NO320040B1

NO320040B1 - Method and device for limiting current in a variable load

Info

Publication number: NO320040B1
Application number: NO20040481A
Authority: NO
Inventors: Bjørnar S Johansen; Ole-Morten Midtgård
Original assignee: Magtech As
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-10-17
Also published as: NO20040481L

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for begrensning av en strøm i en variabel last,. ved hjelp av en transformator med en primærvikling, en sekundærvikling koblet til den variable lasten, og en magnetisk fluksbane. Fremgangsmåten omfatter oppdeling av fiuksbanen i en felles fiuksbane for den primære og sekundære viklingen og minst én bypass-fiuksbane for bypassfiuks. Ved minkning i lastimpedansen minkes den effektive permeabiliteten til den felles fiuksbanen for å redusere den felles fluksen og på denne måten begrense sekundærstrømmen og/eller ved minkning av lastimpedansen økes den effektive permeabiliteten til bypass-lfuksbanen for å øke bypassfluksen og på denne måten begrense sekundærstrømmen. Oppfinnelsen angår også en anordning for utføring av fremgangsmåten.The present invention relates to a method for limiting a current in a variable load. using a transformer with a primary winding, a secondary winding connected to the variable load, and a magnetic flux path. The procedure includes dividing the flux path into a common flux path for the primary and secondary winding and at least one bypass flux path for the bypass flux. By decreasing the load impedance, the effective permeability of the common flux path is reduced to reduce the common flux and in this way limit the secondary current and/or by decreasing the load impedance, the effective permeability of the bypass flux path is increased to increase the bypass flux and in this way limit the secondary current. The invention also relates to a device for carrying out the method.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning for begrensning av en strøm i en variabel last. The present invention relates to a method and a device for limiting a current in a variable load.

Transformatorer anordnes vanligvis som et mellomledd mellom en kraftforsyning og en last. Kraftforsyningen er koblet til primærsiden av transformatoren mens lasten er koblet til sekundærsiden. En reduksjon i lastimpedans fører til en økt strøm i sekundærsiden og i primærsiden og denne økte strømmen kan skade deler av transformatoren. I et ekstremt tilfelle reduseres lastimpedansen til null, noe som fører til en sekundær kortslutning. Transformers are usually arranged as an intermediate link between a power supply and a load. The power supply is connected to the primary side of the transformer while the load is connected to the secondary side. A reduction in load impedance leads to an increased current in the secondary side and in the primary side and this increased current can damage parts of the transformer. In an extreme case, the load impedance is reduced to zero, leading to a secondary short circuit.

Mens den foreliggende oppfinnelsen vil bli beskrevet med henvisning til en kortslutningssituasjon, kan den selvsagt anvendes for begrensning av sekundærstrømmer i andre tilfeller av reduksjon av lastimpedans. While the present invention will be described with reference to a short-circuit situation, it can of course be used for limiting secondary currents in other cases of reducing load impedance.

Når en transformator kortslutter kan flere alvorlige hendelser oppstå: personalskader, voldsomme mekaniske krefter, mulighet for brann, minket levetid for anordningen i seg selv og for tilkoblet utstyr. Sikringer vil vanligvis hindre eller begrense konsekvensene av slike resultater, men man vil fortsatt ha en degradering av utstyr. When a transformer short-circuits, several serious incidents can occur: personnel injuries, violent mechanical forces, possibility of fire, reduced lifespan of the device itself and of connected equipment. Safeguards will usually prevent or limit the consequences of such results, but you will still have a degradation of equipment.

Det er så et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe fremgangsmåter og anordninger for å styre en kortslutningsstrøm (eller en strøm forårsaket av en variabel last) ved styring av felles fluks og/eller bypassfiuks i en transformator, og dermed begrense strømmen til et sikkert nivå., It is therefore an object of the invention to provide methods and devices for controlling a short-circuit current (or a current caused by a variable load) by controlling common flux and/or bypass flux in a transformer, and thus limiting the current to a safe level.,

