DE611410C

DE611410C - Current transformer of the coil type, the ring-shaped iron core of which is wound with secondary winding and is enclosed by turns of the primary winding

Info

Publication number: DE611410C
Application number: DEA68126D
Authority: DE
Original assignee: STALTURBINE GmbH
Current assignee: STALTURBINE GmbH
Priority date: 1932-12-25
Filing date: 1932-12-25
Publication date: 1935-03-28

Description

Stromwandler der Spulentype, dessen mit Sekundärwicklung bewickelter ringförmiger Eisenkern von Windungen der Primärwicklung umschlossen ist Ein Stromwandler, der sich am besten für kurzschlußfeste Ausführung eignet, ist die Einleitertype, in der die Primärwicklung aus einem Bolzen o. dgl. besteht und der mit Sekundärwicklung bewickelte Eisenkern ringförmig und konzentrisch mit dem Bolzen angeordnet ist. Für hochfrequente Ströme ist auch eine Anordnung bekannt, in der die Primärwicklung wie eine Hülse oder einen Mantel den ringförmigen mit Sekundärwicklung bewickelten Eisenkern umschließt. Diese beiden Stromwandlerarten haben jedoch den Nachteil, daß ihre Meßgenauigkeit stark vom Werte des primären Nennstromes abhängig ist. Sie sind deshalb nur für große Stromstärken verwendbar. Bei kleinen primären Nennströmen ist man demnach genötigt, die Wicklungstype, in der die Primärwicklung aus einer Spule besteht, zu verwenden. In dieser Ausführungsform entstehen aber bei Stoßstrom elektrodynamische Kräfte zwischen den Windungen. Indem man aber die Wicklung kreisförmig ausführt, hat man bis jetzt die Formänderung infolge dieser Kräfte zu vermeiden versucht. Diese Ausführung ist aber für besonders hohen Kurzzeitstrom nicht geeignet.Current transformer of the coil type, its wound with secondary winding ring-shaped iron core is enclosed by turns of the primary winding A current transformer, which is best suited for a short-circuit-proof version is the single-conductor type, in which the primary winding consists of a bolt or the like and the one with the secondary winding wound iron core is arranged annularly and concentrically with the bolt. For high-frequency currents, an arrangement is also known in which the primary winding like a sleeve or a jacket wound the annular with secondary winding Iron core encloses. However, these two types of current transformers have the disadvantage that their measuring accuracy is strongly dependent on the value of the primary rated current. she can therefore only be used for high currents. With small primary rated currents it is therefore necessary to select the type of winding in which the primary winding consists of a Coil is made to use. In this embodiment, however, surge current occurs electrodynamic forces between the turns. But by making the winding circular executes, one has until now to avoid the change in shape as a result of these forces tries. However, this version is not suitable for particularly high short-term currents.

In sehr großen Generatornetzen entstehen besonders große Kurzschlußströme. Weil man die Spulentype nicht immer mit erforderlicher Kurzschlußfestigkeit für solche Netze ausführen konnte, war man auch für kleinere Abzweigungen (d. h. für niedrige, primäre Nennströme) hier gezwungen, die Einleitertype zu verwenden, wobei man auf Messung verzichten oder sich mit weniger Genauigkeit als üblich begnügen mußte. Für die Generatorspannungen ist also ein Stromwandler erforderlich, der ungefähr dieselbe Stromfestigkeit wie die Einleitertype hat, aber mit zwei oder mehreren Primärwindungen in der Weise ausgeführt ist, daß gewöhnliche Meßgenauigkeit für niedrigere, primäre Nennströme als die, für welche die Einleitertype ausreichend ist, erhalten wird. Der Stromwandler der vorliegenden Erfindung bezweckt, einen Teil dieses Bedürfnisses zu erfüllen.In very large generator networks, particularly large short-circuit currents arise. Because the coil type is not always available with the required short-circuit strength for could carry out such networks, one was also for smaller branches (i.e. for low, primary rated currents) forced to use the single-conductor type, whereby one can forego measurement or be satisfied with less accuracy than usual had to. A current transformer is therefore required for the generator voltages, which is approximately has the same current resistance as the single-conductor type, but with two or more Primary turns is designed in such a way that normal measurement accuracy for lower, primary rated currents than those for which the single-line type is sufficient is obtained. The current transformer of the present invention aims to provide a Part of meeting that need.

