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DE102005007971B4 - Current transformer with compensation winding - Google Patents

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DE102005007971B4
DE102005007971B4 DE102005007971A DE102005007971A DE102005007971B4 DE 102005007971 B4 DE102005007971 B4 DE 102005007971B4 DE 102005007971 A DE102005007971 A DE 102005007971A DE 102005007971 A DE102005007971 A DE 102005007971A DE 102005007971 B4 DE102005007971 B4 DE 102005007971B4
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Germany
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winding
current transformer
compensation
current
compensation winding
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DE102005007971A
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German (de)
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Hans-Joachim Pöss
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Magnetec GmbH
Original Assignee
Magnetec GmbH
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Publication date
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Abstract

Stromtransformator mit
– einem weichmagnetischen, metallischen Ringbandkern (1),
– einer Primärwicklung (4),
– einer auf den Ringbandkern (1) aufgebrachten Sekundärwicklung (2), die als Meßwicklung ausgelegt ist, und
– einer auf den Ringbandkern (1) aufgebrachten, einen geschlossenen Stromkreis bildenden Kompensationswicklung (5) definierter Impedanz, wobei in der Kompensationswicklung (5) ausschließlich ein durch Induktion aufgrund der Magnetisierungsänderung des Ringbandkerns (1) erzeugter Kompensationsstrom fließt und
– im Stromkreis der Kompensationswicklung (5) ein oder mehrere passive Bauelement vorhanden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis der Kompensationswicklung (5) als passives Bauelement eine Induktivität (7) und/oder eine Kapazität (6) vorhanden ist.Current transformer with
A soft-magnetic, metallic annular band core (1),
A primary winding (4),
- One on the toroidal core (1) applied secondary winding (2), which is designed as Meßwicklung, and
- One on the ring band core (1) applied, a closed circuit forming compensation winding (5) of defined impedance, wherein in the compensation winding (5) exclusively by induction due to the magnetization change of the toroidal core (1) generated compensating current flows and
In the circuit of the compensation winding (5) one or more passive components are present,
characterized in that in the circuit of the compensation winding (5) as a passive component, an inductor (7) and / or a capacitor (6) is present.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromtransformator mit einem weichmagnetischen, metallischen Ringbandkern, einer Primärwicklung und einer auf den Ringbandkern aufgebrachten Sekundärwicklung, die als Meßwicklung ausgelegt ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention relates to a current transformer with a soft magnetic, metallic ring band core, a primary winding and a on the Ring band core applied secondary winding, which serves as Meßwicklung is designed according to the preamble of claim 1.

Derartige Stromtransformatoren erzeugen eine dem Primärstrom proportionale Spannung in der Sekundärwicklung, wobei insbesondere ein linearer und phasenrichtiger Zusammenhang zwischen der Spannung und dem Primärstrom gefordert wird. Bei der Auslegung des Stromtransformators ist darauf zu achten, dass der weichmagnetische Kern durch den vorgesehenen primärseitigen Nennstrom nicht in die Sättigung gelangt. Bei bekannten Stromtransformatoren werden daher zumeist niederpermeable Ringkerne eingesetzt, die relativ große geometrische Abmessungen aufweisen. Daneben ist auch der Einsatz von Ringbandkernen bekannt, die mit dem Element Kobald einen recht teuren und unweltschädlichen Bestandteil aufweisen.such Current transformers generate a voltage proportional to the primary current in the secondary winding, in particular a linear and in-phase relationship between the voltage and the primary current is required. In the Design of the current transformer is to ensure that the soft magnetic core through the provided primary side Rated current is not in saturation arrives. In known current transformers are therefore usually niederpermeable ring cores used, the relatively large geometric Dimensions have. In addition, there is also the use of toroidal cores known that with the element Kobald a rather expensive and environmentally harmful component exhibit.

