß außerhalb der, Hochspannung
sisolation
11 angeordnet sind.
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Gemeinsam ist den drei figürlich dargestellten Ausführungsbeispielen
das Vorhandensein der 'zusätzlichen Primärwicklung 12 auf der Hochspannungsisolation
11, wobei diese zusätzliche Primärwicklung zweckmäfligerweise unmittelbar auf die
Isolationsbandage 11 gewickelt ist.
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Im folgenden werden nun die drei gezeichneten Konstruktionen getrennt
beschrieben.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 weist einen Hilfskern 14 mit
der Sekundärwicklung 15 auf, die über die Umschalteinrichtung 16 mit der zusätzlichen
Primärwicklung 12 verbindbar ist. Plan erkennt, daß in diesem Falle der Hilfskern
14 innerhalb des von den aktiven Wandlerteilen einschließlich der B-indage 11 umgebenen
Raumes angeordnet ist; der Hilfskern ist daher auch in Form eines länglichen Zylinders
gehalten. D:i man ohnehin zur Bandagierung der Wicklungsschale 10 einen möglichst
großen Durehlaß für den Primärleiter 4 haben möchte, kann man diese Anordnung des
Hilfskernes 14 auch im Hinblick auf die Herstellung der Bandage 11 als besonders
günstig bezeichnen. Verständlicherweise wird man diese Lösung auch immer dann wählen,
wenn der Kopfstromwandler schmal gehalten werden soll.
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Zu ergänzen ist, daß das Kopfgehäuse 1 lediglich im Bereich des in
der Figur rechten Durchlasses für den Primärleiter 4
mit diesen
elektrisch leitend verbunden ist, während zwecks Vermeidung einer hurzschlußwindung
bei 17 ein Isolierkörper vorgesehen ist-.
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Ein entsprechender Isolierkörper 17 findet sich auch in den Ausführungsbeispielen
nach den Figuren 2 und 3.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 enthält wiederum einen Hilfskern
18 mit einer Sekundärwicklung 19, die mittels der Umschalteinrichtung 20 wählweise
mit der zusätzlichen Primärwicklung 12 verbindbar ist. Durch das Vorhandensein einer
Umschalteinrichtung hat man beispielsweise die Möglichkeit, bei relativ hohen Primärströmen
allein mit der durch den Primärleiter 4 gegebenen AW-Zahl zu arbeiten, dagegen bei
relativ niedrigen Primärströmen durch Einschaltung des Hilfskerner und der zusätzlichen
Primär@-riclclung eine zusätzliche A1;-Zahl zu schaffen, die proportional dem Primärstrom
ist.
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In Abweichung von'der in Figur 1 gezeigten Konstruktion ist jetzt
der Hilfskern 18 seitlich von den aktiven Wandlerteilen, aber wieder koaxial zum
Primärleiter 4 angeordnet. Der Hilfskern mit seiner Sekundärwicklung hat aus Gründen
der Platzersparnis die Form einer Lochscheibe, so daß er die Breite des flandlerlcopfes
nur unwesentlich vergrößert.
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Betrachtet man schließlich das Ausführungsbeispiel nach Figur 3, so
sind dort zwei Hilfskerne 21 und 22 mit Sekundär-'
Wicklungen 23
und 24. so ausgebildet und zu beiden Seiten der Isolationsbandage 11 angeordnet,
daß sie zumindest mit sich konisch verjüngenden Bereichen in den von der Isolationsbandage
umgebenen Raum hineinragen. Die leitungen 25 dienen zur Reihenschaltung der beiden
Sekundärwicklungen 23 und 24; bei 26 findet sich wiederum eine Umschalteinrichtung,
die die Sekundärwicklungen 23 und 2'4 mit der zusätzlichen Primärwicklung 12 zu
verbinden gestattet.
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Verständlicherweise könnte man die bei 23 angedeutete Reihenschaltung
auch fakultativ ausführen, indem man die Verbindungsleitungen ebenfalls über die
Umschalteinrichtu-rg26 führt.
