DE2833035A1

DE2833035A1 - Strommesseinrichtung

Info

Publication number: DE2833035A1
Application number: DE19782833035
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dipl Ing Freygang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1980-02-07
Also published as: IT1122223B; IT7924511A0; JPS5529797A; DE2833035B2

Description

Strommeßeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Strommeßeinrichtung mit einem einen magnetischen Kreis bildenden Kern, dessen Fenster von einem den zu messenden Strom führenden, auf Hochspannungspotential liegenden Leiter durchsetzt ist, und mit einer auf dem Kern aufgebrachten Sekundärwicklung.
Bei einer bekannten Strommeßeinrichtung dieser Art (R. Bauer "Die Meßwandler", 1953, Seite 25, Abbildung 21b) ist jeder Kern von einem Eisenkern gebildet und trägt eine Sekundärwicklung. Das aus Eisenkern und Sekundärwicklung bestehende Sekundärsystem ist mittels eines Isolierkörpers von dem auf Hochspannungspotential liegenden Leiter isoliert, wobei sich die Stärke des Isolierkörpers nach der Spannung zwischen dem auf HochspannungspotentLal liegenden Leiter und dem auf Erdpotential befindlichen Sekundärsystem bemißt, Die Herstellung des Isolierkörpers verursacht bei der Fertigung der bekannten Strommeßeinrichtung nicht unwesentliche Kosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strommeßeinrichtung vorzuschlagen, die mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Strommeßeinrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß der Kern aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff mit magnetischer Leitfähigkeit und erstreckt sich vom Hochspannungspotential bis zum Erdpotential; der im Erdpotential benachbart liegende Teil des Kernes trägt die Sekundärwicklung.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Strommeßeinrichtung besteht darin, daß sie ohne eine Hochspannungsisolation auskommt, weil der Kern wegen seiner elektrisch isolierenden Eigenschaften eine hochspannungsfeste Isolation zwischen dem auf Hochspannungspotential liegenden Leiter und der auf Erdpotential befindlichen Sekundärwicklung bewirkt. Der Kern der erfindungsgemäßen Strommeßeinrichtung schafft daher nicht nur die magnetische Kopplung zwischen dem auf Hochspannungspotential liegenden Leiter und der Sekundärwicklung, sondern bildet gleichzeitig die Hochspannungsisolation. Auf die Herstellung einer derartigen Isolation kann bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Strommeßeinrichtung also verzichtet werden, wodurch sich der Herstellungsaufwand im Vergleich zu bekannten Strommeßeinrichtungen nach Art von Stromwandlern üblicher Ausführung verringert.
Es i-st zwar bekannt (DE-OS 23 48 397), bei einem Meßwandler Zwischenstücke zur luftspaltfreien Verbindung von auf Hochspannungs- und Erdpotential angeordneten Flußführungsteilen eines Kernes aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff mit magnetischer Leitfähigkeit zu verwenden, jedoch handelt es sich bei dem bekannten Meßwandler um einen induktiven Spannungswandler, mit dem eine einer Hochspannung proportionale Spannung auf Erdpotential ableitbar ist. Bei dem bekannten induktiven Spannungswandler befinden sich darüberhinaus Primär-und Sekundärwicklung innerhalb eines schalenförmigen Eisenkernes, dessen innere und äußere Teile aus üblichem Kernwerkstoff, d. h. aus Eisen, bestehen.
Als elektrisch isolierender Werkstoff ist für die erfindungsgemäße Strommeßeinrichtung besonders vorteilhaft ein weichmagnetisches Ferrit geeignet, weil ein solches seit langem mir Herstellung von Schalenkernen in der Nachrichtentechnik üblich ist und daher ohne weiteres zur Verfügung gestellt werden kann.
Aus meßtechnischen Gründen wird es als besonders vorteilhaft erachtet,.wenn der Kern der erfindungsgemäßen Strommeßeinrichtung mit Luftspalten versehen ist und wenn an die Sekundärwicklung eine Integrationsanordnung angeschlossen ist. Am Ausgang der Integrationsanordnung ergibt sich dann eine Spannung, die ein genaues Maß für den Strom in dem auf Hochspannungspotential liegenden Leiter ist.
Die erfindungsgemäße Strommeßeinrichtung ist besonders gut zur Messung von Strammen in mehreren nebeneinander geführten Leitern geeignet, weil aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der jedem einzelnen Leiter zugeordneten Strommeßeinrichtung nach der Erfindung Einflüsse der Ströme in den Leitern auf den jeweiligen Nachbarleiter vergleichsweise gering sind, Dies ist darauf zurückzuführen, von den Strömen in den chbarleitern verursachten Magnetflüsse en den Sekundärwick- lungen vorbeigeführt werden.
