DE707882C - Stromwandler mit zwei Eisenkernen von praktisch gleich grosser Eisenweglaenge, deren Primaerwicklungen und deren Sekundaerwicklungen je hintereinandergeschaltet sind - Google Patents

Description

• Stromwandler mit zwei Eisenkernen von praktisch gleich großer Eisenweglänge, deren Primärwicklungen und deren Sekundärwicklungen je hintereinandergeschaltet sind Die Erfindung betrifft einen Stromwandler mit zwei Eisenkernen von praktisch gleich großer Eisenweglänge, deren Primärwicklungen und deren Sekundärwicklungen je hintereinandergeschaltet sind und bei denen das Verhältnis zwischen primären und sekundären Amperewindungen um so viel von einem -mittleren Verhältnis abweicht, daß in den beiden Kernhälften Flüsse in entgegengesetzter Richtung und in jeder der beiden Sekundärwicklungen eine Spannung vom mehrfachen Betrag der Spannung an der Bürde induziert werden.
• Bei den bekannten Stromwandlern dieser Art weichen die primären oder vorzugsweise die sekundären Windungszahlen auf den beiden Kernen um den gleichen Betrag von ihrer mittleren Windungszahl, welche angenähert dem theoretischen übersetzungsverhältnis entspricht, in entgegengesetztem. Sinne ab. Hierdurch soll erreicht werden, daß in dem Kernmaterial des Wandlers die .für die Höhe der Penneabilität maßgebende magnetische Induktion gegenüber der eigentlichen, durch die angeschlossene Bürde bedingten, durch überlagerte, in den Kernhälften entgegengesetzt gerichtete Flüsse auf den Betrag gebracht wird, bei der das Kernmaterial seine höchste Permeabilität erreicht. Die Einstellung des gewünschten Arbeitsbereiches auf der Permeabilitätskurve erfolgt dabei durch die Zahl der Windungen, izm die die Windungszahl der Kernhälften von dem Mittelwert abweicht. Da diese Zahl aber bei den praktisch vorkommenden Verhältnissen nur wenige Windungen ausmacht, kann auf diese Weise lediglich eine grobstufige Einstellung vorgenommen werden.-Erfindungsgemäß sind nun auf den beiden Kernhälften in bezug auf die induzierten Spannungen in Reihe geschaltete und über eine vorzugsweise einstellbare Impedanz geschlossene Kompensationswicklungen vorgesehen, deren Strom der durch die vom Mittelwert abweichende Windungszahl bewirkten zusätzlichen Magnetisierung der Kernteile entgegenwirkt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Arbeitsgebiet auf der Magnetisierungskurve auf einen gewünschten, für die Meßgenauigkeit günstigsten Bereich stufenlos eingestellt bzw. begrenzt wenden kann. Denkt man sich diese Kompensationswicklungen nämlich kurzgeschlossen, so werden die durch die verschiedenen Windungszahlen in den beiden Kernen hervorgerufenen zusätzlichen Flüsse aufgehoben (gleiche Windungszahl der Kompensations-,v icklungen sowie gleiche Kernquerschnitte vorausgesetzt), und der Wandler arbeitet so, als hätten beide Kerne die mittlere sekundäre Windungszabl. Da andererseits bei Fortfall der Impedanz selbstverständlich keine Wirkung der Kompensationswicklung vorhanden ist, so läßt sich durch entsprechende Einstellung dieser Impedanz jeder beliebige Zustand zwischen diesen beiden Grenzfällen herstellen. Man wählt also jetzt die Windungszahlen der Kernhälften so, daß die Zusatzflüsse zunächst in bezug auf das gewünschte Arbeitsgebiet zu groß werden und erreicht dann durch entsprechende Einstellung der Impedanz eine Zurückführung dieser Zusatzflüsse auf das gewünschte Maß. Dabei ergibt sich als weiterer Vorteil, daß diese Änderung ohne Eingriff in den Wandleraufbau bei der Eichung im Prüffelde erfolgen kann.
