DE2231431A1 - Summenstromwandler insbesondere fuer einen fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Summenstromwandler insbesondere fuer einen fehlerstromschutzschalter

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Description

Westi.ngh.ouse Electric Corp. Erlangen, den - ' Pittsburgh, Pennsylvania ■ Werner-von-Siemens-Str.
Mein Zeichen:
VPA 71/8413 Wl/Sie
Summenstromwandler insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter
Die Priorität vom 3Ö. Juni 1971 der entsprechenden Patentan-. meldung Serial No. 158 336 in den USA wird in Anspruch genommen.
Die Erfindung betrifft einen Summenstromwandler insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Ring- oder Rechteckkern und mit Primärwicklungen.
Ein derartiger Summenstromwandler ist aus der deutschen Patentschrift 1 152 186 bekannt. Zur Vermeidung einer unvollständigen Ergänzung zu Null des den Kern im Normalzustand durchsetzenden Magnetfeldes, die in einem Fehlerstromschutzschalter in unerwünschter Weise einen Differenzstrom vortäuschen würde, ist auf dem Rechteckkern des bekannten Summenstromwandlers ein diesen Kern umschließender zweiteiliger Spulenkörper aufgesetzt, der Längsnuten für die mit angeschweißten Stromzuführungen versehenen Anfänge von bandförmigen Leitern aufweist, die durch Isolierschichten voneinander isoliert um die Längsachse des Spulenkörpers auf diesem aufgewickelt sind und die die Primärwicklungen des Summenstromwandler s darstellen. Die Mittelachse der übereinander koaxial gewickelten bandförmigen Leiter verläuft parallel zu der durch die öffnung des Rechteckkernes bestimmten Ebene und parallel zu dem Schenkel des Rechteckkernes, auf dem diese Leiter aufgewickelt sind. Im normalen Betriebszustand ergeben sich gleiche koaxiale Magnetfelder, die sich in der Mittelachse der übereinander koaxial gewickelten Leiter auch bei hoher Strombelastung ausgleichen. !Dritt jedoch infolge eines Fehlerstromes im äußeren Stromkreis eine Unsymmetrie dieser Magnetfelder auf, so werden im Magnetkern ein magnetisches Wechselfeld erzeugt und in einer Sekundärwicklung eine elek-
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trische Spannung induziert, letztere kann zum Steuern z.B. eines Haltemagneten des Fehlerstromschutzschalters verwendet werden.
Das Aufwickeln der bandförmigen Leiter auf dem Rechteckkern des bekannten Summenstromwandlers ist jedoch recht schwierig und belastet die Serienfertigung von Summenstromwandlern erheblich. Auch das Haltern der Anfänge der bandförmigen Leitern in den Längsnuten des Spulenkörpers ist ein in der Massenfertigung nur mit viel Aufwand lösbares Problem. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen fertigungsfreundlicheren Summenstromwandler zu schaffen, in dem trotzdem auch bei hohen Strombelastungen im Normalfall kein Differenzstrom vorgetäuscht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Summenstromwandler der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine der Primärwicklungen aus einem rohrförmigen elektrischen Leiter besteht, in dem mindestens ein weiterer, eine andere Primärwicklung darstellender elektrischer Leiter angeordnet ist, und daß dieser rohrförmige elektrische Leiter vom Ring- oder Rechteckkern umschlossen ist.
Auch bei einem derartigen Summenstromwandler ergänzen sich die von den einzelnen Primärwicklungen im Normalfall ausgehenden Magnetfelder zu Null, so daß auch bei hohen Lastströmen kein die Fehlauslösung eines Fehlerstromschutzschaltiers verursachender Differenzstrom vorgetäuscht wird. Ferner ist die Fertigung dieses Summenstromwandlers sehr einfach. Der rohrförmige elektrische Leiter mit den in ihm enthaltenen weiteren elektrischen Leitern kann in großen Längen vorgefertigt sein, und die für einen einzelnen Summenstromwandler benötigte Länge kann einfach von diesem vorgefertigten rohrförmigen elektrischen Leiter abgeschnitten werden. Der rohrförmige elektrische Leiter braucht beim erfindungsgemäßen Summenstromwandler zur Ausbildung der Primärwicklung nur einfach durch die Öffnung des Ring- oder Rechteckkerns gesteckt zu werden. Ein Umwickeln des Ring- oder Rechteckkerns mit dem rohrförmigen elektrischen Leiter erübrigt sich in den meisten
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Fällen. Sollte dieses Umwickeln jedoch erforderlich sein, so kann der rohrförmige elektrische Leiter günstigerweise auch aus dünnen elektrischen Leitern, z.B. dünnen Drähten, geflochten sein.
Die Montage des erfindungsgemäßen Summenstromwandlers "beispielsweise in, einem Fehlerstromschutzschalter wird erleichtert, wenn der rohrförmige elektrische Leiter starr ist und der Eing- oder Rechteckkern vom rohrförmigen elektrischen Leiter gehaltert ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung näher erläutert:
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Summenstromwandler.
Figur 2 eeigt in teilweise geschnittener Darstellung einen rohrförmigen elektrischen Leiter für einen erfindungsgemäßen Summenstromwandler.
Der Summenstromwandler 10 nach Figur 1 weist einen Ringkern 12 aus magnetisch gut leitendem Werkstoff auf und hat als einwindige Primärwicklungen die elektrischen Leiter 13 und 14 eines Koaxialkabels 15» welches sich durch die zentrale Durchführung des Kernes 12 erstreckt. Eine auf dem Kern 12 sitzende Sekundärwicklung 16 besteht aus mehreren Windungen. In ihr wird eine Spannung induziert, wenn die Magnetflüsse, die durch den die Primärwicklungen durchfließenden Strom erzeugt werden, sich nicht zu Null ergänzen. Das in diesem Fall in der Sekundärwicklung 16 erzeugte Signal wird in einen Auslösestromkreis 17 eingespeist, welcher bei einer bestimmten Fehlerstromstärke anspricht und die Auslösespule 18 eines nicht dargestellten Apparates, z.B. eines Haltemagneten, erregt, so daß bewegliche Schaltkontaktteile, betätigt und der Stromkreis, in dem die Primärwicklungen des Summenstromwandlers 10 liegen, unterbrochen wird. .
Das Koaxialkabel 15 weist einen starren, rohrförmigen Außenleiter 13 auf, in dem wenigstens ein aus einem isolierten
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Draht bestehender Innenleiter I4 angeordnet ist. Dieser den Innenleiter Η darstellende Draht kann einfach durch den rohrförmigen elektrischen Leiter 13 gesteckt werden. Anschließend kann dieser rohrförmige elektrische Leiter 13 in die in Figur 1 dargestellte Form eines U-förmigen Bügels gebracht werden, dessen Schenkel mit den Querbalken des U einen rechten Winkel bilden. Die beiden Schenkel des Unförmig gebogenen rohrförmigen elektrischen Leiters 13 befinden sich jeweils gegenüber einer Stirnfläche des Ringkernes 12, so daß die Achse des vom Ringkern 12 umschlossenen rohrförmigen elektrischen Leiters 13 senkrecht auf der durch die Öffnung des- ■ Ringkernes 12 bestimmten"Ebene steht. Der Ringkern 12 umgibt den Querbalken des U-förmigen Bügels und ist durch den starren rohrförmigen Leiter 13 fixiert. Der Ringkern 12 kann den rohrförmigen Leiter 12 eng umschließen und dadurch gehaltert sein, oder, wie in Figur 1 dargestellt ist, im wesentlichen durch die Schenkel des zum U-förmigen Bügel gebogenen rohrförmigen elektrischen Leiters 13 gehalten sein.
Wie man aus Figur 1 erkennt, ist der Querbalken des zu einem U-förmigen Bügel gebogenen Koaxialleiters 15 derjenige Teil 25, der vom Ringkern umschlossen ist, während die Schenkel 26 und 27 im wesentlichen parallel zu den Stirnflächen.des Ringkernes 12 verlaufen.
Die Befestigungsstelle des Koaxialkabels 15 innerhalb des Kernes 12 ist nicht kritisch. Im allgemeinen ist es wünschenswert, Gewicht und Volumen des Ringkernes und des Koaxialkabels gering zu halten. Eine genügende elektrische Isolierung zwischen den Einzelteilen des Summenstromwandlers muß jedoch vorgesehen sein.
Der rohrförmige elektrische Außenleiter 13 ist günstigerweise wenigstens an einem Ende mit einem flanschartigen Teil 19 versehen, mit dem er an einer Stützfläche 20 befestigt ist. Wie Figur 1 zeigt, hat die Stützfläche oder Wand 20 Anschlußklemmen 21 und 22 zum Anschluß eines Verbrauchers. Das flanschartige Teil19 ist unter Herstellung einer elektrischen Verbindung und einer mechanischen Halterung für das Koaxialka-
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bei 15 und den Ringkern 12 mit einer Anschlußklemme 22 verschweißt oder in anderer Weise starr verbunden.
Das Koaxialkabel 15, welches in Figur 2 im Ausschnitt ohne andere zugeordnete Teile dargestellt ist, ist für in Mehrphasensystemen einzusetzende Summenstromwandler vorgesehen. Diese Summenstromwandler benötigen mehr als zwei Primärwicklungen und dementsprechend hat das Koaxialkabel nach Figur 2 auch zwei oder mehr Innenleiter 14 und 24. Die Innenleiter· 14 und 24 sind günstigerweise wenigstens an dem durch den Ringkern 12 verlaufenden Teil miteinander verdrillt. Diese miteinander verdrillten Innenleiter haben praktisch dieselbe Wirkung wie zwei koaxial zueinander angeordnete Innenleiter, sind jedoch nicht so aufwendig in der Fertigung.
Mit dem Koaxialkabel nach Figur 2 kann die Einrichtung nach Figur 1 auch für Mehrphasensysteme modifiziert werden.
6 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (6)

