DE2401355C3

DE2401355C3 - Arrangement for error compensation of current transformers

Info

Publication number: DE2401355C3
Application number: DE19742401355
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. 1000 Berlin Dobschall
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE2401355B2; DE2401355A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fehlerkompensation eines Stromwandlers mit Hilfe mindestens eines Hilfsstromwandlers, der primärseitig vom Sekundärstrom des Stromwandlers erregt ist.The invention relates to an arrangement for compensating errors in a current transformer with the aid of at least one an auxiliary current transformer, which is excited on the primary side by the secondary current of the current transformer.

Die Erregung des Magnetkernes von Stromwandlern wird vom Magnetisierungsstrom bewirkt, der im allgemeinen im Primärstrom enthalten ist, für den Sekundärstrom jedoch verlorengeht. Die Folge ist, daß unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der Sekundärstrom vom Primärstrom abweicht. Für den so entstehenden Fehler sind in den entsprechenden Bestimmungen und Normen für bestimmte Klassen der Genauigkeit zulässige Grenzwerte festgelegt, innerhalb derer sich der Fehler bewegen darf, wenn er einer geforderten Genauigkeit entsprechen soll. Diese Grenzwerte werden üblicherweise als positiv und negativ von Null abweichend angegeben. Es entsteht auf diese Weise ein sogenanntes zulässiges Fehlerband mit der NJnllinip als Svmmplnparhsp Der upmäB dpr ohiuen Schilderung entstehende Fehler ist jedoch von Natur aus nur negativ, so daß das durch die Fehlergrenze festgelegte Fehlerband nur etwa ?.ur Hälfte ausgenutzt werden kann. Die Ausnutzung des positiven Teils des Fehlcrbandes kann dadurch bewirkt werden, daß absichtlich ein positiver Fehler erzeugt wird, der sich dem natürlichen negativen Fehler hinzuaddiert. Eine solche Maßnahme wird auch als Abgleich des Stromwandlers bezeichnet. Es gibt verschiedene bekannte Methoden, um das zu erreichen, di:e jedoch mit gewissen Nachteilen verknüpft sind. So ist es bekannt, den Abgleich dadurch herbeizuführen, daß die Windungszahl der Sekundärwicklung kleiner gewählt wird, als es der Übersetzung entspricht. Diese Methode hat den Nachteil, daß bei kleinen Windungszahlen der Sekundärwicklung der erzielte Abgleich in vielen Fällen viel zu grob ist, wenn man auch nur um eine Windung von der theoretischen Windungszahl abweicht.The excitation of the magnetic core of current transformers is caused by the magnetizing current, which is generally contained in the primary current, but is lost to the secondary current. The result is that, taking into account the transformation ratio, the secondary current deviates from the primary current. For the error that occurs in this way, the relevant regulations and standards for certain classes of accuracy stipulate permissible limit values within which the error may move if it is to correspond to a required accuracy. These limit values are usually given as positive and negative deviating from zero. In this way, a so-called permissible error band is created with the NJnllinip as Svmmplnparhsp The error that arises from the current description is inherently only negative, so that the error band defined by the error limit can only be used approximately halfway. The exploitation of the positive part of the error band can be effected by deliberately creating a positive error which is added to the natural negative error. Such a measure is also referred to as trimming the current transformer. There are several known methods of achieving this, but there are certain disadvantages associated with them. It is known to bring about the adjustment in that the number of turns of the secondary winding is selected to be smaller than it corresponds to the translation. This method has the disadvantage that with a small number of turns in the secondary winding, the adjustment achieved is in many cases much too coarse if one deviates from the theoretical number of turns by even one turn.

