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Meßwandler mit Kompensationswicklung Die Erfindung bezieht sich auf
Meßwandler mit einer Kompensationsanordnung zur Veränderung bzw. Regelung des übersetzungsverhältnisses.
Bekannt ist es, einen Teil der Sekundärwicklung, vorzugsweise eine oder mehrere
Windungen, dermaßen um einen Teil des Gesamtquerschnittes des Wandlerkernes zu legen,
daß in ihr nur ein Bruchteil der sonstigen Windungsspannung induziert wird. Dieser
Bruchteil soll zur Korrigierung der Sekundärspannung nach Größe und Phase dienen.
Mit einer solchen Hilfswicklung allein wird jedoch die gewünschte Wirkung nicht
erreicht, da die Flußverteilung hinsichtlich desjenigen Teiles des Wandlerkernes,
der von der Hilfswicklung umgriffen wird, nicht eindeutig durch die Eisenquerschnitte
bestimmt ist, da das Feld der Sekundärspule sehr wesentlich an dieser Flußverteilung
beteiligt ist.
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Es ist daher bereits eine Verbesserung dadurch versucht worden, daß
die Größe des die Hilfswicklung induzierenden Flusses durch eine den betreffenden
Teil des Wandlerkernes umgebende Kurzschlußwicklung bestimmt wird. Auch hier wird
die Flußverteilung, bezogen auf den von der Kurzschlußwicklung abgeschirmten bzw.
von dieser nicht abgeschirmten Teil des Gesamtfeldes, nicht eindeutig in der gewünschten
Weise zu erreichen sein, so daß die gewünschte Verschiebung der Fehlerkurve nicht
dem Querschnittverhältnis des abgeschirmten bzw. nicht abgeschirmten Teiles des
Wandlerkernes
entspricht. Dies ergibt sich, weil sich um die den Kern durchsetzende Kurzschlußwicklung
herum ein sehr starkes Eigenfeld ausbildet, das sich dem Hauptfeld überlagert.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wird bei einem Meßwandler, bei dem
der magnetische Fluß durch Öffnungen im Kern streckenweise in parallele und getrennt
verlaufende Teilflüsse unterteilt ist und eine Abgleichwindung der Sekundärwicklung
so angeordnet ist, daß sie nur von einem der Teilflüsse beeinflußt wird, erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die parallelen Kernteile von bei Stromwandlern mit mehreren Kernen
an sich zur Flußsteuerung bekannten, gegensinnig in Reihe (achterförmig) geschalteten
Hilfswindungen zu umschließen. Zweckmäßig erfolgt die Aufteilung des Gesamtflusses
in Teilflüsse bei gewickelten Kernen durch beim Wickeln der Kerne angebrachte Aussparungen.
Einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung entsprechend sind in Richtung des Flusses
hintereinanderliegende Öffnungen zur Flußunterteilung im Kern angeordnet, durch
die je eine von zwei Flußanteilen induzierte Hilfswindung geführt ist. Unterteilt
man den Wandlerkern hälftig und verwendet als Kurzschlußwicklung eine sogenannte
Achterschleife, so ist zu erreichen, daß in der Hilfswicklung nur eine EMK entsprechend
dem halben Fluß induziert wird. Läßt man die Kurzschlußwicklungen den einen Flußteil
z. B. mit zwei Windungen umgeben, so ergibt sich z. B. das Verhältnis von 1
:3, usw.
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Es ist bereits ein Stromwandler bekannt, bei dem zur Verringerung
des Fehlwinkels und des Stromfehlers der Arbeitsbereich in Gebiete mit höherer Permeabilität
verlegt wird. Zu diesem Zweck wird bei diesem bekannten Wandler eine Kunstschaltung
verwendet, die von einer Zusatzmagnetisierung Gebrauch macht. Der bekannte Wandler
besteht dabei aus drei Einzelkernen, wobei der aus zwei Kernen bestehende Hauptkern
von dem dritten Hilfskern erregt wird. Dieser Hilfskern wiederum wird durch den
Primärstrom erregt. Auf diesem Hilfskern ist eine Wicklung angeordnet, die die Zusatzmagnetisierung
der beiden den Hauptkern darstellenden Kerne bewirkt. Die Wicklung des Hilfskernes
geht dabei in je eine auf den beiden anderen Kernen angeordnete Wicklungen über,
wobei beide Wicklungsteile des zweiteiligen Hauptkernes im entgegengesetzten Sinne
vom Erregerstrom durchflossen werden, so daß diese Kernteile auch im entgegengesetzten
Sinne erregt werden. Die Ausbildung dieser Wicklung ist dabei achterförmig, jedoch
ist die durch sie bewirkte Flußsteuerung von ganz anderer Art als die durch die
Hilfswicklung nach der Erfindung bewirkte.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen schematisch
dargestellt. In der Ausführung nach Fig. i ist ein rechteckiger lamellierter Wandlerkern
io mit der Primärwicklung il und der Sekundärwicklung 12 vorgesehen. In dem Wandlerkern
io ist eine Öffnung 13 vorhanden, durch die entsprechend den Kernteilen 14 und 15
zwei parallele Zweige für den Fluß gebildet werden. Die Öffnung ist vorzugsweise
in der Nähe einer Ecke des Kernes und des Endes der Sekundärwicklung 12 vorgesehen.