Ein Stromtransformator ist beispielsweise aus der WO 98/36432 bekannt. Der Stromtransformator ist für die Messung von Netzwechselstrom mit Gleichstromanteilen vorgesehen. Die Sekundärwicklung wird durch einen Bürdenwiderstand niederohmig abgeschlossen. Der Spannungsabfall am Bürdenwiderstand dient als Meßsignal. Zur Erhöhung der Gleichstromtoleranz ist in dem Sekundärstromkreis eine Diode vorgesehen. Hierdurch soll eine Überdimensionierung des Magnetkern vermieden werden. Der Stromtransformator kann auch zwei Sekundärstromkreise aufweisen, in denen sich jeweils Bürdenwiderstände und Dioden befinden, wobei die Dioden antiparallel geschaltet sind. Beide Sekundärstromkreise sind somit als Meßstromkreise ausgebildet. Als geeignete Materialien für die Magnetkerne werden weichmagnetische, hochpermeable, amorphe oder nanokristalline Legierungen mit hoher Sättigungsinduktion genannt.A current transformer is for example from the WO 98/36432 known. The current transformer is intended for the measurement of alternating current with DC components. The secondary winding is terminated by a burden resistance low. The voltage drop across the load resistor serves as a measuring signal. To increase the DC tolerance, a diode is provided in the secondary circuit. As a result, over-dimensioning of the magnetic core is to be avoided. The current transformer may also have two secondary circuits, in each of which burden resistors and diodes are located, wherein the diodes are connected in anti-parallel. Both secondary circuits are thus designed as measuring circuits. Suitable materials for the magnetic cores are called soft magnetic, highly permeable, amorphous or nanocrystalline alloys with high saturation induction.

Daneben sind Stromwandler bekannt, die eine Primärwicklung und eine als Kompensationwicklung ausgeführte Sekundärwicklung aufweisen. Durch die Kompensationswicklung wird von außen ein Kompensationsstrom eingespeist, der gerade die durch den Primärstrom erzeugte Magnetisierung kompensiert. Bei einem derartigen, beispielsweise aus der EP 0 294 590 bekannten Stromwandler wird somit der magnetische Fluss durch den Kompensationsstrom auf Null kompensiert. Nachteilig ist das Erfordernis einer zusätzlichen Stromquelle für den Kompensationsstrom.In addition, current transformers are known which have a primary winding and a secondary winding designed as a compensation winding. By the compensation winding, a compensation current is fed from the outside, which compensates just the magnetization generated by the primary current. In such, for example from the EP 0 294 590 known current transformer thus the magnetic flux is compensated by the compensation current to zero. A disadvantage is the requirement of an additional current source for the compensation current.

Aus der US 3 031 600 , der DE 23 03 906 A , der DE 297 08 694 U1 , der DD 214 458 B , der EP 0 157 881 A1 und der US 5 432 439 A ist jeweils ein Stromtransformator mit

  • – einem weichmagnetischen, metallischen Ringbandkern,
  • – einer Primärwicklung,
  • – einer auf den Ringbandkern aufgebrachten Sekundärwicklung, die als Meßwicklung ausgelegt ist, und
  • – einer auf den Ringbandkern aufgebrachten, einen geschlossenen Stromkreis bildenden Kompensationswicklung definierter Impedanz bekannt, wobei in der Kompensationswicklung ausschließlich ein durch Induktion aufgrund der Magnetisierungsänderung des Ringbandkerns erzeugter Kompensationsstrom fließt. Aus der US 3 031 600 ist es darüber hinaus bekannt im Stromkreis der Kompensationswicklung ein oder mehrere passive Bauelemente vorzusehen.
From the US 3,031,600 , of the DE 23 03 906 A , of the DE 297 08 694 U1 , of the DD 214 458 B , of the EP 0 157 881 A1 and the US 5 432 439 A is in each case a current transformer with
  • A soft-magnetic, metallic toroidal core,
  • - a primary winding,
  • - Applied to the ring core core secondary winding, which is designed as Meßwicklung, and
  • - An applied to the toroidal core, a closed circuit forming compensation winding defined impedance known, wherein in the compensation winding exclusively flows generated by induction due to the magnetization change of the toroidal core compensation current. From the US 3,031,600 It is also known in the circuit of the compensation winding to provide one or more passive components.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stromtransformator derart weiterzubilden, dass dieser bei vergleichbaren Kernabmessungen zu bekannten Stromtransformatoren für einen höheren Nennstrom ausgelegt ist, aufwändige Komponenten wie eine Kompensationsstromquelle nicht erfordert und dennoch eine zum Primärstrom lineare und phasenrichtige Spannung liefert. Eine weitere Aufgabe besteht darin einen Haushaltsstromzähler mit einem diese Eigenschaften aufweisenden Stromtransformator anzugeben.The The object of the invention is a current transformer such to further develop that this with comparable core dimensions too known current transformers for a higher rated current is designed, elaborate Components such as a compensation power source does not require and nevertheless one to the primary current provides linear and in-phase voltage. Another task exists in it a household electricity meter specify with a current transformer having these properties.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch einen Stromtransformator mit den Merkmalen des Anspruchs 1The the first task is solved by a current transformer having the features of claim 1