Oppfinnelsen omfatter dermed en fremgangsmåte for begrensning av en strøm i en variabel last, ved hjelp av en transformator med en primærvikling, en sekundærvikling koblet til den variable lasten, og en magnetisk fluksbane, omfattende: - oppdeling av fiuksbanen i en felles fluksbane for den primære og sekundære viklingen og minst én bypass-fiuksbane for bypassfiuks, - ved minkning i lastimpedansen minke den effektive permeabiliteten til den felles fiuksbanen for å redusere den felles fluksen og på denne måten begrense sekundærstrømmen og/eller - ved minkning av lastimpedansen øke den effektive permeabiliteten til bypass-fluksbanen for å øke bypassfluksen og på denne måten begrense sekundærstrømmen. The invention thus includes a method for limiting a current in a variable load, using a transformer with a primary winding, a secondary winding connected to the variable load, and a magnetic flux path, comprising: - dividing the flux path into a common flux path for the primary and the secondary winding and at least one bypass flux path for bypass flux, - by reducing the load impedance, reduce the effective permeability of the common flux path to reduce the common flux and thus limit the secondary current and/or - by reducing the load impedance, increase the effective permeability of the bypass flux path to increase the bypass flux and thus limit the secondary flow.

I én utførelsesform av fremgangsmåten hvor bypassfluksen er styrt, er bypass-fluksbanen i det vesentlige kun koblet ved sekundærviklingen. In one embodiment of the method where the bypass flux is controlled, the bypass flux path is essentially only connected at the secondary winding.

I samsvar med én utførelsesform av oppfinnelsen minkes og/eller økes den effektive permeabiliteten ved hjelp av et magnetisk felt som danner en fluks i det vesentlige vinkelrett på henholdsvis den felles fluksen og/eller bypass-fluksen. In accordance with one embodiment of the invention, the effective permeability is decreased and/or increased by means of a magnetic field which forms a flux substantially perpendicular to the common flux and/or the bypass flux respectively.

Permeabilitetsstyring ved hjelp av vinkelrett fluks er beskrevet f.eks. i søkerens PCT/NOO1/00217 og PCT/NO02/00435, som herved innlemmes ved referanse. Videre er det i WO 94/11891 vist en induktor med variabel induktans hvor permeabiliteten til magnetkjernen er styrt ved hjelp av et vinkelrett styringsfelt. Permeability control using perpendicular flux is described e.g. in the applicant's PCT/NOO1/00217 and PCT/NO02/00435, which are hereby incorporated by reference. Furthermore, WO 94/11891 shows an inductor with variable inductance where the permeability of the magnetic core is controlled by means of a perpendicular control field.

En anordning i samsvar med oppfinnelsen omfatter: A device in accordance with the invention comprises:

- en transformator med en primærvikling, en sekundærvikling for kobling til en variabel last, og en kjerne som etablerer en magnetisk fluksbane, hvor: - transformatorens kjerne omfatter et felles element for etablering av en felles fluksbane for primær- og sekundærviklingen og minst ett bypasselement for etablering av en bypassfluksbane, og - minst én permeabilitetsstyringsanordning koblet til det felles elementet for, ved minkning i lastimpedans, minkning av den effektive permeabiliteten til den felles fiuksbanen for å redusere den felles fluksen og på denne måten begrense sekundærstrømmen og/eller minst én permeabilitetsstyringsanordning koblet til bypasselementet, for ved minkning i lastimpedansen, økning av den effektive permeabiliteten til den felles fiuksbanen for å øke bypassfluksen og dermed begrense sekundærstrømmen. 1 en av utførelsesformene i samsvar med oppfinnelsen er sekundærstrømmen en kortslutningsstrøm. - a transformer with a primary winding, a secondary winding for connection to a variable load, and a core that establishes a magnetic flux path, where: - the transformer's core comprises a common element for establishing a common flux path for the primary and secondary windings and at least one bypass element for establishment of a bypass flux path, and - at least one permeability control device connected to the common element to, when load impedance decreases, decrease the effective permeability of the common flux path to reduce the common flux and thus limit the secondary current and/or at least one permeability control device connected to the bypass element, so that when the load impedance decreases, the effective permeability of the common flux path is increased to increase the bypass flux and thus limit the secondary current. In one of the embodiments according to the invention, the secondary current is a short-circuit current.

