SE455353B - Mettransformator for metning av en strom - Google Patents

Description

455 353 fig. 1 en mättransformator i isärdragen perspektivvy, fig. 2 en plattledare i sidovy, och fig. 3 och 4 olika varianter av en mättransformator, vars nlattledare utan böjning är utarbetad ur ett stycke metall.

På ritningen avser 1 en av en enda plåtremsa bestående elektrisk plattledare, vilken är vikt vid en omkastningskant (böjningskant)2, dvs.är hopfälld 1800 och bildar formen av ett U. Den i ritningen övre skänkeln är betecknad med 3 och den undre skänkeln med 4. De båda skänklarna 3, 4 är elekt- riskt isolerade från varandra medelst ett tunt isoleringsskikt 5 och befinner sig i nära termisk kontakt med varandra. Var och en av skänklarna 3, 4 uppvisar vid sin fria ände en elekt- risk anslutning 6 resp. 7. Mellan anslutningarna 6, 7 är plattledarens 1 tvärsnitt nära nog konstant utmed hela dess längd. Den ström I som skall mätas flyter över anslutningen 6 genom plattledaren 1 och lämnar denna över anslutningen 7. skänkein 3 uppvisar två hål s, 9 och skänkeln 4 två hål 10, 11. Dessa hål är så anordnade, att efter vikning av plattleda- ren 1 hålen 8, 10 och hålen 9, ll täckande ligger över varand- ra. En i ritningen endast schematiskt visad sluten magnetkärna 12 är förd genom hålen 8 till 10. Därvid genomtränger en första skänkel 13 av magnetkärnan 12 hålen 8, 10 och en andra skänkel 14 hålen 9, ll.

I det visade exemplet arbetar den beskrivna mättransformatorn såsom en s.k. aktiv strömtransformator. Härtill är en på magnetkärnan 12 anordnad detektorkoppling 15 förbunden med in- gången av en förstärkare 16, vars utgång är ansluten till en av en sekundärlindning 17 och ett skenbart motstånd 18 bestå- ende seriekoppling. e Plattledaren 1 utgör primärlindningen av mättransformatorn. 455 353 Det framgår lätt att för det primära genomflödet av magnetkär- nan 12 är differensen Il - I2 mellan delströmmarna Il och I2 normgivande, varvid delströmmen Il flyter i en magnetkärnan 12 genomträngande ledningsbana 19 av skänkeln 3 och deïströmmen 12 i en magnetkärnan 12 genomträngande ledarbana 2Ö'av skän- keln 4.

De båda skänklarna 3, 4 av plattledaren 1 är i huvudsak likadana och skiljer sig från varandra endast genom en ringa formavvikelse, vilken erfordras för åstadkommande av att del- strömmar-na Il och 12 är olika stora. För detta syfte är i det visade exemplet skänkeln 3 av plattledaren 1 i närheten av och mellan hålen 8, 9 försedd med ett tillkommande hål 21. Detta hål 21 åstadkommer att banmotståndet för den mellan hålen 8, 9 liggande ledarbanan 19 höjs i förhållande till banmotståndet för den mellan hålen 10, ll liggande ledarbanan 20 och att därigenom strömfördelningen i skänkeln 3 skiljer sig från strömfördelningen i skänkeln 4. Skillnaden Il - I2 är propor- tionell mot den ström I som skall mätas om det antages att strömfördelningen förblir konstant. Sålunda är även det primä- ra genomflödet i magnetkärnan 12 proportionellt mot strömmen I.

Genom att de båda skänklarna 3, 4 av plattledaren 1 är nära nog likadant formade och befinner sig i nära inbördes värme- kontakt säkerställas en av styrkan av den ström I som skall mätas oberoende strömfördelning i plattledaren 1, så att en mycket hög mätnoggrannhet uppnås.

Kompenseringen av det primära genomflödet sker på känt sätt genom en i sekundärlindningen 17 flytande ström i, vilken i en reglerkrets av förstärkaren 16 styrs på sådant sätt, att den i detektorlindningen 15 inducerade spänningen går mot noll.

Graden av asymmetri i strömfördelningen i skänklarna 3, 4 av plattledaren 1 bestämmer proportionalitetsfaktorn mellan den 455 353 ström I som skall mätas och sekundärströmmen i. Den erforder- liga asymmetrin kan även uppnås genom andra åtgärder än genom hålet 21, exempelvis genom materialavtagning vid kanterna av en av skänklarna 3, 4 av plattledaren eller genom en avvikande storlek .av hålet 8 i förhållande till hålet 9.

Lämpligen ligger hålen 8, 9 resp. 10, ll av varje skänkel 3, 4 - sett i plattledarens 1 längdriktning - bredvid varandra, så att dessa hål uppdelar den aktuella skänkeln i tre geometriskt och elektriskt.parallella ledarbanor 19,22, 23 resp.20, 24, 25, av vilka den mellersta ledarbanan 19 resp. 20 genomtränger magnetkärnan 12. Därigenom erhålles en långtgående symmetrisk anordning, vilket har till följd en synnerligen hög mätnog- grannhet och okänslighet för yttre störfältpåverkan.

