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DD228908A1 - MEASURING ARRANGEMENT FOR ELECTRIC STROEME - Google Patents

MEASURING ARRANGEMENT FOR ELECTRIC STROEME Download PDF

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Publication number
DD228908A1
DD228908A1 DD26893484A DD26893484A DD228908A1 DD 228908 A1 DD228908 A1 DD 228908A1 DD 26893484 A DD26893484 A DD 26893484A DD 26893484 A DD26893484 A DD 26893484A DD 228908 A1 DD228908 A1 DD 228908A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
winding
current
transformer
turns
arrangement
Prior art date
Application number
DD26893484A
Other languages
German (de)
Inventor
Werner Brendler
Jochen Ermisch
Original Assignee
Inst Prueffeld Elekt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Prueffeld Elekt filed Critical Inst Prueffeld Elekt
Priority to DD26893484A priority Critical patent/DD228908A1/en
Publication of DD228908A1 publication Critical patent/DD228908A1/en

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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht von einer bekannten Messanordnung aus, die aus einem Eisenkern, einer Primaerwicklung, einer Indikatorwicklung und einer Sekundaerwicklung besteht. Die Indikatorwicklung liefert ein Signal an einen Differenzverstaerker und selbiger treibt einen solchen Strom durch die Sekundaerwicklung und Buerde, dass quasi eine Flusskompensation im Eisenkern stattfindet. Gemaess der Erfindung traegt der Eisenkern noch eine vierte Kompensationswicklung, die im Kurzschluss betrieben wird und deren Windungszahl so bemessen ist, dass die durch sie hervorgerufene Durchflutung fast so gross ist wie die Durchflutung, die die Primaerwicklung erzeugt. Damit wird erreicht, dass die an sich grosse Windungszahl der Sekundaerwicklung reduziert wird.The invention is based on a known measuring arrangement which consists of an iron core, a primary winding, an indicator winding and a secondary winding. The indicator winding supplies a signal to a differential amplifier and the same drives such a current through the secondary winding and Burden that quasi a flux compensation takes place in the iron core. According to the invention, the iron core still carries a fourth compensation winding, which is operated in a short circuit and the number of turns is dimensioned so that the caused by them flooding is almost as large as the flooding that generates the primary winding. This ensures that the per se large number of turns of the secondary winding is reduced.

Description

Ausführungsbeispielembodiment

Im folgenden wird anhand eines Schaltbildes ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a circuit diagram.

In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur eine Schaltungsanordnung gemäß Erfindung. Hier ist ein Eisenkern eines Übertragers mit 1 bezeichnet, der vier Wicklungen koppelt. Eine Primärwicklung 2 wird vom zu messenden.Strom durchflossen und besteht zweckmäßigerweise mindestens aus wenigen Windungen. Eine für Nullflußwandleranordnungen typische Indikatorwicklung 3 arbeitet auf einem Differenzverstärker 4. Selbiger treibt einen Strom durch eine Sekundärwicklung 5, der hinsichtlich Dichtung und Größe sich so einstellt, daß der von der Durchflutung der Wicklung 1 hervorgerufene Magnetfluß nahezu kompensiert wird. In Reihe mit der Sekundärwicklung 5 liegt die Bürde 7.In the accompanying drawing, the figure shows a circuit arrangement according to the invention. Here is an iron core of a transformer designated 1, which couples four windings. A primary winding 2 is traversed by the current to be measured and expediently consists of at least a few turns. An indicator coil 3 which is typical of zero-flux converter arrangements operates on a differential amplifier 4. It drives a current through a secondary winding 5, which adjusts in terms of sealing and size so that the magnetic flux produced by the winding of the winding 1 is almost compensated. In series with the secondary winding 5, the burden is 7th

Eine weitere Wicklung 6, die als Kompensationswicklung arbeitet, ist kurzgeschlossen. Infolge eines Restflusses im Eisenkern 1 entsteht am Wicklungsausgang der Wicklung 6 eine Spannung, die in der Wicklung einen Strom treibt. Selbiger führt zu einer Gegendurchflutung, so daß zur Herstellungvon Durchflutungsgleichgewicht in der Wicklung 5 nur ein geringerer Strom notwendig ist. Ist das Übersetzungsverhältnis als Verhältnis des Stromes in der Primärwicklung 2 zum Strom in der Sekundärwicklung 5 vorgegeben, so führt dies zu einer Verringerung der notwendigen Windungszahl der Wicklung 5.Another winding 6, which works as a compensation winding, is short-circuited. As a result of a residual flux in the iron core 1 is formed at the winding output of the winding 6, a voltage which drives a current in the winding. The same leads to a counter-flow, so that only a smaller current is necessary to produce flooding equilibrium in the winding 5. If the transmission ratio is predetermined as the ratio of the current in the primary winding 2 to the current in the secondary winding 5, this leads to a reduction in the necessary number of turns of the winding 5.

