DE3243274C2 - Device for adapting the measuring current to a measuring device for measuring electrical currents - Google Patents
Device for adapting the measuring current to a measuring device for measuring electrical currentsInfo
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Abstract
Die Vorrichtung für die Anpassung des elektrischen Meßstromes an ein Meßgerät mit einem an einem Magnetkern angeordneten Primär- und Sekundärkreis weist im Primärkreis (5) n parallel geschaltete, an n Außenschenkeln (K1...Kn) angeordnete Teilleiter (1...n) auf, wobei jedem Teilleiter (1...n) lediglich ein einziger Außenschenkel (K1...Kn) zugeordnet ist. Der Sekundärkreis (6) ist durch eine einzige Wicklung (Ns) auf einem einzigen, den n Außenschenkeln (K1...Kn) zugeordneten gemeinsamen Mittelschenkel (Ks) gebildet. Die Außenschenkel (K1...Kn) und der Mittelschenkel (Ks) sind beiderseits mit Jochplatten (8, 9) verbunden. Der Magnetkern (7) kann durch einen lamellierten Kern (21) mit abgebogenen Enden ersetzt sein. Beim Betrieb als Stromteiler ist die einen umgekehrten Wicklungssinn aufweisende Sekundärwicklung (Ns) mit der Stromzuleitung galvanisch verbunden. Die ohmschen Widerstände der Teilleiter (1...n) und der Sekundärwicklung (Ns) weisen Widerstände auf, die entsprechend dem Teilungsverhältnis dimensioniert sind.The device for adapting the electrical measuring current to a measuring device with a primary and secondary circuit arranged on a magnetic core has in the primary circuit (5) n parallel-connected sub-conductors (1 ... n) arranged on n outer legs (K1 ... Kn) on, with each sub-conductor (1 ... n) being assigned only a single outer leg (K1 ... Kn). The secondary circuit (6) is formed by a single winding (Ns) on a single common middle limb (Ks) assigned to the n outer limbs (K1 ... Kn). The outer legs (K1 ... Kn) and the middle leg (Ks) are connected on both sides with yoke plates (8, 9). The magnetic core (7) can be replaced by a laminated core (21) with bent ends. When operating as a current divider, the secondary winding (Ns), which has the opposite direction of winding, is galvanically connected to the power supply line. The ohmic resistances of the sub-conductors (1 ... n) and the secondary winding (Ns) have resistances that are dimensioned according to the division ratio.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Anpassung des Meßstromes an ein Meßgerät zur Messung von elektrischen Strömen, insbesondere an einen Elektrizitätsschalter, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for adapting the measuring current to a measuring device Measurement of electrical currents, in particular at an electricity switch, according to the preamble of Claim 1.
Solche Vorrichtungen in Form von Stromwandlern und Stromteilern sind bekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Magnetkern und aus einer Primärwicklung, welche den zu messenden Strom führt, und aus einer Sekundärwicklung, die einen dem Meßgerät angepaßten Strom abgibt. Das Verhältnis der Windungszahlen von Primär- und Sekundärwicklung bestimmt das Übersetzungsverhältnis. Ein großes Übersetzungsverhältnis bedingt eine hohe Windungszahl der Sekundärwicklung, die jedoch meistens zu einem größeren Materialaufwand sowie zu einer unerwünscht großen, die Genauigkeit des Gerätes ungünstig beeinflussenden Wickelkapazität führt. Die bekannten Stromwandler sind empfindlich gegen Gleichstrom. Um eine geringere Gleichstromempfindlichkeit zu erreichen, wird die Strommessung auch mit Hilfe von parallel geschalteten ohmschen Widerständen durchgeführt Diese Stromteilung ist jedoch von der Geometrie und von den thermisehen Bedingungen abhängig. Bei genauen Messungen stören somit mögliche Temperaturdifferenzen in den einzelnen Strompfaden sowie der induktive Anteil der Widerstände.Such devices in the form of current transformers and current dividers are known. They essentially consist from a magnetic core and from a primary winding, which carries the current to be measured, and from a secondary winding which delivers a current adapted to the measuring device. The ratio of the number of turns of primary and secondary winding determines the transformation ratio. A great gear ratio requires a high number of turns in the secondary winding, which, however, usually results in a greater cost of materials as well as an undesirably large one, which adversely affects the accuracy of the device Winding capacity leads. The known current transformers are sensitive to direct current. To a lesser extent To achieve direct current sensitivity, the current measurement is also done with the help of parallel connected ohmic resistances carried out This current division is, however, from the geometry and from the thermal Conditions dependent. In the case of precise measurements, possible temperature differences in the individual current paths as well as the inductive component of the resistors.
