DE1763092A1

DE1763092A1 - Messwandler mit einstellbarem UEbersetzungsverhaeltnis

Info

Publication number: DE1763092A1
Application number: DE19681763092
Authority: DE
Inventors: Ugo Dipl-El-Ing Gervasoni; Rolf Dipl-Ing Dr Lochinger
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1968-03-14
Filing date: 1968-04-03
Publication date: 1972-01-05
Also published as: AT282750B; CH467505A

Description

llessw@,,ndler mit einstellbarem Uebersetzungsverhältnis Die Erfindung betrifft einen Messwandler mit einstellbarem Uebersetzungsverhl#Utnis, mit einem Kern, einer Primär- und eines Sekund#-:rwicklung.
ein solcher Messwandler-.kann beispielsweise bei einer Einrichtung zur jiessung oder stufenweisen Anzeige des maximalen Verbrauches elektrischer Leistung-oder elektrischen Stromes verwendet werden. Ueberschreitet der Laststrom während einer vorbestimmten Zeitdauer eine durch die Einrichtung vorgegebenen Vergleichswert, so schaltet die Einrichtung auf einen höheren Vergleichawert um.

Derartige Einrichtungen sind bekannt. Sie besitzen zur Umschaltung

beispielsweise

der Vergleichswerte/einen an Anzapfungen eines Measwandlers ange-

schlossenen Stufenschalter. Weil die einem hohen Vergleichswert zugeordneten Stufen nur selten belegt werden, neigen deren Kontakte zu chemischen Veränderungen, die zum Ausfall des Gerätes führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Messwandler mit einstellbarem Uebersetzungsverhältnis zu schaffen, der ohne mechanische Umschaltkontakte auskommt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Kopplung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung veränderbar ist.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Messwandler zur Spannungstransformation, Fia. 2 die Draufsicht eines Teiles desselben, Fig. 3 einen Messwandler zur Strom-Spannungstransformation und Fig. 4 die Draufeicht eines Teiles desselben.

In der Fig. 1 ist ein Messwandler dargestellt, dessen magnetischer

einen

kreis/Kern 1 aufweist, auf welchem eine Primärwicklung 2 mit der

windungszahl N1 und eine Sekundärwicklung 3 mit der Windungszahl h2 angeordnet sind. Eine der Primärwicklung 2 eingeprägte Spannung u1 erzeugt einen magnetischen Fluss f1. Der Fluse 4 1 teilt sich auf in einen Streufluss 4s, der durch einen'Streuschenkel 4 fliesst, und, in einen Nutzfluss e 2. Infolge der zeit- lichen Aenderung des Nutzflusses 42 wird in der Sekundärwicklung 3 eine Spannung u2 induziert. _ Der Streuschenkel 4 besitzt einen Luftspalt 5 und der vom Nutzfluss @2 durchflossene Teil des Kernes 1 einen Luftspalt 6. Eine verdrehbar gelagerte Scheibe 7 ragt in die Luftspalten 5 und 6 hinein.
In der Fig. 2 ist die Scheibe 7 in der Draufsicht dargestellt. In rechteckige, radial angeordnete Aussparungen sind weichmagnetische Bleche 8 bis 17 eingepresst. Bei den Blechen 8 bis 12 nimmt die Dicke in der Reihenfolge der Bezugszahlen zu, bei den Blechen 13 bis 17 hingegen ab.
In der Fig. 1 ist. die Scheibe 17 mit den eingepressten Blechen im Schnitt dargestellt. Der Deutlichkeit halber sind nur die in die , Luftspalten 5 und 6-hineinragenden Bleche 8 und 13 gezeichnet, von deren Dicke die effektive Luftspaltlänge 1 s bzw. 12 abhängt. Für das Uebersetzungsverhältnis des kesswandlers gilt näherungs-Weise die Beziehung _ t Bei Vernachlässigung des magnetischen Widerstandes im Kern 1 und im Streuschenkel 4 ist 42 = k/l und k/i 2 2 s s, wobei k eine Konstante ist. Somit wird.das Uebersetzungeverhältniss Beim Verdrehen der Scheibe 7-um den Winkel Q gelangt das Blech 9 in den Luftspalt 5 und das Blech 14 in den Luftspalt 6. Dadurch wird das Verhältnis und somit auch das Uebersetzungsverhältnis grösser.
Beim oben beschriebenen Messwandler werden die von den Flüssen 42 und ts durchflossenen magnetischen Widerstände durch eine Variation der Luftspaltlängen 12 und 1s gesteuert..Be besteht nun die Möglichkeit, nur den einen der beiden magnetischen Widerstände zu steuern und den andern konstant zu halten; beispielsweise kann der Luftspalt 5 konstant gehalten@_oder überhaupt weggelassen werden. Im letztge-.nannten Fall muss durch bekannte Nassnahmen dafür gesorgt werden, dass der konstante magnetische,Wid$rstand in der gleichen Grössenordnung liegt wie der veränderbare. In der- leg. 3 ist ein Aesswandler zur Strom-Spannungstransformation dargestellt. Auf einem Kern 18 ist eine Primärwicklung 19 mit der Windung'szahl N3 und eine Sekundärwicklung 20 mit der Windungszahl N4 angeordnet. Der Kern 18 weist Pole 21 und 22 auf, deren Fläche A an einem Luftspalt 23 gross ist gegenüber der Kernquerschnittfläche %. Dadurch wird die Entstehung von Streufeldern durch eine Verkleinerung des Luftspaltwiderstandes erschwert. Die r'orm der Pole 21 und 22 ist derart gewählt, dass der Weg für dennoch auftretende magnetische Streulinien lang ist. Eine verdrehbar gelagerte Scheibe 24 ragt in den Luftspalt 23 hinein. In Aussparungen einer Scheibe 24 sind weichmagnetische Bleche 25 bis 29 (Fig. 4) eingepresst, deren Dicke in der Reihenfolge der Bezugszahlen abnimmt. Die effektive Luftspaltlänge 1 (Fig. 3) hängt von der Dicke des Bleches ab, das sich im Luftspalt 23 befindet. In der gezeichneten Stellung der Scheibe 24 ist dies das Blech 25.
Der Primärwicklung 19 ist ein Strom 1 3 eingeprägt. Bei sekundärseitigem Leerlauf gilt für die Sekundärspannung u4 näherungsweise die Gleichung wobei die Gegeninduktivität und 9 0 die Induktionskonstante ist. Wenn der Strom 1 3 eine sinusförmige Grösse mit der Kreisfrequenz w ist, ergeben sich die Beziehungen u4 _ M . w . 3. Beim Verdrehen der Scheibe 24 um den Winkel a gelangt das Blech 26 in den Luftspalt 23, wodurch die effektive Luftspaltlänge 1 grösser und das Verhältnis kleiner wird.