Gemäß der Erfindung wird der Stromwandler als Spulentype ausgeführt, dessen mit Sekundärwicklung bewickelter ringförmiger Eisenkern von Windungen der Primärwicklung umschlossen ist. Die Primärwicklung wird in der Weise ausgeführt, daß innerhalb und außerhalb des Kernes konzentrisch angeordnete, zylindrische Leiter bei den Enden mittels ringförmiger Giebel oder Giebelstücke vereinigt sind, so daß eine aus mehreren Windungen bestehende Primärwicklung mit großer Kurz-' schlußfestigkeit gebildet wird. Zweckmäßigerweise wird der innerste zylindrische Leiter als ein Bolzen ausgeführt.According to the invention, the current transformer is designed as a coil type, its wound with secondary winding annular iron core of turns of the Primary winding is enclosed. The primary winding is carried out in such a way that that inside and outside of the core concentrically arranged, cylindrical conductors are united at the ends by means of annular gables or gable pieces, so that a primary winding consisting of several turns with high short-circuit strength is formed. Appropriately becomes the innermost cylindrical Head designed as a bolt.

In den Abbildungen der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiel einige Stromwandler laut der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar Abb. i und 2 ein Stromwandler der Durchführungstype im Querschnitt bzw. Obenansicht, Abb. 3 ein ähnlicher Stromwandler in Querschnitt, der alternativ als Zurückführungstype ergänzt ist, und Abb. q. ein Käbelendverschluß mit Stromwandler im Querschnitt.In the figures of the drawing are some as an exemplary embodiment Current transformer according to the invention shown schematically, namely Fig. I and 2 a Current transformer of the bushing type in cross section or top view, Fig. 3 a similar one Current transformer in cross-section, which is alternatively added as a feedback type, and fig.q. a cable end closure with a current transformer in cross section.

Der Stromwandler in Abb. i ist ein Durchführungstyp, d. h. ein Stromwandler mit den zwei Primäranschlüssen auf je einer Seite des Wandlers.The current transformer in Fig. I is a bushing type; H. a current transformer with the two primary connections on each side of the converter.

Die Primärwicklung i, die ganz schwarz gezeigt ist, besteht aus einem Zentrumbolzen i i und um diesen Bolzen konzentrisch angeordneten Röhren 12, 13, die durch die Zentrumöffnung der mit Sekundärwicklung 3 ausgerüsteten ringförmigen Kerne 2 gehen, und konzentrischen Zylindern 14., 15 außerhalb der Kerne. Der Zentrumleiter i i und die Röhre 12, 13 werden mittels ringförmiger Giebel und Giebelstücke 16; 17, 18, i9 vereinigt, so daß die gewünschte primäre Windungszahl um die mit Sekundärwicklung versehenen Ringkerne erhalten wird. Die primären Windungen werden gegenseitig mit festem Isoliermaterial isoliert. Die Isolierung ist nur als Abstand zwischen den Primärwindungen und gegen die Kapselung g und die Sekundärwicklungen gezeigt. Der Zentrumleiter i i wird an der einen Primärklemme 7 angeschlossen oder als die eine Primärklemme ausgebildet, Die andere Primärklemme 8 wird an der innersten Windung der Primärwicklung durch einen, zwei oder mehrere Leiter i io, die durch Löcher oder öffnungen 16o, i7o in die Giebel 16, 17 der einen Seite geführt werden, angeschlossen. Die Anschlußleitungen 3o der Sekundär- -wicklung 3 werden durch eine oder mehrere Durchführungen oder öffnungen i4o, i5o in die Zylinder 14., 15 oder die Giebel geführt.The primary winding i, which is shown all black, consists of one Center bolt i i and tubes 12, 13 arranged concentrically around this bolt, those through the center opening of the ring-shaped equipped with secondary winding 3 Cores 2 go, and concentric cylinders 14th, 15 outside the cores. The center manager i i and the tube 12, 13 are by means of annular gables and gable pieces 16; 17, 18, i9 combined, so that the desired number of primary turns around the secondary winding provided toroidal cores is obtained. The primary turns are mutually using solid insulating material. The isolation is only as the distance between the Primary windings and shown against the encapsulation g and the secondary windings. Of the Center conductor i i is connected to one primary terminal 7 or as one Primary terminal formed, the other primary terminal 8 is on the innermost turn the primary winding through one, two or more conductors i io passing through holes or openings 16o, i7o in the gables 16, 17 of one side are connected. The connecting lines 3o of the secondary winding 3 are through one or more Feedthroughs or openings i4o, i5o in the cylinders 14, 15 or the gables.