Es sind auch Stromwandler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt (DE-PS 1 88-243
und GB-PS 1118 537), deren Primärkreis aus mehreren Teilleitern besteht, welche zur Einstellung des gewünschten
Übersetzungsverhältnisses wahlweise parallel oder in Reihe geschähet werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die
eine geringere Windungszahl der Sekundärwicklung sowie einen kleineren Materialaufwand erfordert, ohne
daß dadurch die Abhängigkeit von der Geometrie und von den thermischen Bedingungen erhöht wird.There are also current transformers of the type mentioned in the preamble of claim 1 known (DE-PS 1 88-243 and GB-PS 1118 537), the primary circuit of which consists of several sub-conductors, which can be made either in parallel or in series to set the desired transformation ratio .
The invention is based on the object of creating a device of the type mentioned at the outset which requires a lower number of turns in the secondary winding and a smaller amount of material, without thereby increasing the dependence on the geometry and on the thermal conditions.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den UnteransprüchenThe invention is characterized in claim 1. Advantageous developments result from the Subclaims
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigtSome exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings shows
F i g. 1 einen Stromwandler in perspektivischer Sicht mit abgetrenntem Oberteil,F i g. 1 shows a current transformer in perspective with detached top,
F i g. 2 denselben Stromwandler in Draufsicht mit abgenommenem Oberteil,F i g. 2 the same current transformer in plan view with the upper part removed,
F i g. 3 eine andere Ausführung des Magnetkernes undF i g. 3 another embodiment of the magnetic core and
F i g. 4 eine Schaltungsanordnung des Stromwandlers beim Betrieb als Stromteiler.F i g. 4 shows a circuit arrangement of the current transformer when it is operated as a current divider.
Der Stromwandler nach den F i g. 1 und 2 weist einen aus vier parallel geschalteten, vier Teilpfade bildenden Teilleitern 1 bis 4 bestehenden Primärkreis 5 und einen aus einer einzigen Wicklung Wj bestehenden Sekundärkreis 6 auf, die auf einem Magnetkern 7 angeordnet sind. Der Magnetkern 7 besteht aus vier Außenschenkeln K\ bis K^ die mit einem gemeinsames Mittelschenkel K, auf beiden Enden mit zwei Jochplatten 8, 9 verbunden sind. Die mit einer Stromklemme 10 für die Zuleitung des gesamten zu messenden Stromes / verbundenen Teilleiter 1 bis 4 sind beim Ausführungsbeispiel so angeordnet, daß jeder Teilleiter 1 bis 4 einen einzigen Außenschenkel von der Innenseite und die anderen Außenschenkel von der Außenseite des Stromwandlers umgibt. Auf diese Weise ist jedem Teilleiter 1 bis 4 ein 50- einziger Außenschenkel z. B. dem Teilleiter 1 der Außenschenkel Ki zugeordnet. Es ist aber auch möglich, daß jeder Teilleiter 1 bis 4 lediglich den ihm zugeordneten Außenschenkel K\ bis Ki, umschlingt. Die einzige Sekundärwicklung Ns ist auf dem gemeinsamen Mittelschenkel Ks angeordnet.The current transformer according to FIGS. 1 and 2 have a primary circuit 5 consisting of four parallel-connected, four partial paths forming partial conductors 1 to 4 and a secondary circuit 6 consisting of a single winding Wj, which are arranged on a magnetic core 7. The magnetic core 7 consists of four outer legs K \ to K ^ which are connected to a common center leg K on both ends with two yoke plates 8, 9. The sub-conductors 1 to 4 connected to a current terminal 10 for the supply of the entire current to be measured / connected in the exemplary embodiment are arranged so that each sub-conductor 1 to 4 surrounds a single outer leg from the inside and the other outer legs from the outside of the current transformer. In this way, each sub-conductor 1 to 4 is a 50-single outer leg z. B. assigned to the sub-conductor 1 of the outer leg Ki. It is also possible that each conductor 1 to 4 only its associated outer legs K \ to Ki wraps. The only secondary winding N s is arranged on the common center leg K s .