Die Auswirkung der Anordnung der Kompensationswicklung 6 auf die Windungszahl der Sekundärwicklung 5 zeigt nachfolgende Betrachtung:The effect of the arrangement of the compensation winding 6 on the number of turns of the secondary winding 5 is shown below:

Bezeichnet man den Strom in der Wicklung 2 mit iP, den Strom in der Wicklung 5 mit is und den Strom in der Wicklung 6 mit iK, so gilt infolge des DurchflutungsgleichgewichtesDesignating the current in the winding 2 with i P , the current in the winding 5 with i s and the current in the winding 6 with i K , so applies due to the flooding equilibrium

ip W2 = is^ W5 + iK · W6, mit is=K- iP folgtip W 2 = i s ^ W 5 + i K · W 6 , followed by i s = K-i P

is _ W2 - KW6 i s _ W 2 - KW 6

ip W5 ip W 5

Dies bedeutet, daß bei entsprechender Dimensionierung auch bei kleiner Windungszahl der Wicklung 5, aber einem kleinen Zähler, ein großes Übersetzungsverhältnis realisierbar ist.This means that with a corresponding dimensioning even with a small number of turns of the winding 5, but a small counter, a large transmission ratio can be realized.

Claims (1)

-1- 689 34-1- 689 34 Patentanspruch:Claim: Meßanordnung für elektrische Ströme, die einen Eisenkern (1) sowie eine Primärwicklung (2), die den zu messenden Strom führt, eine Indikatorwicklung (3), die einen Differenzverstärker (4) ansteuert, und einer Sekundärwicklung besteht, welche von dem vom Differenzverstärker getriebenen und den Primärstrom repräsentierten Sekundärstrom durchflossen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Eisenkern (1) eine vierte Kompensationwicklung (6) trägt, die quasi kurzgeschlossen ist und deren Produkt Strom mal Windungszahl geringfügig von dem Produkt Strom mal Windungszahl in der Primärwicklung (2) abweicht.Measuring arrangement for electrical currents comprising an iron core (1) and a primary winding (2) carrying the current to be measured, an indicator winding (3) which drives a differential amplifier (4), and a secondary winding which is driven by the differential amplifier and the primary current represented secondary current is flowed through, characterized in that the iron core (1) carries a fourth compensation winding (6), which is quasi shorted and whose product current times number of turns slightly deviates from the product current times number of turns in the primary winding (2). Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung für elektrische Ströme, wobei die Anordnung aus einem Eisenkern sowie einer Primärwicklung, die den zu messenden Strom führt, sowie einer Indikatorwicklung und einer Sekundärwicklung besteht. Die Indikatorwicklung steuert einen Differenzverstärker an, welcher einen Strom durch die Sekundärwicklung und eine Bürde treibt, der den Primärstrom repräsentiert. Solche Meßanordnungen werden als Nullflußwandler bezeichnet und führen insbesondere im Mittelspannungsbereich und Niederspannungsbereich zu Anordnungen mit stark verringertem Materialaufwand.The invention relates to a measuring arrangement for electrical currents, wherein the arrangement consists of an iron core and a primary winding, which carries the current to be measured, and an indicator winding and a secondary winding. The indicator winding drives a differential amplifier which drives a current through the secondary winding and a load representing the primary current. Such measuring arrangements are referred to as Nullflußwandler and lead in particular in the medium voltage range and low voltage range to arrangements with greatly reduced cost of materials. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Der traditionell aufgebaute Stromwandler besteht aus zwei Wicklungen und einem Eisenkern, wobei das Übersetzungsverhältnis des Primärstromes zum Meßstrom durch das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen bestimmt wird. Da die Leistung des Meßkreises von dem Hochspannungskreis übertragen wird, bedarf es eines nicht unbeträchtlichen Kernquerschnittes, der seinerseits wieder die mittlere Windungslänge bestimmt.The traditionally constructed current transformer consists of two windings and an iron core, wherein the transmission ratio of the primary current to the measuring current is determined by the transmission ratio of the windings. Since the power of the measuring circuit is transmitted from the high voltage circuit, it requires a not inconsiderable core cross-section, which in turn determines the mean turn length. Zur Verringerung des Materialeinsatzes führt neben anderen Effekten eine bekannte Anordnung, wo als Meßwandler ein Übertrager mit drei Wicklungen Anwendung findet.In order to reduce the use of materials leads, among other effects, a known arrangement, where as transducer a transformer with three windings application applies. Die erste Wicklung dieser Anordnung wird hier vom Primärstrom durchflossen. Eine zweite Wicklung — die Indikatorwicklung arbeitet auf einem Differenzverstärker, dessen Ausgang mit der dritten Wicklung in Reihe liegt. Der durch diese Wicklung vom Differenzverstärker getriebene Strom ist ein Abbild des Primärstromes. Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich aus der Windungszahl der Primärwicklung zur dritten Wicklung (Lisser, Ribbernik „Nullflußstromwandler zum Messen von Gleich- und Wechselströmen" ETZ Bd. 100 (1979) H. 24 S. 1390-1394; US-PS 2 428 613). Bei einem solchen Wandler - der auch als Nullflußwandler bezeichnet wird — kann der Querschnitt des Eisenkernes sehr klein gewählt werden. Von Nachteil ist aber, daß die gewünschten großen Übersetzungsverhältnisse eine große Windungszahl der dritten Wicklung erfordern. Windungen mit großer Windungszahl sind aber unwirtschaftlich in ihrer Herstellung und/oder oft mit großen Fertigungstoleranzen behaftet.The first winding of this arrangement is traversed by the primary current here. A second winding - the indicator winding operates on a differential amplifier whose output is in series with the third winding. The current driven by this winding from the differential amplifier is an image of the primary current. The gear ratio is determined by the number of turns of the primary winding to the third winding (Lisser, Ribbernik "zero-flow current transformer for measuring DC and AC currents" ETZ Bd. 100 (1979) H. 24 pp 1390-1394, US Patent 2 428 613). In such a converter - which is also referred to as a zero-flux converter - the cross-section of the iron core can be made very small, but it is disadvantageous that the desired large gear ratios require a large number of turns of the third winding, but turns with a large number of turns are uneconomical in their manufacture and / or often associated with large manufacturing tolerances. Ferner ist eine Meßanordnung für elektrische Ströme bekannt, die aus.zwei Übertragern mit mindestens ähnlichem Übertragungsverhalten besteht. Die Sekundärwicklung der beiden Übertrager arbeiten gegeneinander, und die Primärwicklung des einen Übertragers wird vom zu messenden Strom durchflossen, während die Primärwicklung des zweiten Übertragers von einem, den zu messenden Strom repräsentierenden Strom durchflossen wird, den ein von einer Differenzgröße im Kreis der Sekundärwicklungen gesteuerter aktiver Vierpol treibt (DD-D 157981).Furthermore, a measuring arrangement for electrical currents is known, which consists aus.zwei transformers with at least similar transmission behavior. The secondary winding of the two transformers work against each other, and the primary winding of a transformer is traversed by the current to be measured, while the primary winding of the second transformer is traversed by a current representing the current to be measured, one controlled by a difference in the magnitude of the secondary windings active Four-pole drives (DD-D 157981). Auch bei dieser Anordnung kann wie beim Nullflußwandler ein sehr kleiner Eisenquerschnitt Anwendung finden, weil hier ebenfalls die Meßleistung nicht übertragen wird. Zwar wird im Eisenkern ein Magnetfluß erzeugt, der je nach Bemessung zu einer unterschiedlichen Induktion im Kern führt. Dies hat aber auf die Meßgenauigkeit solange keinen Einfluß, wie die Eisenkerne aus gleichem Material bestehen und entsprechend bemessen sind.Even with this arrangement, as in the zero-flux converter, a very small iron cross-section can be used, because here too the measuring power is not transmitted. Although a magnetic flux is generated in the iron core, which leads depending on the design to a different induction in the core. However, this has no effect on the measurement accuracy as long as the iron cores consist of the same material and are dimensioned accordingly. Allerdings weist auch diese Anordnung zunächst den Nachteil auf, daß das oft gewünschte große Übersetzungsverhältnis, also das Verhältnis von Primärstrom zu Sekundärstrom ebenfalls eine große Windungszahl erfordert.However, this arrangement also initially has the disadvantage that the often desired large transmission ratio, ie the ratio of primary current to secondary current also requires a large number of turns. Bei dieser, auch als Brückenwandler bezeichneten Anordnung (Brendler „Der Brückenwandler, ein neuartiger Einleiter-Stromwandler mit minimalen Fehlern" Wissenschaftlich-technische Mitteilung des Institutes Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik IPH" Nr. 24 aus 1983), ist es zur Behebung dieses Nachteiles schon bekannt, jeweils einen Zweiwicklungsübertrager und einen Dreiwicklungsübertrager anzuwenden, von denen jeweils eine erste Wicklung in Reihe geschaltet ist, durch die der zu messende Strom fließt, während jeweils eine zweite Wicklung der Übertrager aufeinander arbeitet und zwischen den Verbindungen der zweiten Wicklungen der beiden Übertrager ein Differenzverstärker liegt, dessen Ausgangsstrom den zu messenden Strom abbildet und in Reihe mit