DE1230461B - Mehrlochkern vom Leitertyp - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al - 37/06

Nummer: 1230461

Aktenzeichen: A 45100IX c/21 al

Anmeldetag: 28. Januar 1964

Auslegetag: 15. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetvorrichtungen und im besonderen auf sogenannte Mehrlochkerne vom Leitertyp.

Ein Mehrlochkern vom Leitertyp ist eine Vorrichtung, die einen Magnetkern aus Ferrit in Form eines magnetischen Netzwerkes aufweist, der ein Eingangsjoch besitzt, auf dem eine Aktivierungwicklung angebracht ist. Diesem Eingangsjoch liegt ein Ausgangsjoch magnetisch in Serie, das eine Ausgangswicklung trägt. Dem Eingangs- und dem Ausgangsjoch liegen mehrere Nebenschlußjoche parallel, von denen einige bestimmte Steuerwicklungen tragen. Diese Nebenschlußjoche sind so eingerichtet, daß nach dem Zurückstellen des magnetischen Flusses in dem Kern ein Signal, das an die Aktivierungswicklung angelegt ist, in der Ausgangswicklung ein Signal hervorrufen kann, sofern alle Steuerwicklungen unter Strom stehen. Sofern aber nur eine einzige der Steuerwicklungen nicht erregt ist, erscheint in der Ausgangswicklung gar kein oder ein stark reduziertes Signal.

Mehrlochkerne vom Leitertyp sind bekannt, und es ist auch bekannt die Aktivierungswicklung sowie die Ausgangswicklung auf den beiden Endsprossen dieser Leiter anzubringen. Zwischen den beiden Endsprossen sollte eine gerade Anzahl weiterer Sprossen liegen, die die Nebenschlußjoche bilden. Die Steuerwicklungen sind im Normalfall auf jeder zweiten, d. h. auf jeder geradzahligen Sprosse angebracht, sofern man mit der Zählung an dem Eingangsjoch beginnt und das Ausgangsjoch bei der Zählung ausläßt. Mehrlochkerne vom Leitertyp können beispielsweise in elektromagnetischen Schutzvorrichtungen verwendet werden, in denen Zuschaltsignale mit Rückstellsignalen abwechseln und die entsprechende Ausgangssignale erzeugen, wenn alle Steuerwicklungen erregt sind. Wenn aber nur erne einzige der Steuerwicklungen auf den dazwischenliegenden Jochen nicht erregt ist, weil in der zu überwachenden Anlage ein Fehler aufgetreten ist, ist das Ausgangsjoch magnetisch kurzgeschlossen, so daß in der Ausgangswicklung keine Signale mehr entstehen. Das Ausbleiben der Ausgangssignale kann dann zur Anzeige eines Fehlers herangezogen werden. Mehrlochkerne mit Leiternetzwerken können auch in logischen Schaltungen, beispielsweise als »Und«-Torschaltungen, verwendet werden.

Um ein Ausgangssignal zu erhalten, wenn die Steuerwicklungen alle erregt sind, muß die magnetomotorische Kraft, die von jeder Steuerwicklung im erregten Zustand erzeugt wird, ausreichend sein, der magnetomotorischen Kraft entgegenzustehen, die auf Grund der Aktivierungswicklung in dem in Frage Mehrlochkern vom Leitertyp

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Roy Hutchins, Muxloe, Leicester;

John Edmund Robson, Glenfield, Leicester

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 29. Januar 1963 (3657) - -

kommenden Joch herrscht. Die Sprosse, die eine Steuerwicklung trägt, muß jedoch für den magnetischen Fluß der Aktivierungswicklung einen Weg geringen magnetischen Widerstandes darstellen, wenn die Steuerwicklung nicht erregt ist.
In den bisher bekannten Mehrlochkernen vom Leitertyp sind die Rückstellwicklungen längs des Leiternetzwerkes verteilt angeordnet, und zwar so, daß sie um die Joche neben den Fenstern ungeradzahliger Zählung herumgelegt sind, sofern man von dem Joch aus zählt, das die Aktivierungswicklung trägt. Die Rückstellwicklungen neigten daher dazu, in den mit einer Steuerwicklung versehenen Sprossen des Leiternetzwerkes eine magnetomotorische Kraft hervorzurufen, die mit der magnetomotorischen Kraft der Steuerwicklungen gleichsinnig ist.

Der Ausdruck »Fenster« soll hier eine Öffnung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Sprossen des Leiternetzwerkes bedeuten.

