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Hochstromwandler

Fremdfeldkompensierte Stromwandler für hohe Primärströme

Wenn Stromwandler in Hochstromanwendungen ab ca. 2500 A und mehr verwendet werden, kann die Stärke des Magnetfeldes der benachbarten Primärleiter so bedeutend werden, dass dies bei der Auslegung der Stromwandler berücksichtigt werden muss. Magnetfelder benachbarter Phasen oder auch N-Leiter können die magnetische Flussdichte im Stromwandler beeinflussen. Die sich durch Fremdeinflüsse ändernde magnetische Flussdichte kann die Fehlerwerte der Stromwandler teilweise erheblich beeinflussen.

Hochstromwandler ASKG 144.6
ASKG
144.6
  • primär 3000 bis 4000 A
  • sekundär 5 A
  • Kl. 0,2s, 0,2, 0,5s, 0,5 oder 1
  • Primärleiter in mm
    142x45
  • Breite 60 mm
Hochstromwandler ASKG 127.6
ASKG
127.6
  • primär 5000 bis 6000 A
  • sekundär 5 A
  • Kl. 0,2s, 0,2, 0,5s, 0,5 oder 1
  • Primärleiter in mm
    120,5x72,5
  • Breite 78 mm
Hochstromwandler ASKG 129.10 7000 A bis 8000 A
ASKG
129.10
  • primär 7000 bis 8000 A
  • sekundär 5 A
  • Kl. 0,2s, 0,2, 0,5s, 0,5 oder 1
  • Primärleiter in mm
    122x93
  • Breite 118 mm

Abbildung 1: Zeigerdiagramm eines Stromwandlers - der Magnetisierungsstrom (abhängig von der magn. Flussdichte) beeinflusst den Sekundärstrom

Eine immer noch praxisnahe Abschätzungsmöglichkeit des Einflusses auf die magnetische Flussdichte bietet die folgende Formel:

In der folgenden Abbildung wird deutlich, wie das Magnetfeld des Leiters L2 den magnetischen Fluss im Eisenkern des Stromwandlers von Leiter L1 verändern kann. Wie der Strom, so suchen sich auch die magnetischen Feldlinien den geringsten Widerstand. Die hochpermeablen Eisenkerne bieten den magnetischen Feldlinien von Leiter L2, trotz des längeren Weges durch den Kern, einen kleineren magnetischen Widerstand. Ein montierter Stromwandler um den Leiter L2 könnte den Einfluss des Leiters L2 auf Leiter L1 deutlich minimieren.

Um auch in kritischen Hochstrommessungen, die auf dem Leistungsschild angegebene Genauigkeitsklasse garantieren zu können, bietet die MBS AG fremdfeldkompensierte Stromwandler für Hochstromanwendungen an. Hierzu werden die Stromwandler mit einer speziellen Wickeltechnik gefertigt, die den Fremdfeldeinfluss von Nachbar- bzw. Rückleitern nahezu egalisieren kann.

In der ersten Lösung, werden zusätzlich zu den erforderlichen Sekundärwindungen, 4 Segmente auf den bewickelten Kern aufgebracht. Die einzelnen Segmente werden mit den diametral gegenüberliegenden Segmenten querverbunden. Diese Schaltung wirkt durch Fremdfelder hervorgerufenen einseitigen magnetischen Flussdichten entgegen. Ein Einfluss auf die Messgenauigkeit kann verhindert werden. Im Labor konnten Fremdfeldeinflüsse um ca. 80 % abgemildert werden. Ein Nachteil ist der nicht unerhebliche Aufwand in der Fertigung. Auch der zusätzliche Auftrag der Wicklung und damit die Größe des Stromwandlers bringt für den Kunden oft einen entscheidenden Nachteil.

In mehreren Versuchsreihen wurde die Sekundärwicklung in mehreren Segmenten gewickelt und anschließend parallel geschaltet. Die Fremdfelder konnten ähnlich gut kompensiert werden. Der Wickelauftrag ist aber deutlich geringer als in der  herkömmlichen Technik, wodurch platzsparende Wandlerbauformen weiterhin eingesetzt werden können.

Die positiven Ergebnisse konnten in umfangreichen Labortests verifiziert werden. Unterschiedlichste Leiteranordnungen wurden überprüft.

 

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