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Stromwandler mit einer eisengeschlossenen Drosselspule zur Herabsetzung-
seiner Uberstromziffer Für viele Zwecke benötigt man Stromwandler mit besonders
kleiner Überstromziffer; meist sollen diese Wandler dabei eine hohe Genauigkeit
aufweisen. Zur Erzielung einer kleinen überstromziffer sind zwei Wege bekannt. Die
Induktion im Stromwandlerkern oder nur an einer Stelle desselben wird so hoch gelegt,
daß bei zwei- bis dreifachem Nennstrom Sättigung eintritt; man verwendet also für
den Kern Bleche aus einer Nickeleisenlegierung, oder manmacht denEisenquerschnitt
des aus gewöhnlichen Dynamoblechen bestehenden Kernes an einer Stelle entsprechend
geringer. Vorteilhafter und materialsparender ist der andere M'eg, nämlich die Bürde
des Stromwandlers durch eine Drosselspule (Saugdrossel) mit geschlossenem Eisenkern
aus Nickeleisenblechen zu überbrücken. Diese Drosselspule wird so ausgelegt, daß
sie im Nennstrombereich noch nicht gesättigt ist; die Sättigung tritt erst bei dem
Zwei- bis Vierfachen des Nennstromes je nach dem verwendeten Drosselkernmaterial
ein. Infolge dieses von einem bestimmten Strom oberhalb des Nennstrombereiches ab
eintretenden Zusammenbruches der Induktivität der Drosselspule wirkt diese sozusagen
als Kurzschluß der Bürde. Im Nennstrombereich jedoch bildet die Drosselspule einen
hohen Widerstand, so daß durch sie keine Beeinflussung der Genauigkeit des Stromwandlers
erfolgt, da sie praktisch keime zusätzliche Bwrde für den Stromwandler bedeutet.
Insbesondere bei Stromwandlern mit hoher Genauigkeit ist deshalb die Verwendung
einer solchen Drosselspule zur Begrenzung der überstromziffer
vorzuziehen.
Soweit es sich um große Stromwandler handelt, kann man die Drosselspule im Wandlergehäuse
unterbringen. Bei kleineren Stromwandlern, z. B. auch bei den in großen Stückzahlen
hergestellten Querlochstromwandlern, bereitet aber die Unterbringung der Drossel
Schwierigkeiten und würde unter Umständen besondere konstruktive Änderungen im Aufbau
des ganzen Stromwandlers bedingen. Nachteilig ist bei den bekannten, mit solchen
Drosselspulen ausgerüsteten Stromwandlern, daß die Windungszahl der Drosselspule,
die ja an der vollen Sekundälrspannung liegt, mindestens ebenso groß sein muß wie
die Sekundärwindungszahl des Stromwandlers, wenn man nicht auf zu große effektive
Querschnitte des Drosselspuleneisenkernes kommen will.
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Erfindungsgemäß werden bei Stromwandlern mit einer eisengeschlossenen
Drosselspule zur Herabsetzung der Überstrornziffer die geschilderten Schwierigkeiten
dadurch beseitigt, daß die Drosselspule an eine zusätzliche, auf dem Stromwandlerkern
vorgesehene Wicklung (Tertiärwicklung) angeschlossen ist und ihr Eisenkern, der
aus Blechen mit den gleichen ÜÜßeren Abmessungen besteht, wie sie die Bleche des
S tromwandlerkernes aufweisen, mit dem Stromwandlerkern zusammengebaut wird. Es
sind zwar schon Stromwandler bekanntgeworden, bei denen eine Drosselspule unmittelbar
an die Sekundärwicklung des Stromwandlers oder an eine besondere Sekundärwicklung
angeschlossen wird; diese Drosselspule ist bereits bei Nennstrom gesättigt und dient
daher ausschliiß'lich der Verringerung des Stromwandlerfehlwinkels. Die gemäß der
Erfindung an eine zusätzliche, auf dem Stromwandlerkern vorgesehene Wicklung angeschlossene
Drosselspule ist bei Nennstrom noch nicht gesättigt; ihre Sättigung tritt vielmehr
erst oberhalb des Nennstrombereiches ein; sie dient also einem ganz anderen Zweck,
hä!mlich der Herabsetzung der Überstromziffer. Infolge des oberhalb des Nennstrombereiches
eintretenden Zusammenbruches der Induktivität der Drosselspule wirkt diese praktisch
in der gleichen Weise wie ein Kurzschluß der Btlirde. Besonders vorteilhaft ist
es, wenn die die Drosselspule speisende Stromw-andlerwicklung nur einige wenige,
vorzugsweise eine einzige Windung aufweist; dann kann man mit einem kleineren Eisenquerschnitt
für die D=rosselspule auskommen und erreicht damit den gleichen Vorteil wie dann,
wenn man bei dem bekannten Anschluß der Drosselspule an die Sekundärwicklung -des
Wandlers nur einen Teil bzw. nur eine einzige Windung der Sekundälrwicklung für
die Speisung der Drosselspule benutzen würde. Der Eisenkern der Drosselspule kann
gleichzeitig als Kern eines Hilfsstromwandlers benutzt werden, der primärseitig
im Zuge der Sekundärwicklung oder einer anderen sekundären Wicklung des Stromwandlers
liegt und sekundärseitig eine auf dem Stromwandlerkern vorgesehene Vormagnetisierungswncklung
speist. Diese Vormagnetisierung des Stromwandlerkernes sorgt dann in der bei den
Kunstschaltungen an sich bekannten Art und Weise im Nennstrombereich, insbesondere
bei geringen Strömen in diesem Bereich, für eine Kompensation bzw. Verringerung
der Stromwandlerfehler.
