DE1766774A1 - Vorrichtung zur Messung des einen elektrischen Leiter durchfliessenden Stromes - Google Patents

Vorrichtung zur Messung des einen elektrischen Leiter durchfliessenden Stromes

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DE1766774A1 DE19681766774 DE1766774A DE1766774A1 DE 1766774 A1 DE1766774 A1 DE 1766774A1 DE 19681766774 DE19681766774 DE 19681766774 DE 1766774 A DE1766774 A DE 1766774A DE 1766774 A1 DE1766774 A1 DE 1766774A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, De. I nq. A. We ic km an ν
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl-Phys. De. K. Finckb Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Hube»
NA
-TC C 77/. I MÖNCHEN 27. DEN
1 / O D / / H MÖHLSTXASSE 22, RUFNUMMER 413921/22
TEKTRONIX ,
0 S.W. Lraun Drive, ßeaverton, Oregon 97005, V.St.A.
Vorrichtung zur Messung des einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes
Transformatoren, die zur Messung von in einem Primärleiter fließenden Strömen dienen und in deren Transformatorkern der betreffende Primärleiter einführbar ist, sind Umgebungsfeldern ausgesetzt, die z.B. durch in der Nähe des Transformatorkerns angeordnete elektrische Einrichtungen hervorgerufen werden. Um durch derartige äußere Felder hervorgerufene
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Meßwertanzeigen zu vermeiden, kann ein Strommeßtransformator mit einer hochpermeablen magnetischen Abschirmung ver-
Prlaär- bzw. sehen sein. Unglücklicherweise ist dabei der/Hauptleiter mit der zuvor erwähnten Abschirmung in nahezu derselben Weise verbunden, wie mit dem Transformatorkern. Die Folge hiervon ist, daß in der magnetischen Abschirmung ein magnetischer Fluß hervorgerufen wird. Der in der magnetischen Abschirmung hervorgerufene Fluß ist proportional dem den Primärleiter durchfließenden Strom sowie der Permeabilität des Abschirmungsmaterials und den Abmessungen der Abschirmung. Der betreffende Fluß bewirkt seinerseits einen Leistungsab fall und einen Temperaturanstieg in der Abschirmung, und zwar in einem proportional zu der Fläche, die von der Hysteresisschleife des Abschirmungsmaterials bei der jeweiligen-Ampli tude und Frequenz des den Primärleiter durchfließenden Stromes umgeben ist, stehenden Ausmaß. Die Abschirmung wirktsich ferner als Impedanz auf den Hauptleiter aus; dieae Impedanzau«wirkung ist proportional da* Verhältnis dar Anderungaeeachwindigkeit der Flußdichte in dar Abschirmung zu da· dan Frlairleiter durchfließenden Strom. Die Abschirmung ruft dabai die gleiche Wirkung hervor, wie eine dem Primärleiter in Seihe geschaltete Parallelschaltung aus induktivem Widerstand und Parallelwiderstand. Venn sich die Flußdichte in der magnetischen Abschirmung in Richtung auf die Sättigungegrenze das AbschirBungsmatarials hin erhöht, nimmt die Permeabilität des betreffenden Abschirmung*-
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materials ab. Die Auswirkung der Abschirmung als mit dem Primärleiter in Reihe liegende Impedanz wird damit herabgesetzt. Dadurch fuhren Änderungen in der Amplitude des den Primärleiter durchfließenden Stromes zu einer sich«ändernden, in dem Primärleiterstromkreis wirksamen Einführungsimpedanz.
Gemäß der Erfindung wird ein Strommeßtransformator oder eine entsprechende elektrische Vorrichtung abgeschirmt, um die Auswirkungen äußerer Magnetfelder auf diese Vorrichtung herabzusetzen oder zu eliminieren. In der hierfür vorgesehenen Abschirmung ist eine Öffnung enthalten, durch die und damit durch den Transformator bzw. durch die betreffende Vorrichtung ein einen stromführenden Leiter hindurchführbar ist. Mit. der Abschirmung ist eine Sekundärwicklung in der gleichen Weise verbunden wie der stromführende Leiter. Ditet Sekundärwicklung ist jedoch nicht Bit den Tranefomatorktrn verbunden. Ein in dar Sekundärwicklung fließender Strom ist tiner in dieser zufolge del unerwünschten Abschireungsflueses induzierten Spannung proportional. . " fier betreffende Strom ruft seinerseits in der Abschirmung einen ffluß hervor, der dem zuvor erwähnten unerwünschten TIuB entgegengerichtet ist und diesen weitgehend aufhebt. Auf diese Weise sind die damit verbundenen Verluste herabgesetzt. Darüber hinaus ist auch die Einführungeimpedanz der Abschirmung im Hinblick auf den Priaärleiter verringert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Sekundärwicklung eine elektrisch leitende Schicht oder Platte, die an eine den Transformatorkern weitgehend umgebende Abschirmung angeheftet ist. Die Abschirmung enthält Öffnungen, durch die ein Primärleiter hindurchführbar it. Der betreffende Primärleiter ist damit auch durch den Transformatorkern hindurchführbar. Die elektrisch leitende Schicht erstreckt sich ferner durch aiese Öffnungen hindurch. Die betreffende Schicht verläuft ferner zwischen derartigen Öffnungen auf der Innen- und auf der Außenseite der Abschirmung. Auf diese Veise ist die Abschirmung mit einer KurzBchluß-Sekundärwicklung versehen.
