DE868182C - Stromwandler mit einer eisengeschlossenen Drosselspule zur Herabsetzung seiner UEberstromziffer - Google Patents

Stromwandler mit einer eisengeschlossenen Drosselspule zur Herabsetzung seiner UEberstromziffer

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DE868182C
DE868182C DEK4502D DEK0004502D DE868182C DE 868182 C DE868182 C DE 868182C DE K4502 D DEK4502 D DE K4502D DE K0004502 D DEK0004502 D DE K0004502D DE 868182 C DE868182 C DE 868182C
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DE
Germany
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current transformer
winding
core
choke coil
auxiliary
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Expired
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DEK4502D
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English (en)
Inventor
Friedrich Raupach
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Koch and Sterzel AG
Original Assignee
Koch and Sterzel AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28Current transformers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/42Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils
    • H01F27/422Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils for instrument transformers
    • H01F27/427Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils for instrument transformers for current transformers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Description

  • Stromwandler mit einer eisengeschlossenen Drosselspule zur Herabsetzung- seiner Uberstromziffer Für viele Zwecke benötigt man Stromwandler mit besonders kleiner Überstromziffer; meist sollen diese Wandler dabei eine hohe Genauigkeit aufweisen. Zur Erzielung einer kleinen überstromziffer sind zwei Wege bekannt. Die Induktion im Stromwandlerkern oder nur an einer Stelle desselben wird so hoch gelegt, daß bei zwei- bis dreifachem Nennstrom Sättigung eintritt; man verwendet also für den Kern Bleche aus einer Nickeleisenlegierung, oder manmacht denEisenquerschnitt des aus gewöhnlichen Dynamoblechen bestehenden Kernes an einer Stelle entsprechend geringer. Vorteilhafter und materialsparender ist der andere M'eg, nämlich die Bürde des Stromwandlers durch eine Drosselspule (Saugdrossel) mit geschlossenem Eisenkern aus Nickeleisenblechen zu überbrücken. Diese Drosselspule wird so ausgelegt, daß sie im Nennstrombereich noch nicht gesättigt ist; die Sättigung tritt erst bei dem Zwei- bis Vierfachen des Nennstromes je nach dem verwendeten Drosselkernmaterial ein. Infolge dieses von einem bestimmten Strom oberhalb des Nennstrombereiches ab eintretenden Zusammenbruches der Induktivität der Drosselspule wirkt diese sozusagen als Kurzschluß der Bürde. Im Nennstrombereich jedoch bildet die Drosselspule einen hohen Widerstand, so daß durch sie keine Beeinflussung der Genauigkeit des Stromwandlers erfolgt, da sie praktisch keime zusätzliche Bwrde für den Stromwandler bedeutet. Insbesondere bei Stromwandlern mit hoher Genauigkeit ist deshalb die Verwendung einer solchen Drosselspule zur Begrenzung der überstromziffer vorzuziehen. Soweit es sich um große Stromwandler handelt, kann man die Drosselspule im Wandlergehäuse unterbringen. Bei kleineren Stromwandlern, z. B. auch bei den in großen Stückzahlen hergestellten Querlochstromwandlern, bereitet aber die Unterbringung der Drossel Schwierigkeiten und würde unter Umständen besondere konstruktive Änderungen im Aufbau des ganzen Stromwandlers bedingen. Nachteilig ist bei den bekannten, mit solchen Drosselspulen ausgerüsteten Stromwandlern, daß die Windungszahl der Drosselspule, die ja an der vollen Sekundälrspannung liegt, mindestens ebenso groß sein muß wie die Sekundärwindungszahl des Stromwandlers, wenn man nicht auf zu große effektive Querschnitte des Drosselspuleneisenkernes kommen will.
