DE417887C - Stromwandler mit einem die Primaerwicklung tragenden stabfoermigen Eisenkern, der in einem aussen die Sekundaerwicklung tragenden Isolierrohr eingeschlossen ist, insbesondere fuer den Anschluss von Messgeraeten - Google Patents

Stromwandler mit einem die Primaerwicklung tragenden stabfoermigen Eisenkern, der in einem aussen die Sekundaerwicklung tragenden Isolierrohr eingeschlossen ist, insbesondere fuer den Anschluss von Messgeraeten

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DE417887C
DE417887C DES60406D DES0060406D DE417887C DE 417887 C DE417887 C DE 417887C DE S60406 D DES60406 D DE S60406D DE S0060406 D DES0060406 D DE S0060406D DE 417887 C DE417887 C DE 417887C
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28Current transformers
    • H01F38/30Constructions

Description

  • Stromwandler mit einem die Primärwicklung tragenden stabförmigen Eisenkern, der in einem außen die Sekundärwicklung tragenden Isolierrohr eingeschlossen ist, insbesondere für den Anschluß von meßgeräten. Stromwandler mit stabförmigem Eisenkern, bei denen sowohl der Kern wie die darauf, angeordnete eine Wicklung gänzlich innerhalb eines Isolators liegen, während die andere Wicklung diesen unmittelbar umgibt, sind schon seit einigen Jahren gebaut worden. Insbesondere hatten Transformatoren zur Erzeugung des Heizstromes von Glühkathodenröhren diese Ausführung, und zwar waren dabei in der Regel die an Niederspannung liegende Primärwicklung innerhalb, die- an Hochspannung liegende Sekundärwicklung außerhalb eines rohrförmigen Isolators mit oder ohne Metalleinlagen von der Form einer Hochspannungsklemmendurchführung angeordnet.
  • Anderseits sind Meßstromwandler für sehr hohe Spannungen mit rohrförmigem Isolator schon in Gebrauch. In diesen Wandlern verläuft der Primärstrom ebenfalls im Innern des Isolators, es bildet aber den Primärleiter nur ein gerader Stab, der durch das Isolationsrohr wie bei einer Kondensatorklemme hindurchgeführt ist. Diese Anordnung, die sich zunächst aus der Forderung hochgradiger Isolation ergibt, hat neben dem Hauptvorzug einer vollen Sicherheit gegen mechanische Beschädigung durch von Kurzschlußströmen erzeugte elektrodynamische Kräfte noch den Vorteil, daß der Isolator zugleich auch als Wand oder Bodendurchführung dient. Ein Nachteil ist es, daß die Anordnung wegen der geraden Gestalt des Primärleiters verhä@tnis-ALäßig schwachen Magnetismus erzeugt und deshalb nur für größere Stromstärken, etwa von 5o Ampere aufwärts, brauchbar ist.
  • Um die Vorzüge des Hochspannungsstromwandlers mit stabförmigem Primärleiter auch bei 14leßstromwandlern für schwächere Ströme zu erhalten, ist gemäß der Erfindung ein stabförmiger Eisenkern in der bekannten Weise mit der Primärwicklung in einem die Sekundärwicklung tragenden Isolierrohr angeordnet und seine Induktion betriebsmäßig derart hoch gewählt, daß praktisch Konstanz des Üb rsetzungsverhältnisses und der Phase besteht.
  • Da eine Hauptforderung für Meßtransformatoren immer die war, daß der magnetische Widerstand möglichst klein gehalten werden mußte, zu welchem Zweck auch besonders legiertes Eisen verwendet wurde, so scheint zunächst der erforderliche Grad von Konstanz des Übersetzungsverhältnisses der Ströme und die nötige Kleinheit der Phasenverschiebung bei offenem magnetischen Kreis nicht erreichbar. Das sonst gebräuchliche Mittel der Verwendung von legiertem Eisen konnte auch gegenüber dem Einfluß des Luftwiderstandes keinen nennenswerten Nutzen versprechen.
  • Die Erfindung verzichtet nun gezwungenermaßen darauf, den magnetischen Widerstand gering zu wählen, und erreicht die Meßgenauigkeit dadurch, daß sie im Gegensatz zu der alten Bauart der Heiztransformatoren, die geringen aber veränderlichen magnetischen Widerstand benutzte, einen zwar großen aber konstanten magnetischen Widerstand verwendet. Um nun den Beitrag des Eisens zum magnetischen Widerstand möglichst konstant zu halten, wird nicht, wie sonst, der Anfangsteil der Magnetisierungskurve verwendet, sondern der steil ansteigende Teil, beispielsweise bis zu einer Induktion von 7000, weil in dessen Verlauf, namentlich bei Anwendung des vorzugsweise auch in diesem Falle verwendeten leierten Bleches, die Permeabilität annähernd konstant ist. Hierdurch wird nicht nur das Feld angenähert dem Magnetisierungsstrom proportional, sondern es werden auch die Änderungen im Verlauf der Kraftlinien gering, die sonst bei wechselndem magnetischem Widerstand in höherem Maße auftreten.
  • Abb. i, die die Magnetisierungskurven für gewöhnliches und hochlegiertes I'>lech zeigt, läßt erkennen, daß die Verwendung höherer Induktionen, namentlich bei legiertem Blech, eine erhebliche Proportionalität bis zu niedrigen Feldwerten herab ergibt.
  • Eine nähere Überlegung zeigt des weiteren, daß mit der Konstanz des magnetischen Widerstandes nicht nur das Verhältnis von Sekundärstrom, Magnetisierungsstrom und Primärstrom annähernd dasselbe bleibt, sondern daß auch die Phasenverschiebung zwischen Primär- und Sekundärstrom praktisch konstant ist. Eine Betrachtung des in Abb. 2 dargestellten Stromdreiecks aus Primärstrom Ji, Sekundärstrom J., und Magnetisierungsstrom Jo ergibt dies ohne weiteres. Wenn das Größenverhältnis und die Phasenverschiebung von J. gegen Jo nahezu konstant sind, so werden auch das Verhältnis J1 :J., und die Phasenverschiebung J i, J., nahezu konstant. Die Phasenverschiebung ist allerdings wieder, im Gegensatz zu dem früher allgemein angestrebten, nicht gering, weil der hohe magnetische Widerstand einen größeren Magnetisierungsstrom erfordert. Aber sie ist, wie das Übersetzungsverhältnis, praktisch konstant. Dieser Phasenverschiebungsfehler muß bei Leistungsmessungen durch eine entgegengesetzte Verschiebung der Phase, die bei der Einregulierung des Meßgerätes in diesem hervorgerufen wird, ausgeglichen werden. Wesentlich ist dabei, daß die Phasenverschiebung sehr wenig schwankt, so daß bei einer Kompensation des mittleren Wertes der verbleibende Phasenfehler genügend klein bleibt.
