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Stromwandler mit zwei Eisenkernen Es ist bereits vorgeschlagen, zur
Erhöhung der Meßgenauigkeit der Stromwandler zwei Eisenkerne vorzusehen, deren primäre
und sekundäre Wicklungen hintereinandergeschaltet sind und bei denen das Verhältnis
zwischen primären und sekundären Windungen um so viel von dem mittleren Verhältnis,
das das Übersetzungsverhältnis bedingt, abweicht, daß in jeder der beiden Sekundärwicklungen
eine Spannung von mehrfachem Betrage der Spannung an der Bürde induziert wird. Durch
diese Maßnahmen läßt sich die Meßgenauigkeit der Stromwandler wesentlich erhöhen
bzw. ein Einleiterstromwandler für niedrige Primärstromstärken mit ausreichender
Genauigkeit bauen. Die beiden Eisenkerne werden. in den meisten Fällen annähernd
oder vollständig gleich ausgebildet.
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Ferner ist @es an und für sich bekannt, bei Meßwandlern Kurzschlußwindungen
anzubringen. Je nach dem Widerstand fließt durch diese Kurzschlußwindungen ein mehr
oder weniger hoher Strom, der je nach der Zahl der Windungen' von den primären Amperewindungen
einen bestimmten Betrag abzieht, der für die Transformation für die Sekundärwicklung
nicht mehr in Betracht kommt. Bei Änderung des Widerstandes der Kurzschlußwindung
kann also der Sekundäxstrom in gewissem Grade reguliert werden, allerdings nur im
Sinne seiner Verkleinerung. Da einerseits der Strom in der Kurzschlußwindung proportional
dem Fluß ist, andererseits auch der Fluß proportional der Sekundärbürde ist, ergibt
sich hierbei ein weiterer Nachteil, der darin besteht, daß die Änderung des übersetzungsverhältnisses
des Wandlers bürdenabhängig wird.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile im wesentlichen dadurch
beseitigt, daß jeder Teilkern des Stromwandlers mit Kurzschlußwindungen versehen
wird.
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In der Zeichnung ist ein. Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Primärleiter
g-L durchdringt die beiden Eisenkerne ä und -b. Die Sekiuidäxivicklung
besteht aus den Teilen c und d. Die Windungszahl der Wicklung c, die den Kern a
umschlingt, ist kleiner, als dem Übersetzungsverhältnis entspricht, und die Windungszahl
der Wicklung d um den Kern b ist größer, wodurch sowohl in. der Wicklung c als auch
in der Wicklung d eine Spannung von mehrfachem Betrage der an den Klemmen k, L auftretenden
Spannungen induziert wird.
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Entsprechend sind auch die Flußdichten in den beiden Kernen a und
b beträchtlich.
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Bei Änderungen des Primärflusses ändern sich nun de induzierten Spannungen
in den beiden Wicklungen c und d und die Flüsse ixz den Kernen a und b nicht
mehr proportional mit dem Primärstrom, sondern so, daß die Magnetisierungsströme
der beiden Kerne annähernd proportional dem Primärstrom
werden.
Dadurch wird auch der Sekundäastrom proportional dem Primärstrom Diese gewünschte
Proportionalität zwischen Primär-und Sekundärstrom und damit Fehlerfreiheit des
Stromwandlers bedingt jedoch ganz bestimmte Charakteristiken des Eisens, die in
der laufenden Fabrikation mit Sicherheit nicht zu erreichen sind.
