DE2505761A1

DE2505761A1 - MAGNETIC CIRCUIT AND AMMETER AND DIFFERENTIAL TRANSFORMER WITH IT

Info

Publication number: DE2505761A1
Application number: DE19752505761
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: METALIMPHY
Current assignee: METALIMPHY
Priority date: 1974-02-25
Filing date: 1975-02-12
Publication date: 1975-08-28
Also published as: JPS50146375A; IT1027499B; FR2291591B1; FR2291591A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetkreis für einen Strommesser und insbesondere für einen Differenztransformator oder -wandler zum Erfassen einer Differenz zwischen den durch zwei Leiter fließenden Ströme· Sie betrifft auch eine Meßeinrichtung oder einen Differenztransformator, der einen derartigen Magnetkreis verwendet.The invention relates to a magnetic circuit for an ammeter and in particular for a differential transformer or converter for Detecting a difference between those flowing through two conductors Currents It also affects a measuring device or a differential transformer, using such a magnetic circuit.

Ein Differenztransformator, Differenzwandler oder Ausgleichsübertrager besteht aus einem geschlossenen Magnetkreis, in dem zwei Primär (strom) kr eise oder -schleifen jeweils einen Induktionsfluß induzieren. Die Wicklungsrichtung und die Windungszahl jedes elektrischen Primärkreises ist so, daß sie jeweils einen Fluß entgegengesetzter Richtung und gleichen Absolutwertes für einen Normalwert der Stromstärke jedes Stroms induzieren. Der Gesamtfluß ist im Magnetkreis demnach Null, und kein Strom wird in der Sekundärwicklung bzw. Se-A differential transformer, differential converter or equalizing transformer consists of a closed magnetic circuit in which two primary (current) crises or loops each induce an induction flux. The winding direction and the number of turns of each electrical primary circuit is such that they each have a flux opposite Direction and the same absolute value for a normal value of the current intensity induce any current. The total flux in the magnetic circuit is therefore zero, and no current is generated in the secondary winding or the secondary winding.

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kundär (strom) kreis oder -schleife induziert, die bzw. der mit einem Meßinstrument oder -gerät verbunden ist. Wenn dagegen bei den Primärströmen kein Abgleich erreicht oder erzeugt wird, fließt ein Differenz-Induktionsfluß im Magnetkreis, und eine Spannung bzw. ein Strom tritt im Sekundär kreis auf.secondary (current) circuit or loop induced with a Measuring instrument or device is connected. If on the other hand with the primary currents no adjustment is achieved or generated, a differential induction flux flows in the magnetic circuit, and a voltage or a Current occurs in the secondary circuit.

Üblicherweise bestehen die Magnetkreise der Differenztransformatoren aus Kreisringen oder Toruskörpern, die aus einem Metallband gewunden sind, mit einer Zwischen-Isoliersehicht zwischen jeder Windung zur Bildung eines lameliierten oder geschichteten Kreises. Ein derartiger Torus oder Toruskörper ist in der Fig. 1 dargestellt, bei dem Leiter 1 und 2 Primärkreise bilden, die den Torus 3 umgeben oder umschließen, auf den auch ein Sekundärkreis bzw. dessen Leiter 4 aufgewickelt ist, der mit dem Meßgerät verbunden ist. Diese Kreise erfüllen alle Bedingungen bei den üblichen Anwendungen, erlauben jedoch keine oder nur eine schlechte Miniaturisierung. Darüber hinaus ist durch diesen Torus kein Maximum der Meßempfindlichkeit erreichbar, da keine Magnetkreise erreichbar sind, die minimale Reluktanz (Magnetwiderstand) besitzen für den Durchtritt eines maximalen Induktionsflusses abhängig von einer bestimmten magnetomotorischen Kraft (MMK).Usually the magnetic circuits of the differential transformers exist of circular rings or torus bodies, which are wound from a metal band, with an intermediate insulating layer between each winding to form a laminated or layered circle. Such a torus or torus body is shown in FIG the conductor 1 and 2 form primary circuits that surround or enclose the torus 3, on which a secondary circuit or its conductor 4 is wound, which is connected to the measuring device. These circles meet all the requirements for the usual applications, allow however, no miniaturization or only poor miniaturization. Furthermore a maximum of the measurement sensitivity cannot be achieved through this torus, since no magnetic circuits can be reached, the minimum reluctance (Magnetic resistance) have for the passage of a maximum induction flux depending on a certain magnetomotive force (MMK).

