DE19828890A1 - Stromwandler - Google Patents

Abstract

Offenbart wird ein Stromwandler mit mehreren Primärwicklungen (2) und mehreren Sekundärwicklungen (1, 3), welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Hierbei sind durch eine erste (1) der Sekundärwicklungen mindestens zwei Primärwicklungen und durch mindestens eine zweite (3) der Sekundärwicklungen nur ein Teil der Primärwicklungen, die durch die erste der Sekundärwicklungen hindurchgeführt sind, hindurchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromwandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In mehrphasigen elektrischen Anlagen eingesetzte Stromwandler sind teilweise so ausgebildet, daß sie jeweils eine der Primärwicklungen der unterschiedli­ chen Phasen umgebende Ringkerne für jeweils eine Se­ kundärwicklung in einem gemeinsamen Gehäuse aufwei­ sen. Soll jedoch zusätzlich eine Summenmessung der Ströme in mindestens zwei Phasen vorgenommen werden, dann wird ein separater zweiter Wandler verwendet, welcher mit einem mindestens zwei Primärwicklungen umgebenden Ringkern für eine den Summenstrom erfas­ sende Sekundärwicklung versehen ist. Diese Vorgehens­ weise ist jedoch mit relativ hohen Kosten verbunden und führt durch die Montage zweier einzelner Wandler zu einem erhöhten Arbeitsaufwand sowie einem vergrö­ ßerten Raumbedarf.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromwandler mit mindestens zwei Primärwicklun­ gen und mindestens zwei Sekundärwicklungen, welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, zu schaf­ fen, der nicht nur zur Erfassung von Einzelströmen in den durch den Wandler hindurchgeführten Stromleitern in der Lage ist, so daß der Wandler in kostengünsti­ ger und platzsparender Weise vielseitig einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Stromwandlers ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Dadurch, daß durch mindestens eine erste der Sekun­ därwicklungen mindestens zwei Primärwicklungen hin­ durchgeführt sind und durch mindestens eine zweite der Sekundärwicklungen nur ein Teil der Primärwick­ lungen, die durch die mindestens eine erste der Se­ kundärwicklungen hindurchgeführt sind, hindurchge­ führt ist, kann der Wandler in beliebiger Kombination Einzel- und Summenströme in den durch den Wandler hindurchgeführten Stromleitern wiedergebende Signale erfassen, die jeweils zu einem gewünschten Zweck aus­ gewertet werden. Beispielsweise können in einer drei­ phasigen Drehstromanlage die Einzelströme von zwei Phasen und der Summenstrom aller drei Phasen erfaßt werden, wodurch, wenn ein von Null abweichender Sum­ menstrom auftritt, Fehler in der Anlage festgestellt werden können. Auch können zum Beispiel gleichphasige Ströme in mehreren Leitern, die durch Verzweigung eines Leiters entstanden sind, abhängig von einer gewünschten Auswertung so erfaßt werden, daß beliebi­ ge Einzelströme und beliebige Summen von diesen ge­ messen werden.

Die Sekundärwicklungen können, wie bisher üblich, auf ferromagnetischen Ringkernen angeordnet sein; sie können jedoch auch beispielsweise in Form von Rogowski-Spulen von nicht ferromagnetischen Wickel­ körpern gehalten werden. Im letzteren Fall sind Ring­ kerne entbehrlich, wodurch sich eine erhebliche Mate­ rial- und Raumersparnis ergibt. Durch die Anwendung insbesondere digitaler Auswertungsmöglichkeiten kön­ nen die Ausgangssignale der Sekundärwicklungen stark herabgesetzt werden, was wiederum zu sehr kleinen und kompakten und damit nur einen geringen Materialauf­ wand bedingenden Wandlern führt.

Vorzugsweise ist der Stromwandler mit einer inte­ grierten elektronischen Schaltung für die Auswertung der Ausgangssignale der Sekundärwicklungen versehen, die innerhalb oder außerhalb des Wandlergehäuses an­ geordnet sein kann und hierdurch eine räumliche Ein­ heit mit dem Wandler darstellt.