Das Zusammenziehen des Wandlers geschieht durch Anziehen der Muttern der Anschlußbolzen 7, B. Der Bolzen und die Röhrenleiter im Zentrum werden durch das Einlegen festen Isolationsmaterials gegenseitig gut verspannt. Das obengenannte Rohr 13 und am Zentrumbolzen i i gekuppelte Giebel z6 werden mit Anschlag für die über-Eührung der Zugkraft versehen, und zwischen die Giebel dieser Seite werden Isolationsringe aus festem Material eingelegt. Federnder Dichtungsstoff 5 ist gegen die Druckflächen des Porzellans 4 angebracht, wodurch der Stromwandler eine gewisse Elastizität erhält, die die Stoßwirkung der elektrodynamischen Kräfte dämpft.The transducer is contracted by tightening the nuts the connecting bolt 7, B. The bolt and the tubular conductors in the center are through the insertion of solid insulation material is mutually well braced. The above Tube 13 and gable z6 coupled to the center bolt i i are equipped with a stop for the over-guiding the tensile force, and being between the gables of this side Insulation rings made of solid material are inserted. Resilient sealant 5 is against the pressure surfaces of the porcelain 4 attached, giving the current transformer a certain Receives elasticity, which dampens the impact of the electrodynamic forces.

Abb. 3 zeigt einen Stromwandler in ähnlicher Ausführung wie in Abb. i, aber so angeordnet, daß er alternativ als eine Zurückführungstype, d. h. einen Stromwandler mit den zwei Primäranschlüssen auf derselben Seite des Wandlers, verwendet werden kann. Der Wandler hat also eine Primärklemme 81 auf derselben Seite wie die mit 7 bezeichnete Klemme. Diese Primärklemme 81 ist mittels einer mit dem Zentrumbolzen i i konzentrischen Röhre 82 und eines, zwei oder mehrerer Leiter 83, die durch Löcher oder Öffnungen i8o, igo in. die Giebelringe 18, i9 geführt sind, an der innersten Windung der Primärwicklung angeschlossen. Der Anschlußbolzen 8 wird beibehalten und dient für das Zusammenhalten des Wandlers.Fig. 3 shows a current transformer similar to that of Fig. I, but arranged so that it can alternatively be used as a feedback type, ie a current transformer with the two primary terminals on the same side of the transformer. The converter thus has a primary terminal 81 on the same side as the terminal labeled 7. This primary terminal 81 is connected to the innermost turn of the primary winding by means of a tube 82 concentric with the center bolt ii and one, two or more conductors 83, which are guided through holes or openings i8o, igo in. The gable rings 18, i9. The connecting bolt 8 is retained and is used to hold the converter together.

Der Stromwandlerkö.rper kann mit Vorteil seiner Form zufolge mit als Kaioelendverschluß ausgebildeter Kapselung g versehen werden, wobei der Zentrumleiter i i vom Kabelende ersetzt oder mit demselben zusammengefügt wird. Ein solcher Stromwandler ist in Abb. 4. dargestellt, in welcher das Kabel mit 6 -und die Klemmanordnung, die die Stromwandlerkapselung am Kabelende befestigt, mit 61 bezeichnet ist.Due to its shape, the current transformer body can advantageously be used as Kaioelendschluss formed encapsulation g are provided, with the center conductor i i is replaced by or joined to the end of the cable. Such a current transformer is shown in Fig. 4., in which the cable with 6 - and the clamping arrangement, which attaches the current transformer encapsulation to the cable end, is denoted by 61.