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Stromtransformators ist insbesondere in der Kompensationswicklung zu sehen. Diese Kompensationswicklung ist zusätzlich zu der als Meßwicklung aufgebrachten Sekundärwicklung auf den Ringbandkern aufgebracht und dient nicht als Meßwicklung. Die Kompensationswicklung weist eine definierte Impedanz auf, wobei die Impedanz so gewählt wird, dass der Stromtransformator auch bei zu erwartenden Primärströmen oberhalb des eigentlichen Nennstroms noch im Arbeitsbereich bleibt, der durch einen linearen Bereich der Magnetisierungskurve des Magnetkerns gegeben ist. Ohne die Kompensationswicklung würde der Stromtransformator dagegen den Arbeitsbereich bereits verlassen.The Particularity of the current transformer according to the invention is to be seen in particular in the compensation winding. This compensation winding is additional applied to the measuring winding secondary winding applied to the toroidal core and does not serve as Meßwicklung. The Compensation winding has a defined impedance, wherein the impedance chosen is that the current transformer also at expected primary currents above of the actual rated current still remains in the work area, the through a linear portion of the magnetization curve of the magnetic core given is. Without the compensation winding, the current transformer would By contrast, leave the work area already.

Die Funktionsweise des verbesserten Stromtransformators wird nachfolgend näher erläutert. Die Wirkung der Kompensationswicklung auf die Kernmagnetisierung basiert auf dem Gegenfeldprinzip. Die Aussteuerung des Stromtransformators erfolgt durch den in der Primärwicklung fließenden Primärstrom. Der Primärstrom erzeugt in dem Magnetkern einen magnetischen Fluss. Dieser magnetische Fluss induziert in der Kompensationswicklung eine Spannung, die durch das Induktionsgesetz gegeben ist:

Figure 00030001
mit

Uind
Induzierte Spannung in der Kompensationswicklung
f
Frequenz der induzierten Spannung
B
magnetische Flussdichte
N
Windungszahl der Kompensationswicklung
AFe
mittlerer Eisenquerschnitt des Ringkerns
The operation of the improved current transformer will be explained in more detail below. The effect of the compensation winding on the nuclear magnetization is based on the opposing field principle. The modulation of the current transformer is effected by the primary current flowing in the primary winding. The primary current generates a magnetic flux in the magnetic core. This magnetic flux induces in the compensation winding Tension given by the law of induction:
Figure 00030001
With
U ind
Induced voltage in the compensation winding
f
Frequency of the induced voltage
B
magnetic flux density
N
Number of turns of the compensation winding
A Fe
average iron cross-section of the toroidal core