Gemäß einer weiteren Aueführungsform der vorliegenden- Erfindung wird ein Strommeßtransformator mit zwei Abschirmungen umgeben, und zwar mit einer in seinem Inneren. Dabei besitzt jede dieser Abschirmungen eine mit der jeweiligen Abschirmung verbundene Sekundärwicklung oder -schicht.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektrische Vorrichtung mit Abschirmungen su schaffen, deren elektrische Auswirkung auf die betreffende abgeschirmte Vorrichtung verringert ist. Die neu su schaffende Vorrichtung soll so ausgelegt sein, daß ihre Abschirmung nur eine minimale Einführungsimpedans in einem durch die Abschirmung hindurchgeführten
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Leiter hervorruft. Darüber hinaus sind bei der neu zu schaffenden Vorrichtung die auf die Stromkopplung der jeweiligen Abschirmung zurückgehenden Verluste und Temperaturzunahmen weitgehend herabzusetzen. Schließlich ist die neu zu schaffende Vorrichtung so auszubilden, daß sie als Tastkopf selektiv einen stromführenden Leiter aufzunehmen vermag, und zwar derart, daß die Auswirkungen der Abschirmung sowohl im Hinblick auf Absehirmungsverluste als auch im Hin- w blick auf eine Einführungsimpedanz in dem betreffenden Leiter herabgesetzt sind.
An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung mit den ihr anhaftenden Vorteilen näher erläutert. Dabei sind jeweils entsprechende Elemente mit gleichen Bezugsseichen versehen. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungegemäßen Strom-Tastkopfes.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten d Tastkopfes·
Fig* 3 veranschaulicht in einer Schnittaneicht des in Pig. gezeigten Tastkopfee dessen Funktionsweise.
Fig. 4 zeigt schematisch die in einem Stroa-Taatkopf verwendete Abschirmung.
Fig. 5 zeigt schematisch einen von einer magnetischen Abschirmung umgebenen Strom-Tastkopf-Meßtransformator.
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fig. 6 zeigt in einer vergrößerten Schnittansicht einen abgeschirmten Strommeßtransformator mit einer ihn umgebenden Abschirmung.
fig. 7 zeigt in einer Ansicht in Richtung der in Fig. 6 eingetragenen Pfeile 7-7 einen oberen lösbaren Teil des in Pig. gezeigten Tastkopfes.
fig. 8 zeigt in einer Ansicht in Richtung der in Pig. 6 eingetragenen Pfeile 8-6 einen unteren lösbaren Teil des in Pig. 6 gezeigten Tastkopfes.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der j.n Pig. 6 einge tragenen Linie 9-9·
Fig. 10 zeigt in einer vergrößerten Aueschnittaneicht untere, den Strommeßtransformator umgebende feste Abschirmteile mit äußeren elektrisch leitenden Schichten.
Fig. 11 zeigt in einer vergrößerten Ansicht einen in Pig. 10 mit A bezeichneten Bereich der Abschirmungen.