| Figur 4 zeigt eine prinzipielle Schaltungsmöglichkeit für |
| den Wandler nach der Erfindung. Mit W1 ist der Primärleiter |
| bezeichnet, der den (eingeprägten) Primärstrom I1 führt. Der |
| Primärstrom induziert über den Hauptkern H1 einen Strom in |
| der Sekundärwicklung WS des Wandlers. Weiterhin induziert |
| der Primärstrom 21 über den Hilfskern H2 in dessen Sekundär- |
| wicklung WH einen Stroms der nach Schließen dieses sekundären |
| Stromkreises den bei geeigneter Verbindung der verschiedenen |
| Klemmen des Umschalters f auch die zusätzliche Primärwicklung |
| 111Z durchsetzenden Zwischenstram IZ darstellt. Dieser
Zwischen- |
| Strom ä. Z induziert ebenfalls über den Hauptkern H1 einen |
| Strom @@@: der Sekundär:##ickl ung J5 des Wandlers; die bei
den |
| dort induzierten S tr öme bilden den über die Bürde B fließen- |
| den Sekundäre irom 12 des Wandlers. |
| li*ie ersichtlich, sind die zusätzlichen ilicklungen des erfin- |
| dungsgemäßen -,Tandlers bei F mit dem Primärleiter W9 potential- |
| mäßig verbunden, während die Sekundärwicklung =WS in eer nach |
| den Figuren 'i bis 3 erläuterten Weise gegen den Primärleiter |
| isoliert ist. |
| Bei Normierung des Sekundärstromes 12 läßt sich in einfacher |
| Weise folgende Beziehung ableiten: |
| Hier in ,bedeutet |
| tlü@T # 12N . |
| Das positive Vorzeichen im Nenner bedeutet, daß der Strom 3Z |
| den direkt durch Induktion gewonnenen Strom in der Sekundär- |
| ;.ricklung WS unterstützt; bei Gegenschaltung gilt das Minus- |
| zeichen. |
| Aus der Formel lassen sich in einfacher ''eise zwei
Grenzfälle |
| ableiten: Bei Abschaltung der zusatverregung ergibt sich |
| d.h. der Wandler verhält sich wie ein normalor Wandler ohne |
| die erfindungsgemäßen Maßnahmen. |
Bei Gegenschaltung des Stromes I. und ;1H = WZ ergibt sich I1U
Man hat demgemäß die Möglichkeit der _bschaltung des Wandlers, ohne eine Trennung
vom Primärleiter W1 vornehmen zu müssen, denn bei dem zuletzt betrachteten Grenzfall
fließt erst bei sehr großen Primärströmen ein Sekundärstrom, wobei selbstverständlich
Sättigungserscheinungen und dergleichen berücksichtigt werden müssen.
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Zur Veranschaulichung seien im folgenden drei verschiedene Schaltstellungen
des Umschalters U für folgende Zahlenwerte betrachtet: A;fl; = 1000 11
w 1
= 1 - 100 H W" = 100 a a.) KZ und ZZ sind direkt mit den Klemmen k. und 1H verbunden.
Dann ergeben die obigen Zahlenwerte einen Primärstrom I 1 N = 500 b.) Die Klemme
Z7 ist mit der Klemme 1H sowie die letztgenannte Klemme mit der Klemme kH verbunden.
Das bedeutet die '_bschaltung der zusätzlichen Erregung durch den Hilfskern H2.
Die obige Formel liefert für den Primärstrom I1ii = 1000 A.
c.)
Die Verbindungen der Klemmen kreuzen sich, d.h. KZ ist mit 1H und DZ ist mit kH
verbunden. Das ist der oben betrachtete zweite Grenzfall, d.h. es ist I1N Für den
Fall a.) ergibt sich ein Zwischenstrom IZ von 5 A, so daß der zu schaltende Strom
im Verhältnis zum vorliegenden Primärstrom zwei Größenordnungen kleiner ist.
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Bei der Schaltung nach Figur 5 sind dieselben Bezeichnungen wie in
Figur 4 gewählt. Unterschiede bestehen insofern, als die zusätzliche Primäriricklung
WZ durch entsprechende Anzapfungen in-mehrere Teilwicklungen unterteilt ist. Diese
AnzaDfungen sind zu Kontakten des Umschalters U1 geführt. Der Umschalter U2 dient
zur Umpolung des Zusatzstromes IZ im Bereich der Wicklung AI..
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Bezeichnet man die figürlich dargestellte Schaltungsstellung des Umschalters
U2 als Stellung 1 und die direkte Verbindung der sich jeweils unmittelbar gegenüberliegenden
Klemmen des Urschalters als Stellung 2, und gibt man ferner die Werte AZ@lrl 1200
AW 111 = 1 N1dg. WH - 100 1,Tdg.
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WZ 1 = W Z2 = 100 b'dg. W Z3 = WZ4 50 Wdg.
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vor, so liefert die oben angegebene Formel folgende Tabelle:
| Schalterstellung Primärer Nennstrom |
| U1 I2 in A |
| auf KZ1 Stellung 1 3J0 ; |
| z |
| ,r K @r t 400 Z2 i |
| @@ KZW 500 |
| rr KZ4 rj 1 8c00 |
| ,r LZ ,r 1/2 1200 |
| @, k Z4 r 2 2400 |
| ,@ KZ3 |
| K ZZ 'r 2 -'120E? Wandler polt |
| sich um |
| ,r K Z1 1 rr 2 - 600 Wandler polt |
| sich um ! ; |
'Tird die primäre ctindungszahl größer als 1 und umschaltbar, beispielsweise durch
Verwendung eines Schalenkopfwandlers, dessen Gehäuse in den Primärstromkreis wahlweise
mit einggschaltet werden kann, so vergrößert; sich die Zahl der einstellbaren Bereiche
entsprechend.