SE455354B - Mettransformator for metning av en strom - Google Patents

Description

455 354 flyter en delström Il av den strönnl som skall mätas, vilken är proportionell mot den ström I som skall mätas om det anta~ ges att strömfördelningen i plattledaren 1 förblir konstant.

Tvärströmbanans 8 längdsymmetrilinje sammanfaller med en omkastningskant (böjningskant) 9, som delar upp plattledaren 1 i två skänklar 10, ll.De båda skänklarna 10, ll är lämpligen åtminstone ungefärligen formade på samma sätt. De skiljer sig från varandra på sin höjd genom en liten formavvikelse, vilken erfordras för alstring av ett strömflöde i tvärströmbanan 8. I det visade exemplet erhålles delströmmen Il i tvärströmbanan 8 genom en sidoförskjutning av anslutningarna 2,3. Den erfor- derliga potentialskillnaden mellan de båda ändarna av tvär- strömbanan 8 kan även uppnås resp. höjas genom andra åtgärder, exempelvis genom materialavtagning vid ena kanten av en av skänklarna 10, ll, genom lätt ömsesidig sidoförskjutning av hålen 4, 5 eller genom anbringning av ett tillkommande, i fig. l streckat hål 49 i exempelvis skänkeln 10. I exemplet enligt fig. l och 2 är skänklarna 10 och ll spegelsymmetriska med undantag av de i sidled förskjutna anslutningarna 2 och 3.

Enligt fig. 2 och 3 viks plattledaren l i sin tvärriktning vid böjningskanten 9, dvs. den svängs l80°, så att den antager formen av ettIL Efter vikningen ligger den till skänkeln 10 hörande första halvan av huvudströmbanan 6 resp. 7 täckande över den till skänkeln ll hörande andra halvan av samma huvud- strömbana 6 resp. 7, varvid strömflödesriktningen är motriktad i de över varandra liggande huvudströmbanhalvorna. Hålen 4, 5 ligger efter vikningen ävenledes täckande över varandra, medan anslutningarna 2, 3 är förskjutna i sidled. De båda skänklarna 10, ll är medelst ett tunt isoleringskikt 12 (fig. 3) elekt- riskt isolerade från varandra och befinner sig i nära termisk kontakt.med varandra. Den ena skänkeln 13 av en sluten magnetkärna 14 (fig. 2) genomtränger hålen 4, 5, medan den andra skänkeln 15 av magnetkärnan 14 sluter magnetkretsen utanför plattledaren l. 455 354 I det visade exemplet arbetar den beskrivna mättransformatorn såsom en sk. aktiv strömtransformator. Härtill är en på mag- netkärnan 14 anordnad detektorlindning 16 förbunden med ingån- gen av en förstärkare 17, vars utgång är ansluten till en av en sekundärlindning 18 och ett skenbart motstånd 19Tbestående seriekoppling.

Plattledaren 1 bildar mättransformatorns primärlindning. För det primära genomflödet är delströmmen Il normgivande, vilken ström flyter i den genom magnetkärnan 14 gående tvärströmbanan 8. Kompenseringen av det primära genomflödet sker på känt sätt genom en i sekundärlindningen 18 flytande ström i, vilken i en reglerkrets av förstärkaren 17 styrs på sådant sätt, att den i detektorlindningen 16 inducerade spänningen går mot noll.

Genom den beskrivna vikningen av plattledaren 1 erhålles en intim värmekontakt mellan de båda skänklarna 10, 11, varigenom en nära nog ideal temperaturutjämning och därmed en av styrkan av den ström I som skall mätas oberoende strömfördelning säkerställas i plattledaren 1 och en mycket hög mätnoggrannhet uppnås. Då både huvudströmbanan 6 och huvudströmbanan 7 i mot- satta strömflödesriktningar sträcker sig över de båda skänk- larna 10, ll uppnås en i hög grad induktionsfri anordning, endast ringa läckfältalstring och därmed även endast ett mycket litet fasfel.

