DE943243C - Kompensierter Stromwandler - Google Patents

Description

• Kompensierter Stromwandler Zur Verbesserung der meßtechnischen Eigenschaften eines Stromwandlers, insbesondere zur Verringerung der Stromfehler und Fehlwinkel des Wandlers, innerhalb des Nennstromgebietes sowie zur relativen Abnahme des Sekundärstromes im Gebiet hoher Überströme der Primärwicklung ist eine Reihe von Hilfsmitteln bekannt, die aber nur einige dieser Bedingungen erfüllen und selbst dies nur unvollkommen tun.
• Zur Verringerung der Stromfehler und Fehlwinkel im Nennstromgebiet werden z. B. Eisenkerne aus hochpermeablen Legierungen, besondere Schaltungen zur Vor- oder Gegenmagnetisierung des Eisenkernes, Kondensatoren zur Kompensierung des Blindanteiles des Magnetisierungsstromes u. a. rii. verwendet. Die Verwendung von Kondensatoren hat manche Vorteile, eignet sich aber nicht gut bei Stromwandlern in Schaltanlagen, in denen hohe Kurzschlußströme entstehen können. Die auch die Primärwicklung des Wandlers durchfließenden hohen Ströme können an den Klemmen der Kompensationskondensatoren unzulässig hohe Spannungen bewirken, welche die Kondensatoren zerstören. Diese Schäden wiegen um so schwerer, als sie meist nicht ohne weiteres entdeckt werden. Der Wandler in der Anlage weist dann unter Umständen nur eine um wenige Prozent geänderte Fehlergröße auf..
• Es wurde nun gefunden, daß es in einfacher Weise möglich ist, eine ähnliche Wirkung wie diejenige von z. B. der Sekundärwicklung parallel geschalteten Kondensatoren zu erreichen ohne Gefährdung der angewandten Mittel durch hohe Überströme in der Größenordnung vonKurzschlußströmen, wenn erfindungsgemäß in dem von der Primärwicklung umschlossenen und vom magneti=. schen.Kraftfeld der Primärwicklung durchfluteten Raum außer der oder den Sekundärwicklungen, die mit mindestens einem Kern aus ferromagnetischem Werkstoff versehen sind, eine öder mehrere Sekundärwicklungen ohne einen solchen Kern aus ferromagnetischem Werkstoff versehen sind und die Windungen dieser Sekundärwicklungen mit denjenigen der Sekundärwicklungen mit ferromagnetischem Kern verbunden sind.
• Die Windungen der Sekundärwicklungen ohne ferromagnetischen Kern sind mit denjenigen mit einem solchen Kern in - gleichem oder entgegengesetztem Wickelsinn in Reihe oder parallel "geschaltet.
• Soll z. B. eine Verbesserung des Fehlwinkels des Wandlers im Nennstromgebiet bewirkt werden, so empfiehlt es sich, der Wicklung ohne ferromagnetischen Kern, die auch als »eisenlose Spule« (Luftspule) bezeichnet werden kann, einen kleineren Spulenkern oder Flußquerschnitt zu geben als der Sekundärwicklung mit ferromagnetischem Kern, d: h. der eisengeschlossenen Sekundärspule. Die eisenlose Spule kann dabei eine erheblich größere Windungszahl als die eisengegchlossene-Spule erhalten. Die zweitgenannte Maßnahme der erheblich größeren Windungszahl ist auch für sich allein erfolgreich anwendbar. In beiden Fällen ist die eisenlose Spule der eisengeschlossenen Spule parallel geschaltet, und zwar gleich- oder gegensinnig.
• Soll z. B. der sekundäre Nennstrom von gewissen primären Überströmen an nicht mehr oder nur noch sehr wenig ansteigen (relative Abnahme), empfiehlt es sich, der eisenlosen Spule (Luftspule) etwa den gleichen Flußquerschnitt, die gleiche Windungszahl und den gleichen Kupferquerschnitt zu geben wie der Üsengeschlossenen Spule. Die eisenlose Spule wird dabei mit der eisengeschlossenen Spule vorzugsweise gegensinnig. in Reihe geschaltet. Der Wandler kann dann für das Nennstromgebiet verwendet werden, ohne daß sich dabei seine meßtechnischen Eigenschaften nennenswert ändern, auch weil durch entsprechende Dimensionierung des ferromagnetischen Kernes der Einfluß der in der eisenlosen Spule induzierten elektromotorischen Kraft im Nennstromgebiet vernachlässigbar klein gehalten werden kann. -Im Gebiet hoher Überströme aber, z. B. bei. Kurzschlüssen in der Schaltanlage,. läßt sich mit dem-Wandler . nach der Erfindung erreichen, daß der Sekundärstrom als Funktion des Primärstromes konstant bleibt oder sogar etwas abnimmt. Dies beruht im wesentlichen darauf, -daß der Eisenkern durch die hohen Primärgtröme gesättigt ist und eine Zunahme des Sekundärstromes als Funktion einer weiteren Zunahme des Primärstromes nur möglich ist, wenn und weil die Permeabilität des Flußquerschnittes dieser eisengeschlossenen Spule erhalten bleibt, der entsprechenden elektromotorischen Kraft aber die gleich große elektromotorische Kraft der eisenlosen Spule, die ja vom gleichen Fluß der Primärwicklung durchsetzt wird, entgegenwirkt.