Die Kompensationswicklung bildet erfindungsgemäß einen geschlossenen Stromkreis definierter Impedanz. Somit fließt aufgrund der induzierten Spannung ein Strom in der Kompensationswicklung, der dem erregenden Feld entgegengesetzt ist. Ist die Gesamtimpedanz in der Kompensationswicklung nur wenig verschieden von 0Ω, besitzt dieser Strom, der im weiteren auch als Kompensationsstrom bezeichnet wird, etwa die gleiche Amplitudenfunktion wie der erregende Primärstrom, der den im Magnetkern vorliegenden magnetischen Fluss erzeugt hat, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen. Der Kompensationsstrom erzeugt seinerseits einen magnetischen Fluss im Magnetkern mit zu dem durch den Primärstrom erzeugten Fluss entgegengesetzer Richtung. Der sich im Magnetkern einstellende Fluss ergibt sich somit durch Addition des durch den Primärstrom erzeugten Flusses und des durch den induzierten Kompensationsstrom erzeugten Flusses. Bei verschwindender Impedanz der Kompensationswicklung würde, bei Vernachlässigung von Streufeldern, eine vollständige Feldkompensation eintreten, wodurch allerdings auch in der als Meßwicklung ausgebildeten Sekundärwicklung kein Meßsignal mehr vorhanden wäre. Durch die definierte Einstellung der Impedanz der Kompensationswicklung wird dagegen nur eine definierte, teilweise Flusskompensation erzielt. Bei gleichem Primärstrom wird der Magnetkern des erfindungsgemäßen Stromtransformators somit weniger stark ausgesteuert als der Magnetkern eines ansonsten identischen Stromtransformators ohne Kompensationswicklung. Durch die Wahl der Impedanz der Kompensationswicklung wird der Grad der Flussreduzierung und damit die Erhöhung des zulässigen Primärstroms festgelegt, bei dem der Stromtransformator noch im Arbeitsbereich bleibt.The Compensation winding forms a closed circuit according to the invention defined impedance. Thus, due to the induced Voltage a current in the compensation winding, the exciting Field is opposite. Is the total impedance in the compensation winding only slightly different from 0Ω, has this current, which also serves as a compensation current is called, about the same amplitude function as the exciting Primary current, which has generated the magnetic flux present in the magnetic core, but with opposite sign. The compensation current is generated in turn, a magnetic flux in the magnetic core with to through the primary stream generated flow opposite direction. Which is in the magnetic core adjusting flux thus results by adding the by the primary current generated flow and by the induced compensation current generated river. With vanishing impedance of the compensation winding would, neglected of stray fields, a complete Field compensation occur, which, however, also in the measuring winding trained secondary winding no measuring signal more would be available. Due to the defined setting of the impedance of the compensation winding In contrast, only a defined, partial flow compensation is achieved. At the same primary current the magnetic core of the current transformer according to the invention is thus less heavily controlled than the magnetic core of an otherwise identical Current transformer without compensation winding. By choosing the Impedance of the compensation winding becomes the degree of flux reduction and thus the increase the permissible primary current fixed at which the current transformer is still in the work area remains.

Ein ohmscher Anteil der Impedanz ist durch den Wicklungswiderstand der Kompensationswicklung vorgegeben und beeinflussbar. Daneben sind im Stomkreis der Kompensationswicklung zur Einstellung der definierten Impedanz ein oder mehrere passive Bauelemente vorhanden. Der ohmsche Anteil kann dabei durch ein Widerstandselement beeinflußt werden.One ohmic component of the impedance is due to the winding resistance of the Compensation winding predetermined and influenced. Next to it are in the circuit of the compensation winding for setting the defined Impedance one or more passive components present. The ohmic Share can be influenced by a resistive element.

Im Stromkreis der Kompensationswicklung ist als passives Bauelemente eine Induktivität L und/oder eine Kapazität C vorhanden. Durch die somit erzeugten induktiven und kapazitiven Anteile der Impedanz kann insbesondere das Frequenzverhalten beeinflusst werden.in the Circuit of the compensation winding is called passive components an inductance L and / or a capacity C available. By the thus generated inductive and capacitive Parts of the impedance can in particular affect the frequency response become.

Die passiven Bauelemente können in Reihen- und/oder Parallelschaltung(en) miteinander verkoppelt sein, wobei insbesondere L-C-Kombinationen bevorzugt werden.The passive components can coupled in series and / or parallel circuit (s) with each other in particular L-C combinations are preferred.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Ringbandkern aus einer nanokristallinen Legierung. Derartige nanokristalline Legierungen sind an sich bekannt.In a particularly preferred embodiment the ring band core consists of a nanocrystalline alloy. such Nanocrystalline alloys are known per se.