Die Endwindung 16 der Sekundärwicklung 12 greift durch die Öffnung 13 und ergibt
dadurch eine Teilwindung, da sie nur einen Teil des Wandlerkernes io umgreift. Bei
der bisher beschriebenen Einrichtung wird bei offener Sekundärspule 12 und erregter
Primärspule i i ein Primärfluß den Kern io durchfließen, wobei der Fluß proportional
dem Querschnitt der Kernteile 14 und 15 unterteilt isst. Da der im Teil 15 vorhandene
Fluß nur einen Teil des Gesamtflusses ausmacht, wird in der Windung 16 auch nur
eine Teilspannung der in den anderen Windungen der Sekundärspule 12 induzierten
Windungsspannung erzeugt. Falls die Öffnung 13 genau in der Mitte angeordnet ist,
so wird in der Windung 16 die Hälfte der sonstigen Windungsspannung erzeugt. Dies
gilt jedoch nioht, wenn in .der Sekundärspule 12 ein Strom fließt. Alsdann wird
nämlich durch das Feld der Sekundärspule die Flußverteilu.ng gestört. Es ist daher
erfindungsgemäß eine Ku@rzschlwßwicklumg vorgesehen, die als Achterwicklung ausgeführt
ist und mit ihren gegeneinandergeschalteten Schleifen 17 und 18 die Parallelpfade
14 und 15 umgreift. Jether Teil der Kurzschlußwicklung bildet eine einzige Windung.
Falls die Windungszahlen der Kurzschlußwicklung gleich sind, teilt sich der den
Korn durchfließende Fluß genau hälftig auf, da irgendeine Differenz in der Flußverteilung
eine höhere Spannung im einen oder an-,deren Teil der Kurzsdhlußwicklung erzeugen
würde. Dies würde wiederum einen die Kurzschlußwicklung durchfließenden Strom verursachen,
durcsh welchen der größere Flußanteil herabgesetzt und der geringere Flußanteil
verstärkt würde. Es wird daher durch diese Einrichtung bewirkt, daß der Fluß hälftig
unterteilt wird. Das ist ein erheblidh,er Vorteil insofern, als es nunmehr nicht
mehr notwendig ist, die. Öffnung 13 genau in der Mitte anzuordnen, da durch die
Wirkung der Ku.rzschlußwicklung 14 die Flußverteilung in den beiden duroh die Öffnung
.gebildeten Eisenpfaden geregelt wird. Falls die Kompensationswirkung kleiner oder
größer sein soll, als sie mit einer einzigen Windung 16 zu erreichen ist, kann sie
durch die Windun:gszahl der Kurzschlußwicklung beeinflußt werden. Wie in Fig.2 gezeigt,
besteht die Wicklung i9 aus einer Windung, während die Wicklung 2o zwei Windungen
aufweist. Dadurch, wird, veranlaßt, daß ein Drittel des Primärflusses über dien
Kernabschnitt 15 und- zwei Drittel über den Kernabschnitt 14 verlaufen. Die Windungsspannung
von 16 entspricht dann einem Drittel der Windungsspannung der Sekundärwicklung 12.
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Eine solche Ausführung ist besonders vorteilhaft in solchen Fällen,
im; denen ein fertiggestellter Wandler eingeregelt werden soll, da die Kurzschlu:ßwicklung
ohne weiteres aufgebracht und den vorliegenden. Verhältnissen angepaßt werden kann.
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Bei der Herstellung von solchen Wandlern ist es in der Regel erwünscht,
den Wickelraum weitgehend
auszunutzen. Aus diesem Grunde ist es
mitunter nicht angebracht, den Teil 14 der Kurzschlußwicklung in unmittelbare Nähe
der Sekundürwicklung 12 zu bringen. In .dem Fall, daß dieser Teil der Kurzschlußwicklung
mehrere Windungen aufweisen kann, ist es zweckmäßig, das zwischen der Sekundärwicklung
und -demjenigen Teil des Wandlerkernes, der von der Kurzsch!lußwicklung umgriffen
wird, ein entsprechender Abstand vorgesellen ist. Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung
dfer Erfindung, bei der verschiedene Teile der Kurzschlußwicklung in der LängSTichtuag
gegeneinander versetzt dermaßen angeordnet sind, daß die den inneren Teil des Waadlerkernes
umgreifende Windung mit Rücksicht auf die elektrischen Verhältnisse der Sekundärspule
12 angebracht ist. Zwei neutrale Öffnungen 21 und 22 sind hierbei in dem Kern vorgesehen.