einer dritten Wicklung des Dreiwicklungsübertragers liegt (DD-PS159370).In this, also referred to as a bridge converter arrangement (Brendler "The bridge converter, a novel single-ended current transformer with minimal errors" Scientific and technical communication of the institute test field for high-performance electrical engineering IPH "No. 24 from 1983), it is already known to remedy this disadvantage to apply in each case a two-winding transformer and a three-winding transformer, of which in each case a first winding is connected in series through which the current to be measured flows, while a second winding of the transformer works on each other and between the connections of the second windings of the two transformers is a differential amplifier whose output current depicts the current to be measured and is in series with a third winding of the three-winding transformer (DD-PS159370). Im Ausführungsbeispiel ist dort gezeigt, daß z. B. um 10% abweichende Windungszahlen in den Wicklungen zu einer Verzehnfachung des natürlichen Übersetzungsverhältnisses WPr zur WSek führt. Die beschriebene Anordnung weist gegenüber den im Stand der Technik angegebenen Lösungen auch in sofern Nachteile auf, weil sie mit einem größeren Meßfehler behaftet ist. Das kommt daher, daß der Dreiwicklungsübertrager als Nullflußwandler arbeitet, während der Zweiwicklungsübertrager eine, von der Aussteuerung abhängige Induktion aufweist.In the embodiment is shown there that z. B. by 10% different numbers of turns in the windings to a tenfold of the natural gear ratio W Pr to W sec leads. The described arrangement also has drawbacks compared with the solutions specified in the prior art in terms of disadvantages, because it is subject to a larger measuring error. This is because the three-winding transformer operates as a zero flux converter, while the two-winding transformer has a dependent on the modulation induction. Insofern ist die Anordnung nicht für alle Einsatzzwecke anwendbar. Sie stellt außerdem keine Weiterbildung eines Nullflußwandlers dar und benötigt pro Meßanordnung zwei Übertrager.In this respect, the arrangement is not applicable for all purposes. It also does not constitute a further development of a zero-flow converter and requires two transformers per measuring arrangement. Ziel der ErfindungObject of the invention Die Erfindung verfolgt das Ziel, den Fertigungsaufwand für die Herstellung des Übertragers für Meßanordnungen, die nach dem Nullflußprinzip arbeiten und ein großes Übersetzungsverhältnis aufweisen sollen, zu senken.The invention aims to reduce the manufacturing costs for the production of the transmitter for measuring arrangements, which operate on the Nullflußprinzip and should have a large transmission ratio. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung für elektrische Ströme, die aus einem Übertrager besteht und einen Differenzverstärker aufweist sowie nach dem Nullflußprinzip arbeitet, derart weiterzubilden, daß ohne Hinnahme von Fehlern im Übertragungsverhalten Wicklungen mit stark verringerter Windungszahl bei gleichbleibender Übersetzung einsetzbar sind. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Meßanordnung für elektrische Ströme, die einen Eisenkern sowie eine Primärwicklung, eine Indikatorwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, erfindungsgemäß eine vierte Wicklung vorgesehen ist, die quasie kurzgeschlossen betrieben wird, und deren Windungszahl so bemessen ist, daß die Ampere-Windungszahl dieser Wicklung von der Ampere-Windungszahl der Primärwicklung nur geringfügig abweicht.The invention has the object of providing a measuring arrangement for electrical currents, which consists of a transformer and having a differential amplifier and operates on the Nullflußprinzip, such that without accepting errors in the transmission behavior windings can be used with greatly reduced number of turns with the same translation. This object is achieved according to the invention in that in a measuring arrangement for electrical currents having an iron core and a primary winding, an indicator winding and a secondary winding, a fourth winding is provided according to the invention, which is operated quasi short-circuited, and the number of turns is dimensioned in that the ampere-turn number of this winding deviates only slightly from the ampere-turn number of the primary winding.
DD26893484A 1984-11-01 1984-11-01 MEASURING ARRANGEMENT FOR ELECTRIC STROEME DD228908A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2548377A1 (en) * 1983-07-02 1985-01-04 Ant Nachrichtentech MOUNTING FOR DETERMINING THE CURRENT OF CURRENT IN ELECTRICAL POWER SUPPLIES

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2548377A1 (en) * 1983-07-02 1985-01-04 Ant Nachrichtentech MOUNTING FOR DETERMINING THE CURRENT OF CURRENT IN ELECTRICAL POWER SUPPLIES

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