Es besteht immer die Gefahr, daß in einer Steuerwicklung ein Kurzschluß auftritt, d. h., daß eine oder auch mehrere Windungen der Steuerwicklung eine geschlossene Kurzschlußschleife bilden. Es ist bekannt, daß eine geschlossene Kurzschlußschleife jede Änderung des magnetischen Flusses behindert. Daher kann das Zusammenbrechen des magnetischen Flusses auf Grund eines Kurzschlusses der Steuerwicklung verzögert werden. Darüber hinaus kann jede Abschwächung des magnetischen Flusses durch die

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magnetomotorische Kraft der Rückstellwicklungen F i g. 2 zeigt einen Mehrlochkern nach F i g. 1, bei

zumindest teilweise wiederaufgehoben werden. dem die Rückstellwicklung nach der Erfindung ange-

Da unter normalen Betriebsbedingungen Aktivie- ordnet ist;

rungs- und Rückstellsignale abwechselnd zugeführt F i g. 3 und 4 zeigen den Mehrlochkern nach

werden, wird das Ansprechen auf den Wegfall eines 5 F i g. 2, jedoch ist für die Rückstellwicklungen eine

Steuersignals somit verzögert sein, so daß noch für andere erfindungsgemäße Anordnung getroffen;

eine gewisse Zeitspanne auch weiterhin Ausgangs- F i g. 5, 6 und 7 entsprechen den F i g. 2, 3 und 4.

signale erscheinen, was zur Folge hat, daß der Weg- Es werden jetzt nur zusätzliche Kurzschlußwicklun-

fall des Steuersignals erst nach einer teilweise erheb- gen verwendet, die auf den mit einer Steuerwicklung

liehen zeitlichen Verzögerung bemerkt werden kann. io versehenen Sprossen sitzen.

Wenn es sich nun um eine Schutz- oder Über- Nun soll auf die Fig. 1 Bezug genommen werden, wachungsvorrichtung handelt, bei der der Wegfall Die bisher bekannten Mehrlochkerne vom Leitertyp des Steuersignals prompt bemerkt werden muß, kann sind aus einer Leiter aus Ferrit aufgebaut, die Seitendiese zeitliche Verzögerung im Ansprechen auf den joche besitzen, über die in einem bestimmten Ab-Wegfall des Steuersignals schwerwiegende Folgen 15 stand voneinander Sprossen gelegt sind. In der darnach sich ziehen. Daher ist es Ziel der Erfindung, gestellten Anordnung sind acht Sprossen gezeigt; das einen Mehrlochkern vom Leitertyp anzugeben, in soll aber nur als Beispiel gelten. Üblicherweise sind dem diese Nachteile nicht auftreten, der also auf den jedoch eine geradzahlige Anzahl von Sprossen vor-Wegfall eines Steuersignals auch dann prompt an- gesehen (die Endsprossen mitgezählt). Auf der ersten spricht, wenn sich in einer Steuerwicklung ein Kurz- 20 Sprosse ist eine Aktivierungswicklung vorgesehen, Schluß ausgebildet hat. während um die achte, d. h. letzte Sprosse eine Aus-

Ein solcher Mehrlochkern vom Leitertyp aus gangswicklung herumgelegt ist. Auf den dazwischen-

einem magnetischen Ferrit mit zwei Endsprossen, auf liegenden Sprossen 2, 4 und 6 sind Steuerwicklungen

denen eine Eingangswicklung und eine Ausgangs- angeordnet, während die Rückstellwicklungen auf

wicklung angeordnet sind, ferner mit einer geraden 25 den Seitenjochen sitzen, die an die Fenster Wl, W 3,

Anzahl von Zwischensprossen, die zum Teil mit W 5 und W 7 angrenzen.

Steuerwicklungen versehen sind, und mit einer Rück- Wenn an die Steuerwicklungen dieser Anordnung

Stellwicklung ist nach der Erfindung dadurch gekenn- Signale angelegt sind, so hat man gefunden, daß ein

zeichnet, daß die Rückstellwicklung in der Nähe der Signal an der Aktivierungswicklung, das auf ein

die Ausgangswicklung tragenden Endsprosse kon- 30 Rückstellsignal folgt, in der Ausgangswicklung ein

zentriert ist, so daß die die Rückstellung des magne- Signal hervorruft. Wenn jedoch in dem Augenblick,

tischen Flusses bewirkende magnetomotorische Kraft zu dem das Aktivierungssignal, also das Eingangs-

den Zwischenprossen durch die Seitenjoche des signal, angelegt wird, auch nur eine der Steuerwick-

