專利名稱：互感器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種依據(jù)權利要求1前序部分的互感器裝置。
背景技術：
公知用于從通電的初級導體的場中產(chǎn)生用于電氣電路的電壓的互感器裝置，其 中，繞組纏繞芯元件，并且其中，芯元件具有用于初級導體的穿通引導部(DurchfUhrimg)。 通電的初級導體產(chǎn)生電磁場，其中，電磁場的場強隨著電流強度的增加而升高。繞組繞電磁 場中磁路在初級導體周圍布置，由此可以從場中獲取能量，其中，在互感器裝置的接線端上 給出電氣電壓。該電氣電壓可以在與接線端有效連接的電路中作為供電電壓、測量電壓和 /或控制電壓來使用。對此，缺點在于，當初級導體中的電流的電流強度發(fā)生變化時，電壓同樣發(fā)生變 化，其中，尤其是在通電的初級導體中出現(xiàn)短路電流時會出現(xiàn)非常高的電壓，其中，這會導 致電氣電路損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務是指出一種開頭所提及的類型的互感器裝置，利用該互感器 裝置可以避免所提及的缺點，并且利用該互感器裝置可以從通電的初級導體的場中獲取電 壓，其中，該電壓不帶其他開支大的線路技術措施地適合于向電氣和/或電子電路饋電和/ 或供電，利用該電壓能夠可預先確定地限定互感器裝置的最大電壓并且該最大電壓能夠在 很寬的電流強度范圍上基本上保持恒定。依據(jù)本發(fā)明，這通過權利要求1所述的特征得以實現(xiàn)。由此得出的優(yōu)點是，該電壓在初級導體中可預先給定的電流強度以下持續(xù)地成比 例地隨著電流強度的增加而升高，尤其是很陡地升高，并且該電壓有上限并且尤其是不超 過危害或者損害電氣和/或電子電路的電壓量。在此，電壓尤其可以在很寬的電流強度范 圍上基本上恒定，其中，可以向電氣和/或電子電路安全地且可靠地供應電壓，并且可以安 全地且可靠地在很寬的電流強度范圍上使電氣和/或電子電路運行。在此，具有優(yōu)點的是，互感器裝置可以在接線端上具有最高電壓，最高電壓在初級 導體中出現(xiàn)電流強度的情況下，尤其是出現(xiàn)任意高的電流強度的情況下，都不被超過，其 中，最高電壓可以與額定電壓保持可預先給定的比例關系。最高電壓尤其可以相應于額定 電壓的1. 1到5倍，優(yōu)選的是1. 2到3倍，特別優(yōu)選的是1. 3到2倍。在此，具有優(yōu)點的是，當初級導體中出現(xiàn)短路電流時，電壓也受到限制，并且由該 電壓供電的電氣電路不會超負荷。由此，可以使電氣電路，尤其無需開支大的電壓限制線路 地，可靠地在初級導體中很寬的電流強度范圍上運行。本發(fā)明還涉及一種依據(jù)權利要求16前序部分的電氣和/或電子電路，該電氣和/ 或電子電路由依據(jù)本發(fā)明的互感器裝置電壓有效連接，尤其是供應電壓。由此得出的優(yōu)點 是，開關裝置可以簡單、低成本并且節(jié)約空間地構成。尤其能夠以這種方式放棄用于防止電氣和/或電子電路過壓的附加安全措施。與權利要求1 一樣同時構成說明書的一部分的從屬權利要求涉及到本發(fā)明的其 他具有優(yōu)點的構造方案。