I en utførelsesform omfatter anordningen i samsvar med oppfinnelsen er kun primærviklingen tilpasset til å koble fluks i bypasselementet. I en annen utførelsesform er kun sekundærviklingen tilpasset til å koble fluks i bypasselementet. Det er mulig å tilveiebringe en utførelsesform av oppfinnelsen omfattende to viklinger som henholdsvis kobler fluks i to bypasselementer. In one embodiment, the device in accordance with the invention includes only the primary winding adapted to connect flux in the bypass element. In another embodiment, only the secondary winding is adapted to connect flux in the bypass element. It is possible to provide an embodiment of the invention comprising two windings which respectively connect flux in two bypass elements.

I utførelsesformen av oppfinnelsen omfatter permeabilitetsstyringsanordningen(e) en styringsvikling tilpasset til å danne en fluks hovedsakelig henholdsvis vinkelrett på den felles fluksen og/eller bypassfluksen. In the embodiment of the invention, the permeability control device(s) comprise a control winding adapted to form a flux mainly respectively perpendicular to the common flux and/or the bypass flux.

Ytterligere foretrukne utførelsesformer fremkommer fra de uselvstendige patentkravene. Further preferred embodiments emerge from the independent patent claims.

Anordningen i samsvar med oppfinnelsen omfatter en transformator. Denne transformatoren kan være "kraftforsynings"-transformatoren nevnt ovenfor, dvs. en transformator koblet mer eller mindre direkte mellom lasten og kraftforsyningen, men den kan også være en ekstra anordning koblet til lastkretsen med hovedsakelig en beskyttelsesfunksjon. The device according to the invention comprises a transformer. This transformer can be the "power supply" transformer mentioned above, i.e. a transformer connected more or less directly between the load and the power supply, but it can also be an additional device connected to the load circuit with mainly a protection function.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av et eksempel illustrert i tegningene. The invention will now be described by means of an example illustrated in the drawings.

Fig. 1 illustrerer en utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 1 illustrates an embodiment of the invention.

Fig. 2 viser en ekvivalent krets for anordningen i fig. 1. Fig. 2 shows an equivalent circuit for the device in fig. 1.

Fig. 3 viser en annen utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 3 shows another embodiment of the invention.

Fig. 4 viser en ekvivalent krets for anordningen i fig. 3. Fig. 4 shows an equivalent circuit for the device in fig. 3.

Fig. 5 viser en utførelsesform av anordningen i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 5 shows an embodiment of the device in accordance with the invention.

Fig. 6 viser hvordan viklingene er posisjonert i anordningen illustrert i fig. 5. Fig. 6 shows how the windings are positioned in the device illustrated in fig. 5.

Fig. 7 viser permeabilitetsvariasjonen for ulike verdier av styringsstrøm. Fig. 7 shows the permeability variation for different values of control current.

Fig. 8 viser skjematisk et styringssystem i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 8 schematically shows a control system in accordance with the invention.

Fig. 1 illustrerer en utførelsesform av oppfinnelsen. I denne figuren anvendes følgende betegnelser: Fig. 1 illustrates an embodiment of the invention. In this figure, the following designations are used:

(il effektiv permeabilitet for kjerne 1 (il effective permeability for core 1

\ i2 effektiv permeabilitet for kjerne 2 \ i2 effective permeability for core 2

Ici styri ngsstrøm for kjerne 1 Ici control current for core 1

Ic2 styri ngsstrøm for kjerne 2 Ic2 control current for core 2

Vp primærspenning Vp primary voltage

Vs sekundærspenning Vs secondary voltage

PW primærvikling PW primary winding

SW sekundærvikling. SW secondary winding.

Fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen implementeres ved hjelp av en transformator T med en primærvikling PW, en sekundærvikling SW for kobling til en variabel last VL og en magnetisk fluksbane. I denne figuren er transformatoren T vist som å omfatte et felles element CM og et bypasselement BM, som tilveiebringer henholdsvis første og andre fluksbaner 1 og 2. 1 benevner en felles fluksbane for primærviklingen PW og sekundærviklingen SW og 2 er en bypass-fiuksbane for bypassfiuks. Bypassfiuks i konteksten av den foreliggende beskrivelsen er fluks som ikke er koblet gjennom begge viklingene, men som er innbefattet i en magnetisk bane (fluks i luft er ikke betraktet). The method according to the invention is implemented by means of a transformer T with a primary winding PW, a secondary winding SW for connection to a variable load VL and a magnetic flux path. In this figure, the transformer T is shown as comprising a common element CM and a bypass element BM, which provide first and second flux paths 1 and 2 respectively. 1 denotes a common flux path for the primary winding PW and the secondary winding SW and 2 is a bypass flux path for the bypass flux . Bypass flux in the context of the present description is flux that is not connected through both windings, but is included in a magnetic path (flux in air is not considered).