Besonders bevorzugt werden Ringbandkerne aus einer nanokristallinen Eisenbasislegierung. Derartige Legierungen sind an sich beispielsweise aus der EP 0 271 657 A bekannt mit der Zusammensetzung [Fe1-aMa]100-x-y-z-α CuxSiyBzM'α, wobei M Co und/oder Ni ist und M ausgewählt ist aus Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti und Mo und weiterhin gilt: 0 ≤ a ≤ 0,5, 0,1 ≤ x ≤ 3, 0 ≤ y ≤ 30, 0 ≤ 2 ≤ 25, 5 ≤ y + z ≤ 30 und 0,1 ≤ α ≤ 30.Ring band cores made from a nanocrystalline iron-based alloy are particularly preferred. Such alloys are per se, for example, from EP 0 271 657 A known with the composition [Fe 1-a Ma] 100-xyz-α Cu x Si y B z M ' α , where M is Co and / or Ni and M is selected from Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti and Mo and further holds: 0 ≦ a ≦ 0.5, 0.1 ≦ x ≦ 3, 0 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ 2 ≦ 25, 5 ≦ y + z ≦ 30, and 0.1 ≦ α ≦ 30.

Üblicherweise wird die Windungszahl der Kompensationswicklung deutlich kleiner sein als die Windungszahl der als Meßwicklung ausgeführten Sekundärwicklung, wobei bevorzugt die Windungszahl der Kompensationswicklung nicht mehr als 1/10 der Windungszahl der Sekundärwicklung beträgt.Usually the number of turns of the compensation winding becomes significantly smaller its than the number of turns of the secondary winding designed as measuring winding, wherein preferably the number of turns of the compensation winding is not is more than 1/10 of the number of turns of the secondary winding.

Der Stromtransformator kann insbesondere als Durchsteckwandler mit der Windungszahl eins für die Primärwicklung ausgeführt sein. Bei einem Durchsteckwandler ist der die Primärwicklung bildende Stromleiter durch ein Innenloch des Ringbandkerns gesteckt und nicht auf den Ringbandkern aufgewickelt.Of the Current transformer can in particular as a plug-through with the Turn number one for the primary accomplished be. In a plug-through converter, this is the primary winding forming current conductor inserted through an inner hole of the toroidal core and not wound up on the toroidal core.

Die Kompensationswicklung ist insbesondere elektrisch gekapselt, d.h. die Kompensationswicklung weist keinen Anschlusspunkt auf, an dem eine Spannung von außen abgreifbar ist oder an dem die Kompensationswicklung mit anderen Komponenten elektrisch verbindbar ist. Beispielsweise kann der mit der Kompensationswicklung versehene Ringbandkern in einem Gehäuse angeordnet sein, wobei die Kompensationswicklung nicht aus dem Gehäuse herausgeführt ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Kompensationswicklung vollständig vergossen sein.The Compensation winding is in particular electrically encapsulated, i. the compensation winding has no connection point at which a tension from outside can be tapped or on which the compensation winding with others Components is electrically connected. For example, with the Compensation winding provided ring band core arranged in a housing be, with the compensation winding is not led out of the housing. In another embodiment may the compensation winding completely to be shed.

Insbesondere ist der Stromtransformator zur Verwendung in einem Haushaltsstromzähler für niederfrequente (50 Hz oder 60 Hz) Wechselstromnetze vorgesehen. Hierbei ist die Primärwicklung mit dem Wechselstromnetz verbunden, insbesondere wird die Primärwicklung von einem stromführenden Leiter des Wechselstromnetzes gebildet. Die Sekundärwicklung ist elektrisch mit einer weiteren Komponente des Haushaltsstromzählers elektrisch verbunden, sodass eine Auswertung der Spannung an der Sekundärwicklung als Maß für den Primärstrom erfolgen kann.In particular, the current transformer is intended for use in a household electricity meter for low frequency (50 Hz or 60 Hz) AC grids. Here, the primary winding is connected to the AC mains, in particular, the Primary winding formed by a current-carrying conductor of the AC network. The secondary winding is electrically connected electrically to a further component of the household electricity meter, so that an evaluation of the voltage at the secondary winding can be made as a measure of the primary current.