參照附圖對本發(fā)明進行詳盡闡述，在這些附圖中，僅示例性地示出了優(yōu)選實施方 式。在此圖1以剖面示意圖示出了第一優(yōu)選實施方式的互感器裝置并且示出了平行于橫 截面剖切的初級導體；圖2以剖面示意圖示出了第二優(yōu)選實施方式的互感器裝置并且示出了平行于橫 截面剖切的初級導體；圖3以剖面示意圖示出了第三優(yōu)選實施方式的互感器裝置并且示出了平行于橫 截面剖切的初級導體；圖4以剖面示意圖示出了第四優(yōu)選實施方式的互感器裝置并且示出了平行于橫 截面剖切的初級導體；圖5以示意圖示出了依據(jù)圖4沿著線A-A剖切的互感器裝置；以及圖6示出了電壓-電流圖，在該電壓-電流圖中示意性地示出了(未加以描述的) 傳統(tǒng)互感器裝置的工作曲線和本互感器裝置的不同優(yōu)選實施方式的兩條不同的工作曲線。
具體實施例方式圖1至5示出了互感器裝置1的不同的優(yōu)選實施方式，該互感器裝置用于從通電 的初級導體6的場中產(chǎn)生用于電氣和/或電子電路的電壓，該互感器裝置包括圍繞著第一 磁路3的第一繞組2，其中，第一磁路3具有用于初級導體6的第一穿通引導部31，其中，為 了防止在互感器裝置1的接線端11上出現(xiàn)過電而設置圍繞著第二磁路5的第二繞組4與 第一繞組2串聯(lián)連接，其中，第二磁路5具有用于初級導體6的第二穿通引導部51，第一磁 路3無氣隙地構成，而第二磁路5包括至少一個氣隙52。借助互感器裝置1可以保證開頭所提及的優(yōu)點和效果，由此得出的優(yōu)點是，該電 壓在初級導體6中可預先給定的電流強度以下，尤其持續(xù)地成比例地，隨著初級導體6中電 流強度的增加而升高，尤其是很陡地升高，并且同時，互感器裝置的接線端11上的電壓即 使在初級導體6中的電流很高且是最高時也不超過可預先確定的電壓量，尤其是不超過可 預先給定的最高電壓76。在此具有優(yōu)點的是，即使在初級導體6中出現(xiàn)短路電流時，這些電流可能是初級 導體6正常工作中額定電壓的100倍、1000倍、10000倍或者100000倍，電壓受到限制，對 此，由該電壓供電的電氣和/或電子電路不會超負荷。由此，可以使電氣和/或電子電路， 尤其不帶開支大的電壓限制線路地，在電流強度劇烈地發(fā)生變化時(尤其是電流強度以系 數(shù)10到100000發(fā)生變化，特別是以系數(shù)50到15000發(fā)生變化，優(yōu)選以系數(shù)200到2000發(fā) 生變化)，可靠地在初級導體6中運行。由此可以保證互感器裝置1在初級導體6中的電 流強度很小時就已經(jīng)向接線端11提供用于使電氣和/或電子電路運行的足夠高的電壓，和 /或初級導體6中的額定電壓可以構成得特別低。
由此得出的優(yōu)點是，電壓在初級導體6中可預先給定的第一電流強度74以下能夠 以持續(xù)地成比例地隨著電流強度的增加而升高的方式構成，尤其是以很陡地升高的方式， 并且該電壓從初級導體6中可預先給定的第二電流強度75起最多略微地升高，尤其是基本 上保持恒定和/或在略微負升高時變小，其中，在初級導體6中任何電流強度的情況下，電 壓都小于可預先給定的最大電壓76。在此，可預先給定的最大電壓76尤其可以選擇在危害 或者損壞電氣和/或電子電路的電壓水平之下，其中，可以安全地且可靠地向電氣和/或電 子電路供應電壓，并且可以安全地且可靠地在很寬的電流強度的范圍上使該電氣和/或電 子電路運行。在初級導體6中的電流強度為可預先給定的額定電流強度時，可在互感器裝置1 的接線端11上給出低于最大電壓76的可預先給定的額定電壓，該額定電流強度通過初級 導體6中電流強度正常時互感器裝置1的正常運行來定義。最大地在接線端11上給出的 最高電壓76可以與額定電壓保持可預先給定的比例關系。