Diese Methode kann mit Hilfe des sogenannten Paralleldrahtabgleichs verbessert werden, bei der der Querschnitt des Leiters der Sekundärwicklung in zwei oder mehrere Teilquerschnitte aufgeteilt wird. Durch die Wahl der Teilquerschnitte und der Windungszahlen, mit denen diese verknüpft sind, ist es möglich, wesentlich feinstufiger abzugleichen, als es mit einer Windung in Verbindung mit dem Gesamtquerschnitt möglich ist Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß infolge der unterschiedlichen Windungszahlen in den parallelgeschalteten Wicklungen unterschiedliche Spannungen induziert werden, die das Fließen von Ausgleichsströmen zur Folge haben, die zusätzliche Fehler erzeugen, die sehr nachteilig sein können. Die Ausgleichsströme können mit Hilfe einer Abgleichdrossel kleingehalten werden, die jedoch als zusätzliches Bauteil Platz beansprucht und Kosten verursacht.This method can be improved with the help of the so-called parallel wire adjustment, in which the Cross-section of the conductor of the secondary winding is divided into two or more partial cross-sections. By the choice of the partial cross-sections and the number of turns with which they are linked, it is possible to be adjusted much more finely than with one turn in connection with the overall cross-section The disadvantage of this arrangement is that due to the different numbers of turns in the parallel-connected windings induce different voltages, which prevent the flow of Have equalizing currents that generate additional errors that can be very disadvantageous. the Equalizing currents can be kept small with the help of a balancing choke, but this is an additional one Component takes up space and generates costs.

Nach einem anderen Verfahren wird mit Hilfe des Sekundärstromes eines Hilfsstromwandlers, der vom Primärstrom des Stromwandlers durchflossen wird, die Durchflutung des Stromwandlers erhöht. Das Gleiche kann auch durch einen Hilfsstromwandler erreicht weiden, der vom Sekundärstrom des Stromwandlers erregt wirJ (DE-AS 10 10 157). In beiden Fällen wird Platz durch die Hilfsstromwandler beansprucht. Da der Eisenkern der Hilfsstromwandler z.B. beim Fließen von Strömen, die größer sind als der Nennstrom, nicht vor dem Hauptkern gesättigt sein darf, da ihre Sekundärwicklungen sonst stark überlastet und evtl. zerstört werden würden, müssen die Hilfsstromwiindler unter Umständen sehr groß sein. Außerdem kann dadurch die Leistungsfähigkeit des Stromwandlers beeinträchtigt werden. Es ist auch nicht möglich, mit Hülfe der eben geschilderten Anordnungen das Überstromverhalten der aus Stromwandlern und Hilfswandlern bestehenden Kombination zu beeinflussen.According to another method, with the help of the secondary current of an auxiliary current transformer, which is supplied by the Primary current of the current transformer flows through, the flow through the current transformer increases. The same can also be achieved by an auxiliary current transformer, which is derived from the secondary current of the current transformer excited wirJ (DE-AS 10 10 157). In both cases will Space occupied by the auxiliary current transformer. Since the iron core of the auxiliary current transformer, e.g. when Currents that are greater than the rated current must not be saturated before the main core, as their secondary windings otherwise they would be heavily overloaded and possibly destroyed, the auxiliary current winders must be below Circumstances can be very great. It can also affect the performance of the current transformer will. It is also not possible to measure the overcurrent behavior with the aid of the arrangements just described to influence the combination consisting of current transformers and auxiliary transformers.

Die Aufgabe besteht daher darin, eine Anordnung zur Fehlerkompensation eines Stromwandlers mit Hilfe mindestens eines Hilfsstromwandlers zu schaffen, bei der der Hilfsstromwandler unabhängig vom Kern des Stromwandlers dimensioniert wird und eine weitestgehende Kompensation der Fehler und gleichzeitig eine Beeinflussung des Überstromfaktors gestattet. Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der primärseitig vom Sekundärstrom odeir einem Teil des Sekundärstromes des Stromwandlers erregte Hilfsstromwandler sekundärseitig mit der Sekundärwicklung des Stromwandlers parallel geschaltet ist, und daß ein aus dem Sekundärstromkreis des HilfsstromwanHjprc tfpvunnnpn^r A Kojpjrhclrnm in Hpn äiifti^rpn The task is therefore to create an arrangement for error compensation of a current transformer with the help of at least one auxiliary current transformer, in which the auxiliary current transformer is dimensioned independently of the core of the current transformer and allows an extensive compensation of the errors and at the same time an influence on the overcurrent factor. The object is achieved according to the invention in that the auxiliary current transformer excited on the primary side by the secondary current or part of the secondary current of the current transformer is connected in parallel with the secondary winding of the current transformer on the secondary side, and that one of the secondary current circuit of the auxiliary current wanHjprc tfpvunnnpn ^ r A Kojpjrhclrnmifti Hpjrhclrnmifti ^ rpn

Sekundarstromkreis des Stromwandlers eingespeist ist, so daß die aus Stromwandler und Hilfsstromwandler bestehende Kombination den Fehler des Stromwandlers weitgehend kompensiert und zugleich einen bestimmten Überstromfaktor besitzt.The secondary circuit of the current transformer is fed in, so that the combination of current transformer and auxiliary current transformer eliminates the current transformer failure largely compensated and at the same time has a certain overcurrent factor.