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In den Abb. i bis 4 sind einige Ausfü#hrungsbeispiele flüir Stromwandler
gemrätß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Der Stromwandler besteht in Abb.
i aus dem Eisenkern i i, der Primärwicklung 12 mit den Primärklemmen K,
L und der Sekundärwicklung 13 mit den Sekundiäirklemmen.7z,1. Außerdem
trägt der Eisenkern eine Tertilärwicklung 14, an die eine Drosselspule 15 angeschlossen
ist. Ihr Eisenkern 16 besteht aus Blechen einer INTickeleisenlegierung mit .den
gleichen äußeren Abmessungen, wie sie die Bleche des Stromwandlerkernes aufweisen;
er kann also ohne Schwierigkeit mit dem Stromwandlerkern i i zusammengebaut werden,
so @daß für die Unterbringung der Drossel kein anderweit benötigter Raum verlorengeht.
Die Terti:älrwicklung 14 weist zweckm`ä@ßig nur eine einzige Windung auf und kann
mit der Drosselwicklung 15, die auch nur aus einer Windung zu bestehen braucht,
eine konstruktive Einheit bilden, wie durch die Darstellung der beiden Wicklungen
in der Abb. i angedeutet ist. Besteht die Tertilärwicklung 14 aus einer Windung,
die Drosselwicklung aber aus mehreren Windungen, so kann die Schichthöhe des Drosselkernes
16 entsprechend verringert werden.
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Die Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung für einen
mit einer Kunstschaltung versehenen Stromwandler. Der Eisenkern des Stromwandlers
besteht hier aus zwei gleichen Teilen i ja, i ib und trägt außer der Primärwicklung
12 und der Sekumdäirwicklung 13 eine Vormagnetisierungswicklung 17, die in bekannter
Weise so angeordnet ist, daß sich die von ihr in den beiden Eisenkernteilen erzeugten
Flüsse, bezogen auf die Sekund#ixwicklung, aufheben. Die Vormagnetisierungswicklung
17 wird von einer Wicklung 18 gespeist, die auf einem von der Primärwicklung 12
erregten Hilfskernig angeordnet ist. Die` die Drosselwicklung 15 speisende Tertiä@rwicklung
14 umfaßt lediglich den aus den befiden Teilen ija und 11b bestehenden Hauptkern,
nicht aber den Hilfskern i9 -des Stromwandlers. Der Drosselspulen-kern 16 wird hier
mit dem aus Haupt- und Hilfskern bestehenden Stromwandlerkern zusammengebaut und
weist dementsprechend die gleichen äußeren Blechabmessungen auf wie der Haupt- und
Hilfskern des Stromwandlers.