Transfluxors zugeführt ist. lungen nicht erregt ist, wird kein Ausgangssignal

Wenn die Rückstellwicklungen so angeordnet sind, 35 mehr erzeugt. Das Fehlen eines Ausgangssignals

hat man gefunden, daß ein Kurzschluß in den Steuer- kann dann beispielsweise dazu herangezogen werden,

wicklungen die Wirkung der Steuerwicklungen nun das Fehlen eines Steuersignals anzuzeigen,

nicht mehr beeinträchtigt, sondern diese Wirkungen Die genaue Theorie von Transfluxoren ist ziemlich

vielmehr erhöht. Die Wirkungen der Steuerwicklun- verwickelt. Das Nachfolgende kann aber als eine ver-

gen bestehen bekanntlich darin, in einer Seitensprosse 40 einfachte Erklärung betrachtet werden, die dazu

einen so großen magnetischen Fluß hervorzurufen, dient, das Verständnis der Erfindung zu erleichtern,

daß dieser Fluß von der magnetomotorischen Kraft Es scheint, daß die gemeinsame Wirkung der

der Eingangs- oder Aktivierungswicklung nicht um- Steuer- und der Rückstellwicklungen einen Restfluß

geschaltet werden kann. Daher sind nach einer hervorrufen, der in der Richtung der Pfeile verläuft,

zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung um eine 45 d. h. einen Fluß, der in den geradzahligen Sprossen

oder mehrere Sprossen, die Steuerwicklungen tragen, nach oben und in den ungeradzahligen Sprossen nach

Kurzschlußwicklungen herumgelegt. unten gerichtet ist. Angenommen sei weiterhin, daß

Es ist günstig, wenn jede eine Steuerwicklung tra- die Steuerwicklungen eine magnetomotorische Kraft

gende Zwischensprösse mit einer Kurzschluß wick- hervorrufen, die in der gleichen Richtung wie die

lung versehen ist. 50 magnetischen Restflüsse in Richtung der Pfeile wirkt.

Sieht man eine solche Kurzschlußwicklung vor, so Wenn nun an die Aktivierungswicklung ein Aktivie-

ist es möglich, ohne Beeinträchtigung der Wirksam- rungssignal passender Stärke angelegt wird, das eine

keit mit kleineren Steuerwicklungen und/oder mit magnetomotorische Kraft hervorruft, die danach

kleineren Steuersignalen auszukommen. Der Grund strebt, den Restfluß in der Sprosse 1 umzukehren, ist

hierfür liegt darin, daß durch das Vorhandensein ₅₅ der magnetische Fluß, der durch diese magnetomoto-

einer Kurzschlußwicklung jede Änderung des magne- rische Kraft hervorgerufen wird, nicht in der Lage,

tischen Flusses erschwert ist, so daß die durch eine seinen Weg über die Sprosse 2 zu schließen, da die-

Steuerwicklung erzeugte magnetomotorische Kraft, sem magnetischen Fluß in der Sprosse 2 die magne-

die zur Aufrechterhaltung des Magnetflusses gegen tomotorische Kraft der Steuerwicklung 1 entgegen-

die magnetomotorische Kraft der Rückstellwicklung 60 steht. Das gleiche gilt für die Sprossen 4 und 6. Die

erforderlich ist, kleiner sein kann. Magnetisierung in der Sprosse 3 verläuft nach unten,

Bei diesen Anordnungen ist es notwendig, daß die d. h. in der gleichen Richtung wie die magnetomoto-

Steuerwicklungen unter normalen Betriebsbedingun- rische Kraft, die von dem Aktivierungssignal hervor-

gen kontinuierlich erregt werden. gerufen ist. Da aber die Sprosse 3 fast oder gänzlich

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung 65 bis zur Sättigung magnetisiert ist, stellt sie eine

mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Strecke mit hohem magnetischem Widerstand dar.

F i g. 1 zeigt einen Mehrlochkern vom Leitertyp, Das gleiche gilt für die Sprossen 5 und 7. Daraus