  • Erfindungsgemäß werden bei Stromwandlern mit einer eisengeschlossenen Drosselspule zur Herabsetzung der Überstrornziffer die geschilderten Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die Drosselspule an eine zusätzliche, auf dem Stromwandlerkern vorgesehene Wicklung (Tertiärwicklung) angeschlossen ist und ihr Eisenkern, der aus Blechen mit den gleichen ÜÜßeren Abmessungen besteht, wie sie die Bleche des S tromwandlerkernes aufweisen, mit dem Stromwandlerkern zusammengebaut wird. Es sind zwar schon Stromwandler bekanntgeworden, bei denen eine Drosselspule unmittelbar an die Sekundärwicklung des Stromwandlers oder an eine besondere Sekundärwicklung angeschlossen wird; diese Drosselspule ist bereits bei Nennstrom gesättigt und dient daher ausschliiß'lich der Verringerung des Stromwandlerfehlwinkels. Die gemäß der Erfindung an eine zusätzliche, auf dem Stromwandlerkern vorgesehene Wicklung angeschlossene Drosselspule ist bei Nennstrom noch nicht gesättigt; ihre Sättigung tritt vielmehr erst oberhalb des Nennstrombereiches ein; sie dient also einem ganz anderen Zweck, hä!mlich der Herabsetzung der Überstromziffer. Infolge des oberhalb des Nennstrombereiches eintretenden Zusammenbruches der Induktivität der Drosselspule wirkt diese praktisch in der gleichen Weise wie ein Kurzschluß der Btlirde. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die Drosselspule speisende Stromw-andlerwicklung nur einige wenige, vorzugsweise eine einzige Windung aufweist; dann kann man mit einem kleineren Eisenquerschnitt für die D=rosselspule auskommen und erreicht damit den gleichen Vorteil wie dann, wenn man bei dem bekannten Anschluß der Drosselspule an die Sekundärwicklung -des Wandlers nur einen Teil bzw. nur eine einzige Windung der Sekundälrwicklung für die Speisung der Drosselspule benutzen würde. Der Eisenkern der Drosselspule kann gleichzeitig als Kern eines Hilfsstromwandlers benutzt werden, der primärseitig im Zuge der Sekundärwicklung oder einer anderen sekundären Wicklung des Stromwandlers liegt und sekundärseitig eine auf dem Stromwandlerkern vorgesehene Vormagnetisierungswncklung speist. Diese Vormagnetisierung des Stromwandlerkernes sorgt dann in der bei den Kunstschaltungen an sich bekannten Art und Weise im Nennstrombereich, insbesondere bei geringen Strömen in diesem Bereich, für eine Kompensation bzw. Verringerung der Stromwandlerfehler.
  • In den Abb. i bis 4 sind einige Ausfü#hrungsbeispiele flüir Stromwandler gemrätß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Der Stromwandler besteht in Abb. i aus dem Eisenkern i i, der Primärwicklung 12 mit den Primärklemmen K, L und der Sekundärwicklung 13 mit den Sekundiäirklemmen.7z,1. Außerdem trägt der Eisenkern eine Tertilärwicklung 14, an die eine Drosselspule 15 angeschlossen ist. Ihr Eisenkern 16 besteht aus Blechen einer INTickeleisenlegierung mit .den gleichen äußeren Abmessungen, wie sie die Bleche des Stromwandlerkernes aufweisen; er kann also ohne Schwierigkeit mit dem Stromwandlerkern i i zusammengebaut werden, so @daß für die Unterbringung der Drossel kein anderweit benötigter Raum verlorengeht. Die Terti:älrwicklung 14 weist zweckm`ä@ßig nur eine einzige Windung auf und kann mit der Drosselwicklung 15, die auch nur aus einer Windung zu bestehen braucht, eine konstruktive Einheit bilden, wie durch die Darstellung der beiden Wicklungen in der Abb. i angedeutet ist. Besteht die Tertilärwicklung 14 aus einer Windung, die Drosselwicklung aber aus mehreren Windungen, so kann die Schichthöhe des Drosselkernes 16 entsprechend verringert werden.