Die Erfindung wird an einem A'jjführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is illustrated using an exemplary embodiment explained in more detail with reference to drawings.

In Fig. 1 wird zu einem Strumwandler 1 ein Hilfsstromwandler 2 dazugeschaltet, der vom Sekurdärstrom /2 de^c Stromwandlers 1 oder einem Teil von ihm durchflutet wird. Der in der Sekundärwicklung des Hilfsstromwandlers fließende Strom /3 wird direkt in den äußeren Teil des sekundären Stromkreises 3 eingespeist und erzeugt den wünschenswerten Abgleich. Da der Hilfsstromwandler nicht unmittelbar mit dem Stromwandler verknüpft ist, braucht bei der Auslegung seines Eisenquerschnittes keine Rücksicht auf den des Siromwandlers genommen zu werden.In Fig. 1, an auxiliary current transformer 2 is connected to a current transformer 1, through which the secondary current / 2 de ^c current transformer 1 or part of it flows. The current / 3 flowing in the secondary winding of the auxiliary current transformer is fed directly into the outer part of the secondary circuit 3 and produces the desired adjustment. Since the auxiliary current transformer is not directly linked to the current transformer, no consideration needs to be given to that of the Sirom transformer when designing its iron cross-section.

Besonders vorteilhaft ist diese Abglcichmethode, wenn bei dem Stromwandler eine sogenannte Sättigungsdrossel verwendet werden muß, wenn es nämlich nicht möglich ist, durch entsprechende Auslegung des Hauptkernes einen kleinen Überstromfaktor, wie er bei Wandlern für Meßzwecke in der Regel verlangt wird, zu erreichen. Die Sättigungsdrossel besteht normalerweise aus einem Eisenker mit einer Wicklung. Bringt man noch eine zweite Wicklung auf, so kann die Dn ssel die Funktion des Hilfsstromwandlers übernehmen. Die ursprüngliche Wicklung ist dann die Sekundärwicklung des Hilfsstromwandlers, während die zusätzlich aufge- jo brachte Wicklung als dessen Primärwicklung fungier; und vom Sekundärstrom des Stromwandlers, bzw. einem Teil davon durchflossen wird.This comparison method is particularly advantageous if the current transformer has a so-called saturation reactor must be used, if it is not possible, by appropriate interpretation of the Main core a small overcurrent factor, as it is usually required in converters for measuring purposes reach. The saturable reactor usually consists of an iron core with a winding. One brings If there is a second winding, the nozzle can take over the function of the auxiliary current transformer. the The original winding is then the secondary winding of the auxiliary current transformer, while the additional winding jo brought winding to act as its primary winding; and from the secondary current of the current transformer or part of it is traversed.

Die primäre Windungszahl des Hilfsstromwandlers wird im allgemeinen klein sein, insbesondere, wenn der sekundäre Nennstrom des Stromwandlers 5A beträgt. Es kann sogar der Fall eintreten, daß eine Windung in Verbindung mit dem Sekundärstrom des Stromwandlers einen zu großen Abgleich bewirkt. Es ist dann möglich, ähnlich wie beim Paralleldrahtabgleich, den Sekundärleiter des Stromwandlers in beispielsweise zwei Teilquerschnitte Aa und 4b aufzuteilen, wie in F i g. 2 gezeigt ist, und nur den einen Leiter einmal durch das Fenster des Hilfskernes hindurchzuführen. Im Gegensatz zum Paralieldrahtabgleich ist jedoch hierbei die Windungszahl der Teilwicklungen auf dem Hauptkern untereinander gleich.The primary number of turns of the auxiliary current transformer will generally be small, especially if the secondary rated current of the current transformer is 5A . It can even happen that one turn in connection with the secondary current of the current transformer causes an excessive adjustment. It is then possible, similar to the parallel wire adjustment, to divide the secondary conductor of the current transformer into, for example, two partial cross-sections Aa and 4b , as shown in FIG. 2 is shown, and only to pass the one conductor once through the window of the auxiliary core. In contrast to the parallel wire adjustment, however, the number of turns of the partial windings on the main core is the same as one another.