I fig. 4 visas en plattledare 20, vid vilken samma resp. på samma sätt verkande delar som i fig.l betecknats med samma hänvisningssiffror. Hålen 4 och 5, huvudströmbanorna 6 och 7 samt tvärströmbanan 8 är anordnade i skänkeln 10. Skänkeln ll uppvisar ett hål 21, vilket delar upp skänkeln i två ytterli- gare huvudströmbanor 22, 23. Dimensionerna av hålet 21 svarar mot den av hålen 4, 5 omslutna arean, så att efter plattleda- rens 20 vikning kring böjningskanten 9 hålen 4, 5 och den där- emellan anordnade tvärströmbanan 8 täckande ligger över hålet 21. Vidare befinner sig efter vikningen huvudströmbanan 6 455 354 exakt ovanför huvudströmbanan 22 och huvudströmbanan 7 exakt ovanför huvudströmbanan 23, varvid strömflödesriktningarna i över varandra liggande huvudströmbanor 6, 22 resp.7, 23 är motriktade. Hålet 4 är avsett för skänkeln 13 (fig. 2) av mag- netkärnan 14 och hålet 5 för skänkeln 15 av magnetkärnan, medan hålet 21 genomträngs av båda skänklarna 13, 15, så att återigen delströmmen Il i tvärströmbanan 8 är normgivande för det primära genomflödet av magnetkärnan 14.

Det inses lätt att samma fördelaktiga effekter inträder vid plattledaren 20 som vid plattledaren 1. Eftersom båda skänk- larna 13, 15 av magnetkärnan 14 genomtränger plattledaren 20 erhålles dessutom en i hög grad symmetrisk anordning och där- med en hög okänslighet för yttre läckfältpåverkan.

Den i fig. 5 visade plattledaren 24 skiljer sig från platt- ledaren 20 endast genom en annan form på hålet 21, vilket i fig.5 betecknats med 2l'och är utformat på sådant sätt, att en genom en smal luftspalt 25 avbruten ledarbana 26 uppkommer i skänkeln ll. Efter vikningen av plattledaren 24 ligger den avbrutna ledarbanan 26 exakt under tvärströmbanan 8 och för- bättrar dess optimala värmekontakt med de övriga delarna av plattledaren 24.

Om ledarbanan 26 ej avbryts genom en luftspalt bildas en andra tvärströmbana, i vilken en andra genom magnetkärnan 14 gående delström flyter. Fig. 6 visar ett exempel på en sådan plattle- dare.

Plattledaren 27 enligt fig. 6 uppvisar fyra i dess längdrikt- ning efter varandra liggande cirkulära hål 28 till 3l.Hålen 28 och 22 delar in skänkeln 10 i de båda huvudströmbanorna 6, 7 och tvärströmbanan 8, och hålen 30 och 31 delar in skänkeln ll i de båda huvudströmbanorna 22, 23 och en andra tvärström- bana 32. Étt tillkommande mindre hål 33 resp. 34 i skänkeln 10 resp. ll åstadkommer den erforderliga potentialskillnaden mel- 455 354 lan de båda ställena i huvudströmbanorna 6, 7 resp. 22, 23 som förbinds med varandra av tvärströmbanan 8 resp. 32. Efter vik- ningen av plattledaren 27 ligger hålen 28, 29 exakt över hålen 31, 30.1 tvärströmbanan 32 flyter en delström I2, som även- ledes är proportionell mot den ström I som skall mätas. Om den ena skänkeln av magnetkärnan 14 genomtränger hålparet 38, 31 och den andra skänkeln hålparet 29, 30, så är summan Il + I2 av åe båda åelströmmarna Il OCh I2 normgivande för det primära genomflödet.

I och för vinkelfelkompensering kan en på ritningen ej visad, elektriskt isolerad ferromagnetisk bygel vara påsatt på den vikta plattledaren på sådant sätt att den magnetiskt förbinder exempelvis huvudströmbanorna 6 och 22 med varandra vid lämp- ligt valda punkter. Genom förskjutning av en sådan bygel låter sig en fasfinjustering på enkelt sätt uppnås.