Minst én av fluksbanene har styrbar relativ permeabilitet. Selv om figuren viser ulike fluksbaner implementert ved hjelp av separate, nærliggende magnetiske elementer eller kjerner, er det mulig å anvende separate elementer eller kjerner vesentlig separert fra hverandre (så lenge primær- og/eller sekundærviklingen kobler felles fluks og bypassfiuks), og også kjerner som tilveiebringer en sammensatt geometri. At least one of the flux paths has controllable relative permeability. Although the figure shows different flux paths implemented using separate, adjacent magnetic elements or cores, it is possible to use separate elements or cores substantially separated from each other (as long as the primary and/or secondary windings connect common flux and bypass flux), and also cores which provides a composite geometry.

Primærspenningen Vp genererer en fluks i samsvar med Faradays lov, som i utførelsesformen av oppfinnelsen vist i fig. 1 strømmer i to baner. Dersom permeabiliteten og geometriske dimensjoner er identiske for de to banene, vil fluksen fordele seg likt mellom dem på grunn av like reluktanser. Når permeabiliteten til den felles fiuksbanen 1 minker, "ser" fluksen en økt reluktans i denne banen, og relativt mer fluks strømmer så i bypass-banen 2. Ettersom den totale fluksen er uendret forårsaker endring av permeabilitetene til banen(e) mindre fluks i felles bane 1 og derav lavere indusert spenning ved den sekundære terminalen, Vs. For en gitt lastimpedans VL hos terminalen Vs reduseres strømmen. Dette er én mulig mekanisme for begrensning av strømmen på sekundærsiden. I en kortslutningssituasjon vil en maksimalstrøm bli etablert, og det vil ikke være nødvendig å forstyrre kraftforsyningen til kretsen. I dette tilfellet, dersom all fluks "flyttes" til bypass-banen, noe som gjør LI stor og LM liten (fig. 2), vil kraftforsyningen "se" transformatoren pluss lastimpedansen som én stor induktans. Dersom denne ekvivalente induktasen er tilstrekkelig stor er det mulig å hindre avbrudd av kraftforsyningen. The primary voltage Vp generates a flux in accordance with Faraday's law, which in the embodiment of the invention shown in fig. 1 flows in two lanes. If the permeability and geometric dimensions are identical for the two paths, the flux will distribute equally between them due to equal reluctances. As the permeability of the common flux path 1 decreases, the flux "sees" an increased reluctance in this path, and relatively more flux then flows in the bypass path 2. Since the total flux is unchanged, changing the permeabilities of the path(s) causes less flux in common path 1 and hence lower induced voltage at the secondary terminal, Vs. For a given load impedance VL at the terminal Vs, the current is reduced. This is one possible mechanism for limiting the current on the secondary side. In a short circuit situation, a maximum current will be established and it will not be necessary to interrupt the power supply to the circuit. In this case, if all the flux is "moved" to the bypass path, making LI large and LM small (Fig. 2), the power supply will "see" the transformer plus the load impedance as one large inductance. If this equivalent inductance is sufficiently large, it is possible to prevent interruption of the power supply.

I utførelsesformen vist i fig. 1 er bypassfluksbanen 2 i det vesentlige kun koblet gjennom primærviklingen PW, men det er mulig å forestille seg en utførelsesform hvor sekundærviklingen kobler bypassfluksen. In the embodiment shown in fig. 1, the bypass flux path 2 is essentially only connected through the primary winding PW, but it is possible to imagine an embodiment where the secondary winding connects the bypass flux.

Fig. 2 viser en ekvivalentkrets for anordningen i fig. 1. Fig. 2 shows an equivalent circuit for the device in fig. 1.