  • Eine Minderung des magnetischen Widerstandes kann auch bei dem neuen Meßstromwandler durch Anwendung an sich bekannter Mittel erreicht werden, die den Übergang der Kraftlinien aus den Enden des Eisenkernes in die Luft erleichtern. Beispielsweise können die Blechstreifen des Kernes an dessen Enden auf- und umgeblättert sein. Auch kann auf die Enden je ein Polschuh aus lamelliertem Blech angeordnet werden, die den Weg für die Kraftlinien verkürzen. Als Polschuhe können scheibenförmige Körper dienen, die teils mit dem Kernende, teils mit dem Isolierrohr verschraubt sind. Diese feste Verbindung zwischen Kern und Isolator ist von erheblicher Wichtigkeit mit Bezug auf die Gefahr, daß bei Kurzschlüssen im Falle unsymmetrischer Spulenlagerung durch elektrodynamische Kräfte der Kern aus dem Isolator herausgeschleudert werden kann. Auch kann ein Sprühschutz in Gestalt von entsprechend gerundeten Blechen an diesen Polschuhen vorgesehen werden.
  • Die Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung im Längsschnitt. Auf dem Mittelteil eines in bekannter Weise unterteilten stabförrnigen Eisenkernes i ist eine zweckmäßig aus Vierkantdraht bestehende Primärwicklung ? aufgebracht, so daß die Stabenden auf größerer Länge unbedeckt sind. Der Stab mit der Primärwicklung befindet sich seiner ganzen Länge nach- innerhalb eines Rohres ¢ aus Isolationsmaterial mit oder ohne metallische Einlagen. Ist das Rohr' mit metallischen Einlagen versehen, so ergibt sich von selbst als innerste Metallschicht eine metallische Bedeckung der Innenfläche des Rohres, die in der Abbildung als :ein zur Vermeidung von Wirbelströmen längsgeschlitztes Messingrohr 3 dargestellt ist. Die Enden dieses Messingrohres enthalten Holzklötze io und i i, welche die Lage des Eisenkernes i und der Primärwicklung 2 sichern. Die Sekundärspule 5 ist mit Hilfe einer aus zwei Hälften zusammengesetzten Gußplatte 7 und einer mit der Platte durch Bolzen 13 verbundenen Holzscheibe 12 auf dem Isolationsrohr ¢ befestigt. Die Sekundärklemmen 8 sind isoliert an der Platte 7 angeordnet. Die Hälften der Gußplatte liegen auf einer Drahtbandage 6, die mit der äußersten Metallage des Isolationsrohres 4. leitend verbunden ist.
  • Das Messingrohr 3 ist zur Anordnung einer Schutzvorrichtung gegen Schalt- und Wanderwellen benutzt. Es ist das eine Ende dieses Rohres, in der Abbildung das linke, mit dem entsprechenden Pol 9 der Primärwicklung 2 leitend verbunden, während das andere Ende mit dem zweiten Pol der Primärwicklung 9' durch eine Spannungssicherung 15 verbunden ist. Es wird dementsprechend jede anormale Spannungserhöhung von der Primärwicklunferngehalten und durch den von dem Rohr,-, mit der Sicherung 15 gegebenen Weg kleineren Wellenwiderstandes abgeleitet.
  • Im vorliegenden Beispiel ergab sich ein Messingrohr als innerste Schicht eines als Kondensatorklemme ausgeführten Isolators von selbst. Es ist indessen nicht nötig, als Nebenschluß für die Primärwicklung ein solches Rohr zu benutzen, sondern es genügt jeder gestreckte Leiter, z. B. ein Draht, der im Innern des Isolators verläuft und mit den Polen 9, g' in gleicher Weise wie das Messingrohr verbunden ist.
  • In Abb. .1 ist ein weiteres. Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem keine besondere Spannungssicherung 15 angebaut, diese vielmehr unmittelbar an dem Lagerungsteil i i für den Primärleiter 2 gebildet wird. Die Abbildung veranschaulicht nur das rechte Ende des Stromwandlers. Das in dem Isolator 4 angeordnete Messingrohr ; ist wie bei der Einrichtung nach Abb. 3 mit dem Primärleiter 2 am entgegen-.esetzten Ende unmittelbar leit(-nd verbunden. Am ,äußeren Teil des Umfanges des in das Rohr 3 eingeschobenen, das Ende 9' des Primärliters 2 tragenden Holzklotzes i i ist eine ringförmige Ausnehmung 16 vorgesehen, in die ein auf dem Leiterende g' befestigter Metallzylinder 17 eingeschoben ist, der gegenüber dem Rohr ; einen gewissen, durch ein gelochtes Glimmerblättchen eingeschalteten Abstand wahrt und auf diese Weise die zum Ausgleich der L berspannungen dienende Funkenstrecke bildet.
  • In Abb.5 ist eine Einrichtung dargestellt, die zur weiteren Verbesserung des -NIeßstromwandlers dient, indem sie dem magnetischen Kraftfluß bestimmte Bahnen vorschreibt und damit die Wirkungen des magnetischen Kreises gleichmäßiger gestaltet und auch .eine Minderung des magnetischen Widerstandes herbeiführt.
  • Der aus einzelnen Blechen zusammengesetzte Eisenkern i wird an seinen Enden von scheiben- oder kreuzförmig gestalteten Eisenblechbündeln 1q. aufgenommen, die durch Schrauben 16 mit dem Isolierrohr ¢ verbunden sind. Mittels dieser Schrauben ist auch eine etwas stärkere Platte 18 befestigt, die den Kern i an einer .Längsverschiebung hindert. Diese Art der Befestigung ermöglicht eine äußerst sichere und feste Lagerung des Kernes, die beim Auftreten von Kurzschlüssen, wie eingangs erwähnt, von besonderer «#Viclitigkcit ist. Im übrigen dienen die Träger 14 für den Kern als Polschuhe, die den Weg der Kraftlinien in der Luft verkürzen. Diese können auch in der Weise ausgebildet werden, daß die Bleche des Kernes in an sich bekannter Weise nach außen umgebogen sind.
  • An den Polschuhen ist ein nach außen umgebogenes Blech 15' vorgesehen, das in bekannter Weise als Sprühschutz dient.
  • Die Verbesserung des Kraftlinienweges wird, abgesehen von den an den Enden vorgesehenen Polschuhen, auch bereits durch die erhebliche Länge des Kernes gebildet, der, wie Abb. , erkennen läßt, ein bedeutendes Stück über die Wicklungsenden beiderseitig hervorsteht.

