DE1763947C3 - MeBwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßwandler mit mindestens einem Abgleichkern und Windungsabgleich «lit parallelen Teilwicklungen, die Unterschiedliche Windungszahlen aufweisen.

Es sind mehrere Verfahren zum Abgleich von itromwandlern bekannt, mit deren Hilfe es möglich Ist, einen entsprechend ausgelegten Stromwandler in »einem Fehlerverhalten so zu korrigieren, daß sich »eine Fehler innerhalb der positiven und negativen Fehlergrenzen befinden. Dies kann einmal dadurch erreicht werden, daß die primäre Durchflutung mit Hilfe einer Tertiärwicklung ei höht wird, wobei die Tertiärwicklung über einen Hilfskern gespeist wird, eier entweder vom Primärstrom oder vom Sekundärstrom des Hauptkernes durchflutet sein kann. Bei der Durchflutung vom Primärstrom ist unter Umständen der Platzbedarf sehr groß, und bei Durchflutung vom Sekundärstrom bereitet insbesondere bei Wandlern mit hoher thermischer Kurzschlußfestigkeit das Aufbringen der dicken Drähte auf den Hilfskern beträchtliche Schwierigkeiten. In beiden Fällen ist bei der Dimensionierung der Kerne das Überstromverhalten des Gesamtwandlers zu berücksichtigen. Es muß dabei mit Sicherheit vermieden werden, daß der Hilfskern vor dem Hauptkern in die Sättigung gerät. Anderenfalls wäre die. Tertiärwicklung thermisch sehr stark gefährdet. Die Berücksichtigung dieser Umstände führt zu relativ großen Hilfskernen, deren Unterbringung im Wandlergehäuse schwierig sein kann.

Eine weitere Form des Abgleich« ist der Windungsaibgleich, bei dem die sekundäre Windungszahl kleiner ist, als dem Übersetzungsverhältnis entsprechen würde. In vielen Fällen ergibt die Verminderung um eine Windung einen zu großen Abgleich. Man ist dann gezwungen, den Kupferquerschnitt der Sekundönvicklung aufzuteilen und gleicht dann nur mit einem Teilquerschnitt ab. Die Parallelschaltung von 2wei Wicklungen mit unterschiedlicher Windungszahl hat zur Folge, däBjivwschen diesen beiden ein AusgleichsstTomfließ^der die Patentialunterschiede ausgleicht. Bei kleine^- Windüngszahlen lind starken Drahtquerschnitteh* wie sie bei Wandlern mit hoher thermischer Kurzschiußicstigkeit vorkommen., kann dieser Ausgleicltisirom relativ groß werden. Da der Ausgleichsstrom einen zusätzlichen Fehler verursacht, kann er die Abgleichmaßnahmen zunichte machen und den Wandler meßtechnisch wesentlich verschlechtem. Es wird nämlich dabei die zwischen den Messungen mit Nennbürde und der kleinen Prüf-■·;■ .bürde (z.B.;¹/··Hler Nennbürde) befindliche Fehlerbandbreite vergrößert.

Eine weitere bekannte Abgleichmaßnahme ist das »Durchfädeln«. Hierbei wird eine der sekundären Ableitungen durch einen Spalt im Eisenkern gefädelt, so daß eine Windung entsteht, die nur einen Teilquerschnitt des Eisens umfaßt. Diese Methode ergibt unerwünschte Gegenmagnetisierungseffekte, die bei hochpermeabten Kernmaterialien, wie sie heute überwiegend verwendet werden, zu starken Streuungen in der Lage und Form der Fehlerkurven führen kennen, die sehr nachteilig sind.
Die Aufgabe besteht daher darin, einen MeBwandler mit mindestens einem Abgleichkern und Windungsabgleich mit parallelen Teilwicklungen, die unterschiedliche Windungszahlen aufweisen, zu schaffen, der den Zusatzfehler beim Abgleich vermindert und die nachträgliche Abstufung des Abgleichs ermöglicht. Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in die Ableitungen oder Verbindungsleitungen der Teilwicklungen W₂₁, W₂₂ des Meßwandlers entweder der eine Abgleichkern mit Wicklungen W₃₁, W₃₂ oder mehrere Abgleichkerne

mit Wicklungen so eingeschleift sind, daß die in den parallelen Teilwicklungen des Meßwandlers W₂₁, W₂₂ und in den Wicklungen der Abgleichkerne fließenden Ströme sich durch eine Antiparallel-Schaltung der Abgleichkermvicklungen in ihrer magnetisierenden Wirkung auf den oder die Abgleich'kerne weitgehend aufheben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Figur gibt als Beispiel das Ersatzschaltbild des Sekundärkreises eines Stromwandlers mit einem Abgleichkern wieder. E₁ und E₂ sind die in den beiden Teilwicklungen mit den Windungszahlen W₂₁ und W₂₂ induzierten elektromotorischen Kräfte, die die Ströme /₂₁ und Z₂₂ treiben. Z?₂₁ und R₂₂ sind die Wirk-

widerstände der beiden Teilwicklungen. Die den beiden Teilwicklungen gemeinsame sekundäre Streureaktanz ist JX₂. Diese und die Bürde Z_B werden vom Sekundärstrom J₂ durchflossen, der die Summe von Z₂₁ und Z₂₂ ist. Die Wicklungen W₃₁ und W₃₂ des Ab-