Wenn ein Torus sehr kleiner Abmessungen erreicht werden soll, treten, mechanische Belastungen auf, die Bänder oder Streifen zur Verwendung als Wicklung oder Windung erfordern, deren Dicke geringer ist als es die Betriebsbedingungen und insbesondere die Frequenz der verwendeten Ströme fordern. Daraus ergibt sich eine Lamellierung oder Schichtung, die größer ist als der Magnetkern, der die Wärme-If a torus of very small dimensions is to be achieved, If mechanical stresses occur, the tapes or strips for use as a winding or turn, the thickness of which is less than the operating conditions and especially the frequency of the the currents used. This results in a lamination or stratification that is larger than the magnetic core, which absorbs the heat

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abfuhr oder -verteilung hemmt. Das ist um so mehr ausgeprägt, als der Weg der Wärme nach außen zum Durchqueren der elektrischen Isolierschichten zwingt, die die Windungen trennen, und diese Schichten sind ebenfalls wärmeisolierend bzw. wärmedämmend.inhibits discharge or distribution. This is all the more pronounced than the path of heat outward forces it to traverse the electrical insulating layers separating the windings and these layers are also heat-insulating or heat-insulating.

Es ist auch festzustellen, daß bei einem Torus-Magnetkreis nur ein Fenster bzw. eine Öffnung vorgesehen werden kann, das bzw. die stets rund ist. Es gibt daher bei einer derartigen Ausführungsform leere oder unausgefüllte Bereiche, die zusammen im allgemeinen die Form eines Zylinders haben und zu einem Gesamt-Raumbedarf führen, der bei vielen Anwendungen zu groß ist.It should also be noted that with a toroidal magnetic circuit only a window or opening can be provided that or the is always round. There are therefore in such an embodiment empty or blank areas that together generally contain the Have the shape of a cylinder and lead to an overall space requirement that is too large for many applications.

Schließlich ist der Querschnitt zum Durchtritt des Magnet- oder Induktionsflusses bei einem Toruskreis stets konstant, was zwangsläufig nicht die beste Kraftlinienverteilung ermöglicht. Aus dem gleichen Grund gibt die Kreisform einen Magnetkreis mit unnützem Transversal-Raumbedarf und erhöht die Länge des Kreises, die in die Reluktanz eingeht.Finally, the cross section for the passage of the magnetic or induction flux is always constant in a toroidal circle, which inevitably does not allow the best force line distribution. For the same reason, the circular shape gives a magnetic circuit with unnecessary transverse space requirements and increases the length of the circle that goes into the reluctance.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung. dieser Nachteile einen Magnetkreis zu schaffen, der insbesondere verringerten Raumbedarf und verringertes Gewicht besitzt mit verbesserter Reluktanz und erleichterter Wärmeabfuhr.It is an object of the invention to avoid. these disadvantages to create a magnetic circuit, which in particular reduces space requirements and has reduced weight with improved reluctance and easier heat dissipation.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen flachen prismatischen Block mit mindestens einer Öffnung in Richtung der geringsten Blockdiche und aus dünnen Platten, die in Form des Querschnitts der Öffnung geschnitten und senkrecht auf die Richtung der Öffnung aufeinandergestapelt sind.The object is achieved according to the invention by a flat prismatic Block with at least one opening in the direction of the smallest block dyke and made of thin plates in the shape of the cross section of the opening and stacked perpendicular to the direction of the opening are.

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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht die Ausbildung der Öffnungen der Außenhülle oder Umhüllenden der Primär- und Sekundärdrähte bzw. der Leiter der Kreise vor dem Durchtritt durch die jeweilige Öffnung.In a preferred embodiment, the training corresponds the openings of the outer shell or envelopes of the primary and secondary wires or the conductor of the circles before passing through the respective opening.