wie er bisher bekannt ist; folgt, daß der Magnetfluß, der von dem Aktivierungs-

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signal hervorgerufen worden ist, seinen Kreis nur eine magnetomotorische Kraft, die über einen Kreis über die Sprosse 8 schließen kann, so daß ein Aus- wirkt, der von den Endjochen sowie von den Seitengangssignal erzeugt wird. Wenn jedoch irgendeines der jochen in ihrer vollen Länge gebildet wird. Wenn nun Steuersignale fehlt, beispielsweise das Signal für die in einer der Steuerwicklungen ein Kurzschluß auftritt, Steuerwicklung 1, kann der von dem Eingangssignal 5 kann die magnetomotorische Kraft der Rückstellhervorgerufene Magnetfluß durch die Sprosse 2 hin- wicklung in den Sprossen nun nicht mehr mit ausdurchlaufen, da auf Grund des Fehlens dieses Steuer- reichender Stärke wirken, um den Fluß der Steuersignals in der Sprosse 2 keine entgegengesetzt gerich- wicklungen zu unterstützen, was zur Folge hat, daß tete magnetomotorische Kraft vorhanden ist. Die der Flußabbau nach Wegfall des Steuersignals trotz Sprosse 2 stellt daher eine Strecke mit niedrigem io des aufgetretenen Kurzschlusses ausreichend rasch magnetischem Widerstand dar und kann die Sprosse 6 vor sich geht,
überbrücken. Die Fig.3 zeigt eine abgewandelte Anordnung,

Darauf folgt, daß immer dann, wenn irgendeines in der die Hauptrückstellwicklung RSl auf den

der Steuersignale fehlt, das Ausgangsjoch magnetisch Jochen des vorletzten Fensters W 6 angeordnet ist. In

überbrückt oder kurzgeschlossen ist, so daß kein Aus- 15 diesem Fall ist auf einem Joch des Fensters Wl noch

gangssignal erzeugt werden kann. eine kleine Hilfsrückstellwicklung RS 2 angeordnet,

Dazu muß aber immer vorausgesetzt werden, daß deren Aufgabe es ist, in der Sprosse 7 eine Gegen-

die Steuerwicklungen ausreichend wirksam sind. MMK hervorzurufen, die zusammen mit der MMK

Wenn nämlich auf der anderen Seite in einer der der Steuerwicklung 3 die MMK der Hauptrückstell-

Steuerwicklungen ein Kurzschluß entsteht, ist da- 20 wicklung RSl daran hindert, in der Sprosse 7 zu wir-

durch innerhalb der Steuerwicklung eine geschlossene ken, so daß die MMK der Rückstellwicklung RSl

Kurzschlußschleife bedingt. Diese geschlossene Kurz- ihren Weg durch die Sprosse 8 zu nehmen hat.

schlußschleife widersetzt sich nun, was bekannt ist, Die F i g. 4 zeigt eine weitere Modifikation in der

jeder Änderung des magnetischen Flusses und wider- Anordnung der Rückstellwicklung, die sich von der

setzt sich daher auch dem Verschwinden des magne- 25 Anordnung nach F i g. 3 darin unterscheidet, daß um

tischen Flusses, wenn die Erregung der Steuerwick- das Joch an dem Fenster WS eine weitere kleine

lung verschwindet. Rückstellwicklung RS 3 herumgelegt ist. Es hat sich

Ordnet man nun die Rückstellwicklungen so an, herausgestellt, daß diese kleine Wicklung RS 3 das wie es in der F i g. 1 gezeigt ist, so erzeugen diese Rückstellen des magnetischen Flusses insgesamt ver-Wicklungen magnetomotorische Kräfte, deren Rieh- 30 bessert. Die Rückstellwicklung RS 3 darf aber nur rung mit denen der Pfeile übereinstimmt. Man kann eine kleine MMK abgeben, da sie sonst im Fall einer sehen, daß in den mit Steuerwicklungen versehenen geschlossenen Kurzschlußschleife in einer Steuer-Sprossen die magnetomotorischen Kräfte, die einmal wicklung 3 dazu neigen kann, den magnetischen Fluß von den Steuerwicklungen und ;um anderen von den der Steuerwicklung aufrechtzuerhalten, wie es oben Rückstellwicklungen hervorgerufen werden, in glei- 35 erklärt worden ist.
eher Richtung wirken. Es können auf den Seitenjochen auf die Zuschalt-