最高電壓76尤其可以相應于額 定電壓的1. 1到5倍，優(yōu)選的是1. 2到3倍，特別優(yōu)選的是1. 3到2倍。以具有優(yōu)點的方式，額定電壓與最高電壓76的該比例關系可以借助布置在第二 磁路5中的氣隙52的大小并且借助第一繞組2的第一匝數(shù)與第二繞組4的第二匝數(shù)的比 例關系可預先確定地加以控制。在此尤其可以設置氣隙52以寬度在0. Olmm到0. 5mm之間的方式構成。在此尤其可以設置第一繞組2的第一匝數(shù)與第二繞組4的第二匝數(shù)的比例關系 在2 1與1 2之間。尤其可以設置第一磁路3包括至少一個第一芯元件33，該第一芯元件33構成為 無氣隙地包圍初級導體6。此外，尤其可以設置第二磁路5包括至少一個具有氣隙52的 第二芯元件53，該第二芯元件53構成為帶氣隙地包圍初級導體6。在此，具有優(yōu)點的是，即 使在初級導體6中出現(xiàn)短路電流時，接線端11上的電壓也受到限制，尤其至多與可預先給 定的最高電壓76相等，其中，與接線端11有效連接的電氣和/或電子電路不會超負荷。由 此，可以使電氣和/或電子電路，尤其無需開支大的電壓限制線路地，可靠地并且防止過壓 地運行。初級導體6尤其由構成為交流電的電流流過。該交流電尤其具有國內(nèi)或者國際常 用的頻率，例如16. 6Hz、50Hz或者60Hz，其中，通電的初級導體6的場，尤其是矢量場，也以 相同的頻率周期性地改變。在此，交流電可以構成為任何類型的交流電，例如矩形的或者 鋸齒波形的，其中，對交流電的電流強度的說明相應于具有相同效果的直流電的那些電流 強度。交流電尤其可以正弦曲線形地構成。電流強度的概念在這里表示電流的強度并且用 A(安培)來測量?；ジ衅餮b置1 (只要初級導體6通電)適用于和/或被設置用于轉換電初級導體 6周圍的電磁場中存在的能量。在此，初級導體6中的電流強度是互感器裝置1的輸入量， 而在互感器裝置1的兩個接線端11上給出的電壓，尤其指在兩個接線端11之間給出的電 壓，是互感器裝置1的輸出量，其中，互感器裝置1促使初級導體6周圍形成的電磁場的通 過電流在初級導體6中流過而引起的能量轉化成電壓。這種電流強度到電壓的轉換尤其可 以遵循互感器裝置1的明確的可預先給定的傳遞函數(shù)，其中，互感器裝置1的傳遞函數(shù)可以 作為互感器裝置1的工作曲線7以表格形式、以公式關系的形式和/或圖解地加以說明。
在此，當?shù)谝辉褦?shù)和第二匝數(shù)大致相等時，工作曲線7尤其可以大致依據(jù)圖6中以 實線示出的工作曲線7地構成。當?shù)谝辉褦?shù)是第二匝數(shù)加/減20%時，第一匝數(shù)和第二匝數(shù) 大致相等，其中，可以保證的是，最大電壓76不被超過。當?shù)谝辉褦?shù)是第二匝數(shù)加/減5% 時，第一匝數(shù)和第二匝數(shù)基本上相等，其中，可以特別可靠地保證最大電壓76不被超過。當與第二匝數(shù)相比第一匝數(shù)至少小了 20%時，工作曲線7尤其可以大致依據(jù)圖6 中以虛線示出的工作曲線7地構成。在這種情況下，可以可靠地保證的是，在互感器裝置1 的接線端11上給出的電壓從可預先確定的電流強度開始并且在該可預先確定的電流強度 以上基本上持續(xù)地降低。