I denne figuren er LI relatert til bypassfiuks, mens Lm er relatert til fellesfluks. NI og N2 representerer transformatoreffekten (hvor en primær spenning/strøm transformeres til en sekundær strøm/spenning som følger transformatorforholdet N1/N2). I denne kretsen er LI variabel. Lm vil også være variabel dersom det er mulig å styre permeabiliteten i begge banene, noe som vil bli diskutert senere. In this figure, LI is related to bypass flux, while Lm is related to joint flux. NI and N2 represent the transformer effect (where a primary voltage/current is transformed into a secondary current/voltage that follows the transformer ratio N1/N2). In this circuit LI is variable. Lm will also be variable if it is possible to control the permeability in both lanes, which will be discussed later.

Den beskrevne utførelsesformen av oppfinnelsen omfatter styring av fluksen i en enkelt bane (felles bane 1), men avhengig av applikasjonen kan denne styringsfremgangsmåten ha ulemper. Dersom permeabiliteten til bypassbanen 2 holdes konstant under minking av permeabiliteten til fellesbane 1, vil en oppnå begrenset sekundærstrøm. Men de følgende ulempene vil være tilstede: 1) Ettersom den totale fluksen (fellesfluks pluss bypassfiuks) er gitt utelukkende ved primærspenningen, vil primærstrømmen øke selv om sekundærstrømmen reduseres. Dette skyldes en redusert ekvivalent "magnetiserings" induktans Lm som representerer den felles fluks mellom primær- og sekundærviklingene. Ettersom primærspenningen og permeabiliteten til bane 2 er antatt konstant, vil minkning av permeabiliteten til felles bane 1 gi lavere totalt impedansnivå sett fra kilden (koblet til primærviklingen, ikke vist i figuren), som øker den primære (reaktive) strømmen. 2) Når primærstrømmen øker, minker effektfaktoren samtidig, på grunn av mer induktiv last. En ender opp med en høy reaktiv strøm. 3) Under normal operasjon vil en ha en heller høyere serieinduktans i kretsen forårsaket av bypassbanen 2 i parallell med fellesbanen 1 dersom permeabiliteten til bypass-banen 2 ikke reduseres. The described embodiment of the invention includes control of the flux in a single path (common path 1), but depending on the application, this control method can have disadvantages. If the permeability of the bypass path 2 is kept constant while reducing the permeability of the common path 1, a limited secondary flow will be achieved. But the following disadvantages will be present: 1) As the total flux (common flux plus bypass flux) is given solely by the primary voltage, the primary current will increase even if the secondary current decreases. This is due to a reduced equivalent "magnetizing" inductance Lm which represents the common flux between the primary and secondary windings. As the primary voltage and permeability of path 2 are assumed constant, decreasing the permeability of common path 1 will result in a lower total impedance level seen from the source (connected to the primary winding, not shown in the figure), which increases the primary (reactive) current. 2) As the primary current increases, the power factor decreases at the same time, due to more inductive load. One ends up with a high reactive current. 3) During normal operation, one will have a rather higher series inductance in the circuit caused by the bypass path 2 in parallel with the common path 1 if the permeability of the bypass path 2 is not reduced.

Basert på det ovenfor nevnte, og avhengig av applikasjonen, bør en ha én eller flere styrbare kjerner, hvor felleselementet CM (bane 1) bør ha en så høy permeabilitet som mulig under normal operasjon, mens bypass-elementet BM (bane 2) bør ha så liten permeabilitet som mulig. I tilfelle av en kortslutning er situasjonen motsatt, dvs. høy permeabilitet for bypassbane 2 og lav permeabilitet for fellesbane 1. Eksemplene og figurene har så langt vært relatert til to styrbare baner. Det er imidlertid mulig å dele opp fluksen i mer enn to baner. I fig. 1 kan en for eksempel plassere en ekstra styrbar bypassbane 3 som omgis av den sekundære viklingen sammen med bane 1. Denne situasjonen er vist i fig. 3 og 4. Dermed har én tre justerbare parametere (en felles fluksbane 1 og to bypassbaner 2 og 3) for å få passende oppførsel. Based on the above, and depending on the application, one should have one or more controllable cores, where the common element CM (path 1) should have as high a permeability as possible during normal operation, while the bypass element BM (path 2) should have as little permeability as possible. In the case of a short circuit, the situation is the opposite, i.e. high permeability for bypass path 2 and low permeability for common path 1. The examples and figures have so far been related to two controllable paths. However, it is possible to split the flux into more than two paths. In fig. 1, for example, an additional controllable bypass path 3 can be placed which is surrounded by the secondary winding together with path 1. This situation is shown in fig. 3 and 4. Thus, one has three adjustable parameters (a common flux path 1 and two bypass paths 2 and 3) to obtain appropriate behavior.

