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Stromwandler nach dem Prinzip des magnetischen Spannungsmessers Es
ist bereits bekannte zur Messung von Strömen Wandler zu verwenden, die nach dem
Prinzip des magnetischen Spannungsmessers arbeiten. Eine wesentliche Eigenschaft
solcher Stromwandler besteht in ihrer Anwendbarkeit für einen sehr großen Strombereich,
da die Wandler ohne Eisenkern ausführbar sind und infolgedessen die bei üblichen
Stromwandlern durch die magnetische Sättigung des Eisens bedingten Beschränkungen
entfallen Für den praktischen Einsatz von Stromwandlern mit diesem Aufbau erweist
sich jedoch die verhältnismäßig komplizierte Gestalt der Wicklung als hinderlich,
da die Wicklung des magnetischen Spannungsmessers jeweils aus zwei gleichen Wicklungen
besteht die mit entgegengesetztem Wickelvorschub auf einen den stromführenden Leiter
umschließender unmagnetischen Kern aufgebracht sind0 Es ist zwar bereits bekannt,
einen Stromwandler nach dem Prinzip des magnetischen Spannungsmessers in Gestalt
eines Meßrahmens auszuführen, dessen Seiten aus zylindrischen Spulen bestehen, während
die Ecken des Rahmens aus Weicheisenklötzen bestehen, Eine Anordnung dieser Art
eignet sich zwar für Messungen im Laboratoriuia, stellt jedoch einen zu großen Aufwand
dar, wenn es beispielsweise darum geht, einen kleinen und preiswerten Stromwandler
herzustellen9 wie man ihn für elektronische Auslöser elektrischer Schaltgeräte benötigt,
Ferner ist es bereits bekannt9 einen magnetischen Spannungsmesser dadurch herzustellen,
daß die benötigten Wicklungen durch Umspannen eines dünnen Trägers und Bewicklung
eines
SpuLenliörpers mit dem umsponnenen Träger gebildet werden
(DT-AS 1 234 307). Das Umspinnen des Trägers läßt sich jedoch nicht auf üblichen
Spulenvickelmaschinen ausführen.
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Die Erfindung geht von einem Stromwandler nach dem Prinzip des magnetischen
Spannungsmessers mit einem aus einzelnen Spulen zusammengesetzten Meßrahmen ause
Inr liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Spannungsmesser so zu gestalten,
daß er als Stromwandler, insbesondere zur überstromauslösung elektrischer Schaltgeräte,
wirtschaftlich einsetzbar ist.
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Gemäß der Erfindung sind hierzu die Wicklungen auf die einen Meßrahmen
bildenden Spulenkörper fortlaufend aufgebracht. Dies ermöglicht die Herstellung
der benötigten Teilwicklungen in einem Arbeitsgang. Neben einer Zeitersparnis wird
zugleich erreicht, daß zwischen den Teilwicklungen nachträglich keine elektrischen
Verbindungen hergestellt werden müssen. Es entfallen somit mehrere Arbeitsgänge,
da ansonsten an jedem Spulenkörper insgesamt vier anzuschließende Wicklungsenden
vorhanden sind. Zugleich werden Fehler beim Verbinden der Wick lungen vermieden.
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Eine leichtere Handhabung der Spulenkörper bei der Montage kann dadurch
erzielt werden, daß zwischen den Spulenkörpern jeweils ein durch freiliegende elektrische
Verbindungen überbrückter Abstand besteht Daher lassen sich die Spulenkörper ohne
Schwierigkeit zu dem Meßrahxlen zusammenfügen. Die Anzahl der einen Meßrahmen bildenden
Spulenkörper ist beliebig und kann beispielsweise entsprechend der gewünschten Gestalt
des Meßrahmens (Viereck, Sechseck o.äe) gewählt werdene Die Spulenkörper können
mit Vorteil formschlüssig zusammenfügbar ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise
durch ineinandergreifende Vorsprünge und Ausnehmungen an den Enden der Spulenkörper
erreicht werden0
Die Herstellung von Stromwandlern nach der Erfindung
läßt sich noch besonders dadurch vereirZachen, daß die zu einem Meßrahmen gehörenden
Spulenkörper ein zusammenhängendes Kunststoffteil bilden, wobei die Spulenkörper
durch biegsame Brücken des Kunststoffes verbunden sind0 Als Ergebnis des Wickelvorganges
erhält man somit eine Anzahl sowohl mechanisch als auch elektrisch verbundener Spulenkörper0
Da die aus Kunststoff bestehenden Brücken und die Wicklungsdrähte biegsam sind,
lassen sich die Spulenkörper auf einfache Weise zu einem Meßrahmen zusammenfügen.