優(yōu)選地，可以設置可以在第一繞組2中構成第一繞組電壓并且在第二繞組4中構 成第二繞組電壓，其中，在可預先給定的電流流過初級導體6時，第一繞組電壓和第二繞組 電壓為了部分地進行抵消以如下方式構成，即，(從兩個觸點11之間的電流流向上看)第 一繞組電壓和第二繞組電壓相互起反作用，即(在可預先給定的電環(huán)繞走向上)第一繞組 電壓為正而在此第二繞組電壓為負。在此，在兩個接線端11之間給出的電壓是正的第一繞 組電壓和負的第二繞組電壓的總和，并且電壓量(只要給出的電壓不等于零)總是小于各 個第一繞組電壓量或者第二繞組電壓量。因為設置用于向電氣和/或電子電路供電的該電 壓構成為第一繞組電壓和第二繞組電壓的總電壓并且在接線端子11之間給出，所以該電 壓可以被稱為互感器裝置1的總電壓、整體電壓和/或輸出電壓。在此，第一繞組電壓和第 二繞組電壓可以隨著初級導體中電流強度的增加而持續(xù)地升高，其中，這兩個繞組電壓在 串聯(lián)電路中相互起反作用并且如此(至少部分地)進行抵消。由此得出的優(yōu)點是，工作曲 線可以準確地并且與要求一一相應地配合，其中，即使在初級導體6中出現(xiàn)非常高的電流 強度時，例如大約3000A時，尤其30000A時，優(yōu)選即使300000A時和300000A以上時，該電 壓尤其可以小于或者等于對電氣和/或電子電路來說無危險的最高電壓76。在此，第一繞組電壓和/或第二繞組電壓可以超過最高電壓76的可預先給定的值 地上升，其中，第一繞組2和/或第二繞組4尤其根據(jù)第一繞組電壓或者第二繞組電壓的這 種上升而設計。從而可以保證的是，即使初級導體6中出現(xiàn)很高的電流強度，第一繞組2和 /或第二繞組4也不會被損壞，并且互感器裝置1可以在很大的電流強度范圍上，例如OA到 300000A之間，尤其OA到50000A之間，優(yōu)選OA到10000A之間，無破壞地被使用。圖1示出了第一優(yōu)選實施方式的互感器裝置1。在該優(yōu)選實施方式中，第一磁路3 可以基本上構成為環(huán)形的第一芯元件33，其中，用于穿通引導初級導體6的第一穿通引導 部31在第一芯元件33的中心構成。第一繞組2可以在第一芯元件33的環(huán)繞第一穿通引 導部31的大約四分之三的周邊上延伸。優(yōu)選地設置第一芯元件33構成為至少局部地包圍初級導體6。第一芯元件33尤其可以由至少一種降低磁性阻抗的第一材料制成，并且尤 其可以包括變壓器用鋼片(Trafoblech)，純鐵，鐵氧體，軋制鋼片和/或發(fā)電機用鋼片 (Dynamoblech)或者這些材料的組合。優(yōu)選地，可以設置第二磁路5包括至少一個第二芯元件53。第二芯元件53可以(如圖1中所示的那樣)優(yōu)選構成為用于置放在第一芯元件 33上的分段M。在此，第二磁路5可以(如第一優(yōu)選實施方式中所示的那樣)包括第一芯 元件33的部分區(qū)域32和置放在第一芯元件33上的分段M，其中，尤其在第一芯元件33與
7分段M之間尤其可以構成兩個氣隙52，其中，第二磁路5尤其可以具有兩個有可預先確定 的寬度的氣隙52。在此，第二繞組4纏繞著構成為分段M的第二芯元件53。由此，互感器 裝置1能夠以結構緊湊、節(jié)省結構空間并且低成本的方式構造。優(yōu)選地，可以設置第一芯元件33和/或第二芯元件53包括至少一個芯鋼片，尤 其構成為分離帶狀芯(khnittbandkern)。在此，該芯鋼片的磁優(yōu)選方向，尤其是分離帶狀 芯的磁優(yōu)選方向，可以與第一芯元件33和/或第二芯元件53圍繞第一穿通部31或者第二 穿通部51的環(huán)繞方向一致。