Der Stromwandler kann zweckmäßig als Wanddurchführung ausgebildet sein, so daß er ohne Mehraufwand zusätz­ lich deren Funktion übernimmt und weiterhin keinen eigenen Platz benötigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstel­ lung eines Stromwandlers nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine schematische Perspektivdarstel­ lung eines Stromwandlers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung,

Fig. 3 eine schematische Perspektivdarstel­ lung eines Stromwandlers nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, und

Fig. 4 eine schematische Perspektivdarstel­ lung eines Stromwandlers nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung.

Fig. 1 zeigt einen Stromwandler mit drei durch ein in seinem Umriß dargestelltes Gehäuse hindurchgeführten Stromleitern 2, die jeweils gleichzeitig als Primär­ wicklung dienen. Die Stromleiter 2 können die um je­ weils 120° gegeneinander versetzten Ströme eines Drehstromnetzes oder auch gleichphasige Wechselströme führen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur ein eine Sekundärspule tragender Ringkern 3 für die Erfassung des Einzelstroms in einem der Stromleiter 2 sowie ein eine Sekundärspule tragender Ringkern 1, der alle drei Stromleiter 2 umgibt und somit zur Er­ fassung der Summe der in diesen Stromleitern 2 flie­ ßenden Einzelströme dient, Vorgesehen. Die Stromlei­ ter 2 liegen in einer Ebene, so daß für den Ringkern 3 eine Kreisform und für den Ringkern 1 eine ovale Form zweckmäßig sind. Die Ringkerne 1 und 3 bestehen aus ferromagnetischem Material; diese können jedoch im Falle der Verwendung beispielsweise von Rogowski- Spulen ersetzt sein durch nicht ferromagnetische Wicklungsträger von entsprechender Form, die zur Fi­ xierung der Sekundärspulen dienen.

Fig. 2 illustriert einen Stromwandler mit vier hin­ durchgeführten, in einer Ebene liegenden Stromleitern 2, die ebenfalls gleichphasige oder in der Phase ge­ geneinander versetzte Ströme führen können. Hier sind zwei jeweils Einzelströme in je einem Stromleiter 2 erfassende Sekundärspulen bzw. Ringkerne 3 sowie eine die Summe der Ströme in allen vier Stromleitern 2 erfassende Sekundärspule bzw. deren zugeordneter Ringkern 1 vorgesehen. Die Ringkerne 3 liegen in ei­ ner sich senkrecht zur Längsrichtung der Stromleiter 2 erstreckenden Ebene, wobei die von den Ringkernen 3 umgebenen Stromleiter 2 einen möglichst großen Ab­ stand voneinander aufweisen, das heißt jeweils auf der Außenseite angeordnet sind, damit trotz der Ring­ kerne 3 eine möglichst dichte und damit platzsparende Anordnung der Stromleiter 2 realisiert werden kann. Bei Verwendung noch weiterer Ringkerne 3 kann es aus diesem Grund empfehlenswert sein, diese in mehreren sich senkrecht zur Längsrichtung der Stromleiter 2 erstreckenden Ebenen anzuordnen.

Fig. 3 stellt einen Stromwandler dar, der sich von dem nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß jede Pri­ märwicklung anstelle eines Stromleiters 2 zwei parallele, von einem gleichphasigen Strom in der gleichen Richtung durchflossene Stromleiter 4 auf­ weist. Eine derartige Ausbildung empfiehlt sich für hohe Stromstärken. Die kreisförmigen Ringkerne 3 wer­ den dann durch ovale Ringkerne 5 ersetzt, welche der Konfiguration der beiden jeweils zusammengehörenden Stromleiter 4 besser angepaßt sind.

Fig. 4 schließlich zeigt einen Stromwandler mit drei Stromleitern 2, die nicht in einer Ebene angeordnet sind, so daß der alle drei Stromleiter 2 umgebende Ringkern 1 ebenfalls eine kreisförmige oder zumindest eine einer Kreisform angenäherte Gestalt hat. Einer der Stromleiter 2 ist von zwei in seiner Längsrich­ tung hintereinanderliegenden Sekundärspulen bzw. Ringkernen 3 umgeben. Diese umfassen den durch diesen Stromleiter 2 fließenden Strom für unterschiedliche Zwecke, beispielsweise für Betriebsmessungen, Ver­ rechnungsmessungen, Schutzmessungen oder dergleichen. Es kann dabei vorteilhaft sein, die Sekundärspulen bzw. Ringkerne 3 dem jeweiligen Zweck entsprechend unterschiedlich auszubilden, beispielsweise einer­ seits als Sekundärspule mit ferromagnetischem Ring­ kern und andererseits als Sekundärspule mit nicht ferromagnetischem Wicklungsträger.