• Man wird die Einstellung min so vornehmen, daß bei mittleren Primärströmen der Wandler im Permeabilitätsmaximum und damit bei größeren Strömen oberhalb sowie bei kleineren Strömen unterhalb dieses Maximums arbeitet, wodurch die Schwankungen der Permeabilität innerhalb des Arbeitsbereiches möglichst klein sind.
• Eine weitere Einschränkung der Permeabilitätsschwankungen und damit der Fehlerschwankungen mit dein Strom läßt sich nun noch dadurch erzielen, daß bei kleinen Primärströmen die schwächende Wirkung der 1,zompensations-,vicklungen besonders gering gehalten wird und diese Wicklungen andererseits bei großen Primärströmen eine größere Kompensationswirkung ausüben, indem nämlich die Impedanz strom- bzw. spannungsabhängig gemacht wird, derart, daß bei kleinen Strömen die Impedanz groß und bei großen Strömen klein ist.
• Bekannt sind Wandler, bei denen, abgesehen vom Primärleiter, ein Stromkreis zwei Kernteile gleichsinnig mit verschiedenen Windungszahlen und ein anderer Stromkreis die Kernteile gegensinnig umscbließt, wobei der erstgenannte Stromkreis über eine besondere Impedanz, der andere über die -Nutzbürde geschlossen ist. Hierbei handelt es sich um eine Differenzschaltung zweier Wandler, die mit an sich beliebigen, aber gleich großen Fehlern behaftet sind, so daß bei der Differenzbildung diese Fehler herausfallen. Vertauscht man nun die Impedanz und die Nutzbürde, wie dies in dem bekannten Fall möglich ist, so entsteht zwar eine Schaltung, die der anmeldungsgemäßen äußerlich gleicht. Infolge der besonderen Bemessung der einzelnen Teile arbeitet ein solcher Wandler jedoch völlig anders, und zwar ebenfalls im Sinne einer Differenzbildung. Dem einen Wandler wird nämlich durch den zweiten Wandler galvanisch oder induktiv die Spannung bzw. Leistung zugeführt, welche für die Nutzbürde aufzubringen ist, da angestrebt wird, den erstgenannten Wandler praktisch von seiner Bürde zu entlasten und damit bei einer bestimmten Bürde, nach der die Hilfsbürde zu bemessen ist, kleine Fehler zu erzielen. Es fehlt also das für den erfindungsgemäßen Wandler wesentliche Kennzeichen, daß in den Teilkernen im wesentlichen gleich große, entgegengesetzt gerichtete magnetische Flüsse vorhanden sind, deren Grpße außerdem zur Einstellung des gewünschten Arbeitsbereiches auf der Permeabilitätskurve durch Kompensationswicklungen stufenlos regelbar ist.