Der in Fig. 1 bis 3 gezeigte erfindungsgenäße Stroa-Tastkopf enthält einen länglichen Hauptkörper 10, der «in von seinen vorderen Ende zu seinem hinteren Ende eich erstreckende* feststehendes Teil 12 trägt. Das fedfctehende Teil 12, das aus Kunststoff hergestellt sein kann, iat becherförmig ausgebildet, um einen feststehenden Kernteil 14 eines Stroaaefitransformatora aufnehmen zu können. Das feststehende feil 12 iat ferner alt zwei in gegenüberliegenden Seiten vorgesehenen Offnungen oder Schlitzen 16 versehen, die miteinander und Bit einer in de«
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Traneformat or kern des Strommeßtransformators enthaltenen öffnung 17 fluchten. Die Schlitze 16 erstrecken sich dabei zur Oberkante 18 des feststehenden Teiles 12 hin. Relativ zu dem feststehenden Teil 12 ist ein bewegliches Teil 20 in Längsrichtung verschiebbar. Dieses bewegliche Teil 20 kann mit Hilfe einer Betätigungstaste 22 so verschoben werden, daß es in die mit 24 bezeichnete Stellung gelangt und damit einen Zugang zu den Schlitzen 16 und dem unteren feststehenden Kernteil 14· ermöglicht. In dieser Stellung kann z.B., wie dargestellt, ein stromführender Leiter 26 in den Tastkopf eingeführt werden. Das bewegliche Teil 20 trägt den oberen beweglichen Kernteil 28 des Strommeßtransformators. Bei am weitesten ausgelenkte» beweglichen Teil 20 ist durch dieses der bewegliche Kernteil 28 neben den feststehenden Kernteil 14 geführt, und zwar derart, daß ein vollständiger magnetischer Kreis um den Leiter 26 herum geschlossen ist, der in der Transfomatorkernöffnung 17 liegt. Der bewegliche Teil 20 ist vorzugsweise Bit Hilfe einer (hier nicht gezeigten) Jeder vorgespannt, so daß er, wie angedeutet, normalerweise geschlossen ist. D*# bewegliche Veil 20 ist ferner mit einem unteren Ansatz 30 versehen, der im geschlossenen Zustand in eine in dem feststehenden Teil 12 befindliche Öffnung 32 eingeführt.ist. Das feststehende Teil 12 erstreckt sich dabei unmittelbar über die betreffende Öffnung, wie dies in Tig. 3 mit 34 bezeichnet ist. Auf diese Weise ist ein die Wegbewegung des beweglichen Teil 20 begrenzender Anschlag geschaffen.
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Der Transformatorkern des Strommeßtransformators ist mit einer Sekundärwicklung 36 versehen; er kann ferner mit Einrichtungen zur Ermittlung des Magnetflusses in einem Magnetkernt wie mit einer Hall-Sonde 56, versehen sein, um z.B. die Gleichstromkomponente des jeweiligen Nagnetflusses zu messen. Wenn in dem Leiter 26 ein elektrischer Strom fließt, erzeugt eine magnetomotorische Kraft in dem Magnetkern einen Magnetfluß, der seinerseits auf die Wicklung 36 wirkt und durch die Hall-Sonde verläuft, line Änderung des sich auf die Wicklung 36 auswirkenden Magnetflusses induziert z.B. in dieser Wicklung eine meßbare Spannung. Diese Spannung kann dann als Eingangsspannung für einen
osV *'
Oszillografen oder für ein anderes Meßinstrument dienen*
Der die Magnetkernteile 14 und 28 enthaltende Magnetkern des Strommeßtransformators kann in der Nähe des Tastkopfes Magnetfeldern ausgesetzt »ein ., die einen unerwünschten Magnetfluß in dem Transformatorkern hervorrufen uad dasdt die Genauigkeit der nit Hilfe des Tastkopfββ vorgenosMenen Messungen beeinflussen. Aus diesem Grunde ist der Magnetkern in einem Magnetfeld geeignet abgeschirmt. Diese Abschirmung enthält einen feststehenden Teil 38, der von des feststehenden Teil 12 getragen wird, und einen von den bewegliehen Teil getragenen beweglichen Teil 40. Venn das beweglich· tastkopfteil 20 sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, uagibt die magnetische Abschirmung nahezu vollständig den Mag&etkera·
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BADOBiGlNAL ; '
Diese Abschirmung enthält, wie aus Fig. 5 hervorgeht, einen das feststehende und bewegliche lastkopfteil aufnehmenden Innenraum, der lediglich mit Offnungen oder Schlitzen 42 und 44 versehen ist, die zu den Schlitzen 16 fluchten, durch welche der elektrische Leiter 26 hindurchgeführt werden kann. Die Kernteile sind entlang der Kante 45 mit den Abschirmteilen verschiebbar. Jeder der Schlitze 42 und 44, die beide in dem unteren feststehenden Abschirmteil 38 enthalten sein können, erstreckt sich.bis zu der zwischen den beiden Abschirmteilen verlaufenden Kante 45 hin. Dadurch kann der Leiter 26 in den Tastkopf leicht eingeführt werden. Tür die magnetische Abschirmung wird ein hochpermeables magnetisches Material verwendet. Im vorliegenden Aueführungsbeiepiel wird Mumetall verwendet. Durch dieses hochpermeable magnetische Abschirmmaterial wird für in der Nähe dee Taatkopfei auftretende magnetische Streufelder ein magnetischer Veg geschaffen. Derartige ffelder können sufolga ihrer Ableitung somit nicht mehr den Magnetkern de* Stroeaeßtransf omators erreichen. Auf diese Weise lind durch at«»etisoh· Streufelder hervorgerufen· Auswirkungen auf dta von dt« erfindungsgemäßen Tastkopf abgegebene Ausgangasignal auf einen ainiaalen Wert gebracht.