Hålen 8 - ll består företrädesvis av en av magnetkärnan 12 genomträngd, exempelvis cirkulär del och lämpligen av en smal längsgående slits 26. Den längsgående slitsen 26 åstadkommer en stabilisering av strömfördelningen vid uppvärmning av plattledaren l samt en höjning av motståndet av de på magnet- kärnan 12 verkande kortslutningsringarna, vilka bildas av hålen 8 till ll, varigenom anordningens känslighet höjs.

I och för vinkelfelkompensation är t.ex. ledarbanan 23 av skänkeln 3 lämpligen genom ett elektriskt från denna isolerat ferromagnetiskt element 27 förbunden med den intilliggande ledarbanan 25 av skänkeln 4. Elementet 27 tillåter en fasfin- justering och är företrädesvis utbildat såsom påsättbar bygel.

Formen av den vikta primära plattledaren kan även vara arbetad direkt ur en gjutdel eller strängpressdel. Detta är i synner- het lämpligt för framställning av noggranna högströmstransfor- matorer medelst verktygsautomater. e Fig.3 visar ett enkelt utföringsexempel av en på detta sätt framställd plattledare 28. Likadana resp. på samma sätt 455 353 verkande delar som i fig. 1 och 2 har i fig.3 betecknats med samma hänvisningssiffror. Plattledaren 28 bildas av en metal- lisk parallellepiped med god ledningsförmåga, vilken genom en slits 29 är delad i de båda skänklarna 3 och 4 och vars form och verkningssätt svarar mot den vikta plattledareñ'l enligt fig. 1. De båda skänklarna 3 och 4 är förbundna med varandra medelst det termiskt väl ledande elektriska isoleringsskiktet 5. De båda skänklarna 3 och 4 är här dock i och för bättre värmeutjämning även mellan de båda anslutningarna 6 och 7 an- ordnade spegelsymmetriskt mot omkastningskanten 2 över varand- ra. Anslutningen sker antingen genom instickning av anslutnin- garna 6, 7 i ett på motsvarande sätt utbildat anslutnings- stycke eller genom fastskruvning av anslutningsledarna 30, lämpligen med endast en skruv 31, varigenom de båda anslut- ningsledarna 30 vid anslutningarna 6 och 7 kläms med samma presstryck. Skruven 31 är elektriskt isolerad från de ström- förande delarna genom motsvarande isoleringshylsor 32.

Såsom material för det isoleringsskikt 5 som skall införas i slitsen 29 lämpar sig med fördel en på båda sidor anod-oxide- rad aluminiumplåt. Härigenom säkerställas en särskilt god värmeövergång mellan skänklarna 3 och 4.

Funktionen av plattledaren 28 enligt fig. 3 svarar mot den mekaniskt vikta plattledaren 1 enligt fig. 1. Vid denna anord- ning av den primära plattledaren 28 omfattar detektorlindnin- gen 15 och sekundärlindningen 17 vardera med halva lindnings- talet de båda skänklarna 13 och 14 av den slutna magnetkärnan 12. Lindningarna l5 och 17 befinner sig därvid i de över varandra anordnade hålparen 8, 9 och 10, ll av skänklarna 3 och 4 (hål 10 under hål 8 är skymt i fig. 3). För magnetkär- nans 12 genomflöde gäller här samma förhållanden som de som ovan angavs för den vikta plattledaren 1 enligt fig. 1.

Fig. 4 visar ett andra exempel på en ur en gjut- eller press- del arbetad plattledare 33, vid vilken de på magnetkärnan 12 455 353 anbringade lindningarna 15 och 17 omfattas av skänklarna 3 och 4 och en urtagning 34 parallell med omkastningskanten 2 är an- ordnad för upptagning av lindningarna. Detta har den fördelen att magnetfältet märkbart är reducerat mellan skänklarna 3 och 4 vid ställena för genomgången av skänkeln eller skänklarna 13, 14 av magnetkärnan 12, varigenom en lokal mättning av mag- netkärnan 12 i hög grad undviks. Värmeutjämningen mellan skänklarna 3, 4 kan åter fullständigas genom ingjutning av en isoleringsmassa med god värmeledningsförmåga i urtagningen 34.

I förhållande till plattledarna 1 resp. 28 (fig.l resp. fig. 3) är hålen 8 till ll för upptagning av magnetkärnan 12 här rektangulärt utbildade. Dessutom är vid denna anordning ledar- strypningar 37 och 38 anordnade i de båda skänklarna 3 och 4 för att fördelningen av den ström I som skall mätas i platt- ledaren 33 skall göras oberoende av förändringar av övergångs- motstånden av anslutningsledarna till anslutningarna 6, 7 och därmed av olika strömfördelningar och olika temperaturer mellan anslutningarna 6 och 7.