gleichikerns \verden von den Strömen Z₂, und Z₂., so durchflossen, daß im Idealfall das Amperewindungsgleichgewicht Z₂₁W₃₁ = Z₂₂ W₃₁, hergestellt wird. Das bedeutet, daß die magnetisierende Wirkung der Ströme Z₂₁ und Z₂₂ sich gegenseitig aufhebt. Damit die Unterschiede zwischen den in den beiden Teilwicklungen induzierten Spannungen ausgeglichen werden können, wird der Kern durch einen kleinen Strom magnetisiert, der die Wicklungen des Abgleichkerns gleichsinnig durchläuft. Bezüglich seiner Stromrichtung ist er mit dem obengenannten Ausgleichsstrom etwa gleich. In seinem Betrag ist er jedoch wesentlich kleiner, so daß der von ihm noch verursachte zusätzliche Fehler des Hauptkernes praktisch vernachlässig-

bar ist. In einer etwas anderen Betrachtungsweise kann man auch sagen, daß der Abgleichkern für die eigentlichen Sekundärströme Z₄₁ und Z₂₄ einen kleinen Widerstand und für den Ausgleichsstrom einen großen Widerstand darstellt. Zur Vermeidung thermischer Überlastungen muß die Aufteilung des sekundären Leiterquerschnitts des Hauptkernes und damit auch die Dimensionierung der Drahtquerschnitte für die Wicklungen W₃₁ und W_3i so erfolgen, daß sich die gleiche Stromdichte ergibt. Bei der Bemessung des Uuerschnitts des Eisenkerns muß lediglich darauf geachtet werden, daß bei Belastung des Hauptkernes mit der Nennbürde und dem größten Strom, für den die Klassengenauigkeit des Wandlers noch gewährleistet sein muß, im Hilfskern noch keine Sättigung eintritt.

In einer besonderen Ausbildung des Hilfskernes kann beispielsweise die Windungszahl W₃₁ — 1 gewählt werden. Ist ferner die eine V'icklung des Hauptkernes W₂₁ gleich der theoretischen Windungszahl W_2n und die andere W_2i = W_2n- 1 und der gewünschte Abgleich A in ⁰/c, so berechnet sich Windungszahl W._v, des Hilfskernes aus

w = ¹⁰⁰-ji(^«-.!.) *s

Da es in den meisten Fällen darum geht, einen relativ kleinen Bruchteil einer Windung abzugleichen, besitzt die Wicklung W_3x auch den weitaus größten Teil des Leiterquerschnitts, auf den im vorliegenden Beispiel nur ein kleiner Ringkern aufgeschoben zu werden braucht, auf den sich die Windungen W_3i mit dem relativ dünnen Drehtquerschnitt ohne besondere Schwierigkeiten aufbringen lassen. Dies ergibt ein kleines Gebilde, das sich leicht im Wandlergehäuse unterbingen läßt.

Aus Gründen einer rationellen Fertigung wird man bestrebt sein, für eine möglichst große Vielfalt von Fällen einen einheitlichen Ringkern für den Abgleichkern zu verwenden, wobei man sieb naturgemäß mit den Wicklungen· auf dem Abgleichkern den jeweiligen Verhältnissen anpassen muß. Sollte in einzelnen Fällen der Eisenquerschnitt des Abgleichkerns nicht ausreichen, so ist es möglich, mehrere Kerne in Reihe zu schalten. Dabei kann man die Abgleichkerne auch auf die beiden Ableitungen des Hauptkernes verteilen. Besteht die Sekundärwicklung des Hauptwandlers aus mehreren, in Reihe geschalteten Spulen, so kann der Abgleichwandler auch in die Verbindungsleitungen zwischen diesen Spulen eingeschlcift werden.

Das gleiche Prinzip kann auch auf Spannungswandler übertragen werden. Hier ist es möglich, mit Hufe des Abgleich'kerns die Spannungsdifferenz von einer Windung feinstufig zu unterteilen und abzugreifen und zugleich das Fließen eines unerwünschten Ausgleichsstromes zu unterdrücken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   -1. Meßwandler mit (mindestens einem Abgleichkern' und Windungsabgleich mit parallelen Teilwickhingen, die unterschiedliche Windungszahlen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ableitungen oder Verbindungsleitungen der Teilwicklungen (W₂₁, W₂₄) des Meßwandlers entweder der eine Abgleichkern mit Wicklungen (W₃₁, W_S2) qder mehrere Abgleich-_r kerne mit Wicklungeri so angeschleift sind, daß die in den parallelen Teilwicklungen des Meßwandlers (W₂₁, W₂₂) und in den Wicklungen der Abgteichkerne fließenden Ströme sich durch eine Antiparallel-Schaltung der Abgleichkernwicklungen in Ihrer magnetisierer.den Wirkung auf den oder die Abgleichkerne weitgehend aufheben.
2. 2. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abgleichkern ein kleiner Ringkern verwendet wird.
3. 3. Meßwandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wicklung mit der kleineren Windungszahl auf dem Abgleichkern eine Windung vorgesehen wird.