Das Vorhandensein der,Abschirmung fflhxt jedoch ia Hinblick
da»
auf/dan Leiter 26 durchfließenden Stroe su einer stSrendaa Auawirkung. Diese Auswirkung der Abschireung aaf dan
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Leiter 26 sei unter Bezugnahme auf Fig. 4- näher erläutert. Gemäß Fig. 4 ist ein erstes Abschirmseitenteil 46, daa mit einer öffnung 48 versehen ist, mit dem Leiter 26 gekoppelt. In entsprechender Weise ist ein Abschirmseitenteil 50, das mit einer öffnung 52 versehen ist, ebenfalls mit dem Leiter gekoppelt. Bs dürfte ersichtlich sein, daß die beiden Seitenteile 46 und 50 den Leiter 26 umgebende hochpenneable Toroide darstellen. Dadurch wird in den betreffenden Seitenteilen in nahezu derselben Weise ein Magnetfluß hervorgerufen wie in dem Magnetkern des Strommeßtransformators. Dieaer Fluß ist natürlich auf die Seitenteile der Abschirmung nicht beschränkt, sondern erstreckt sich ebenso in Richtung der Ober-, Unter- und Stirnteile, wie dies in Fig. 4 durch gestrichelt· Linien angedeutet ist. Der betreffende Fluß ruft einen Leiatungaverlust und einen Temperaturanstieg in der Abschirmung hervor, und zwar in einem Ausmaß, das der von der Br-fi-Schleife dee magnetischen Abschirmmaterials bei der jeweiligen Amplitude und Frequenz umgebenen Fläche proportional let. Der Temperaturanstieg kann dabei übermäßig hoch bmr· nioht auläasig «ein, und zwar insbesondere dann, wenn andere wärmeabgebende Slemente in einem derartigen !Tastkopf noch enthalten sind, wie z.B. die Hall-Sonde 56. Durch die Abschirmung ergibt sieh ferner eine in dem Leiter 26 wirksame Einführung«impedanz; dl··· Einführungeimpedanz beaitzt die gleiche Charakteristik wie eine eine Induktivität und einen Widerstand besitzende Spule, die um einen Magnetkern herumgewickelt und mit dem Leiter
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in Reibe geschaltet ist. Die in dem Primärleiter 26 wirksame Einführungsimpedanz der Abschirmung ist dem Verbältnis der Geschwindigkeitsänderung der Flußdichte in der Abschirmung zu dem den Leiter 26 durchfließenden Strom proportional. Wenn sich die ilußdichte in der magnetischen Abschirmung in Richtung auf die magnetische Sättigung dieses Materials hin erhöht, dann njjnmt die Permeabilität des betreffenden Abschirmmaterials ab. Damit verringert sich auch die durch die Abschirmung in dem Leiter 26 hervorgerufene Einführungsimpedanz. Änderungen in der Amplitude des den Leiter 26 durchfließenden Stromes führen somit zu einer Änderung der Einführungsimpedanz·
Die vorstehend aufgezeigten, mit der Wärmeerzeugung und der Einführungsimpedanz verknüpften Probleme werden tründungsgemäß dadurch verringert, daß der magnetischen Abschirmung eine den Stromeeßtransfomator umgebende Sekundärwicklung bzw. -windung geringen Widerstand· zugeordnet wird· Diese Sekundärwindung stellt in geeigneter Veite eilte einseine Kurzschlußwindung dar, die dieselben Öffnungen der Abschirmung miteinander verbindet, wie der Leiter 26. line derartige in form eines elektrisch leitenden Kupferbande· 54 gebildete Kurzsehlußwindung ist in fig. 5 scheaatisch angedeutet. Bee Kupferband verläuft dabei zwischen den beiden Schlitsen 42 und 44, und zwar sowohl innerhalb wie auch außerhalb des Abschirmteils 38. Das betreffende Kupferband verläuft dabei
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auch durch die zuvor erwähnten Schlitze 42 und 44; es verbindet jedoch nicht den Hagnetkern des Strommeßtransf©naatore.
