EP0018309A1

EP0018309A1 - Stromwandler

Info

Publication number: EP0018309A1
Application number: EP80730019A
Authority: EP
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. Freygang; Karl Ing. Grad. Allmendinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-03-28
Filing date: 1980-03-05
Publication date: 1980-10-29
Also published as: ATE3128T1; DE2912593A1; EP0018309B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromwandler mit mindestens zwei sekundären Teilwicklungen und einen in seiner Nähe befindlichen Störleiter. Um die Induktion im Eisenkern unter Einfluß des Störleiters zu vergleichmäßigen, weist der Kern (1) Luftspalten (14, 15) auf, die sich in den die sekundären Teilwicklungen (5, 6) tragenden Bereichen (2, 3) des Eisenkernes (1) befinden; der Luftspalt (15) in dem dem Störleiter (17) zugewandten Bereich (3) ist länger als der in dem zu dem Störleiter (17) abgewandten Bereich (2). Die Erfindung ist mit Vorteil bei Stromwandlern mit gescheertem Eisenkern anwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromwandler mit einer auf einem Eisenkern aufgebrachten Sekundärwicklung, deren mindestens zwei Teilwicklungen in Reihe oder parallel geschaltet-sind und sich auf dem einem in der Nähe befindlichen Störleiter zugewandten Bereich des Eisenkerns und auf dem von dem Störleiter abgewandten Bereich des Eisenkerns befinden.
Bei einem bekannten Stromwandler dieser Art (Buch "Meßwandler" von R. Bauer, 1953, Seite 27, Abb. 23) sind zwei Teilwicklungen auf den Schenkeln eines Rahmenkernes aufgebracht. Die beiden Teilwicklungen haben gleichen Wickelsinn und sind an ihren auf dem Kern aufeinanderfolgenden Enden in Reihe geschaltet; durch einen am Stromwandler außen vorbeigeführten Störleiter werden unterschiedlich große Flüsse in den Kernbereichen erzeugt, die das Übertragungsverhalten besonders im Überstrombereich nachteilig beeinflussen. Bei parallel geschalteten Teilwicklungen (vgl. Abb. 24, S. 28 des genannten Buches) werden die durch den Störleiter verursachten Induktionen bis auf einen Restbetrag durch Ausgleichsströme kompensiert. Dieser Effekt ist frequenzabhängig; durch abklingende Gleichstromglieder im Störleiter hervorgerufene Induktionen im Eisenkern werden nicht kompensiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stromwandler vorzuschlagen, bei dem die Induktion unter Einfluß des Störleiters im Eisenkern vergleichmäßigt und damit der Einfluß des Stromes im Störleiter auf das Übertragungsverhalten des Stromwandlers, besonders im Überstrombereich, beseitigt ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt ein Stromwandler der angegebenen _Art erfindungsgemäß folgende Merkmale:

a) der Kern weist Luftspalte auf,
b) in jedem Bereich des Eisenkerns befindet sich mindestens ein Luftspalt und
c) der mindestens eine Luftspalt in dem dem Störleiter zugewandten Bereich ist länger als der in dem von dem Störleiter abgewandten Bereich.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Stromwandlers sind eine weitgehende Vergleichmäßigung der Induktion im Eisenkern unter dem Einfluß eines durch den Störleiter fließenden Stromes und eine auf einfache Weise durchführbare Vergleichmäßigung durch Anbringung von Luftspalten unterschiedlicher Länge; dabei ist die Herstellung von derartigen Luftspalten technisch unkompliziert.
Aus dem DE-GM 76 29 978 ist zwar bereits ein Kern für Stromwandler bekannt, bei dem mit Hilfe von nichtmagnetischen Einlagen zwischen den Kernteilen eine Einstellung einer gewünschten Luftspaltlänge erreicht wird. Bei diesem bekannten Stromwandler ist jedoch die Länge der Luftspalten nur im Hinblick auf eine Linearisierung des Übertragungsverhaltens des Stromwandlers gewählt und nicht zum Zwecke der Vergleichmäßigung der durch einen benachbarten Störleiter hervorgerufenen Induktion im Eisenkern.
Beim erfindungsgemäßen Stromwandler sind durch Reihen-oder Parallelschaltung der Teilwicklungen sowie Veränderung des Wickelsinns der Teilwicklungen auf den Bereichen des Eisenkerns verschiedene Möglichkeiten der Kompensation gegeben. Fertigungstechnisch vorteilhaft ist die Verwendung von Teilwicklungen gleichen Wickelsinns.
Zur Erläuterung der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel in der Figur dargestellt.
Der Stromwandler enthält einen Eisenkern 1, der als Ringkern ausgebildet ist und Bereiche 2 und 3 aufweist. Durch den Eisenkern 1 ist ein Primärleiter 4 geführt, der mit dem zu messenden Primärstrom Jp beaufschlagt ist.
Auf den Bereichen 2 und 3 des Eisenkerns 1 befinden sich Teilwicklungen 5 und 6 einer Sekundärwicklung. Die beiden Teilwicklungen 5 und 6 haben gleichen Wickelsinn und im allgemeinen gleiche Windungszahl und sind mit ihren auf dem Eisenkern 1 nicht aufeinanderfolgenden Enden 7 und 8 sowie 9 und 10 miteinander verbunden und damit parallel geschaltet. Diese miteinander verbundenen Enden sind an Anschlußpunkte 11 und 12 geführt, an denen eine Bürde 13 angeschlossen ist.
In den Bereichen 2 und 3 des Eisenkerns 1 befindet sich jeweils ein Luftspalt 14 bzw. 15, von denen der im Bereich 3 liegende Luftspalt 15 länger als der im Bereich 2 vorhandene Luftspalt 14 ist.
In der Nähe des Stromwandlers ist ein Störleiter 17 geführt, der etwa parallel zum Primärleiter 4 verläuft und einen Strom Jst führt; bei dem Störleiter 17 kann es sich beispielsweise um den Rückleiter zum Primärleiter 4 handeln. Bezüglich des Störleiters 17 befindet sich der Bereich 3 des Eisenkerns 1 in der näheren Position, der Bereich 2 des Eisenkerns 1 in der ferneren.
Der durch den Primärleiter 4 fließende Strom Jp induziert aufgrund seines Magnetflusses ip in den beiden Teilwicklungen 5 und 6 Sekundärströme J1 und J2, die die Teilwicklungen in der Richtung des Magnetflusses Φp durchfließen. Die Sekundärströme 5 und 6 werden an den Anschlußpunkten 11 und 12 summiert und durchfließen die nachgeschaltete Bürde 13.
Der im Störleiter 17 fließende Strom Jst ruft einen Störmagnetfluß hervor, von dem zwei Teilflüsse Φ1 und 12 dargestellt sind. Der Teilfluß Φ1 hat in dem dem Störleiter 17 zugewandten Bereich 3 des Eisenkerns 1 gleiche Richtung wie der vom Primärstrom Jp im Primärleiter 4 erzeugte Magnetfluß üp. Der Teilfluß Φ2 in dem von dem Störleiter 17 abgewandten Bereich 2 des Eisenkerns 1 dagegen hat entgegengesetzte Richtung zu dem Magnetfluß Φp. Die Teilflüsse Φ1 und Φ2, die aufgrund der unter- schiedlichen Entfernung zum Störleiter 17 unterschiedliche Größe haben, würden bei gleich großen magnetischen Widerständen in den Bereichen 2 und 3 in den Teilwicklungen 5 und 6 verschieden große Störströme bewirken. Wegen der unterschiedlich - langen Luftspalte 14 und 15 in den Bereichen 2 und 3 des Eisenkerns 1 werden jedoch die induzierten Störströme aufgrund der verschieden großen magnetischen Widerstände in den Bereichen 2 und 3 ebenfalls in ihrer Größe beeinflußt, so daß bei entsprechender Bemessung der Luftspalte die beiden Teilströme Js1 und Js2 den gleichen Betrag haben, sich jedoch aufgrund ihrer entgegengesetzten Flußrichtung an den Anschlußpunkten 11 und 12 aufheben.
Wenn es sich bei dem Strom Jst um einen vollverlagerten Kurzschlußstrom mit einem abklingenden Gleichstromglied handelt, dann ist die Parallelschaltung der beiden Teilwicklungen 5, 6 für die Kompensation dieses Gleichstromgliedes unwirksam; eine Vergleichmäßigung der durch das Gleichstromglied hervorgerufenen Induktion im Eisenkern 1 wird allein durch die unterschiedlich lang bemessenen Luftspalte 14, 15 erreicht.
Bei dem erfindungsgemäßen Stromwandler ist also allein durch Anordnen von verschieden langen Luftspalten im Eisenkern in einfacher Weise eine vollständige Vergleichmäßigung des Einflusses des Streufeldes eines in der Nähe des Stromwandlers befindlichen Störleiters erreicht.

Claims

1. Stromwandler mit einer auf einem Eisenkern aufgebrachten Sekundärwicklung, deren mindestens zwei Teilwicklungen in Reihe oder parallel geschaltet sind und sich auf dem einem in der Nähe befindlichen Störleiter zugewandten Bereich des Eisenkerns und auf dem von dem Störleiter abgewandten Bereich des Eisenkerns befinden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Kern (1) weist Luftspalte (14, 15) auf,

b) in jedem Bereich (2, 3) des Eisenkerns (1) befindet sich mindestens ein Luftspalt (14, 15) und

c) der mindestens eine Luftspalt (15) in dem dem Störleiter (17) zugewandten Bereich (3) ist länger als der in dem von dem Störleiter (17) abgewandten Bereich (2).

2. Stromwandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

d) die Teilwicklungen (5, 6) haben gleichen Wickelsinn und

e) bei parallelgeschalteten Teilwicklungen (5, 6) sind die auf dem Eisenkern (1) nicht aufeinanderfolgenden Enden (7, 8 und 9, 10) der verschiedenen Teilwicklungen (5, 6) miteinander verbunden oder

f) bei in Reihe geschalteten Teilwicklungen (5, 6) sind zwei auf dem Eisenkern (1) aufeinanderfolgende Enden (7, 10 oder 8, 9) der verschiedenen Teilwicklungen (5, 6) miteinander verbunden.

3. Stromwandler nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

g) die Teilwicklungen (5, 6) haben verschiedenen Wickelsinn und

h) bei parallelgeschalteten Teilwicklungen (5 , 6) sind die auf dem Eisenkern (1) aufeinanderfolgenden Enden (7, 10 und 8, 9) der verschiedenen Teilwicklungen (5, 6) miteinander verbunden oder

i) bei in Reihe geschalteten Teilwicklungen (5, 6) sind zwei auf dem Eisenkern (1) nicht aufeinanderfolgende Enden (7, 8 oder 9, 10) der verschiedenen Teilwicklungen (5, 6) miteinander verbunden.