Die mechanische Verbindung der Spulenkörper durch die aus Kunststoff bestehenden
Brücken sorgt zugleich dafür, daß die elektrischen Verbindungen nicht zu stark beansprucht
werden können.
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Zur Herstellung der Wicklung eines Stromwandlers der beschriebenen
Art kann im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung diene, bei der beidseitig des
Wickelbereiches umlaufende Magazine zur Aufnahme bereits bewickelter Spulenkörper
vorgesehen sind. Diese Vorrichtung ist sowohl verwendbar, wenn der Meßrahmen aus
getremzten Spulenkörpern hergestellt wird, als auch dann, wenn die erwähnten zusammenhängenden
Spulenkörper zum Einsatz gelangen.
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Unter Verwendung dieser Vorrichtung können Spulenkörper in folgender
Weise bewickelt werden: Es wird zunächst ein Spulenkörper mit einem ersten Wickelvorschub
bewickelt und dann in ein seitwärts des Wickelbereiches befindliches Magazin überführt;
anschließend wird ein weiterer Spulenkörper bewickelt und gleichfalls in das Magazin
überführt, wobei diese Schritte so oft wiederholt werden, bis die gewünschte Anzahl
von Spulenkörpern bewickelt ist; bei umgekehrtem Wickelvorschub werden dann die
Spulenkörper mit einer weiteren Wicklung versehen und in ein auf der anderen Seite
des Wickelbereiches befindliches Magazin überführt. Die Magazine können z. B. durch
Hülsen oder durchgehende Dorne gebildet sein.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Stromwandler nach der Erfindung in der
Draufsicht und im Schnitt.
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In der Fig. 3 ist ein aus vier Spulenkörpern bestehender Meßrahmen
in der Draufsicht gezeigt, dessen Schaltschema in der Fig. 5 dargestellt ist. Ein
einzelner SpuJenkörper ist in Fig. 4 in perspektivischer Ansicht gezeigt.
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Die Fig. 6 dient zur Erläuterung des Wickelvorganges bei der aufeinanderfolgenden
Bewicklung mehrerer Spulenkörper.
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In der Fig. 7 sind vier zusammenhängende und bewickelte Spulenkörper
gezeigt, die Jeweils einen Querschnitt entsprechend der Fig. 8 besitzen. In Fig.
9 sind die Spulenkörper nach der Fig. 7 in Gestalt eines Meßrahmens dargestellt.
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Der Stromwandler nach den Fig. 1 und 2 besitzt ein Gehäuse 1 mit einer
zum Durchtritt eines stromführenden Leiters, z. B.
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eines Kabels oder einer Stromschiene, vorgesehenen Öffnung 2.
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Das Gehäuse 1 ist einseitig offen und enthält einen Meßrahmen 3 (Fig.
3), der mittels eines ausgehärteten Kunstharzes 4 in dem Gehäuse befestigt ist.
Der aus der Fig. 3 näher ersichtliche Meßrahmen 3 besteht aus vier gleichen Spulenkörpern
5 (Fig. 4), die jeweils an einem Ende eine Ausnehmung 6 und an dem anderen Ende
einen der Ausnehmung angepaßten Zapfen 7 aufweisen, so daß sich die Spulenkörper
5 formschlüssig zusammenfügen lassen. jeder der Spulenkörper 5 trägt zwei übereinanderliegende
Wicklungen 10 und 11 (Fig. 5), die im gleichen Wickelsinn, jedoch mit entgegengesetztem
Vorschub aufgebracht sind. Daher befinden sich an jedem Ende der Spulenkörper zwei
Anschlußdrähte, die entsprechend dem Schaltschema gemäß der Fig. 5 verbunden sind.
Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind die Anfänge der Wicklungen durch den
Index A und die Enden durch den Index E gekennzeichnet. Die Fig. 5 zeigt, daß
jeweils
die Anfänge 10A der Wicklungen 10 mit den Enden 10E der benachbarten Wicklungen
10 und in gleicher Weise die Anfänge 11A der Wicklungen 11 mit den Enden der benachbarten
Wicklungen 11 verbunden sind0 Am linken Ende der aus vier Spulenkörpern 5 gebildeten
Kette sind die verbleibenden An schlüsse 11A und 10E miteinander verbunden, während
am rechten Ende der Kette der verbleibende Wicklungsanfang 10A und das Wicklungsende
ilE die Anschlüsse des Stromwandlers bilden.
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Diese sind mit zwei Anschlußstiften 12 verbunden, die in einer Ausbuchtung
13 des Gehäuses 1 angeordnet sind (Fig. 1 und 2).