Wenn daher die Erregung von einer Steuerwick- wicklung hin noch weitere kleine Rückstellwicklunlung, die eine geschlossene Kurzschlußschleife auf- gen angeordnet werden, sofern die oben angegebenen weist, verschwindet, verzögert die geschlossene Kurz- Bedingungen eingehalten werden,
schlußschleife den Abbau des magnetischen Flusses 40 Es hat sich herausgestellt, daß in einer solchen Ander Steuerwicklung. Zusätzlich unterstützt die Ordnung die Schwierigkeiten, die sich aus einer gemagnetomotorische Kraft der Rückstellwicklung die schlossenen Kurzschlußschleife in einer Steuerwickursprüngliche magnetomotorische Kraft der Steuer- lung ergeben, völlig ausgeschaltet oder zumindest Wicklung und stellt ihren magnetischen Fluß wieder vernachlässigbar klein gemacht werden können, her. Diese beiden Faktoren können nun so zusam- 45 Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß eine menwirken, daß der Magnetfluß in manchen Fällen Kurzschlußwindung in einer Steuerwicklung in Verad infinitum aufrechterhalten wird und daß in ande- bindung mit der hier beschriebenen günstigeren Anren Fällen der Abbau des magnetischen Flusses über Ordnung der Rückstellwicklung noch manche Vor-Gebühr über eine Zeitspanne verzögert wird, wäh- teile bietet, da die Steuerwicklung kleiner gemacht rend der in der Ausgangswicklung noch weiterhin _5o werden kann. Wie es oben erklärt ist, wird die Akti-Impulse erzeugt werden. Wenn der Transfluxor in vierungswicklung nur kurzzeitig erregt, und die einer Schutz- oder Überwachungsvorrichtung ver- MMK einer Steuerwicklung muß ausreichen, um eine wendet wird, kann jedoch diese zeitlich große Ver- Flußumkehr in der in Frage kommenden Sprosse auf zögerung zwischen dem einen Fehler anzeigenden Grund der MMK der Aktivierungswicklung zu verWegfall des Steuersignals und dem das Ansprechen 55 hindern. Daraus folgt, daß die Kurzschlußschleife des Mehrlochkerns bewirkenden Abbau des von ebenfalls dazu neigt, die Änderungsgeschwindigkeit diesem Steuersignal erzeugten Magnetflusses nicht des Magnetflusses zu vermindern. Dadurch kann die hingenommen werden. Steuerwicklung aber kleiner gemacht werden, da eine

Die F i g. 2, 3 und 4 zeigen nun drei verschiedene kleine Verminderung des Magnetflusses die von dem

Anordnungen für die Rückstellwicklungen, mit denen 60 Aktivierungsimpuls hervorgerufen wird, in der Zeit-

man diese Schwierigkeit vermeiden kann. In der spanne zwischen zwei Aktivierungsimpulsen wieder-

F i g. 2 ist die gesamte Rückstellwicklung RS um das aufgehoben wird, sofern man annimmt, daß die

letzte Fenster, d. h. um das Fenster Wl herum ange- Steuerwicklung kontinuierlich erregt ist. Wenn die

ordnet. Die Wicklung kann entweder auf einem der Steuerwicklung dagegen nicht erregt ist, wird der

beiden Seitenjoche des Fensters oder auf der End- 65 Fluß schrittweise bis auf »Null« reduziert. Da dieses

sprosse 8 angebracht sein. Man kann sie aber auch innerhalb, einiger weniger Zyklen vor sich geht, ist

auf die Endsprosse und die Seitenjoche verteilen. das Ansprechvermögen für die meisten Zwecke noch

Eine Rückstellwicklung, die so angeordnet ist, erzeugt schnell genug und auch noch ausreichend gut von

den oben erörterten Fällen unterscheidbar, in denen nämlich der Fluß durch die Rückstell-MMK auf seinen ursprünglichen Wert wieder zurückgebracht wird.

Es soll allerdings noch einmal bemerkt werden, daß in solchen Anordnungen, die mit Kurzschlußschleifen arbeiten, die Steuerwicklungen unter normalen Betriebsverhältnissen kontinuierlich erregt werden müssen.

Die F i g. 5, 6 und 7 zeigen Ausführungsformen, in denen auf den geradzahligen Sprossen, die Steuerwicklungen 1, 2 und 3 tragen, noch Kurzschlußwindungen SSl, SSZ und SS 3 angebracht sind. In solchen Fällen können die Steuerwicklungen kleiner gemacht werden. Das ist immer dann von großem Vorteil, wenn der Wicklungsraum begrenzt ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mehrlochkern vom Leitertyp aus: einem magnetischen Ferrit mit zwei Endsprossen, auf

denen eine Eingangswicklung und eine Ausgangswicklung angeordnet sind, ferner mit einer geraden Anzahl von Zwischensprossen, die zum Teil mit Steuerwicklungen versehen sind, und mit einer Rückstellwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellwicklung in der Nähe der die Ausgangswicklung tragenden Endsprosse konzentriert ist, so daß die Rückstellung des magnetischen Flusses bewirkende magnetomotorische Kraft den Zwischensprossen durch die Seitenjoche des Transfluxors zugeführt ist.

2. Mehrlochkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede eine Steuerwicklung tragende Zwischensprosse zusätzlich mit einer Kurzschlußwicklung versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 315 277;
USA.-Patentschrift Nr. 2 963 591.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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