Fig. 4 viser ekvivalentkretsen til denne utførelsesformen, hvor like henvisningstall henviser til de samme delene som i fig. 2, og hvor bypassfluksbanen i bypasselementet BM1 (sekundær bypass) er representert av induktansen L2. De tre mulighetene for varaisjon nevnt ovenfor tilsvarer til de tre variable induktansene LI, L2 og Lm. Fig. 4 shows the equivalent circuit of this embodiment, where like reference numbers refer to the same parts as in fig. 2, and where the bypass flux path in the bypass element BM1 (secondary bypass) is represented by the inductance L2. The three possibilities for variation mentioned above correspond to the three variable inductances LI, L2 and Lm.

Det er også mulig å la enkelte av vindingene i en vikling omgi kun én kjerne, mens resten omgir to eller flere kjerner. It is also possible to let some of the windings in a winding surround only one core, while the rest surround two or more cores.

Fig. 5 og 6 viser en anordning i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen, med sylindriske deler for mottak av primær- og sekundærviklingene og gjennomgående hull forstyringsviklingene. Den omfatter en transformator bygget med to sett styrbare kjerner (én tilsvarende til felleselement CM og den andre tilsvarende til bypass-element BM). Sammen med et styringssystem kan én lage et system med galvanisk isolasjon og styrbar strøm(/spenning). Fig. 5 and 6 show a device in accordance with an embodiment of the invention, with cylindrical parts for receiving the primary and secondary windings and through-hole pilot windings. It comprises a transformer built with two sets of controllable cores (one corresponding to common element CM and the other corresponding to bypass element BM). Together with a control system, one can create a system with galvanic isolation and controllable current (/voltage).

De styrbare elementene kan lages på samme'måte som kjerner vist i PCT/NO01/002I7.1 tilfelle der en induktor, består kjernen av vesentlig tre deler: indre kjerne, ytre kjerne og koblere. En transformator bygget ved dette konseptet anvender de samme delene, men dobbelt så mange, hvor én enhet (indre, ytre kjerne + koblere, disse er ikke vist) er felles fluksbane for primær- og sekundærviklingene, den andre danner bypass-fluksbanen. Disse to enhetene er konsentriske montert, som betyr at én enhet må ha mindre diameter enn den andre. The controllable elements can be made in the same way as cores shown in PCT/NO01/002I7.1 case where an inductor, the core consists of essentially three parts: inner core, outer core and couplers. A transformer built according to this concept uses the same parts, but twice as many, where one unit (inner, outer core + couplers, these are not shown) is the common flux path for the primary and secondary windings, the other forms the bypass flux path. These two units are concentrically mounted, which means that one unit must have a smaller diameter than the other.

Oppfinnelsen er også relatert til et styringssystem som basert på strømverdier i lasten styrer permeabiliteten i fluksbanen(e).. The invention is also related to a control system which, based on current values in the load, controls the permeability in the flux path(s).

Et slikt styringssystem vil så omfatte: Such a management system will then include:

- en målingsenhet MU for måling av laststrøm og/eller -spenning, - a measuring unit MU for measuring load current and/or voltage,

- en strømbegrensende anordning T i samsvar med oppfinnelsen, - a current limiting device T in accordance with the invention,

- en prosessor P koblet til målingsenheten og til den minst ene permeabilitetsstyringsanordningen for styring av permeabiliteten til det felles organet og/eller bypass-organet, basert på strømmålingene. - a processor P connected to the measuring unit and to the at least one permeability control device for controlling the permeability of the common member and/or the bypass member, based on the current measurements.