Die Kreisfrequenz w geht linear in das Verhältnis ein. Zur Kompensation dieses Effektes ist die Sekundärwicklung 20 mit einer aus einem Widerstand 30 mit der Impedanz R und einem Kondensator 31 mit der Kapazität C bestehenden Reihenschaltung abgeschlossen.

u

Unter der Bedingung wRC »1 ist das Verhältnis -# der Kreisfre-

u4 u

quenz w indirekt proportional, so dass das Verhältnis von der

3

Kreisfrequenz unabhängig ist:

Der besehrieberie,Messwandler kann vorteilhaft bei einer Einrich-

tung zur Messung oder stufenweisen Anzeige des maaimalej Ver-

braucheselektriacher Leistung oder elektrischen Stromes verwen-

det werden. Durch entsprechende Wahl, der , effektiven. Luftäpalt-

länge kann das Uebersetzui#g-evertl:ltni9derart verändert, werden,

dies für @ersrlf.@ene@ ,r'erräes er.ngngegräas* :`dit: `gleiche

Sekundärspannung.aüftritt. .

Auch .in anderen Fällen, wo mechanische Kontakte Wegen der Korrosionsgefahr oder wegen Thermospannungen unerwünscht Bind, kann der beschriebene Messwandler vorteilhaft eingesetzt werden.

Claims

FAT EN TA1V Sf.liVECHL ,1. Irresswandler mit einstellbarem Uebersetzungsverhältnis, mit einem Kern, einer Primär- und einer Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Kopplung zwischen der Primärwicklung (2; 19) und der Sekundärwicklung (3; 20) verHnderbar ist.
2. Messwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1; 18) mindestens einen Luftspalt (5; 6; 23) aufweist, dessen Länge veränderbar ist. 3. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärwicklung (2) eine Spannung eingeprägt ist und dass der Kern (1) einen Streuschenkel (4) aufweist. 4. .Messwandler nach Anspruch 3, jdadurch gekennzeichnet, dass _der Streuschenkel (4) einen Luftspalt (5) aufweist, dessen Länge veränderbar ist. . 5. il(.3sswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pri:n_:rr,-iicklun(19) ein Strom eingeprägt ist und dass die Sekund-rwicflun#; (20) reit einer aus einem widerstand (30) und einem Kondensator (31) bestehenden Reihenschaltung abgeschlossen ist. 6. kesswandler nach Anspruch 2 oder q., dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei weichmagnetische Bleche (8 bis 17; 25 bis 29) unterschiedlicher Dicke wahlweise in den Luftspalt (5; 6; 23) einfUhrbar sind. 7. i:ess..Tandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (8 bis 17; 25 bis 29) auf einer verdrehbaren Scheibe (7; 24) angeordnet sind. B. 1-Ä'esswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kernes (1, 18) am Luftspalt (5;"13; 23) grösser ist als der übrige Kernquerschnitt. 9. i.esswandler nach Anspruch 1 oder einem der vorangehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass er Bestandteil einer Vorrichtung zur Messung oder stufenweisen Anzeige des maximalen Verbrauc@ie; elektrischer Leistung oder elektrischen Stromes ist.