  • Die Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung für einen mit einer Kunstschaltung versehenen Stromwandler. Der Eisenkern des Stromwandlers besteht hier aus zwei gleichen Teilen i ja, i ib und trägt außer der Primärwicklung 12 und der Sekumdäirwicklung 13 eine Vormagnetisierungswicklung 17, die in bekannter Weise so angeordnet ist, daß sich die von ihr in den beiden Eisenkernteilen erzeugten Flüsse, bezogen auf die Sekund#ixwicklung, aufheben. Die Vormagnetisierungswicklung 17 wird von einer Wicklung 18 gespeist, die auf einem von der Primärwicklung 12 erregten Hilfskernig angeordnet ist. Die` die Drosselwicklung 15 speisende Tertiä@rwicklung 14 umfaßt lediglich den aus den befiden Teilen ija und 11b bestehenden Hauptkern, nicht aber den Hilfskern i9 -des Stromwandlers. Der Drosselspulen-kern 16 wird hier mit dem aus Haupt- und Hilfskern bestehenden Stromwandlerkern zusammengebaut und weist dementsprechend die gleichen äußeren Blechabmessungen auf wie der Haupt- und Hilfskern des Stromwandlers.
  • In der Abb. 3 ist ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Stromwandler mit einer anderen Kunstschaltung dargestellt. Mit i i11 und i ib sind wieder die beiden Teile des Stromwandlerkernes bezeichnet, die mit einer Vormagnetisierungswicklung 17 versehen sind, derart, daß die von dieser in den beiden Eisenkernteilen erzeugten Flüsse sich, bezogen auf die Sekundärwicklung 13, aufheben. Gespeist wird die Vormagnetisierungswicklung 17 von der Sekundärseite eines Hilfsstromwandlers, der primärseitig im Zuge der Sekundärwicklung 13 des Stromwandlers liegt. Der Hilfsstromwandler weist nur eine Wicklung 2o in Sparschaltung auf und benutzt als Eisenkern den die Drosselspule 15 tragenden Eisenkern i6, der die gleichen ärußeren Blechabmessungen wie der Stromwandlerkern I ja, iib hat und mit diesem zusammengebaut wird. Die gleichzeitige Verwendung des Eisenkernes 16 als Drosselspulenkern und als Hilfsstromwandlerkern ist deshalb möglich, weil an die Arbeitsweise dieser beiden Kerne die gleiche Forderung nach Eintritt der Sättigung bei überschreiten des Nennstromes gestellt wird. Die in Abb.3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht also, Stromwandler mit einer nicht zu einer Verkleinerung der Überstromziffer, aber zu einer Verbesserung der Genauigkeit führenden Kunstschaltung lediglich durch Aufbringen der zweckmäßig eine konstruktive Einheit bildenden Wicklungen 14 und 15, also ohne zusätzlichen Drosselspulenkern, in Stromwandler mit hoher Genauigkeit und kleiner überstromziffer umzuwandeln. Dies ist ein Vorteil, der besonders bei der Serienherstellung ins Gewicht fällt.
  • Die Abl>. 4 zeigt einen mit der gleichen Kunstschaltung versehenen Zweikernstromwandler. Der eine Stromwandlerkern besteht aus den beiden gleichen Mantelkernteilen Zia und 21b, deren mittlere Schenkel von der Primürwicklung 12 mit den Klemmen K, L und -der Sekundärwicklung 22 mit den Klemmen k1, 11 umschlossen sind. Der andere Eisenkern weist die beiden Teile 23a und 23b auf und trägt auf seinem Mittelschenkel die Sekundärwicklung 2q. mit den Klemmen k2, 12. Auf den Außenschenkeln der beiden Stromwandlerkerne sind V ormagnetisierungswicklungen angeordnet, die aus den Teilen 25a, 25b und 26a, 26b bestehen. Die Wicklungsteile 25a und 26a sind in Reihe an eine Wicklung 27a, die Wicklungsteile 25b und 26b in Reihe an eine Wicklung 27b angeschlossen. Die beiden Wicklungen 27" und 27b bilden die Sekundü,rwicklung eines Hilfsstromwandlers, dessen Primiärwicklung aus- den beiden im Zuge der Sekundärwicklung a4 des Stromwandlers liegenden Wicklungsteilen 28a und 28b besteht. Als Eisenkern des Hilf sstromwandlers wird wie in Abb. 3 der die Drosselspule 15 tragende Kern 16 benutzt, der aus Blechen gleicher äußerer Abmessungen, wie sie die Bleche der Stromwandlerkerne2i und 23 aufweisen, aber ohne Mittelschenkel, also einfenstrig aufgebaut ist. Die