Um auch geringste Einflüsse von Strömen in Nachbarleitern bei der Erfassung von Strömen in mehreren nebeneinander geführten Leitern auszuschließen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jedem Leiter ein Kern mit Sekundärwicklung und angeschlossener Integrationsanordnung zugeordnet und mit jeder Integrationsanordnung ist jeweils ein Summierverstärker mit seinem Eingang verbunden; an den Eingang jedes Summierverstärkers sind auch die Ausgänge der jeweils anderen Summierverstärker angeschlossen. Auf diese Weise ist eine vollständige Kompensation der Einflüsse der durch benachbarte Leiter fließenden Ströme auf das Meßergebnis erreicht.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strommeßeinrichtung wiedergegeben, und in Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der Erfassung von Strömen in mehreren nebeneinander geführten Leitern gezeigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durchsetzt ein den zu messenden Strom führender, auf Hochspannungspotential befindlicher Leiter 1 ein Fenster 2 eines Kernes 3, der vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Ferrit hergestellt ist. Der Kern 3 ist als Rahmenkern ausgebildet und besteht aus einem U-förmigen Teil 4 und aus einem Jochteil 5, Das Joch 5 ist unter Bildung von Luftspalten 6 und 7 im Abstand von. U-förmigen Teil 4 g halten, wodurch sichergestellt wird, daß der Kern 3 von der Durchflutung des Strome-. im Leiter 1 nicht in die Sättigung getrieben wird.
Der Leiter 1 befindet sich in einem durch die Höhe seines Potentials gegebenen Abstand vom Erdpotential 8, das beispielsweise von einem geerdeten Gehäuse 9 gebildet sein kann Der Kern 3 erstreckt sich somit vom Hochspannungspotential des Leiters 1 bis zum Erdpotential des Gehäuses 9 und bewirkt aufgrund seiner elektrisch isolierenden Eigenschaft eine Isolierung einer auf dem Jochteil 5 des Kernes 3 aufgebrachten Sekundärwicklung 10 gegenüber dem Leiter 1; außerdem erfolgt durch den Kern 3 wegen seiner magnetischen Leitfähigkeit eine magnetische Kopplung zwischen dem Leiter 1 und der Sekundärwicklung 10.
An Sekundärklemmen 11 und 12 ist eine Integratlonsanordnung 13 angeschlossen, die an ihren Ausgangsklemmen 14 und 15 eine Ausgangsspannung abgibt. Die Ausgangsspannung ist ein Maß für den Strom durch den Leiter 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist jedem einen zu messenden Strom führenden Leiter 20, 21 und 22 ein Kern 23, 24 und 25 zugeordnet, die ebenso aufgebaut sind, wie es im Zusammenhang mit der Fig. 1 eingehend beschrieben ist. Die Sekundärwicklungen 26, , 27 und 28 sind an jeweils eine Integrationsanordnung angeschlossen, die jeweils einen Operationsverstärker 29, 30 und 31 enthalten. An die Integrationsanordnungen mit den Operationsverstärkern 29, 30 und 31 sind mit ihrem Eingang jeweils Summierverstärker 32, 33 und 34 angeschlossen, an deren Ausgängen BUrden bildende Widerstände 35, 36 und 37 angeschlossen sind. Dise Boden können beispielsweise von einem Meßinstrument oder von einer Schutz anordnung gebildet sein.
Ausgänge 38, 39 und 40 der Summierverstärker 32 bis 34 sind jeweils mit den Eingängen der anderen Summierverstärker 32 bis 34 verbunden, d. h. der Ausgang 38 des Summierverstärkers 32 ist sowohl mit dem Eingang des Skummierverstärkers 33 als auch mit dem des Summierverztärkers 34, der fAusgang 39 des Summierverstärkers 33 mit dem Eingang des Summierverstärkers 32 und mit dem des Summierverstärkers 34 und der Ausgang 40 des Summierverstärkers 34 mit den Eingängen der Summierverstärker 32 und 33 verbunden. Durch entsprechende Einstellung der Eingangswiderstände 41 und 42 des Summierverstärkers 32 bzw. der Eingangswiderstände 43 und 44 des Summierverstärkers 33 bzw. der Eingangswiderstände 45 und 46 des Summierverstärkers 34 läßt sich erreichen, daß die an den Bünden 35 bis 37 abfallenden Spannungen den Strömen in den Leitern 20 bis 22 entsprechen. Der Einfluß von Strömen in den jeweils benachbarten Leitern auf das Meßergebnis ist damit eliminiert.
Mit der Erfindung wird eine Strommeßeinrichtung vorgeschlagen, die sich wegen Fortfalls einer Hochspannungsisolation mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen läßt.
4 Ansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Strommeßeinrichtung mit einem einen magnetischen Kreis bildenden Kern, dessen Fenster von einem dem zu messenden Strom führenden, auf Hochspannungspotential liegenden Leiter durchsetzt ist, und mit einer auf dem Kern aufgebrachten Sekundärwicklung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kern (3) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff mit magnetischer Leitfähigkeit besteht und sich vom Hochspannungspotential bis zum Erdpotential (8) erstreckt und daß der dem Erdpotential (8) benachbart liegende Teil (5) des Kernes (3) die Sekundärwicklung (10) trägt.
2, Strommeßeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der elektrisch isolierende Werkstoff mit magnetischer Leitfähigkeit ein weichmagnetisches Ferrit ist.
3. Strommeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kern (3) mit Luftspalten (6, 7) versehen ist und daß an die Sekundärwicklung (10) eine Integrationsanordnung (13) angeschlossen ist.
4. Strommeßeinrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Erfassung der Ströme in mehreren nebeneinander geführten Leitern (20, 21, 22) jedem Leiter ein Kern (23, 24, 25) mit Sekundärwicklung (26, 27, 28) und angeschlossener Integrationsanordnung (29, 30, 31) zugeordnet ist, daß mit jeder Integrationsanordnang ( 29, 30, 31) jeweils ein Summierverstärker (32, 33, 34) mit seinem Eingang verbunden ist und daß an den Eingang jedes Sinnmierverstärkers (z. B. 32) auch die Ausgänge (z. B. 40) der jeweils anderen Summierverstärker (z. B. 33, 34) angeschlossen sind.