Ein Strommesser oder Differenztransformator oder -wandler, der den erfindungsgemäßen Magnetkreis enthält, enthält vorteilhaft einen Abschnitt des Primär (strom )kreises und einen Abschnitt des Sekundär (strom) kreises, die bereits die entsprechenden Öffnungen des Magnetkreises bzw. des Blocks durchsetzen und zum Anschluß an einen Steuer- oder Regelkreis und an einen Meßgerätekreis bestimmt sind.An ammeter or differential transformer or converter that contains the magnetic circuit according to the invention advantageously contains one Section of the primary (current) circuit and a section of the secondary (current) circuit that already has the corresponding openings of the magnetic circuit or enforce the block and are intended for connection to a control or regulating circuit and to a measuring device circuit.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

Fig. leinen herkömmlichen Magnetkreis,Fig. A conventional magnetic circuit,

Fig. 2 perspektivisch und vergrößert einen gemäß der Erfindung ausgeführten Differenztransformator,Fig. 2 is a perspective and enlarged view of a differential transformer designed according to the invention,

Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsbeispiele der Öffnungen der Magnetkreise entsprechend der Anzahl und der Dimensionen der durch die Öffnungen tretenden Leiter.3 and 4 further exemplary embodiments of the openings in the magnetic circuits according to the number and dimensions of the conductors passing through the openings.

Der herkömmliche Magnetkreis gemäß Fig. 1 wurde bereits weiter oben erläutert.The conventional magnetic circuit according to FIG. 1 has already been explained above.

In Fig. 2 bilden, wie in Fig. 1, die Leiter 1 und 2 den Primär-In Fig. 2, as in Fig. 1, the conductors 1 and 2 form the primary

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(strom)kreis. Der Magnetkreis besteht hier aus einem Stapel dünner Platten 11, die voneinander durch dünne, elektrischisolierende Schichten getrennt sind. Jede Platte 11 weist zwei eingeschnittene längliche Fenster auf, deren Übereinander lagerung zwei Öffnungen 12 bildet, die in Richtung der kleinsten Dickenausdehnung den Magnetkreis durchsetzen, der die Form eines ebenen prismatischen Blocks 10 aufweist. Die Leiter 1 und 2 sind in diesen Öffnungen 12 aufgenommen, ebenso wie der Sekundär (strom) kreis bzw. dessen Leiter 4, der eine Schleife um den Innenkern des Magnetkreises bildet.(electricity) circle. The magnetic circuit here consists of a stack of thinner Plates 11, separated from each other by thin, electrically insulating layers are separated. Each plate 11 has two elongated cutouts Windows, the superimposition of which forms two openings 12, the enforce the magnetic circuit in the direction of the smallest expansion, which has the shape of a flat prismatic block 10. The conductors 1 and 2 are received in these openings 12, as well like the secondary (current) circuit or its conductor 4, which is a loop forms around the inner core of the magnetic circuit.

Die Fig. 3 zeigt die Form der Öffnungen 12 bzw. Fenster besser, in denen die Leiter 1, 2 und 4 aufgenommen sind.Fig. 3 shows the shape of the openings 12 or windows better, in which the conductors 1, 2 and 4 are included.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das drei Drähte oder Leiter für die Primärkreise und drei Drähte oder Leiter für den Sekundärkreis verwendet; hier ist der Schnitt der Fenster insbesondere an die Form der Gesamtanordnung der Leiter angepaßt, die es durchsetzen, und auch der Außenschnitt der Platten selbst ist an die Form der Innenöffnungen angepaßt.Fig. 3 shows a further embodiment, the three wires or conductors for the primary circuits and three wires or conductors for the Secondary circuit used; here is the cut of the windows in particular adapted to the shape of the overall arrangement of the conductors that enforce it, and also the outer section of the panels themselves is to the shape of the Adapted inner openings.

Es ist erkennbar, insbesondere aus den Fig. 3 und 4, daß die unausgefüllten oder Leer-Bereiche um die Leiter praktisch verschwunden sind, was eine erste Raum-Einsparung mit sich bringt. Darüber hinaus ist der Querschnitt zum Durchtritt des Magnet- oder Induktions fluss es veränderlich, was die Ausbreitung oder Verteilung der Kraftlinien im Kreis und einen erhöhten Induktionsfluß bei gleicher MMK ermöglicht, bzw. umgekehrt lediglich eine verringerte MMK benötigt, um einen bestimmten Induktionsfluß zu erhalten. It can be seen, in particular from FIGS. 3 and 4, that the blank or empty areas around the ladder have practically disappeared, which results in an initial space saving. Furthermore is the cross section for the passage of the magnetic or induction flux changeable, which is the spread or distribution of the lines of force in the Circle and an increased induction flux with the same MMK, or vice versa, only a reduced MMK is required in order to obtain a certain induction flux.