223U31 VPA 71/8413 Patentansprüche
1.^Summenstromwandler insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Ring- oder Rechteckkern und mit Primärwicklungen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine der Primärwicklungen aus einem rohrförmigen elektrischen Leiter besteht, in dem mindestens ein weiterer,'eine andere Primärwicklung darstellender elektrischer Leiter angeordnet ist, und daß dieser rohrförmige elektrische Leiter vom Ring- oder Rechteckkern umschlossen ist.
2. Summenstromwandler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige elektrische Leiter starr ist und der Ring- oder Rechteckkern vom rohrförmigen elektrischen Leiter gehaltert ist.
3. Summenstromwandler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige elektrische Leiter ein Ü-förmiger Bügel ist und daß der Ring- oder Rechteckkern zwischen den beiden Schenkeln dieses U-förmigen Bügels angeordnet ist.
4. Summenstromwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring- oder Recht.eckkern den rohrförmigen elektrischen Leitet eng umschließt.
5. Summenstromwandler nach,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im rohrförmigen elektrischen Leiter angeordnete weitere Leiter einen Isolierstoffüberzug trägt.
6. Summenstromwandler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß am rohrförmigen elektrischen Leiter mindestens zwei miteinander verdrillte elektrische Leiter angeordnet sind.
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