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Um nun die Charakteristiken des Eisens in dem oben angedeuteten Sinn
zu beeinfLussen und zu verbessern, sind sowohl um den Kern a als auch um den Kern
b zusätzliebe Kurzschlußwindungene bzw. t angeordnet, die über Widerstände
g bzw. h kurzgeschlossen sind. Die Größe des Widerstandes läßt sich in bequemer
Weise durch Schieber l bzw. ni,einstellen. Hierdurch lassen sich die in der laufenden
Fäbrikation durch Unregelmäßigkeiten in den magnetischen Charakteristiken der Bleche"
auftretenden Verschiedenheiten ausgleichen. Darüber hinaus läßt sich auch bei Stromwandlern
mit geringen Aniperewindungen leine allgemeine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit
erzielen. Sind nämlich nur wenige Sekundärwindungen vorhanden,. so wird durch die
Änderung der Sekundärwicklung auf einem der beiden Kerne um nur eine Windung die
Induktion in dem Kern bereits um so beträchtliche Werte geändert, daß man nicht
mehr in dem günstigsten Induktionsbereich arbeitet, so daß die oben geforderte Proportionalität
zwischen Leerlaüfstrom und Primär- bzw. Sekundärstrom nicht mehrerreicht wird. Durch
die Anbringung dieser Kurzschlußwindungen kann man ' jedoch ;gewissermaßen Bruchteile
von Sekundärwindungen einstellen, insofern, als mal. die Wirkungsweise einer hinzu-
oder abgewickelten Sekundärwindung stetig durch die Einstellung des Widerstandes
g bzw. h der Kurzschlußwindungen verändern kann.
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Eine weitere wesentliche Verbesserung ergibt .sich dann, wenn man
diese Anordnung auf Stromwandler mit Kernen aus Nickel-Eisen-Legierungeu anwendet.
Diese Nickel-Eisen-Legierungen haben bekanntlich eine wesentlich höhere Permeabilität
als die gewöhnlichen Transformatorbleche. Bei diesen Nickel-Eisen-Legierungen kann
es vorkommen, daß eine Differenz von einer einzigen Windlang in den beiden Wendungszahlen
c bzw. d oder, was dasselbe sagt, zwischen den primären Amperewindungen bzw.
sekundären Amperewindungen bereits eine so hohe -Induktion in den Eisenkernen erzeugt,
daß sie über dem Knie der Magnetisierungskurve liegt. Hierdurch würde die gewünschte
Proportionalität zwischen Primärstrom und Sekundärstrom reicht mehr erzielt. Die
Wirkung dieser eineu Differenzwindung kann man in bequemer Weise durch die Kurzschlußwindungen
zum Teil ,aufheben, so daß man durch entsprechende Einstellung des Widerstandes
an einer oder allen beiden Kurzschlußwindungen in den günstigsten Induktionsbereich
hineinkommen kann.
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Auch bei der laufenden Fabrikation, nämlich der Massenherstellung,
wirken sich diese Kurzschlußwindungen äußerst günstig aus. Es zeigt sich nämlich,
daß man durch Veränderung des Widerstandes der Kurzschlußwicklung um den Kern b,
die ja eine größere Zahl von S:ekundärivindungen enthält, den Stromfehler nach der
positiven Seite verändern kann, während man mit den bisher bekannten Kurzschlußwindungen
bei Stromwandlern immer nur eine Veränderung des Sekundärstromes. nach der negativen
Seite erreicht. Dadurch, daß auch auf dem Kern a eine Kurzschlußwindung angebracht
ist, ist auf diese Weise der Regulierbereich durch die Kurzschlußwindung nach der
positiven und negativen Seite erweitert worden.
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" Auch der Nachteil der Bürdenabhängigkeit der Regulierung des Sekundärstromes
bei den bisher bekannten Kurzschlußwindungen wird bei der neuen Anordnung vermieden.
Wie bereits erwähnt, ist in jedem der beiden Kerne eine solche Induktion vorhanden,
daß die Spannung an jeder Wicklung ein Mehrfaches der Spannung an den Sekundärklemmen
k, L beträgt. Selbst beim Kurzschluß der Sekundärklemmen ist die Induktion
in den Eisenkernen nur wenig geringer als beim Anschluß der Nennbürde. Das bedeutet
aber, daß die Induktion im Eisen und damit die Regulierwirkung der Kurzschlußwindungen
praktisch unabhängig von der Bürde wird. Besonders zweckmaßig ist es, wenn man die
Kurzschlußwicklungen selbst oder die Widerstände g und h, aus spannungs- bzw. stromabhängigem
Material, z. B. Eisendraht, herstellt. Hierdurch lassen sich weitere Verbesserungen
der Fehlerkurve erzielen.
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- Wenn der Wandler m einem großen Frequenzbereich arbeiten soll, so
ist es vorteilhaft, den Widerstand der Kurzschlußwicklungen frequenzabhängig zu
machen, z. B. durch Vorschalten einer eisenhaltigen Drosselspule.