In einer Ausführungsform ist die als Meßwicklung ausgeführte Sekundärwicklung elektrisch mit einem A/D-Wandler zur Erzeugung eines digitalen, dem zu messenden Netzstrom proportionalen Digitalsignals verbunden ist und das von dem A/D-Wandler erzeugte Digitalsignal wird einer digitalen Signalverarbeitung unterzogen.In an embodiment is that as Meßwicklung executed secondary winding electrically with an A / D converter to produce a digital, connected to the measured mains current proportional digital signal is and the digital signal generated by the A / D converter is a subjected to digital signal processing.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to an embodiment and the drawing explained in more detail. It demonstrate:

1 einen Stromtransformator 1 a current transformer

2 den Aufbau eines Haushaltsstromzählers. 2 the construction of a household electricity meter.

1 zeigt einen Stromtransformator mit einem weichmagnetischen Ringbandkern 1 aus einer nanokristallinen Eisenbasislegierung mit der Zusammensetzung Fe73,5Cu1Nb3Si15,5B7 und einer Banddicke von ca. 20 μm auf. Die Sättigungsinduktion beträgt 1,2 T. 1 shows a current transformer with a soft magnetic annular band core 1 from a nanocrystalline iron-based alloy having the composition Fe 73.5 Cu 1 Nb 3 Si 15.5 B 7 and a strip thickness of about 20 μm. The saturation induction is 1.2 T.

Auf den Ringbandkern 1 ist wie bei herkömmlichen Stromtransformatoren eine Sekundärwicklung 2 aufgebracht, die als Meßwicklung ausgebildet ist und üblicherweise durch einen hier nicht dargestellten Bürdenwiderstand abgeschlossen wird. Die Sekundärwicklung 2 weist beispielsweise 2000 Windungen auf. Die Sekundärwicklung 2 ist in der Regel über den gesamten Umfang des Ringbandkerns 1 verteilt, in 1 jedoch – auch aus Gründen der Darstellbarkeit – als Sektorwicklung dargestellt. Durch ein Innenloch 3 ist ein die Primärwicklung 4 bildender Stromleiter geführt, der den zu messenden Primärstrom führt. Insoweit handelt es sich um einen bekannten Stromtransformator.On the ring band core 1 is a secondary winding as in conventional current transformers 2 applied, which is designed as a measuring winding and is usually completed by a burden resistor, not shown here. The secondary winding 2 has, for example, 2000 turns. The secondary winding 2 is usually over the entire circumference of the toroidal core 1 distributed, in 1 however - also for reasons of representability - represented as sector winding. Through an inner hole 3 one is the primary winding 4 forming conductor which leads the primary current to be measured. In that regard, it is a known current transformer.

Erfindungsgemäß ist nunmehr weiterhin eine Kompensationswicklung 5 auf den Ringbandkern 1 aufgebracht, der beispielsweise 100 Windungen aufweist. Die Kompensationswicklung 5 bildet einen geschlossenen Stromkreis, in dem ausschließlich ein durch Induktion aufgrund der Magnetisierungsänderung des Ringbandkerns 1 aufgrund des Primärstroms erzeugter Kompensationsstrom fließt.According to the invention now continues to be a compensation winding 5 on the ring band core 1 applied, for example, has 100 turns. The compensation winding 5 forms a closed circuit in which only one by induction due to the magnetization change of the toroidal core 1 due to the primary current generated compensation current flows.