• Beispiele von Ausführungsformen des Wandlers sind in den beiliegenden Schemazeichnungen wiedergegeben. Es zeigt Fig. 1 einen Wandler, bei welchem die Kernquerschnitte der eisengeschlossenen und der eisenlosen Spule nicht gleich groß und die Spulen gegensinnig parallel geschaltet sind, und Fig. 2 einen.Wandler, bei welchem die Kernquerschnitte der beiden Spulen etwa gleich grßß und diese gegensinnig in Reihe geschaltet sind; eine besonders zur Begrenzung des sekundären Überstromes im Nennstromgebiet geeignete Ausführüngsforxn des Wandlers.
• Die Primärwicklung 11 ist nur mit zwei Windungen veranschaulicht, erhält praktisch aber vorteilhafterweise viel mehr Windungen. Sie -umschließt den als einfachen Rahmenkern dargestellten Eisenkern 12 und die diesen umschließende Sekundärwicklung 13, die ebenfalls praktisch viel mehr Windungen, etwa Zoo, erhält. Weiter umschließt die Primärwicklung den Spulenkörper 14 der Spule 15 ohne ferromagnetischen Kern. Auch- diese Spule wird praktisch mit viel mehr Windungen ausgerüstet, insbesondere mit mehrfach so vielen Windungen wie die Spule 13 aufweist. Die. Spule 15 ist an die Spule 13 gegensinnig parallel angeschlossen. Der Kernquerschnitt des Spulenkörpers 14 ist kleiner als derjenige des Kernes i2.
• Bei der Ausführungsform nach der Fig.2 sind die Kernquerschnitte des Eisenkernes 12 und des Spülenkörpers 14 einander etwa gleich. Die Primärwicklung umgibt auch hier den Eisenkern 12 und die ihn umschließende Sekundärspule 13 sowie den Spulenkörper 14 der eisenlosen Spule 15, die an die andere Sekundärspule gegensinnig in Reihe geschaltet ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kompensierter Stromwandler, insbesondere mit verbesserter Übersetzungscharakteristik im Nenn- wie auch im Überstromgebiet, dadurch gekennzeichnet; daß in dem von der Primärwicklung umschlossenen und vom magnetischen Kraftfeld der Primärwicklung durchfluteten Raum außer der oder den Sekundärwicklungen, die finit mindestens einem Kern aus ferromagnetischem Werkstoff versehen sind, eine oder mehrere Sekundärwicklungen ohne einen solchen Kern !aus ferromagnetischem Werkstoff vorgesehen sind, und die Windungen dieser Sekundärwicklungen mit denjenigen der mit ferromagnetischem Kern ausgestatteten Sekundärwicklungen verbunden sind.
2. 2. Kompensierter Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen mit ferromagnetischem .Kern mit denjenigen ohne einen solchen in gleichem oder entgegengesetztem Wickelsinn in Reihe geschaltet sind. 3. Kompensierter Stromwandler nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der Wicklungen mit ferromagnetischem Kern und diejenigen der Wicklungen ohne einen solchen annähernd einander gleich sind. q.. Kompensierter Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen mit ferromagnetischem Kern mit denjenigen ohne einen solchen in gleichem oder entgegengesetztem Wickelsinn parallel geschaltet sind. 5. Kompensierter Stromwandler nach Ansprüchen 1,:2 und q., dadurch gekennzeichnet, daß der Kernquerschnitt (Luftquerschnitt) der Wicklung ohne ferromagnetischen Kern erheblich kleiner .ist als der Querschnitt des ferromagnetischen Kernes, und/oder daß die Wicklungen ohne ferromagnetischen Kern eine erheblich größere Windungszahl als die Sekundärwicklungen mit solchem Kern aufweisen. Angezogene Druckschriften: Zeitschrift für Elektrotechnik 1 (19q.8), S. 1q..