Dadurch ist auch der Meßvorgang nicht beeinflußt; es wird eine meßbare Ausgangsspannung erhalten. Die Kurzschluß-Sekundärwindung wirkt in derselben Weise wie eine Kurzschlußwindung eines Transformators, d.h. der Kursschluß wirkt sich auf die Primärseite des Transformators aus, die im vorliegenden Fall durch den Leiter 26 gebildet ist. Auf diese Weise ist die durch die Abschirmung hervorgerufene Einführungsimpedanz nahezu auf den einen Kurzschlußkreis zugehörigen Wert herabgesetzt.
Im Zusammenhang mit der durch das Kupferband 34 gebildeten Sekundärwindung spielen sich folgende Vorgänge ab. Auf Grund dea in der magentischen Abschirmung vorhandenen magnetischen FIu-~es wird in der Kurzschlußwindung eine Spannung induziert, die einen entsprechenden Stromfluß in dem Kupferband zur Folge hat. Der Strom fließt dabei in eine solche Richtung, daß ein dem in der magnetischen Abschirmung vorhandenen Magnetfluß, der durch den den Leiter 26 durchfließenden Strom hervorgerufen worden ist, entgegengerichteter Hagnetfluß entsteht. Dies führt zu einer weitgehenden Aufhebung des ursprünglichen Flusses. Dadurch ist der in der Magnetischen Abschirmung vorhandene Magnetfluß wesentlich verringert. Ber
zufolge des ursprünglichen Flusses vorhandene Leistungsabfall und der dabei erfolgende Temperaturanstieg in der
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Abschirmung sind somit ebenfalls erheblich herabgesetzt. Durch die verringerte Plußdichte der magnetischen Abschirmung wird ferner der Leiter 26 mit einer geringeren Einführungsimpedanz belastet; diese, Einführungsimpedanz ist nunmehr gering, da die verringerte flußdichte keine ITlußsättigung in der magnetischen Abschirmung hervorzurufen vermag.
Anstatt eines Kurzschlußbandes, wie es in Pig. 3 angedeutet ist, kann die Sekundärwindung auch durch eine elektrisch leitende Schicht gebildet sein oder dadurch, daß die Innen- und Außenseite der Abschirmung mit einem überzug versehen ist, der in derselben Weise wie das zuvor erwähnte Band auch durch die Abschirmungsöffnungen hindurchverläuft. In Fig. 6 bis 11 ist eine derartige raetkopcfabschirinung, deren zugehörige Sekundärwindung durch eine elektrisch leitende Schicht gebildet ist, näher gezeigt« Hierbei sind dta bereits betrachteten El en ent en entsprechend· Elemente Bit gleichen Bezügezeichen bezeichnet, ©er Magnetkern 4er betreffenden Einrichtung enthält tin untere* feststehende« Teil 14*, da« von einem unteren Abschirmten 38' getragen wird, ferner ist ein oberer beweglicher Kernteil 26* vorgesehen, der von einem oberen Abschirmten 40' getragen wird. Durch die Abschirmteile wird der Hagnetkern weitgehend eingeschlossen; Ausnahmen bilden die Schlitze 4-2' und 44* in dem unteren Abschirmteil 38 ·, die mit der Mittelöffnung des
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Magnetkerns fluchten. Das untere, feststehende Abschirmteil 38' der vorliegenden Einrichtung ist von dem feststehenden Teil 12 des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Tastkopfes aufnehmbar. In entsprechender Weise ist das bewegliche Abschirmteil 40* von dem beweglichen Teil 20 des Tastkopfes aufnehmbar, um in Bezug auf dieses Teil eine Gleitbewegung ausführen zu können. Dadurch kann ein elektrischer Leiter 26' »aufgenommen und mit dem Magnetkern gekoppelt werden. Der untere Kernteil 14· wird in dem Abschirmteil 38* durch einen Kunststoff-Abstandshalter 58 getragen; in dem unteren Kernteil 14· befindet sich ferner eine Hall-Einrichtung 56*, die in Reihe zu dem magnetischen Kreis angeordnet ist und die in hier nicht näher gezeigter Weiss mit; einer der Anschlußleitungen 60 am Ende des Abschirmteils 36* verbunden ist. In entsprechender Weise ist hier eine Windung 36* um den Kernteil 1V herumgewickelt und mit anderen der hier mit 60 bezeichneten Anachlußleitungen verbunden.