Ein der Stromklemme 10 zugeführter Gesamtstrom / = ip wird durch die magnetische Kopplung zwischen den Teilleitern 1 bis 4 und zwischen der Sekundärwicklung Ns zu gleichen Teilen i\ = /2 = /3 = A verteilt. Die Sekundärwicklung N5 »sieht« nämlich lediglich den vierten Teil ip : 4 des Gesamtstromes ip = i. A total current / = i p supplied to the current terminal 10 is distributed by the magnetic coupling between the sub-conductors 1 to 4 and between the secondary winding Ns in equal parts i \ = / 2 = / 3 = A. The secondary winding N 5 namely only "sees" the fourth part i p : 4 of the total current i p = i.
Verglichen mit einem üblichen Stromwandler kann somit für ein gleiches Teilungsverhältnis ip : i, die Windungszahl der Sekundärwicklung N3 viermal kleiner gehalten werden, was entsprechend weniger Material benötigt. Umgekehrt kann bei gleichem Materialaufwand ein viermal größeres Teilungsverhältnis ip: is erzielt werden. Dies führt zu bedeutenden Materialeinsparun-Compared with a conventional current transformer, the number of turns of the secondary winding N 3 can thus be kept four times smaller for the same division ratio i p : i, which requires correspondingly less material. Conversely, a four times greater division ratio i p : i s can be achieved with the same material expenditure. This leads to significant material savings
Das beschriebene Ausführungsbeispiel weist vier Teilpfade im Primärkreis 5 auf. Andere Ausführungen mit mehreren Teilpfaden, im allgemeinen mit π Pfaden und mit einer entsprechenden Anzahl von den Teilleitem zugeordneten Außenschenkeln, sind ebenfalls möglich. Es könnten theoretisch so viele Teilpfade im Primärkreis 5 verwendet werden, bis für den Sekundärkreis 6 eine einzige Windung genügtThe exemplary embodiment described has four partial paths in the primary circuit 5. Other designs with several partial paths, generally with π paths and with a corresponding number of outer legs assigned to the partial conductors, are also possible. Theoretically, so many partial paths could be used in the primary circuit 5 until a single turn is sufficient for the secondary circuit 6
Der beschriebene Magnetkern 7 kann durch einen lamellierten Magnetkern gebildet werden. Ein solcher Magnetkern 21 mit zehn abgebogenen Außenschenkeln ^i ι bis K2D ist aus der F i g. 3 ersichtlich. Die abgebogenen Außenschenkel K\ \ bis K20 sind mit Teilleitera 11 bis 20 und der gemeinsame Mittelschenkel Ks mit einer Sekundärwicklung N5 versehen. Der zu messende Gesamtstrom ist wiederum mit / = ip und der Strom durch die Sekundärwicklung N5 mit U bezeichnetThe magnetic core 7 described can be formed by a laminated magnetic core. Such a magnetic core 21 with ten bent outer legs ^ i ι to K 2 D is shown in FIG. 3 can be seen. The bent outer legs K \ \ to K20 are provided with partial conductors 11 to 20 and the common middle leg K s with a secondary winding N 5 . The total current to be measured is again denoted by / = i p and the current through the secondary winding N 5 is denoted by U
Der Stromwandler nach den F i g. 1,2 und 3 kann als Stromteiler betrieben werden. Die entsprechende Schaltungsanordnung mit dem zu messenden Gesamtstrom i, mit dem Primärstrom ip und mit seinen Teilströmen /1, h ■ ■ ■ in sowie mit dem Sekundärstrom Z5 und mit der Skundärwicklung N1 geht aus der Fig.4 hervor. Zum Unterschied zum beschriebenen Stromwandler ist hier die den gemeinsamen Mittelschenkl Ks des Magnetkerns 7 bzw. 11 umgebende Sekundärwicklung N5 mit der Zuleitung des Gesamtstromes / galvanisch verbunden und weist gegenüber dem aus Teilleitern 1 ...n mit entsprechenden Außenschenkeln K\...Kn bestehenden Primärkreis 5 einen umgekehrten Wicklungssinn auf. Der Meßstrom im für das Meßgerät wird dann mit Hilfe eines im Sekundärkreis 6 liegenden, mit einer Sekundärwicklung Nn, versehenen