Im Ausführungsbeispiel ist die Kompensationswicklung 5 mittels einer Parallelschaltung einer Kapazität 6 und einer Induktivität 7 geschlossen. Durch den Widerstand der Kompensationswicklung 5, die Kapazität 6 und die Induktivität 7 wird eine definierte Impedanz des so gebildeten Stromkreises eingestellt. Die Impedanz wird dabei so gewählt wird, dass der Stromtransformator auch bei zu erwartenden Primärströmen oberhalb des eigentlichen Nennstroms noch im Arbeitsbereich bleibt, der durch einen linearen Bereich der Magnetisierungskurve des Ringbandkerns gegeben ist. Ohne die Kompensationswicklung würde der Stromtransformator dagegen den Arbeitsbereich bereits verlassen.In the embodiment, the compensation winding 5 by means of a parallel connection of a capacitor 6 and an inductance 7 closed. Due to the resistance of the compensation winding 5 , the capacity 6 and the inductance 7 a defined impedance of the circuit thus formed is set. The impedance is chosen so that the current transformer remains at expected primary currents above the actual nominal current still in the work area, which is given by a linear region of the magnetization curve of the toroidal core. Without the compensation winding, however, the current transformer would already leave the work area.

Die Impedanz kann durch Wahl des Wicklungswiderstandes der Kompensationswicklung 5 und ggf. zusätzlicher Induktivitäten, Kapazitäten und Widerstände in Reihen- und oder Parallelschaltung in definierter Weise eingestellt werden, um den gewünschten Kompensationsstrom aufgrund der Induktionswirkung zu erzielen.The impedance can be selected by selecting the winding resistance of the compensation winding 5 and possibly additional inductances, capacitances and resistances are set in series and / or parallel connection in a defined manner in order to achieve the desired compensation current due to the induction effect.

2 zeigt die wesentlichen Komponenten eines elektronischen Energiezählers, in dem der erfindungsgemäße Stromtransformator vorteilhaft eingesetzt werden kann. 2 shows the essential components of an electronic energy meter, in which the current transformer according to the invention can be advantageously used.

Das 50Hz-Stromnetz wird durch die Stromleiter 8, 9 gebildet. Der Stromleiter 9 ist führt den Netzstrom über die Primärwicklung 4 des Stromtransformators 10. Die hierdurch in der Sekundärwicklung 2 induzierte Spannung wird einem ersten Signalverarbeitungsmodul 11 zugeführt, das eine analoge Signalverarbeitung sowie eine Wandlung des Analogsignals in ein Digitalsignal vornimmt. Das Signalverarbeitungsmodul 11 greift weiterhin über einen Vorwiderstand 12 die Netzspannung ab. Das digitale Ausgangssignal des Signalverarbeitungsmoduls 11 wird einem zweiten Signalverarbeitungsmodul 13 zugeführt, das eine digitale Signalverarbeitung vornimmt, insbesondere eine Fehlerkorrektur und die Multiplikation des Strom- und Spannungssignals. Über eine Schnittstelle, die sowohl elektrisch als auch optisch ausgeführt sein kann, kann das Ausgangssignal des Signalverarbeitungsmoduls 13 weiterverarbeitet werden. Das Signalverarbeitungsmodul 13 kann auch mit weiteren nicht dargestellten Komponenten verbunden sein, wie insbesondere einem Anzeigemodul oder einer Eingabeeinheit.The 50Hz power grid is powered by the power conductors 8th . 9 educated. The conductor 9 is the mains current through the primary winding 4 of the current transformer 10 , The resulting in the secondary winding 2 induced voltage is a first signal processing module 11 supplied, which performs an analog signal processing and a conversion of the analog signal into a digital signal. The signal processing module 11 continues to use a series resistor 12 the mains voltage. The digital output signal of the signal processing module 11 becomes a second signal processing module 13 supplied, which performs a digital signal processing, in particular an error correction and the multiplication of the current and voltage signal. An interface, which can be implemented both electrically and optically, the output signal of the signal processing module 13 be further processed. The signal processing module 13 can also be connected to other components not shown, in particular a display module or an input unit.

Der Stromtransformator 10 ist in der oben näher beschriebenen erfindungsgemäßen Weise aufgebaut und weist hierzu die geschlossene Kompensationswicklung 5 auf, die nicht als Meßwicklung dient.The current transformer 10 is constructed in the manner described above in more detail according to the invention and has for this purpose the closed compensation winding 5 on, which does not serve as Meßwicklung.