Formen av den vikta primära plattledaren kan även vara utarbe- tad direkt ur en gjutdel eller strängpressdel. Detta är i syn- nerhet lämpligt vid framställning av noggranna högströmstrans- formatorer medelst verktygsautomater.

Fig. 7 visar ett enkelt utföringsexempel av en på detta sätt framställd plattledare 35. Den bildas av en metallisk paral- lellepiped med god ledningsförmåga, vilken genom en slits 36 är uppdeladi.de två ledarskänklarna 10 och ll och vars form och verkningssätt motsvarar den vikta plattledaren enligt fig. 6. De båda skänklarna 10 och ll är förbundna med varandra medelst det elektriska isoleringsskiktet 12 med god termisk ledningsförmåga. De båda skänklarna 10 och ll är här dock i och för bättre värmeutjämning även mellan de båda anslutnin- garna 2 och 3 spegelsymmetriskt anordnade i förhållande till böjningskanten 9 och ligger över varandra. Anslutningen sker antingen genom instickning av anslutningarna 2 och 3 i ett på motsvarande sätt utbildat anslutningsstycke eller genom fast- skruvning av anslutningsledarna 38, 39, lämpligen med endast 455 354 en förbindningsskruv 37, varigenom de båda anslutningsledarna 38 och 39 vid anslutningarna 2 och 3 vardera pressas med samma presstryck. Skruven 37 är elektriskt isolerad från de ström- förande delarna genom motsvarande isoleringshylsor 40, 41.

Såsom material för det isoleringsskikt 12 som skall införas i slitsen 36 lämpar sig med fördel en på båda sidor anod-oxide- rad aluminiumplåt. Härigenom säkerställes en särskilt god värmeövergång mellan skänklarna 10 och ll.

Funktionen av plattledaren 35 enligt fig. 7 svarar mot den mekaniskt vikta plattledaren enligt fig. 6.Vid denna anord- ning av den primära plattledaren 35 omfattar detektorlindnin- gen 16 och sekundärlindningen 18 vardera med halva lindnings- talet de båda skänklarna 13 och 15 av den slutna magnetkärnan 14. Lindningarna 16 och 18 befinner sig därvid i de över varandra anordnade hålparen 28, 29 och 30, 31 av skänklarna 10 och ll. För genomflödet av magnetkärnan 14 gäller här samma förhållanden som de som omnämndes för den vikta plattledaren 27 enligt fig. 6.

Fig. 8 visar ett ytterligare exempel på en ur en gjut- eller pressdel utarbetad plattledare 42, vid vilken de på skänklarna° 13, l5 av magnetkärnan 14 vardera till hälften anbringade lindningarna 16 och 18 omfattas av skänklarna 10 och ll och en urtagning 43 är anordnad parallellt med böjningskanten 9 för upptagning av lindningarna 16 och 18. Detta har den fördelen att magnetfältet mellan skänklarna 10 och ll vid ställena för genomgången av skänkeln eller skänklarna 13, 15 av magnetkär- nan 14 märkbart reduceras, varigenom en lokal mättning av mag- netkärnan 14 i hög grad undviks. Värmeutjämningen mellan skänklarna 10 och ll kan åter fullständigas genom att en iso- leringsmassa med god värmeledningsförmâga gjuts in i urtag- ningen 433 I förhållande till exemplet enligt fig. 7 är hålen 28 till 3l för upptagning av magnetkärnan här rektangulärt ut- förda. Dessutom är vid denna anordning ledarstrypningar 44 och 455 354 45 anordnade i de båda skänklarna 10 och ll för att göra för- delningen av den ström I som skall mätas i plattledaren 42 oberoende av förändringar i övergångsmotstånden för anslut- ningsledarna till anslutningarna 2, 3 och därmedíav olika strömfördelningar och olika temperaturer mellan anslutningarna 2 och 3.