Die Öffnung 21 befindet sich in der Nähe der Sekundärwicklung 12 und die Öffnung
22 in mit Rücksicht auf die Sekundärwicklung 12 gewählter Entfernung. In diesem
Fall sind zwei Kurzsdhlußwicklungen vorgesehen, die in gleicher Weise wirksam sind
wie die zu Fig. i beschriebene Achterschleife. Die erste Kurzschlußwicklung besteht
aus .der Schleife23, die den Kernteil 24 rechts der Öffnung 2i umgibt und eine elektrisch
entgegengesetzt wirkende Schleife 25 enthält, die den Kernteil 26 zwischen. den
Öffnungen 21 und 22 umgibt. Die zweite Kurzsenlußwicklung enthält die Schleife 27,
dire dien Kernteil 29 zwischen den Öffnungen 21 und 22 umgreift, und eine ihr entgegenwirkende
Windung 28, die den Kernteil 29 links der unteren Öffnung 22 umgibt. Die Wirkung
der Windung 23, 25 besteht darin, daß der Primärfluß veranlaßt wird, zu gleichen
Teilen durch die, Kernabschnitte 24 und 26 zu gehen. Eiltsprechend- ergibt sich
aus der Wirkung der Kurzschlußwicklung 27, 28, daß der Fluß zu gleichen Teilen durch
die Kernabschnitte 29 und 26 verläuft. Wenn die Kurzschlußwicklungen gleiche Winduingszahl
haben, wie in der Fig.3 gezeigt, wirken sie dermaßen zusammen, daß ein Drittel des
Gesamtprimärflu.sses durch den Kerntel124 rechts der Öffnung21 verläuft und das
zwei Drittel über den links der öffin,ung 2i liegenden; Kernteil gehen. Der den
links der Öffnung 21 liegenden Kernteil durchfließende Fluß ist gleichmäßig unterteit,
so das eine Hälfte von,ihm durch den Kernabschnitt 26, die andere Hälfte :durch
den Kernabschnitt 29 verläuft. Auf diese Weise geht ein Drittel des Gesamtprimärflusses
über die Seite des Kernes links der unteren öffnung22, während zwei Drittel den
Kennteil rechts der Öffnung 22 durchfließen. Daher wird die Windung 16 auch nur
von einem Drittel des Gesamtflusses beeinfllußt. Es isst klar, das durch Ändern
der Windungszahl der Wicklung 23 und gegebenenfalls der zweiten Kurzschlußwicklung
28 jede gewünschte Flußverteilung dermaßen erreicht werden kann, .das in der Windung
16 die gewünschte Teilspannung induziert werden kann. Es ist dabei aber notwendig,
daß die Windungszahlen jeder Kurzschlußwicklumg, mit denen der Kernabschnitt 26
umgriffen wird, gleich sind. Bei dieser Ausführung ist hinsichtlich der Auslegung
des Kernes und der Anordnungen der Öffnungen 21 und 22 darauf zu achten, daß in
keinem Teil des Kernes Sättigung entstehen kann.
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In den Fig. i b;is 3 sind Ausführungen mit den gebräuchlichen gestanzten
Kernlamellen __.gezeigt. Die Erfindung ist in gleicher Weise auf Wandler mit aus
Band gewickeltem Kern anwendbar. Bei der Ausführung nach. Fig.4 ist der Wandilerkern
aus magnetischem Bandmaterial gewickelt, er trägt die Primärwicklung 42 und die
Sekundärwicklung 43. Der Kern ist so gewickelt, daß eine Öffnung 44 zwischen benachbarten
Lagen in der Mitte des Kernes entsteht. Die Endwiadun.g 45 ist durch die Öffnung
44 gezogen. Zur Bestimmung des auf die Windung 45 einwirkenden Flußanteiles kann.
eine der zu Fig. i bis 3 beschriebenen Anordmungen verwendet werden. Wie. in der
Zeichnung dargestellt, ist eine Achterwicklung, enthaltend die Schleifen 46 und
47, aufgebracht. Die Wirkungsweise ist die gleiche, wie zu den anderen Ausführungsbeispielen
beschrieben.