Der die Windung 36' und die gell«Siarie*ttt&e 56» enthaltende untere Kernteil 14* ist ferner Ia tin·« Kunetetoffhar* 64 eingebettet, und zwar derart, daß er tu dem oberen Kernteil 23* entlang der Kante 45' genau auegerichtet und relativ zu diesem oberen Kernteil .verschiebbar ist. Der obere beweg liche Kernteil 28' ist in entsprechender Weis· in eine« Kunststoffharz 66 in dem oberen bewegliehen Abechixateil eingebettet. Die Kanten der einander berührenden Kernteile
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BAD OHiGINAL
können einander überlappen, so daß diese Kernteile bei gegenseitiger Verschiebung genau entlang der Kante 4-5' aneinander anliegen.
In der öffnung eines Magnetkerns und inabesondere in dem unteren Kernteil 141 zwischen den öffnungen 42' und 44' bzw. durch diese öffnungen hindurch ist eine aus Kunststoff bestehende Isolierdurchführung 68 vorgesehen. Diese Durchführung besitzt, wie Fig. 6 zeigt, einen U-förmigen Querschnitt; sie ist auf ihrer Oberseite offen und vermag den' Leiter 26' aufaunehmen. Der Zweck der Durchführung 68 besteht darin, eine Isolation zwischen dem Leiter 26' und der Windung bzw. Wicklung sowie zwischen dem Leiter 26* und dem Kern und der diesen umgebenden Abschirmung vorzusehen. Die Oberkanten der Durchführung fluchten mit der Oberfläche des Kernteils 141 entlang der Kante 45*. In dem oberen Teil ist ebenfalls ein Kunststoff-Ekisatz 70 enthalten, der in Bezug auf die Durchführung 68 bei in der gezeigten Stellung befindlichen feststehenden und beweglich«! Teilen ν er· chi ebb ar ist. Dadurch ist ein vollständig isolierter Durchgang für den Leiter 26* geschaffen. Der Kunststoffeinsätζ 70 wird «it dem oberen Abschirmteil 40* .bewegt; er fluchtet mit den Flächen des oberen Kernt eile 28* entlang der Kante 4-5' · Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei magnetische Abschirmungen vorgesehen, eine auf der Innenseite und die andere auf der Außenseite. In der Praxis hat sich herausgestellt,
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daß hierdurch eine wesentlich bessere Abschirmung erzielt wird, da die Magnetfelder innerhalb der äußeren Abschirmung zwangsläufig geführt werden. Irgendein Reetfluß wird jedoch nahezu vollständig von den umschlossenen Transformator durch die zweite, innerhalb der ersten Abschirmung vorgesehene Abschirmung abgeführt. Somit enthält der untere Abschirmteil 38' gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung eine Außenwand 72, die in geeigneter Weise aus einem hochpermeablen Material, wie aus Mumetall,besteht, und eine Innenwand 74-» die ebenfalls aus einem hochpermeablen Material, wie aus Mumetall besteht. Dabei sind die beiden Wände 72 und 74- des unteren Abschirmt eils 38' durch eine Zwiachen-Kunststoffschicht 76 voneinander getrennt. In entsprechender Weise enthält dap obere bewegliche Abschirmteil 40* zweckmäBigerweise eine Außenwand 77) die aus einem hochpermeablen Material, wie aus Mumetall, besteht, und eine entsprechende Innenwand 78, die von der Außenwand durch eine Kunststoffschicht 80 getrennt ist. Die zu dem feststehenden Kernt eil gehörende Ina·»*- und Außenwand sind so bemessen, dafi ei· auf dl· mu dem beweglichen Kernteil gehörende Innen- und Außenwand passen, wenn beld· Kernteile miteinander in Berührung gebracht werden, wi· dl·· in 7ig. 6 gezeigt ist.