由此可以保證第一磁路3和/或第二磁路5的特別高的效率。在具有優(yōu)點的改進方案中尤其可以設置第一芯元件33和/或第二芯元件53均 質(zhì)地構成，尤其在圍繞第一穿通引導部31或第二穿通引導部51的環(huán)繞方向上均質(zhì)地構成。 在此，第一芯元件33優(yōu)選可以包括多層變壓器用鋼片，并且可以有效地聚束電磁場的場力 線，并且保證第一繞組2的很高的效率。通過基本上呈環(huán)形的幾何結構，即第一芯元件33 沿著圍繞第一穿通引導部31的周邊的圓形構造形式，漏磁損失可以很低并且第一磁路3能 夠以具有很高效率的方式構成。基本上正交于第一芯元件33的圓周方向地布置的第一芯 元件3橫截面可以圓形地、正方形地、多邊形地，尤其是四邊形或者六邊形，和/或者橢圓形 以及實心地或者空心地構成?；旧险挥诘诙驹?3的圓周方向地布置的第二芯元 件53橫截面同樣可以圓形地、正方形地、多邊形地，尤其是四邊形或者六邊形，和/或者橢 圓形以及實心地或者空心地構成。在另一(如圖4和5中示意性所示的那樣)具有優(yōu)點的實施方式中，第二芯元件 53可以構成為至少局部地包圍初級導體6。由此，第一磁路3和第二磁路5可以相互獨立 地在初級導體的區(qū)域內(nèi)安裝和拆卸，由此可以簡化互感器裝置1的安裝和維護。在可供選擇的(未示出的)實施方式中可以設置第一芯元件33基本上沿著周邊 被完全纏繞。由此，第一磁路3的效率以及第一繞組2的效率都可以特別高地構成。繞組的導體2、4同樣可以具有特別大的橫截面。由此，第一繞組2的自阻抗和/ 或第二繞組4的自阻抗，尤其是整個互感器裝置1的自阻抗，可以很低。圖2示出了互感器裝置1的第二優(yōu)選實施方式。在此，第一磁路3和第二磁路5優(yōu) 選由一個或者多個沖壓而成的磁鋼片成型，磁鋼片可以在初級導體6的縱向延伸方向上多 層相疊地放置。第一磁路3在此沒有氣隙52地構成。在此，第二磁路精確地具有帶預先確 定的寬度的氣隙52。在此，第一繞組2和第二繞組4電對流地，即彼此相對地，串聯(lián)連接。圖3示出了互感器裝置1的第三優(yōu)選實施方式。第一磁路3又由第一芯元件33 形成。第二磁路5由部塊M和第一芯元件33的大部分構成。圍繞著芯元件33纏繞的第 一繞組2和圍繞著部塊M纏繞的第二繞組4串聯(lián)電連接。在互感器裝置1的第一優(yōu)選實施方式、第二優(yōu)選實施方式和第三優(yōu)選實施方式中 優(yōu)選地設置第二磁路5包括第一磁路3的部分區(qū)域32和與第一磁路3的部分區(qū)域32有 效連接的分段54，并且第一穿通引導部31和第二穿通引導部51構成為用于初級導體6的 穿通引導部。在此，在第一磁路3的部分區(qū)域32中流動的不僅有第一磁路3的磁通而且有 第二磁路5的磁通。在第一磁路3的尤其可以平行于部塊M布置的其他部分區(qū)域34中， 僅有第一磁路3的磁通流過。在此，互感器裝置1可以特別結構緊湊地并且特別節(jié)省結構 空間地構成。在此優(yōu)選的是，(如圖1中所示的那樣)第一繞組2以多部分的方式纏繞，其中，第一繞組尤其可以部分地圍繞部分區(qū)域32并且部分地圍繞其他部分區(qū)域34纏繞。由此， 第一繞組的效率和第一磁路3的效率可以特別高地構成。多部分地纏繞在這里意味著各 個繞組的匝，即第一繞組2的匝和/或第二繞組4的匝，不是全部都緊靠地相繼排列地纏 繞，而是更合適地(沿著繞組線來看)在可預先確定數(shù)量的第一匝之后以區(qū)段式不纏繞的 (ungewickelt)方式來引導繞組線，然后纏繞可預先確定數(shù)量的至少一個其他匝。