Claims (10)

Stromtransformator mit – einem weichmagnetischen, metallischen Ringbandkern (1), – einer Primärwicklung (4), – einer auf den Ringbandkern (1) aufgebrachten Sekundärwicklung (2), die als Meßwicklung ausgelegt ist, und – einer auf den Ringbandkern (1) aufgebrachten, einen geschlossenen Stromkreis bildenden Kompensationswicklung (5) definierter Impedanz, wobei in der Kompensationswicklung (5) ausschließlich ein durch Induktion aufgrund der Magnetisierungsänderung des Ringbandkerns (1) erzeugter Kompensationsstrom fließt und – im Stromkreis der Kompensationswicklung (5) ein oder mehrere passive Bauelement vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis der Kompensationswicklung (5) als passives Bauelement eine Induktivität (7) und/oder eine Kapazität (6) vorhanden ist.Current transformer with - a soft-magnetic metallic ring band core ( 1 ), - a primary winding ( 4 ), - one on the ring band core ( 1 ) applied Se customer development ( 2 ), which is designed as Meßwicklung, and - one on the ring band core ( 1 ) applied, a closed circuit forming compensation winding ( 5 ) of defined impedance, wherein in the compensation winding ( 5 ) only one by induction due to the magnetization change of the toroidal core ( 1 ) flows compensating current and - in the circuit of the compensation winding ( 5 ) one or more passive components are present, characterized in that in the circuit of the compensation winding ( 5 ) as a passive component an inductance ( 7 ) and / or a capacity ( 6 ) is available. Stromtransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als passive Bauelemente die Induktivität (7) und die Kapazität (6) in Reihen- oder Parallelschaltung vorhanden sind.Current transformer according to claim 1, characterized in that as passive components, the inductance ( 7 ) and the capacity ( 6 ) are present in series or parallel connection. Stromtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbandkern (1) aus einer nanokristallinen Legierung besteht.Current transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the toroidal core ( 1 ) consists of a nanocrystalline alloy. Stromtransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbandkern (1) aus einer nanokristallinen Eisenbasislegierung besteht.Current transformer according to claim 3, characterized in that the toroidal core ( 1 ) consists of a nanocrystalline iron-based alloy. Stromtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungszahl der Kompensationswicklung (5) nicht mehr als 1/10 der Windungszahl der Sekundärwicklung (2) beträgt.Current transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the number of turns of the compensation winding ( 5 ) not more than 1/10 of the number of turns of the secondary winding ( 2 ) is. Stromtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungszahl der Primärwicklung eins ist.Current transformer according to one of the preceding Claims, characterized in that the number of turns of the primary winding one is. Stromtransformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationswicklung (5) elektrisch gekapselt ist.Current transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation winding ( 5 ) is electrically encapsulated. Haushaltsstromzähler für 50 Hz Wechselstromnetze mit einem Stromtransformator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Household electricity meter for 50 Hz AC grids with a current transformer ( 10 ) according to any one of the preceding claims. Haushaltsstromzähler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die Primärwicklung (4) und die als Meßwicklung ausgebildete Sekundärwicklung (2) mit dem Wechselstromnetz bzw. weiteren Komponenten des Haushaltsstromzählers elektrisch in Verbindung stehen.Domestic electricity meter according to claim 8, characterized in that only the primary winding ( 4 ) and formed as a measuring winding secondary winding ( 2 ) are electrically connected to the AC mains or other components of the household electricity meter. Haushaltsstromzähler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als Meßwicklung ausgeführte Sekundärwicklung (2) elektrisch mit einem A/D-Wandler zur Erzeugung eines digitalen, dem zu messenden Netzstrom proportionalen Digitalsignals verbunden ist und das von dem A/D-Wandler erzeugte Digitalsignal einer digitalen Signalverarbeitung unterzogen wird.Domestic electricity meter according to claim 8 or 9, characterized in that the measuring winding designed as a secondary winding ( 2 ) is electrically connected to an A / D converter for generating a digital digital signal proportional to the line current to be measured, and the digital signal generated by the A / D converter is subjected to digital signal processing.
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