In einer weiteren Ausbildung kann man dea Abgleich in einfacher Weise individuell den Erfordernissen anpassen, indem zwischen den den Abgleich bewirkenden Hilfsstromwandler und den Leiter der Sekundärwicklung des Stromwandlers ein Zwischenwandler 5 (siehe Fig.3) eingeschaltet wird, der primär und sekundärseitig nur wenige Windungen besitzt und bei dem durch Veränderung dieser Windungszahlen der Abgleich in gewünschter Weise beeinflußt werden kann. Schaltet man zwischen diesen Zwischenwandler und den dem eigentlichen Abgleich dienenden Hilfsstromwandler eine aus einem reellen Widerstand 6a und einem überwiegend induktiven Widerstand 6b bestehende Stromweiche 6 gemäß F i g. 4 ein, so hat man darüber hinaus die Möglichkeit, auch die zweite Komponente des Fehlers des Stromwandlers, den Fehlwinkel, in gewünschter Weise zu beeinflussen, während die bisher beschriebenen Maßnahmen nur den Stromfehler veränderten. Bei Bedarf können der reelle Widerstand 6a und der induktive Widerstand 6b miteinander vertauscht werden, je nachdem, ob der Fehlwinkel ins Negative oder Positive verschoben werden soll.In a further embodiment, the adjustment can easily be individually adapted to the requirements by connecting an intermediate transformer 5 (see Fig. 3) between the auxiliary current transformer causing the adjustment and the conductor of the secondary winding of the current transformer, which has only a few turns on the primary and secondary sides and in which the adjustment can be influenced in the desired manner by changing this number of turns. If you connect a current switch 6 consisting of a real resistor 6a and a predominantly inductive resistor 6b according to FIG. 4, one also has the option of influencing the second component of the current transformer error, the error angle, in the desired manner, while the measures described so far only changed the current error. If necessary, the real resistor 6a and the inductive resistor 6b can be interchanged, depending on whether the incorrect angle is to be shifted into the negative or positive.

Der Abgleich läßt sich nach der Erfindung außerdem noch in der Weise beeinflussen, daß man, wie oben beschrieben, den Leiter der Sekundärwicklung in mehrere, vorzugsweise zwei, Teüquerschnitte aufteilt, die auf dem Hauptkern die gleiche Windungszahl aufweisen.The adjustment can also be influenced according to the invention in such a way that, as above described, dividing the conductor of the secondary winding into several, preferably two, partial cross-sections, which have the same number of turns on the main core.

Wird nur ein Teilstrom des Sekundärstromes des Stromwandlers im erfindungsgemäßen Sinne zum Abgleich herangezogen, so kann man durch Zwischenschalten eines weiteren Hilfsstromwandlers 7 gemäß Fig. 5, dessen Wicklungen vom zum Abgleich benutzten und nicht benutzten Teil des Sekundärstromes des Stromwandlers gegensinnig durchflossen wird, durch entsprechende Wahl der Windungszahlen der Wicklungen des jetzt neu hinzugekommenen Hilfsstromwandlers die Aufteilung des Sekundärstromes des Stromwandlers im benutzten /22- und nicht benutzten /21-Anteil und damit den Abgleich verändern. Dieser neue Hilfskern bietet darüber hinaus die Möglichkeit, durch geeignete Wahl seines Eisenquerschnittes und seiner Windungszahlen die Fehlerkurve des Stromwandlers günstig zu beeinflussen.If only a partial flow of the secondary current of the current transformer in the sense of the invention for Adjustment is used, by interposing a further auxiliary current transformer 7 according to Fig. 5, the windings of which used for balancing and unused part of the secondary current of the current transformer flows through in opposite directions Corresponding choice of the number of turns of the windings of the newly added auxiliary current transformer the distribution of the secondary current of the current transformer in the used / 22- and not used / 21 component and thus change the adjustment. This new auxiliary core also offers the possibility of the error curve of the current transformer by a suitable choice of its iron cross-section and its number of turns favorable to influence.