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Die genannten Wicklungen können zO B. mit Hilfe der in Fig. 6 schematisch
dargestellten Vorrichtung 20 hergestellt sein0 In dieser Figur sind untereinander
acht Arbeitsgänge a bis h dargestellt, deren Ergebnis vier vollständig mit Wicklungen
versehene Spulenkörper 5 sind0 Die Vorrichtung 20 umfang einen Aufnahmedorn 21 für
einen Spulenkörper 5 mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung sowie eine
Vorratsspule 22 für den zu verarbeitenden Wicklungsdraht. Die zur Erzeugung de Drahtvorschubes
dienenden Einrichtungen sind nicht näher dargestellt, da sie allgemein bekannt sind
und ihre Wirkungsweise zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich isto Im
Verlauf des Arbeitsganges a erfolgt der Drahtvorschub in Richtung des Pfeiles 25.
Das Ergebnis ist eine der Wicklungen 10 mit einem Anfang 10A. Im zweiten Arbeitsgang
b nach der Fig. 6 wird der bewickelte Spulenhörper 5 in ein rechts von dem Wickelbereich
angeordnetes umlaufendes Magazin 24 überführt, während ein zweiter Spulenkörper
5 auf den Wickeldorn 21 aufgebracht wird0 Zwischen den beiden Spulenkörpern 5 verbleibt
ein Zwischenraum, der durch den Wicklungsdraht überbrückt ist, so daß später keine
elektrische Verbindung hergestellt zu werden braucht, In der gleichen Wei.se werden
im Verlauf der Arbeitsgänge c und d noch zwei weitere Spulenkörper 5 bewickelt,
die in dem umlaufenden Magazin 24 Aufnahme finden.
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In den nun folgenden Arbeitsgängen e bis h in Fig. 6 wird die Richtung
des Drahtvorschubes tir0gekehrt (Pfeil 28), und es entstehen nacheinander auf den
Spulenkörpern 5 die Wicklungen 11, wobei ebenfalls die Abstände zwischen den Spulenkörpern
durch freiliegende Drahtabschnitte überbrückt werden Ein links von dem Wickelbereich
angeordnetes weiteres umlaufendes Magazin 26 nimmt die Spulenkörper bei der Bewicklung
im Laufe der Arbeitsgänge f, g und h auf.
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Während in der Fig. 6 von einzelnen Spulenkörpern ausgegangen wird,
die beispielsweise mit Zapfen und Ausnehmungen nach der Fig. 4 versehen sein können,
ist die gleiche Arbeitsweise auch auf zusammenhängende Spulenkörper nach der Fig.7
anwendbar.
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Hierin bilden vier einen Meßrahmen bildende Spulenkörper 30 ein zusammenhängendes
Kunststoffteil 31, wobei zwischen den eigentlichen Spulenkörpern .50 biegsame Brücken
32 aus demselben Kunststoff vorgesehen sind. Diese Anordnung kann beispielsweise
aus einem thermoplastischen Kunststoff im Spritzverfahren hergestellt sein. Am linken
Enfle des Eunsts-toff-teiles 31 ist ein Zapfen 33 und am rechten Ende eine zur Aufnahme
des Zapfens vorgesehene Klammer 34 angeordnet. Die Schnittdarstellung in Fig. 8
zeigt, daß der Wickelraum 35 und die Spulenkörper im Querschnitt 36 annäh-izd oval
gestaltet und mit durchgehenden Öffnungen 37 zur Aufnahme eines Wickeldornes versehen
sind. Die Anzahl der Öffnungen und ihre Gestalt sind beliebig abwandelbar.
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Abweichend von den Ausführungsbeispielen kann zur Herstellung eines
Meßrahmens. eine beliebige anderen Anzahl von Spulenkörpern vorgesehen sein, wenn
eine vom Quadrat abweichende Gestalt des Meßrahmens erwünscht ist. Dementsprechend
können zusammenhängende Kunststoffteile nach der Fig. 7 mit einer größeren oder
geringeren Anzahl von Gliedern benutzt werden, Die Anordnung nach der Fig. 7 läßt
sich zu einem quadratischen Meßrahmen zusammenfügen, wie die Fig0 9 zeigt. Ebenso
wie bei dem Meßrahmen nach der Fig 3 sind die leitenden Verbindungen
38
und 39 zwischen den Spulenkörpern 30 miteinander verdrillt um magnetische Einstreuungen
zu verhindern.
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Zusammen mit geeigneten elektronischen Verstärkern eignet sich der
neue Stromwandler zum Einsatz bei Überstromauslösern, wobei es zur Anpassung an
einen anderen huslösestrombereich lediglich einfacher Umschaltungen im Eingang des
Verstärkers bedarf. Es kann ein großer Strombereich linear übertragen werden, da
ein magnetisch sättigbarer Eisenkern nicht vorhanden ist.
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6 Ansprüche 9 Figuren