Vidare är i och för fasvinkelutjämning en ferromagnetisk skruv 48 anordnad, vilken genom mer eller mindre djup införing i en borrning 46 mellan skänklarna 10 och ll resp. i en borrning 47 i en av skänklarna av plattledaren 42 påverkar den induktiva komponenten av motståndet av en av ledarbanorna. som passerar magnetkärnans 14 skänklar, på sådant sätt att praktiskt taget ingen fasskillnad föreligger mellan det genom magnetkärnan 14 gående totala genomflödet och den ström I som skall mätas.

Vid de beskrivna mättransformatorerna kan även de magnetiska förhållandena vara ännu gynnsammare om detektorlindningen 16 och sekundärlindningen 18 ej är anordnade på skänklarna 13 och 15 utan vardera till hälften upptill och nedtill på magnetkär- nans 14 tvärgående gren.

Detektorlindningen 16 kan utelämnas om i dess ställe en mag- netfältsensor, som detekterar exempelvis magnetfältet i en luftspalt av magnetkärnan 14, ansluts till ingången av för- stärkaren 17.

Den beskrivna mättransformatorn kan även drivas såsom en s.k. tidsnycklad transformator enligt den schweiziska patent- skriften 618 043. Därvid bortfaller delarna 16 till 19, det primära genomflödet av magnetkärnan 14 överlagras medelst en förmagnetiseringslindning på ett alternerande referensgenom- flöde och med hjälp av en i en luftspalt av magnetkärnan 14 anordnad magnetfältsensor detekteras tidpunkterna för det resulterande magnetfältets noll-genomgångar.

Claims (10)

455 354 PATENTKRAV

1. l. Mättransformator för mätning av en ström, med en plattle- dare, som uppvisar åtminstone två huvudströmbanor för den ström som skall mätas och åtminstone en två ställen med olika potential av två huvudströmbanor med varandra förbindande tvärströmbana, samt med en magnetkärna genom vilken tvärström- banan är förd, varvid tvärströmbanan leder en genom magnetkär- nan gående, av potentialskillnaden mellan de båda ställena beroende delström av den ström som skall mätas, k ä n n e - t e c k n a d av att plattledaren (l;20;24;27;35;42) är formad på sådant sätt och i sin tvärriktning innefattar en om- kastningskant resp. böjningskant (9), att varje huvudströmbana (6;7) resp. del av en huvudströmbana (6;7) av den ena skänkeln (10) av plattledaren (l;20;24;22;35:42) åtminstone approxima- tivt täckande och med motsatt strömflödesriktning ligger över en huvudströmbana (22:23) resp. del av en huvudströmbana (677) av den andra skänkeln (ll).

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 (9) utgående skänklarna (10:11) av plattledaren (l;20:24;27; 35;42) 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 plattledaren (1) innefattar en omkastningskant resp. böjningskant (9) utmed tvärströmbanans (8) längdsymmetrilinje.

4. Mättransformator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att den första skänkeln (10) av plattle- daren (2Q¿24;27;35:42) uppvisar två huvudströmbanor (6:7) och en tvärströmbana (8) och att den andra skänkeln (ll) uppvisar två tillkommande huvudströmbanor (22:23). lä 455 354

5. Mättransformator enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den andra skänkeln (ll) av plattledaren (24) uppvisar en genom en luftspalt (25) avbruten ledarbana (26), vilken exakt täckande ligger under tvärströmbanan (8).

6. Mättransformator enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den andra skänkeln (ll) av plattledaren (27;35;42) uppvisar en tvärströmbana (32), som exakt täckande ligger under den första skänkelns (10) tvärströmbana (8).

7. Mättransformator enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d av att de båda skänklarna (10:11) av plattledaren (l;20;24;27;35:42) åtminstone approximativt är likadant formade.

8. Mättransformator enligt något av föregående krav, k ä n - n.e t e c k n a d av att plattledaren (l:20:24;27) är vikt i sin tvärriktning.

9. Mättransformator enligt något av kraven l - 7, k ä n n e- t e c k n a d av att plattledaren (35:42) består av en gjutdel eller pressdel.

10. Mättransformator enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att en urtagning (43) parallell med omkastningskanten (9) är anordnad i plattledaren (42) i och för upptagning av åt- minstone en elektrisk lindning (16:18).