Die Fehlerkurve hat infolge der Verminderung der Permeabilität weichmagnetischer Werkstoffe im Bereich kleiner Induktionen (Anfangspermeabilität) die Eigenschaft, bei kleinen Strömen negativ abzufallen. Legt man den eben beschriebenen Zwischenwandler so aus, daß er bei größeren Strömen, z.B. h>0,5 /_2/v, magnetisch gesättigt ist und seine Funktion infolgedessen nicht mehr ausüben kann, so wird der Abgleich nur im unteren Bereich wirksam und begradigt die Fehlerkurve des Stromwandlers. Neben einer verbesserten Fehlerkurve bietet sich hiermit die Möglichkeit, den Kernaufwand beim Stromwandler zu verringern, was insbesondere bei Kernen mit kleiner Durchflutung und großer Eisenweglänge von beträchtliche! wirtschaftlicher Bedeutung sein kann.As a result of the reduction in the permeability of soft magnetic materials in the area of small inductions (initial permeability), the error curve has the property of decreasing negatively with small currents. If the intermediate converter just described is designed so that it is magnetically saturated with larger currents, e.g. h> 0.5 / _{2 /} v, and as a result can no longer perform its function, the adjustment is only effective in the lower range and straightens the Current transformer error curve. In addition to an improved error curve, this offers the possibility of reducing the core effort for the current transformer, which is considerable, especially for cores with a small flow and a long iron path length! can be of economic importance.

Kombiniert man die drei beschriebenen Abgleichsvariationen, so ist man in der Lage, gleichzeitig den Abgleich und die Verbesserung der Fehlerkurve des Stromwandlers vorzunehmen (siehe Fig.6). Der Zwischenwandler 5 bewirkt eine Parallelverschiebung der Fehlerkurven; die Stromweiche 6 gestattet, die Auswirkung der Abgleichmaßnahmen auf den Stromfehler und den Fehlwinkel zu beeinflussen. Der Hilfsstromwandler 7 verbessert die Fehlerkurve, und der Hilfsstromwandler 2 bewirkt einen kleinen Überstromfaktor und arbeitet als Übertrager für den Abgleichstrom /3.If you combine the three described adjustment variations, in this way one is able to simultaneously compare and improve the error curve of the Current transformer (see Fig. 6). The intermediate converter 5 causes a parallel shift of the error curves; the current switch 6 allows the effect the adjustment measures to influence the current error and the error angle. The auxiliary current transformer 7 improves the error curve, and the auxiliary current transformer 2 causes a small overcurrent factor and works as a transmitter for the adjustment current / 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

24 Ol patent claims:

1. Arrangement for error compensation of a current transformer with the aid of at least one auxiliary current transformer, which is excited on the primary side by the secondary current of the current transformer, characterized in that the primary side of the secondary current (h) or a part (J22) of the secondary current (/ 2) of the current transformer ( 1) excited auxiliary current transformer (2) on the secondary side with the secondary winding of the current transformer (1) is connected in parallel, and that a balancing current (Ij) obtained from the secondary circuit of the auxiliary current transformer (2) is fed into the external secondary circuit of the current transformer (t), so that the combination consisting of StromwandJer (I) and auxiliary current transformer (2) largely compensates for the error of the current transformer (1) and at the same time has a certain overcurrent factor.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that an intermediate converter (5), which is flowed through on its primary side by the secondary current (Ii) or a part (I22) of the secondary current (/ 2) of the current transformer (1) and its Secondary current flows through the primary winding of the auxiliary current transformer (2), is connected between the auxiliary current transformer (2) and the secondary winding of the current transformer (1).

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that for adjustment of the current error and the error angle a made for example of a real resistance (6a) and an inductor (6b) power switch (6) between the intermediate transformer (5) and the auxiliary current transformer ( 2) is switched.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that for fine adjustment of the conductor of the secondary winding of the current transformer (1) is divided into several, preferably two partial cross-sections (4a, 4b) , which have the same number of turns, and that a further auxiliary current transformer (7) is arranged so that its windings are traversed by the two partial currents (h \, / 22) in opposite directions.