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In der Abb. 3 ist ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Stromwandler
mit einer anderen Kunstschaltung dargestellt. Mit i i11 und i ib sind wieder die
beiden Teile des Stromwandlerkernes bezeichnet, die mit einer Vormagnetisierungswicklung
17 versehen sind, derart, daß die von dieser in den beiden Eisenkernteilen erzeugten
Flüsse sich, bezogen auf die Sekundärwicklung 13, aufheben. Gespeist wird die Vormagnetisierungswicklung
17 von der Sekundärseite eines Hilfsstromwandlers, der primärseitig im Zuge der
Sekundärwicklung 13 des Stromwandlers liegt. Der Hilfsstromwandler weist nur eine
Wicklung 2o in Sparschaltung auf und
benutzt als Eisenkern den die
Drosselspule 15 tragenden Eisenkern i6, der die gleichen ärußeren Blechabmessungen
wie der Stromwandlerkern I ja, iib hat und mit diesem zusammengebaut wird. Die gleichzeitige
Verwendung des Eisenkernes 16 als Drosselspulenkern und als Hilfsstromwandlerkern
ist deshalb möglich, weil an die Arbeitsweise dieser beiden Kerne die gleiche Forderung
nach Eintritt der Sättigung bei überschreiten des Nennstromes gestellt wird. Die
in Abb.3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht also, Stromwandler
mit einer nicht zu einer Verkleinerung der Überstromziffer, aber zu einer Verbesserung
der Genauigkeit führenden Kunstschaltung lediglich durch Aufbringen der zweckmäßig
eine konstruktive Einheit bildenden Wicklungen 14 und 15, also ohne zusätzlichen
Drosselspulenkern, in Stromwandler mit hoher Genauigkeit und kleiner überstromziffer
umzuwandeln. Dies ist ein Vorteil, der besonders bei der Serienherstellung ins Gewicht
fällt.
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Die Abl>. 4 zeigt einen mit der gleichen Kunstschaltung versehenen
Zweikernstromwandler. Der eine Stromwandlerkern besteht aus den beiden gleichen
Mantelkernteilen Zia und 21b, deren mittlere Schenkel von der Primürwicklung 12
mit den Klemmen K, L und -der Sekundärwicklung 22 mit den Klemmen k1,
11 umschlossen sind. Der andere Eisenkern weist die beiden Teile 23a und
23b auf und trägt auf seinem Mittelschenkel die Sekundärwicklung 2q. mit den Klemmen
k2, 12. Auf den Außenschenkeln der beiden Stromwandlerkerne sind V ormagnetisierungswicklungen
angeordnet, die aus den Teilen 25a, 25b und 26a, 26b bestehen. Die Wicklungsteile
25a und 26a sind in Reihe an eine Wicklung 27a, die Wicklungsteile 25b und 26b in
Reihe an eine Wicklung 27b angeschlossen. Die beiden Wicklungen 27" und 27b
bilden die Sekundü,rwicklung eines Hilfsstromwandlers, dessen Primiärwicklung aus-
den beiden im Zuge der Sekundärwicklung a4 des Stromwandlers liegenden Wicklungsteilen
28a und 28b besteht. Als Eisenkern des Hilf sstromwandlers wird wie in Abb. 3 der
die Drosselspule 15 tragende Kern 16 benutzt, der aus Blechen gleicher äußerer Abmessungen,
wie sie die Bleche der Stromwandlerkerne2i und 23 aufweisen, aber ohne Mittelschenkel,
also einfenstrig aufgebaut ist. Die Drosselspule 15, die hier zwei Wicklungsteile
15a und 15b besitzt, speist die auf den beiden Außenschenkeln des unteren. Stromwandlerkernes
23a, 23b angeordneten Tertiärlvicklungsteile 14.9 und i4P. Der untere Stromwandlerkern
weist also hohe Genauigkeit und niedrige Überstromziffer, der obere Stromwandlerkern
Zia, 21b hohe Genauigkeit und hohe Überstromziffer auf. Ersterer ist also z. B.
für den Anschluß von gegen überströme empfindlichen MeßgerÜten, letzterer z. B.
für den Anschluß von Relais, insbesondere Schutzrelais, geeignet. Die Abb. 4 lläßt
auch schematisch. die Unterbringung der aktiven Wandlerteile in einem Querlochisolierkörper
T erkennen. Der Drosselspulenkern 16 ist mit den beiden Stromwandlerkernen zusammengebaut,
umgibt also ringförmig den unteren Teil des Querlochkärpers J, wird aber von der
Primärwicklung 12 nicht umfaßt. Man sieht, daß für die Unterbringung der Drosselspule
15, 16 kein anderweit benötigter Raum verlorengeht. Die Wicklungen i4a und 15a bezw.
die Wicklungen i4b und i5b können wieder konstruktive Einheiten bilden. Das gleiche
gilt für die Vormagnetisierungswicklungen und die sie speisenden Wicklungen.