Claims (5)

  1. PATEN T-ANSPRLTCHE: i. Stromwandler mit einem die Primärwicklung tragenden stabförmigen Eisenkern, der in einem außen die Sekundärwicklung tragenden Isolierrohr eingeschlossen ist, insbesondere für den Anschluß von Meßgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Induktion des Eisenkernes betriebsmäßig derart hoch gewählt ist, daß praktisch Konstanz des fibersetzungsverhältnisses und der Phase besteht.
  2. 2. Meßstromwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der- Eisenkern aus legiertem Blech hergestellt ist.
  3. 3. Meßstromwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern beiderseits der Primärwicklung erheblich verlängert oder mit besonderen, den Rückschluß der Kraftlinien erleichternden Polschuhen, Aufblätterungen o. dgl. versehen ist. ,1.
  4. Meßstromwandler nach Anspruch ;, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern mittels der Polschuhe an dem Isolierrohr befestigt ist.
  5. 5. Meßstromwandler nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß an den Polschuhen ein nach außen gebogenes Blech vorgesehen ist, das als Sprühschutz dient.
DES60406D 1922-07-21 1922-07-21 Stromwandler mit einem die Primaerwicklung tragenden stabfoermigen Eisenkern, der in einem aussen die Sekundaerwicklung tragenden Isolierrohr eingeschlossen ist, insbesondere fuer den Anschluss von Messgeraeten Expired DE417887C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE757614C (de) * 1939-01-26 1953-03-23 Aeg Stromwandler

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