Wandlers abgenommen. Durch die magnetische Kopplung zwischen den Teilleitern 1 bis η und zwischen der Sekundärwicklung Ns wird auch hier der Primärstrom ip auf die Teilleiter 1 bis π zu gleichen Teilen /j = h = ■-, in verteilt Verglichen mit einem üblichen Stromteiler gilt auch hier, daß für gleiches Teiluirjsverhältnis iplis die Windungszahl im Sekundärkreis 6 entsprechend weniger Material benötigt.The current transformer according to FIGS. 1, 2 and 3 can be operated as a current divider. The corresponding circuit arrangement with the total current i to be measured, with the primary current i p and with its partial currents / 1, h ■ ■ ■ in as well as with the secondary current Z 5 and with the secondary winding N 1 is shown in FIG. In contrast to the described power converter, the common Mittelschenkl K is here s of the magnetic core 7 and 11 surrounding the secondary winding N 5 galvanically connected to the supply line of the total current / and has opposite the from part conductors 1 ... n to corresponding outer legs K \ ... K n existing primary circuit 5 has a reverse direction of winding. The measuring current i m for the measuring device is then taken off with the aid of a converter located in the secondary circuit 6 and provided with a secondary winding N n . Due to the magnetic coupling between the subconductors 1 to η and between the secondary winding N s , the primary current i p on the subconductors 1 to π is distributed in equal parts / j = h = ■ -, in comparison with a conventional current divider also applies here that for the same division ratio ipli s the number of turns in the secondary circuit 6 requires correspondingly less material.
Soll der Stromteiler gemäß der F i g. 4 gegen einen überlagerten Gleichstrom unempfindlich sein, so müssen die ohmschen Widerstände der einzelnen Strompfade entsprechend dem Teilungsverhältnis ip : is dimensioniert werden. Es muß somit gelten: R5: RP = iP: k und R\ = Ri = . -. Rn, wobei R5, Rp, Ru R2... Rn die Widerstände der entsprechenden Strompfade bedeuten.If the flow divider according to FIG. 4 must be insensitive to a superimposed direct current, the ohmic resistances of the individual current paths must be dimensioned according to the division ratio i p : i s. The following must therefore apply: R 5 : R P = i P : k and R \ = Ri =. -. Rn, where R 5 , Rp, Ru R 2 ... R n are the resistances of the corresponding current paths.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Stromwandlers bzw. Stromteilers mit primärer Stromteilung weist im Vergleich mit üblichen Vorrichtungen dieser Art einen geringeren Materialaufwand auf. Die Stromtsilung ist von der Geometrie und von thermischen Veränderungen nicht oder wesentlich geringer abhängig. Die primäre und sekundäre Windungszahl bestimmen das Teilungsverhältnis im wesentlichen unabhängig von Material- und Fertigungstoleranzen. Bei richtig gewähltem Widerstandsverhältnis wird der Stromteiler unempfindlich gegen Gleichstrom.The device according to the invention in the form of a current transformer or current divider with primary current division In comparison with conventional devices of this type, it has a lower cost of materials. the Stromtsilung is due to the geometry and thermal changes no or significantly less addicted. The primary and secondary number of turns determine the division ratio essentially independently of material and manufacturing tolerances. If the resistance ratio is correctly selected, the Current divider insensitive to direct current.
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Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
6565
Claims (6)
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1982
- 1982-11-23 DE DE19823243274 patent/DE3243274C2/en not_active Expired
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