I én utførelsesform av systemet (fig. 7), vil det omfatte: In one embodiment of the system (Fig. 7), it will include:

• To uavhengige styringsstrømkilder (Isl, Is2) som kan tilveiebringe det ønskede nivået for permeabilitetene til banene. • Two independent control current sources (Isl, Is2) which can provide the desired level for the permeabilities of the lanes.

• En målingsenhet, som overvåker laststrømmen (eller primærstrømmen). • A measuring device, which monitors the load current (or primary current).

• En prosesseringsenhet som trigger beskyttelsessystemet dersom strømmen når et forhåndsbestemt nivå. • A processing unit that triggers the protection system if the current reaches a predetermined level.

Kretsene som leverer de to styringsstrømmene Isl og ls2 kan f.eks. være realisert ved en tyristorlikeretter. Eller, dersom en raskere respons er påkrevd, kan en anvende en diodelikeretter sammen med en PWM-bro av IGBTer eller MOSFET'er eller andre anordninger med tvunget kommutering. The circuits that supply the two control currents Isl and ls2 can e.g. be realized by a thyristor rectifier. Or, if a faster response is required, one can use a diode rectifier together with a PWM bridge of IGBTs or MOSFETs or other forced commutation devices.

Når det gjelder målingsenheten er den enkleste og billigste måten å måle strømmen på å anvende en strømtransformator, ettersom lastimpedansen mates av en vekselstrøm. Det er imidlertid mulig å anvende en strømshunt sammen med en forsterkerkrets som fortrinnsvis er galvanisk isolert fra resten av styringselektronikken. De konverterte signalene må da overføres til prosesseringsenheten ved enten den optiske anordningen (optokobler) eller en signaltransformator. En Hall-elementanordning kan også utnyttes. As for the measuring device, the simplest and cheapest way to measure the current is to use a current transformer, as the load impedance is fed by an alternating current. However, it is possible to use a current shunt together with an amplifier circuit which is preferably galvanically isolated from the rest of the control electronics. The converted signals must then be transferred to the processing unit by either the optical device (optocoupler) or a signal transformer. A Hall element device can also be utilized.

Prosesseringsenheten vil være svært enkel dersom systemet er utformet for kun kortslutningsbeskyttelse, dvs. dersom et annet system tar seg av ordinær driftsstyring. F.eks. kan den realiseres ved enkelte analoginngangsfiltre for å eliminere støy i det målte signalet før signalet trigger en komparator. Denne komparatoren aktuerer så styringsstrømkildene i samsvar med oppførselen som behøves (f.eks. maksimal styringsstrøm til Lm og minimal til LI i fig. 1). The processing unit will be very simple if the system is designed for short-circuit protection only, i.e. if another system takes care of ordinary operational control. E.g. it can be realized by individual analog input filters to eliminate noise in the measured signal before the signal triggers a comparator. This comparator then actuates the control current sources according to the behavior required (eg, maximum control current to Lm and minimum to LI in Fig. 1).

Som nevnt ovenfor vil den effektive permeabiliteten til fluksbanene styres i én utførelsesform av oppfinnelsen ved en fluks som er vinkelrett på den felles fluksen og bypassfluksen. Denne styringsfluksen genereres ved hjelp av en styringsstrøm (Isl, Is2 i fig. 7) i en styringsvikling. Forholdet mellom ulike verdier på styringsstrømmen og permeabiliteten er empirisk og er vist i fig. 8. Denne viser ulike B-H-kurver avhengig av styringsstrømmen. As mentioned above, the effective permeability of the flux paths will be controlled in one embodiment of the invention by a flux that is perpendicular to the common flux and the bypass flux. This control flux is generated by means of a control current (Is1, Is2 in Fig. 7) in a control winding. The relationship between different values of the control current and the permeability is empirical and is shown in fig. 8. This shows different B-H curves depending on the control current.

Dersom tidskonstantene til styringskretsen er for store sammenlignet med en feilsituasjon, vil det være en viss innebygd beskyttelse på grunn av serieinduktansen som er tilstede. Det er mulig å utforme verdien til serieinduktansen til enhver ønsket verdi, slik at en kan få et godt kompromiss mellom naturlig beskyttelse i forhold til lavt spenningsfall under normal drift. If the time constants of the control circuit are too large compared to a fault situation, there will be some built-in protection due to the series inductance present. It is possible to design the value of the series inductance to any desired value, so that a good compromise can be obtained between natural protection in relation to low voltage drop during normal operation.