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Schließlich können bei den beschriebenen Aasführungsformen, wenn es die verwendeten Frequenzen zulassen, einfach Platten 11 verwendet werden, die relativ dick sind, was die Isolierschichten begrenzt und eine bessere Wärmeabfuhr ermöglicht. Diese Abfuhr wird übrigens noch dadurch erleichtert, daß die Isolierschichten parallel zur Wärmeausbreitungsrichtung bzw. zur Bahn der Wärmeträger sind, wobei jedes Plättchen bzw. jede Platte 11 in gewisser Weise als Heizrippe wirkt. Es kann .,a'.ier, im Vergleich zur üblichen Verwendung eines Torus, eine größere Wärmeabgabe bzw. Wärmeentwicklung infolge des Stromflusses in den den Kreis durchsetzenden Leitern zugelassen werden, d. h., daß der Querschnitt der elektrischen Leiter, demzufolge der Querschnitt der Durchtritts-Öffnungen und die Länge der magnetischen Kraftlinien im Kreis verringert werden kann, was von neuem einen Gewichts- und Raum-Gewinn mit sich bringt.Finally, in the case of the embodiments described, plates 11 can simply be used if the frequencies used permit that are relatively thick, which limits the insulating layers and allows better heat dissipation. This rejection will Incidentally, this is made easier by the fact that the insulating layers are parallel to the direction of heat propagation or to the path of the heat carrier, each plate or plate 11 in a certain way as a heating rib works. It can., A'.ier, compared to common usage a torus, a greater heat release or heat generation as a result the flow of current in the conductors penetrating the circuit are allowed, d. h. that the cross-section of the electrical conductor, consequently the cross-section of the passage openings and the length the magnetic lines of force in the circle can be reduced, which brings new weight and space gain with it.

Es sind noch weitere Ausführungsbeispiele möglich, z. B. kann ein Magnetkreis mit einer einzigen Innenöffnung und .mit einer offenen Nut oder einem Schlitz verwendet werden, die bzw. der in der Schnittfläche des prismatischen Blocks gebildet ist, was einen zweiten Durchtritt der Leiter ohne überflüssigen Vorsprung oder Ansatz ermöglicht.There are still other embodiments possible, for. B. can a magnetic circuit with a single internal opening and an open one Groove or slot can be used in the cut surface of the prismatic block is formed, which allows a second passage of the ladder without unnecessary projection or approach.

Schließlich beziehen sich alle beschriebenen Ausführungsbeispiele auf Differenztransformatoren mit zwei den Primärkreis bildenden Leitern. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar bei einem einfachen Strommesser mit einem einzigen Primärkreis, wobei der Sekundärmeßkreis anzeigt, ob im Primärkreis ein Strom fließt oder nicht.Finally, all of the exemplary embodiments described relate to differential transformers with two conductors forming the primary circuit. However, the invention is also applicable to a simple ammeter with a single primary circuit, the secondary measuring circuit indicates whether a current is flowing in the primary circuit or not.

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Claims

1. ^ Magnetic circuit as well as ammeter and differential transformer thus, which is penetrated by at least one primary circuit of the at least one current to be sensed and by at least one secondary circuit to capture the induced signal,

marked by

a flat prismatic block (10) with at least one opening (12) in the direction of the smallest block thickness and made of thin plates (11), which are cut in the shape of the cross section of the opening (12) and stacked one on top of the other perpendicular to the direction of the opening (12).

2. Magnetic circuit according to claim 1 with an opening, characterized by an open groove in the same direction as the inner opening (12) and in a side wall of the block (10).

3. Magnetic circuit according to claim 1, characterized by two to each other parallel openings (12).

4. Magnetic circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the opening shape of the outer shell of the overall arrangement of the wires (12) of the primary circuit and the wires (4) of the secondary circuit corresponds, which are received in the opening (12).

5. Ammeter or differential transformer with a magnetic

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Circuit according to one of claims 1 to 4 for installation in at least one primary circuit in which the at least one current to be measured flows and into at least one secondary circuit for detecting the induced Signals,

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through a section (1, 2) of the primary circuit and a section (4) of the secondary circuit, which are already included in the magnetic circuit and can be connected to the circuits to be controlled or the measuring device circuits are.

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