Wie aus Fig· 10 und 11 näher hervorgeht, sind dl· Innen- und die Außenwand 72 bzw. 74- mit elektrisch leitenden überzügen versehen, die eine Sekundärwindung bezüglich des unteren feststehenden Abschirmteils 38' bilden. Dab·! 1st jede Wand
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mit einem Außenüberzug 82 und einem Innenüberzug 84 versehen. Die beiden Überzüge verlaufen durch die öffnungen 42· und 44' hindurch. Auf diese Weise verbinden die betreffenden Überzüge die öffnungen, durch die auch der Leiter 26' ge- . führt wird. Die elektrisch leitenden überzüge verhindern dabei jedoch eine Kopplung mit dem innerhalb der Abschirmung befindlichen Nagnetkern. Jeder der elektrisch leitenden Überzüge stellt in nahezu derselben Weise wie das in 7ig. 5 gezeigte Kupferband -54 eine elektrische Eurzschlußwindung für die Wände 72 und 74 dar. Die Oberzüge besitzen jedoch zufolge der !Datsache, daß sie die Abschirmwände weitgehend überziehen und umschließen, sogar einen geringeren Widerstand als das Band 54. Dadurch ist eine wirksamere Kopplung mit dem die magnetischen Abschirmwände betreffenden magnetischen Kreis geschaffen. Sie Überzüge können darüber hinaus leichter hergestellt werden als ein elektrisch leitendes Band.. So kann die Abschirmung durch Eintauchen in ein Kupferbad oder in ' ein entsprechendes Bad auf den Innen- und Außenseiten ihrer Abechirmvände sowie la Bereich der Öffnungen #2» uaA 44* alt einem elektrisch leitenden Üb er «ng versehen werde*, üe elektrisch leitende Sekundärwindung iet somit in eine« einfachen Vorgang hergestellt. Wie aus Jig. 11 hervorgeht, in der der in TIg. 10 bezeichnete Bereich A vergrößert dargestellt let, kenn eine aus Cadmium οdir dgl. hergestellte Schutzschicht über der Kupferechicht aufgebracht sein. Auf diese Weise werden die mit Kupfer umgebenen Netall-Abschirmteile geschützt.
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Der elektrisch leitende Überzug iat im vorstehenden nur im Zusammenhang mit dem unteren Abschirmteil 38' erläutert worden; es dürfte jedoch einzusehen sein, daß ein entsprechender elektrisch leitender überzug auch auf den Innen- und Außenwänden 76, 78 des oberen beweglichen Abschirmteils 40* vorgesehen sein kann. Ea hat sich jedoch nicht als notwendig herausgestellt, einen elektrisch leitenden Überzug auf diese Weise sowohl auf deJi oberen als auch auf dem unteren Abschirmteil aufzubringen, da der d*8 untere Abschirmteil umgebende elektrisch leitende Überzug bereite allein die gewünschte Sekundär-Kurzschlußwindung bildet· Obwohl es sich als höchst wünschenswert herausgestellt hat, Innen- und Außen-Abschirmwände vorzusehen, dürfte leicht einzusehen sein, daß e^ne einzige Abschirmung mit einem elektrisch leitenden Überzugsmaterial ebenso verwendet werden könnte.
Um zwischen dem elektrischen Leiter 26* und dem Kern uad der Windung 36' eine elektrostatische Abschirmung vorzusehen, ist die Außenseite der Durchführe·; ββ ait eime» elektrisch leitenden Kupferüberzug versehen, der in flg. mit 87 bezeichnet ist. Dieser elektrisch leitende überzug ist, wie an der Stelle 88 angedeutet, unterbrochen. Auf diese Weise ist hierbei keine zwischen der Durchführung 68 und
verlaufende
den elektrisch leitenden Abschirmüberzügen/und durch den Transformatorkern hindurchverlaufende Kurzschlußwindung
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gebildet. Es sei bemerkt, daß eine derartige, mit dem Magnetkern gekoppelte Kurzschlußwindung dem Zweck der Vorrichtung zuwiderlaufen würde, da von der Wicklung 36' und der Hall-Einrichtung 56· ein Ausgangssignal abgenommen werden soll, an Hand dessen der den Leiter 26' durchfließende Wechsel- und Gleichstrom bestimmt werden soll.
Obwohl die vorliegende Erfindung im vorstehenden im Zusammenhang; mit einem Stromtastkopf erläutert worden ist, der in Verbindung mit einer Meßeinrichtung verwendbar ist, um durch elektrische Leiter fließende Ströme zu ermitteln, kann die erfindungsgemäße Abschirmeinrichtung auch in anderen Vorrichtungen angewendet werden, in denen eine Abschirmung vorzusehen ist und in denen ein elektrischer Leiter durch die betreffende Abschirmung hindurchgeführt werden muß. Die einer dex'artigen Abschirmung zugehörige Sekundär-Kur^schlußwindung verringert dann den Verlust in der betreffenden Abschirmung sowie die durch diese Abschirmung in dem durch sie hindurchlaufenden Leiter hervorgerufen· linföhrungsimpedanz. Sie Abschirmung kann dabei auf einer Seite der Vorrichtung vorgesehen SeIn1 durch die der Leiter durchgeführt ist; sie kann aber auch, was bevorzugt wird, die gesamte Vorrichtung umgeben.