En kan også ha en type "feil til sikker"-egenskap, ettersom et effekttap i styringskretsen bringer serieinduktansen til sitt høyeste nivå og derav begrenser utgangsspenningen og strømmen. One can also have a type of "fail-safe" characteristic, as a power loss in the control circuit brings the series inductance to its highest level and hence limits the output voltage and current.

Claims

1. Method for limiting a current in a variable load, using a transformer with a primary winding, a secondary winding connected to the variable load, and a magnetic flux path, comprising: - dividing the flux path into a common flux path for the primary and secondary windings and at least one bypass flux path for bypass flux, - by decreasing the load impedance, reducing the effective permeability of the common flux path to reduce the common flux and thus limit the secondary current.

2. Method for limiting a current in a variable load, using a transformer with a primary winding, a secondary winding connected to a variable load and a magnetic flux path, comprising: - dividing the flux path into a common flux path for the primary and secondary winding and at least one bypass flux path for bypass flux, - by decreasing the load impedance, increasing the effective permeability of the bypass flux path to increase the bypass flux and thus limit the secondary current.

3. Method for limiting a current in a variable load, using a transformer with a primary winding, a secondary winding connected to a variable load, and a magnetic flux path, comprising: - dividing the flux path into a common flux path for the primary and secondary windings and the at least one bypass flux path for bypass flux, - by decreasing load impedance, decreasing the effective permeability of the common flux path to reduce the common flux and increasing the effective permeability of the bypass flux path to increase the bypass flux and thus limit the secondary current .

4. Method according to claim 2 or 3, wherein the bypass flux path is connected substantially only at the primary winding.

5. Method according to claim 2 or 3, where the bypass flux path is connected substantially only at the secondary winding.

6. Method according to one of the above claims, where the effective permeability is reduced and/or increased by means of a magnetic field which forms a flux respectively perpendicular to the common flux and/or the bypass flux.

7. Method according to one of claims 1-3, where the secondary current is a short-circuit current.

8. Device for limiting a current in a variable load comprising: - a transformer with a primary winding, a secondary winding for connection to a variable load, and a core that establishes a magnetic flux path, where: - the transformer's core comprises a common element for establishing of a common flux path for the primary and secondary windings and at least one bypass element for establishing a bypass flux path, and - at least one permeability control device connected to the common element for, when load impedance decreases, the effective permeability of the common flux path to reduce the common the flux and in this way limit the secondary current.

9. Device for limiting a current in a variable load comprising: - a transformer with a primary winding, a secondary winding for connection to the variable load, and a core that establishes a magnetic flux path, where: - the transformer's core comprises a common element for establishing of a common flux path for the primary and secondary windings and at least one bypass element for establishing a bypass flux path, and - at least one permeability control device connected to the bypass element for, by decreasing load impedance, increasing the effective permeability of the common flux path to increase the bypass flux and on this the way to limit the secondary current.

10. Device for limiting a current in a variable load comprising: - a transformer with a primary winding, a secondary winding for connection to the variable load, and a core that establishes a magnetic flux path, where: - the transformer's core comprises a common element for establishing of a common flux path for the primary and secondary windings and at least one bypass element for establishing a bypass flux path, - at least a first permeability control device connected to the common element and a second permeability control device connected to the bypass element for, when load impedance decreases, the effective permeability of the common flux path and increasing the effective permeability of the bypass flux path to reduce the common flux, increase the bypass flux and thus limit the secondary flow.

11. Device according to claim 9 or 10, where only the primary winding is adapted to connect flux in the bypass element.

12. Device according to claim 9 or 10, where only the secondary winding is adapted to connect flux in the bypass element.

13. Device according to one of the above claims, where the permeability control device(s) comprises a control winding adapted to form a flux perpendicular to the common flux and/or the bypass flux respectively.

14. Device according to one of claims 8-10, where the secondary current is a short-circuit current.

15. Device according to one of claims 8 — 13, comprising - a measuring unit for measuring load current, - a processor connected to the measuring unit and to the at least one permeability control device for controlling the permeability of the common element and/or the bypass element based on the current measurements.