Zur Steuerung des elektrischen Feldes zwischen einem Stromleiter 2 und einer Sekundärwicklung bzw. einem Ringkern 3 können in bekannter Weise zwischen diesen auf bestimmte Potentiale gelegte Elektroden angeord­ net sein. Eine derartige Maßnahme empfiehlt sich für Nennspannungen oberhalb 7,2 kV. Der vorliegende Stromwandler eignet sich zweckmäßig für Nennspannun­ gen bis 36 kV.

Um etwaige Verfälschungen von Meßergebnissen durch Sättigungserscheinungen in den Ringkernen zu vermei­ den oder zumindest herabzusetzen, kann es vorteilhaft sein, die auf den Ringkernen angeordneten Sekundär­ wicklungen als mehrere in ihrer Umfangsrichtung hin­ tereinanderliegende, elektrisch zueinander parallel­ geschaltete Wicklungssegmente auszubilden.

Claims (14)

1. Stromwandler mit mindestens zwei Primärwicklun­ gen (2) und mindestens zwei Sekundärwicklungen (1, 3, 5), welche in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch mindestens eine erste (1) der Sekun­ därwicklungen mindestens zwei Primärwicklungen (2) hindurchgeführt sind und durch mindestens eine zweite (3, 5) der Sekundärwicklungen nur ein Teil der Primärwicklungen (2), die durch die mindestens eine erste (1) der Sekundärwicklungen hindurchgeführt sind, hindurchgeführt ist.

2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sekundärwicklungen jeweils auf einem ferromagnetischen Ringkern (1, 3, 5), wel­ cher die Anzahl der durch die jeweilige Sekun­ därwicklung hindurchgeführten Primärwicklungen (2) umgibt, angeordnet sind.

3. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sekundärwicklungen (1, 3, 5) jeweils auf einem Wickelkörper aus nicht ferro­ magnetischem Material angeordnet sind.

4. Stromwandler nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sekundärwicklungen Rogowski- Spulen sind.

5. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (2) in einer Ebene angeordnet sind und die Ring­ kerne (3) oder Wickelkörper, die jeweils nur eine Primärwicklung (2) umgeben, kreisförmig, und die Ringkerne (1) oder Wickelkörper, die jeweils mehrere Primärwicklungen (2) umgeben, oval ausgebildet sind.

6. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Sekun­ därwicklungen (3, 5) in mindestens zwei in Längs­ richtung der Primärwicklungen (2) hintereinan­ derliegenden Ebenen angeordnet sind.

7. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Ebene liegenden zweiten Sekundärwicklungen (3, 5) so angeordnet sind, daß ihr gegenseitiger Abstand möglichst groß ist.

8. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zweiten Sekundärwicklungen (3) jeweils nur eine Primär­ wicklung (2) hindurchgeführt ist.

9. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Pri­ märwicklung aus mindestens zwei parallelen, ei­ nen gleichphasigen Strom in gleicher Richtung führenden Leitern (4) besteht und diese Primär­ wicklung umgebende zweite Sekundärwicklung (5) oval ausgebildet ist.

10. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Primärwicklungen (2) mindestens zwei zweite, in Längsrichtung der Primärwicklung (2) hinterein­ anderliegende Sekundärwicklungen (3) trägt.

11. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Sekundärwicklungen (1, 3, 5) durch mehrere in ih­ rer Umfangsrichtung hintereinanderliegende, elektrisch zueinander parallelgeschaltete Wick­ lungssegmente gebildet ist.

12. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens einer Primärwicklung (2) und mindestens einer zugeordneten Sekundärwicklung (1, 3, 5) eine Elek­ trode zur Steuerung des elektrischen Feldes zwi­ schen diesen vorgesehen ist.

13. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er in Form einer Wanddurchführung ausgebildet ist.

14. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er eine integrierte elektronische Schaltung für die Auswertung der Ausgangssignale der Sekundärwicklungen (1, 3, 5) enthält.