Vidare är i och för fasvinkelutjämning en ferromagnetisk skruv 35 anordnad, vilken genom mer eller mindre djup införing i en borrning (ej ritad) mellan skänklarna 3 och 4 resp. i en borr- ning 36 i en av plattledarens 33 skänklar påverkar den induk- tiva komponenten av motståndet i en av ledarbanorna som passe- rar magnetkärnans 12 skänklar på sådant sätt, att praktiskt taget ingen fasskillnad föreligger mellan det genom magnet- kärnan 12 gående totala genomflödet och den ström I som skall mätas.

Vid de beskrivna mättransformatorerna kan även de magnetiska förhållandena vara ännu gynnsammare om detektorlindningen 15 och sekundärlindningen 17 ej är anordnade på skänklarna 13 och 14, utanlvardera till hälften upptill och nedtill på tvärgre- nen av magnetkärnan l2.

Detektorlindningen 15 kan bortfalla om i dess ställe en mag- 455 353 netfältsensor, som exempelvis detekterar magnetfältet i en luftspalt av magnetkärnan 12, ansluts till ingången av för- stärkaren 16.

Den beskrivna mättransformatorn kan även drivas såsgm en sJm tidsnycklad transformator enligt den schweiziska patent- skriften 618 043. Därvid bortfaller delarna 15 till 18, det primära genomflödet av magnetkärnan 12 överlagras medelst en förmagnetiseringslindning på ett alternerande referensgenom- flöde och med hjälp av en i en luftspalt av magnetkärnan 12 anordnad magnetfältsensor detekteras tidpunkterna för noll- genomgångarna av det resulterande magnetfältet.

Claims (7)

455 353

1. PATENTKRAV l. Mättransformator för mätning av en ström med en plattle- daranordning, vilken uppvisar åtminstone två med varandra i termisk kontakt stående ledarbanor, samt med en magnetkärna, varvid två av plattledaranordningens ledarbanor är genomförda genom magnetkärnan och leder olika stora delströmmar av den ström som skall mätas, vilka åstadkommer ett motriktat genom- flöde av magnetkärnan, k ä n n e t e c k n a d av att plattledaranordningen består av en enda plattledare (l;28;33), vilken i sin tvärriktning innefattar en omkastningskant resp. böjningskant (2), och att var och en av de båda från omkast- ningskanten resp. böjningskanten (2) utgående skänklarna (3: 4) av plattledaren (l;28;33) uppvisar två hål (8;9 resp. 10: ll), genom vilka magnetkärnan (12) är förd.

2. Mättransformator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de båda från omkastningskanten resp. böjningskanten utgående skänklarna (3: 4) av plattledaren (1) är elektriskt isolerade från varandra och befinner sig i nära termisk kontakt med varandra.

3. Mättransformator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att de båda skänklarna (3: 4) i huvudsak skiljer sig från varandra endast genom en för uppnående av olika stora delströmmar (11: 12) GrfOY-'deïlíg fOYIHB-Vvïkelße (21). 4. Mättransformator enligt något av kraven l - 3, k ä n n e- t a a k n a a av att da båda hålen (8,9 resp. 1o;11) av varje skänkel (3: 4) - i plattledarens (1) längdriktning be- traktat - ligger bredvid varandra och delar upp skänkeln (3:

4. ) i tre geometriskt och elektriskt parallella ledarbanor (19: 22; 23 resp. 20,- 24,- 2

5. ), av vilka den mellersta ledarbanan (19 respr: 20) är förd genom magnetkärnan (l). 455 353 5. Mättransformator enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att hålen (8 till ll) utgöres av en av magnetkärnan (12) genomträngd del och en långsträckt slits (2

6. ) för stabilise- ring av strömfördelningen och höjning av kretsmotstândet kring hålen (81-.111 11). 6. Mättransformator enligt något av kraven l - 5, k ä n n e- t e c k n a d av att i och för vinkelfelkompensering är en av ledarbanorna (23) av den ena skänkeln (3) genom ett ferro- magnetiskt element (27: 35) förbunden med en intilliggande ledarbana (19 resp. 25) av samma skänkel (3) eller av den andra skänkeln (4). 7. Mättransformator enligt något av kraven l - 6, k ä n n e- t e c k n a d av att plattledaren (1) är vikt i sin längd- riktning. 8. Mättransformator enligt något av kraven l - 6, k ä n n e- t e c k n a d av att plattledaren (28: 33) består av en gjutdel eller pressdel. 9. Mättransformator enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att en urtagning (34) parallell med omkastningskanten (2) är anordnad i plattledaren (33) i och för upptagning av åt- minstone en elektrisk lindning (15: 1

7. ).