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Stromwandler mit begrenztem Sekundärstrom Die Erfindung betrifft einen
Stromwandler mit einfachem Eisenkreis, d. h. mit einem solchen magnetischen Kreis,
der nur eine einzige Windung oder Schleife mit Bezug auf die Wicklungen bildet.
Durch die Erfindung wird bezweckt und erreicht, den Sekundärstrom zu begrenzen,
so daß der Sekundärstrom nicht mehr mit dem Primärstrom wächst, nachdem dieser eine
bestimmte Stärke erreicht hat. Wenn bei Wandlern der genannten Art der magnetische
Kreis gesättigt ist, so nähert sich die elektromagnetische Gesamtkopplung der Wicklungen
derjenigen Kopplung, welche bei gleicher Lage der Wicklungen ohne Vorhandensein
eines magnetischen Kreises auftreten würde. Diese Tatsache macht sich die Erfindung
zunutze, indem die Primärwicklung und die Sekundärwicklung so zueinander angeordnet
werden, daß das von der Primärwicklung erzeugte Kraftlinienfeld an sich, d. h. ohne
Vorhandensein eines magnetischen Kreises, nicht induzierend auf die Sekundärwicklung
einwirkt. Eine solche Anordnung der Wicklungen, bei welcher die Kopplung zwischen
Primärelementen und Sekundärelementen, falls der Eisenkreis nicht mitwirkt, gleich
Null ist, bewirkt, daß der Kraftstrom unter der Sekundärwicklung nicht mehr anwächst,
wenn das Eisen magnetisch gesättigt ist, gleichgültig, welche Stärke der Primärstrom
annimmt. Der Sekundärstrom bleibt also auf einen konstanten Wert begrenzt, auch
wenn der Primärstrom unbeschränkt weiter wächst. Bei einem solchen Stromwandler
werden die elektrodynamischen Kräfte im Falle eines Kurzschlusses stark vermindert
und in gewissen Fällen sogar vernichtet.
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Bei einem solchen Stromwandler, dessen Primärwicklung aus einem geradlinigen
Leiter besteht, wird eine Nullkopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung im
Sinne der Erfindung, also ohne Berücksichtigung des Eisenkreises, dadurch erreicht,
daß man die Achse der Sekundärwicklung parallel oder senkrecht zum Primärleiter
legt.
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Bei einer bekannten Anordnung eines Stromwandlers, der eine ähnliche
Lage des aus einem Stab bestehenden Primärleiters zur Sekundärwicklung zeigt, handelt
es sich _nicht um die Erreichung einer Begrenzung des Sekundärstromes; hier ist
vielmehr durch den Verlauf des magnetischen Kreises, der den Primärstab in mehrfachen
Windungen schraubenförmig umgibt, eine verstärkte Kopplung der Wicklungen bei geringer
Stärke "des Primärstromes bezweckt.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele eines Stromwandlers
nach der Erfindung dargestellt.
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Bei der Ausführung nach Fig. r besteht der magnetische Eisenkreis
aus zwei geradlinigen Schenkeln A und B, deren Kreis durch zwei Querschenkel
C, D halbkreisförmiger Gestalt geschlossen ist, die an den Enden der Arme
A, B entgegengesetzt gerichtet angeordnet sind. Die Primärleitung besteht
aus einem geradlinigen Stab F oder mehreren
parallelen Leitern,
die Sekundärwicklung aus zwei Spulen F und G oder aus einer derselben, wobei diese
Spulen auf den Schenkeln A, B des magnetischen Kreises angeordnet sind.
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Benutzt man zwei sekundäre Spulen, so können diese in beliebiger Weise
aneinandergeschaltet sein, zweckmäßig aber in Reihe. Dies bezieht sich nicht nur
auf die Ausführungsart nach Fig. r, sondern auch auf die anderen, weiter unten beschriebenen
Ausführungsbeispiele.
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Es ist ersichtlich, daß bei diesen Anordnungen die Kraftlinien des
Primärleiters parallel zu den Windungen der Sekundärspulen liegen, so daß die unmittelbare
Kopplung gleich Null ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 besteht der magnetische Eisenkreis
aus einem offenen Rirg ?@', dessen Enden in Verlängerungsschenkeln K, J_ auslaufen,
die in Richtung von Radien des Kreises N liegen. - Die freien Enden dieser Verlängerung
sind durch einen Eisensteg H miteinander verbunden.
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Der Primärleiter besteht aus einem geradlinigen Stab M runden Querschnitts,
der in der Mittelachse des ringförmigen Teils des Magnetkreises liegt, während die
Sekundärspulen J, 0 auf den radial gerichteten Armen K, L sitzen. Auch in
diesem Falle verläuft der von dem Primärleiter tbl erzeugte Kraftlinienfluß parallel
zu den Windungsebenen der Sekundärspulen, so daß die gegenseitige Induktion zwischen
den Leitern gleich Null ist.
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Der Stromwandler nach Fig. 3 entspricht dem Vorbeschriebenen, von
dem er sich nur dadurch. unterscheidet, daß der Primärleiter runden Ouerschnittes
durch einen Stab T rechteckigen Ouerschnittes ersetzt ist.
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Bei diesem Stromwandler ist der offene Ring N ersetzt durch ein Eisen
R von der Form eines [J, wobei die Sekundärspule oder die Sekundärspulen auf Verlängerungen
des Eisens R aufgesetzt sind, dessen Achse einen bestimmten Winkel, beispielsweise
einen Winkel von 45', mit der größeren Achse des Rechtecks T bildet.
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Statt den Primärleiter geradlinig auszubilden wie bei den vorbeschriebenen
Ausführungsbeispielen, kann man auch Primärwicklungen benutzen.
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Benutzt man einen magnetischen Kreis, dessen allgemeine Bauart die
nach Fig. z ist, so würde die Primärwicklung die mit strichpunktierten Linien P
angegebene Lage haben, die Achse der Wicklung würde also eine zur Ebene der Windungen
der Sekundärwigklung parallele Richtung haben. Man kann eine Primärwicklung P mit
einer einzigen Sekundärwicklung G und eine zweite Primärwicklung P' mit einer zweiten
Sekundärwicklung F benutzen. Die Wicklungen P und P' liegen dann in derselben Ebene
wie die Achse der Sekundärwicklungen, welche zugleich die mittlere Windung der entsprechenden
Primärwicklung enthält.
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Wenn bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Primärleiter M durch
eine Wicklung Q ersetzt werden soll, so wird diese Wicklung mit Bezug auf die mittlere
Schnittebene zwischen den beiden Sekundärwicklungen J und 0 symmetrisch anzuordnen
sein. Läßt man bei der Anordnung nach Fig.2 eine der Sekundärwicklungen 0 in Fortfall
kommen, so muß die entsprechende Primärwicklung Q eine solche Lage haben, daß ihre
Achse senkrecht zur Achse der Sekundärwicklung T liegt.
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Die Primärwicklung Q des magnetischen Kreises gemäß Fig. 2 liegt zweckmäßig
senkrecht zu dem ringförmigen Teil N, wobei die Mittelachse in der Zeichnungsebene
zu denken ist.