BAD OFUQiNAL
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Claims (8)

-20- 176677* Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Messung des einen elektrischen Leiter durchfließenden Stromes, unter Verwendung eines Stromnießtransformators init einem den elektrischen Leiter in einer öffnung aufnehmenden Transformatorkern, mit welchem Einrichtungen gekoppelt sind, die aus einer Ermittelung des in dem Transformatorkern durch den den Leiter jeweils durchfließenden Strom hervorgerufenen Flusses diesen Strom zu bestimmen gestatten, und unter Verwendung einer magnetischen Abschirmung, die den Transformatorkern vor Streufeldern abschirmt und die den stromführenden Leiter in einer entsprechenden Öffnung aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Abschirmung (38,40) mit einer Wicklung (36 bzw. 54) aus einem elektrisch leitenden Material versehen ist, die ohne eine Kopplung mit dem Transformatorkern (14,28) durch die in der Abschirmung (38) vorgesehene Öffnung (42 bzw. 44) hindurch verläuft und die auf eine in ihr zufolge eines in der magnetischen Abschirmung (38,40) wirksamen Magnetflusses induzierte Spannung hin einen Strom führt, der einen Magnetfluß hervorruft, welcher zu dem durch die magnetische Abschirmung (38;40) hervorgerufenen Magnetfluß entgegengerichtet ist und zu einem verringerten resultierenden iluß führt.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (38,40) den !Eransformatorkern (14,28) zumindest zu einem wesentlichen Teil umgibt und dabei In auf den Seiten des Transformatorkerns (14»28) befind-
Wandteilen
lichen/üffnungen (42,44) aufweist, die zu der in dem Transformatorkern (14,28) enthaltenen Öffnung fluchten, und daß die Wicklung (36 bzw. 54) durch die in den Wandteilen vorgesehenen Öffnungen (42,44) ohne eine Kopplung mit der in dem Transformatorkern (14,28) vorgesehenen Öffnung hindurchgeführt ist.
3* Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (54) eine Kurzschlußwindung ist.
4. Vorrichtung ι* ch Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwindung (54) durch eine auf der magnetischen Abschirmung (38,40) aufgebrachte elektrisch leitende Schicht gebildet ist.
5· Vorrichtung nach einem der Anspruch· 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (38,40) auf ihrer Außenseite von einer zweiten Abschirmung (38',4O1) umgeben ist, die mit einer zu einer der in der erstgenannten Abschirmung enthaltenen Öffnungen (42 bzw. 44) fluchtenden, zur Aufnahme des stromführenden Leiters (26*) dienenden Öffnung (42' bzw. 44') versehen ist. und daß die zweit· Abschirmung
<82) (38·,40·) mit einer elektrisch leitenden Schicht/versahen
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ist, die sich nur über die zweite Abschirmung (38',4O1) und deren zugehörige öffnung (421 bzw. 44*) erstreckt.
(Fig. 6 bis 11)
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetischen Abschirmungen (38,40; 38',4O1) durch einen nicht-magnetischen Abstandshalter (80) voneinander getrennt sind.
7> Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformatorkern (14,28) ein feststehendes Teil (14) und ein relativ zu diesem feststehenden Teil (14) bewegliches Teil (28) enthält, das
zwischen zwei definierten Stellungen bewegbar ist, in deren einer der magnetische Kreis des Transformators (14,28) unterbrochen und der stromführende Leiter (26 bzw. 26') in diesen Transformator (14,28) einführbar ist und in deren anderer der magnetische Kreis des Transformators (14,28) geschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Abschirmung (38,40) aus einem den beweglichen Teil (28) des Transformatorkerns (14,28) umgebenden beweglichen Teil (40) und einem den den feststehenden Teil (14) des Transformatorkernes (14,28) umgebende feststehenden Teil (38) besteht und daß in zumindest eine« dieser magnetischen Abschirmteile (38,40) zu beiden Seiten des Traxxefoi torkerne (14,28) Offnungen (42 bzw. 44) vorgesehen sind.
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DE1766774A 1967-07-17 1968-07-17 Als Anlegewandler zur Messung eines einen elektrischen Leiter durchfließenden elektrischen Stromes für manuellen Gebrauch ausgebildeter Strommeßtransformator Expired DE1766774C2 (de)

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