Weil die Primärspule erfindungsgemäß als konzentrische Zylinder mit Giebeln, die zweckmäßigerweise etwas glockenförmig gemacht werden können, ausgeführt ist, erhält sie große Festigkeit gegen die elektrodynamischen Wirkungen des Stoßstromes in der Spule. Wenn die Sekundärwicklung gleichmäßig über den Umkreis des Kernes verteilt ist und der Kern symmetrisch in axialer Richtung im Verhältnis zu den Giebeln angeordnet wird, entstehen außerdem keine Kräfte, die die Primärspule und die Sekundärwicklung im Verhältnis zueinander zu verschieben versuchen. Im Vergleich mit der j gewöhnlichen Ausführung einer spulenförxnigen Primärwicklung hat die vorgeschlagene Anordnung im übrigen den Vorteil, daß sie besser für ziemlich große Sektion des Primärleiters paßt und geringe Zusatzverluste ergibt, wodurch besonders hoher Kurzzeitstrom, z. B. von derselben Größe wie für die Einleitertype, garantiert. werden kann. Außerdem paßt die Konstruktion für beträchtlich größeren Kernquerschnitt und hat kürzeren Kraftlinienweg als die normale Ausführung mit rechteckigem Kern und runder Spule, welches von besonderem Vorteil ist, wenn es gilt, mit verhältnismäßig wenigen primären Windungen, die bei großem Kurzzeitstrom im verfügbaren Wicklungsraum eingeräumt werden können, gute Meßgenauigkeit bei besonders niedrigem primären Nennstrom zu erreichen. Weiter eignet sich die Konstruktion sehr gut für die Einlegung von mehr als einem Kerne mit Sekundärwicklung, welches aus bekannten Ursachen für die Meßgenauigkeit und den Schutz der Relais bei Überstrom vorteilhaft ist. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung im Vergleich mit Ausführungen mit runden Spulen ist, daß die Konstruktion sehr gedrungen wird, da die Primärwicklung an der Außenseite des Kernes besonders dünn wird. Die Konstruktion fordert also geringen Platz und auch eine geringe Menge Füllmasse für den Fall, daß sie gefüllt ausgeführt wird. Da ein gleich großer Kernquerschnitt wie in der Einleitertype eingelegt werden kann und der Kraftlini:enweg ;nur ein wenig größer als in einer solchen Type wird, kann die vorgeschlagene Konstruktion für einen kleinsten Primärnennstrom von den kleinsten Primärnennstrom der Einleitertype, verwendet werden, wenn die primäre Windungszahl des Wandlers gemäß der Erfindung n ist, wobei die Genauigkeit und Belastungsfähigkeit dieses Wandlers ungefähr dieselben wie die der Einleitertype werden, vorausgesetzt gleiche Eisenqualität. Aus konstruktiven Ursachen muß n auf eine verhältnismäßig kleine Zahl beschränkt werden.Because, according to the invention, the primary coil is designed as a concentric cylinder with gables, which can expediently be made somewhat bell-shaped, it is given great strength against the electrodynamic effects of the surge current in the coil. If the secondary winding is evenly distributed over the circumference of the core and the core is arranged symmetrically in the axial direction in relation to the gables, there are also no forces which try to move the primary coil and the secondary winding in relation to one another. In comparison with the j usual design of a spulenförxnigen primary winding, the proposed arrangement has the other advantage that it fits better for a fairly large section of the primary conductor and results in low additional losses, whereby particularly high short-term current, eg. B. of the same size as for the single-lead type, guaranteed. can be. In addition, the design is suitable for a considerably larger core cross-section and has a shorter force path than the normal version with a rectangular core and round coil, which is particularly advantageous when it comes to relatively few primary windings that can be allowed in the available winding space with a large short-term current, to achieve good measuring accuracy with a particularly low primary rated current. The construction is also very suitable for the insertion of more than one core with a secondary winding, which for known reasons is advantageous for the measurement accuracy and the protection of the relay in the event of an overcurrent. Another advantage of the proposed arrangement in comparison with designs with round coils is that the construction is very compact, since the primary winding on the outside of the core is particularly thin. The construction therefore requires little space and also a small amount of filling compound in the event that it is carried out filled. Since a core cross-section of the same size as in the single-conductor type can be inserted and the line of force is only slightly larger than in such a type, the proposed construction can be used for a smallest primary rated current of the smallest primary current rating of the single-line type, can be used when the primary number of turns of the transducer according to the invention is n, the accuracy and load capacity of this transducer being approximately the same as that of the single-line type, provided the iron quality is the same. For design reasons, n must be restricted to a relatively small number.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Current transformer of the coil type, the one with secondary winding wound ring-shaped iron core enclosed by turns of the primary winding is, characterized in that inside and outside of the core is concentric arranged cylindrical conductors at the ends by means of annular gables or gable pieces are united so that a primary winding consisting of several turns with large short-circuit strength is formed.

2. Current transformer according to claim i, characterized characterized in that the innermost conductor is a bolt.

3. Current transformer according to claim 2, characterized in that the center bolt as the one terminal of the Converter is formed, and that the other end of the primary winding from the outer cylinder in the nucleus consists, by means of a mechanically strong Connection to one located on the other side of the transducer than the other Primary clamp serving bolt is united. q ..

Current transformer according to claim i, characterized in that the connecting conductors from the secondary winding through a or several larger holes are led out into the primary conductor.

5. Current transformer according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the primary winding has a connecting bolt is designed to hold the transducer together, the connection porcelains only be pressed down and resilient seals on the pressure surfaces of the porcelains are inserted.

6. Current transformer according to claim i, 2, 3 and 5, characterized in that that the transducer is alternatively of the feedback type, i.e. H. Current transformer with the two Primary terminals on the same side of the transducer, can be used.

7. Current transformer according to claim i, characterized in that it is uniform with a cable termination is assembled with the center bolt replaced by the cable end or with the same is put together.