Drosselspule 15, die hier zwei Wicklungsteile 15a und 15b besitzt, speist die auf den beiden Außenschenkeln des unteren. Stromwandlerkernes 23a, 23b angeordneten Tertiärlvicklungsteile 14.9 und i4P. Der untere Stromwandlerkern weist also hohe Genauigkeit und niedrige Überstromziffer, der obere Stromwandlerkern Zia, 21b hohe Genauigkeit und hohe Überstromziffer auf. Ersterer ist also z. B. für den Anschluß von gegen überströme empfindlichen MeßgerÜten, letzterer z. B. für den Anschluß von Relais, insbesondere Schutzrelais, geeignet. Die Abb. 4 lläßt auch schematisch. die Unterbringung der aktiven Wandlerteile in einem Querlochisolierkörper T erkennen. Der Drosselspulenkern 16 ist mit den beiden Stromwandlerkernen zusammengebaut, umgibt also ringförmig den unteren Teil des Querlochkärpers J, wird aber von der Primärwicklung 12 nicht umfaßt. Man sieht, daß für die Unterbringung der Drosselspule 15, 16 kein anderweit benötigter Raum verlorengeht. Die Wicklungen i4a und 15a bezw. die Wicklungen i4b und i5b können wieder konstruktive Einheiten bilden. Das gleiche gilt für die Vormagnetisierungswicklungen und die sie speisenden Wicklungen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stromwandler mit einer eisengeschlossenen Drosselspule zur Herabsetzung seiner überstromziffer, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule an eine zusätzliche, auf dem Stromwandlerkern vorgesehene Wicklung (Terti''ärwicklung) angeschlossen ist und ihr Eisenkern, der aus Blechen mit den gleichen äußeren Abmessungen besteht, wie sie die Bleche des Stromwandlerkernes aufweisen, mit dem Stromwandlerkern zusammengebaut wird.
  2. 2. Stromwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drosselspule speisende Stromwandlerwicklung nur eine Windung aufweist.
  3. 3. Stromwandler nach Anspruch i oder 2 mit einem von seiner Primärwicklung erregten Hilfskern undeiner Vorinagetisierungswicklung, die von einer auf dem Hilfskern angeordneten Wicklung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drosselspule speisende Stromwandlerwicklung nur den Hauptkern, nicht aber den Hilfskern umfaßt (Abla. z).
  4. Stromwandler nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern der Drosselspule gleichzeitig als Kern eines Hilfsstromwandlers benutzt wird, der primärseitig im Zuge der Sekundärwicklung oder einer anderen sekundären Wicklung des Stromwandlers liegt und sekundärseitig eine auf dem Stromwandlerkern vorgesehene Vormagnetisierungswicklung speist (Abb. 3).
  5. 5. Stromwandler nach Anspruch .1 mit mehreren Eisenkernen, z. B. einem Kern zum Anschluß von Relais und einem Kern zum Anschluß von Meßgeräten, dadurch gekennzeichnet; daß nur der eine Stromwandlerkern eine Tertiärwicklung fair den Anschluß der Drosselspule trägt und daß die Primärwicklung des Hilfsstromwandlers im Zuge der Sekundiärwicklung desselben Stromwandlerkernes liegt, während die von der Sekundärwicklung des Hilfsstromwandlers gespeiste Vormagnetisierungswicklung sämtliche Kerne umfaßt (Abb. 4).
  6. 6. Stromwandler nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, ,dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspulenwicklung mit der sie speisenden Stromwandlerwicklung eine konstruktive Einheit bildet.
DEK4502D 1942-01-20 1942-01-20 Stromwandler mit einer eisengeschlossenen Drosselspule zur Herabsetzung seiner UEberstromziffer Expired DE868182C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE970898C (de) * 1951-07-20 1958-11-13 Friedrich Raupach Einrichtung zur Bemessung, insbesondere Begrenzung der UEberstromziffer von Stromwandlern bei veraenderlicher Betriebsbuerde

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE970898C (de) * 1951-07-20 1958-11-13 Friedrich Raupach Einrichtung zur Bemessung, insbesondere Begrenzung der UEberstromziffer von Stromwandlern bei veraenderlicher Betriebsbuerde

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