• In den Abbildungen der Zeizhnung sind Ausführungsbeispiele der Erfi:idung dargestellt. In Abb. r ist a die vom Strom J1 durchflossene Primärwicklung (als einzelner Leiter gezeichnet). Sie durchsetzt die beiden Kernhälften b und c, auf denen die beiden hintereinandergeschalteten und mit verschiedenerWindungszahl ausgeführten Sekund'-ärwicklungen d' und d" sitzen, welche vom Sekundärstrom J2 durchflossen und mit der äußeren Bürde e belastet sind. Um die Einstellung des gewünschten Arbeitsgebietes vornehmen zu können, ist auf die beiden Kernhälften je eine Kompensationswicklung f', f" aufgebracht, welche jene im entgegengesetzten Sinne umschlingen und mit dem Widerstand bzw. der Impedanz g belastet sind. Durch die beiden Teilflüsse 0' und 0" wird in den Kompensationswicklungen eine Spannung induziert, die einen vom Widerstand g abhängigen Kompensationsstrom Jk zur Folge hat und somit eine zusätzliche Erregung der beiden Eisenkerne liefert, die der ursprünglichen entgegenwirkt. Durch geeignete Wahl des Widerstandes g kann man dann in einfacher Weise erreichen, daß das Arbeitsgebiet des Wandlers im Bereich des Permeabilitätsmaximums unter Berücksichtigung der zugelassenen Fehlergrenzen liegt. Indem man den Widerstand g außerdem strom- bzw. spannungsabhängig macht, hat man ferner die Möglichkeit, durch stärkere Verschiedenheit der Windungszahlen der beiden sekundären Wicklungen auch bei kleinem Primärstrom eine ausreichende Erregung zu erhalten, während im Bereich großer Primärströme ein übermäßiges Ansteigen der Erregung durch die Kompensationswicklung vermieden wird. Man erreicht also, daß auch bei großen Schwankungen des Primärstromes die Induktion und mithin die Fehler des Wandlers nur verhältnismäßig wenig schwanken. Diese verbleibenden praktisch konstanten Fehler können dann in an sich bekannter Weise, etwa durch Abwickeln von Sekundärwindungen oder durch Vorschalten einer Drossel vor die Bürde, entweder im Wandler selbst oder in den anzuschließenden Instrumenten abgeglichen werden.
• An Stelle spannungsabhängiger Widerstände kann man den Kompensationskreis auch mit einer gesättigten Eisendrossel belasten oder mit einer Kombination von beiden, wodurch man eine weitgehende Unabhängigkeit der Fehler von der Phasenlage der an die Sekundärwicklung angeschlossenen Bürde erreicht.
• Abb.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die eine Hälfte der Sekundärwicklung (zweckmäßig die mit der größeren Windungszahl) gleichzeitig als Kompensationswicklung dient. Zu diesem Zweck wird an die Sekundär@vicl;lung d' des einen Kernes b, parallel zur Sekundärwicklung d" auf :dem anderen Kern c, :die Kompensation f" dieses zweiten Kernes c so angeschlossen, d.aß beide im entgegengesetzten Sinne vom Kompensationsstrom 11, durchflossen werden. Diese Ausführungsform wird sich besonders dort als vorteilhaft erweisen, wo es sich um Wandler mit hoher Amperewindungszahl handelt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stromwandler mit zwei Eisenkernen von praktisch gleich großer Eisenweglänge, deren Primärwicklungen und deren Sekundärwicklungen je hintereinandergeschaltet sind und bei denen das Verhältnis zwischen primären und sekundären Amperewindungen um so viel von einem mittleren Verhältnis abweicht, .daß in den beiden Kernhälften Flüsse entgegengesetzter Richtung und in jeder der beiden Sekundärwicklungen eine Spannung vom mehrfachen Betrag der Spannung an der Bürde induziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden Kernhälften in bezug auf die induzierten Spannungen in Reihe geschaltete und über vorzugsweise einstellbare Impedanzen geschlossene Kompensationswicklungen vorgesehen sind, deren Strom der Erregung der Kernteile entgegenwirkt.
2. 2. Stromwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Kompensationswicklungen angeschlossenen Impedanzen wenigstens teilweise spannungsabhängig sind, z. B. als eisenhaltige Drosseln.
3. 3. Stromwandler nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur der eine Kernteil (c) -eine besondere Kompensationswicklung (f") trägt, während als Kompensationswicklung des anderen Kernteiles (b) die Sekundärwicklung (d') dieses Kernes selbst verwendet wird (Abb. 2-). q..
4. Stromwandler nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verbleibenden Stromfehler in an sich bekannter Weise durch Abwickeln von sekundären Windungen abgeglichen werden.
5. 5. Stromwandler nach Anspruch i bis d., dadurch gekennzeichnet, daß die verbleibenden Winkelfehler durch Vorschaltung einer Drossel vor die Bürde abgeglichen werden.