在此，已證明特別具有優(yōu)點的是，(從纏繞方向來看)首先纏繞第一繞組2的第一 數(shù)量的匝，接著引導繞組線用來纏繞第二繞組4，接著纏繞第二繞組4，接著引導繞組線用 來纏繞第一繞組2的第二數(shù)量的匝，并且纏繞第一繞組2的第二數(shù)量的匝。在此，第一繞組 2的匝的數(shù)量相應于第一數(shù)量和第二數(shù)量的總和，其中，第一數(shù)量和第二數(shù)量尤其可以大致 相等。在此，第一繞組2以兩部分的方式纏繞而第二繞組4以一部分的方式纏繞，并且第二 繞組4(從繞組線的纏繞方向來看)布置在第一繞組2的第一部分與第一繞組2的第二部 分之間。對此，可以具有優(yōu)點地設置第一繞組2至少以兩部分的方式來纏繞，而第二繞組 4(從繞組線的纏繞方向來看)布置在第一繞組4之內(nèi)。在此，特別具有優(yōu)點的是，第一繞組 電壓分成兩個(從繞組線的纏繞方向來看)在繞組線上相互間隔開的區(qū)域并且因此分成較 低的分電壓。在此，互感器裝置1的電壓由第一繞組2的兩個分電壓中的正的第一分電壓、 負的第二繞組電壓和第一繞組2的兩個分電壓中的第二分電壓的總和組成。在此，具有優(yōu) 點的是，能夠以這種方式保證互感器裝置1的特別高的短路強度，并且尤其可以保證第一 繞組2的特別高的短路強度?？晒┻x擇地可以設置第一繞組2和/或第二繞組4以多部分的方式纏繞。由此， 可以個體化地對可供使用的結構空間最優(yōu)地加以利用并且利用互感器裝置1來填充，尤其 是利用繞組線來填充。在此尤其可以設置第一繞組2能夠以三部分的方式纏繞并且具有 第一繞組2的第一部分、第二繞組2的第二部分和第一繞組2的第三部分，并且第二繞組4 能夠以兩部分的方式纏繞并且具有第二繞組4的第一部分和第二繞組4的第二部分，并且 (從繞組線的纏繞方向來看)依次纏繞第一繞組2的第一部分、第二繞組4的第一部分、第 一繞組2的第二部分、第二繞組4的第二部分和第一繞組2的第三部分。在這個意義上，尤 其可以設置第一繞組2以至少三部分的方式來纏繞，第二繞組4以至少兩部分的方式來纏 繞，并且(從繞組線的纏繞方向來看)在第一繞組2的每兩個部分之間分別布置了第二繞 組4的至少一個部分。在這個意義上，第一繞組2的部分的數(shù)量可以至少是四個，而第二繞 組4的部分的數(shù)量比第一繞組2的部分的數(shù)量少一個。同樣可以設置第一繞組2和第二 繞組4以兩部分的方式來纏繞，其中，第一繞組2的部分的數(shù)量和第二繞組4的部分的數(shù)量 相等。在多部分組成的第一繞組2和第二繞組4的所有這些可能的構成形式中，具有優(yōu)點 的是，不僅第一繞組電壓而且第二繞組電壓都可以分成多個分電壓，并且尤其是基本上分 成可預先確定的許多個分電壓，由此，相應的分電壓，即使在初級導體6中出現(xiàn)非常高的電 流強度時，例如超過100000A，也可以保持得特別低，并且由此可以特別可靠地保證第一繞 組2和第二繞組4的短路強度。在此，互感器例如可以設置應用于發(fā)電廠里。能夠以具有優(yōu)點的方式構成具有特別低的磁性阻抗的部分區(qū)域32，例如通過增大 橫截面或者通過提高所使用的材料的導磁率，因此，該區(qū)域具有非常低的磁性阻抗，即高的 磁傳導性。由此，可以保證互感器裝置1的很高的效率，尤其當?shù)谝恍驹?和第二芯元件 5局部地共同由部分區(qū)域32構成時。
依據(jù)第一優(yōu)選實施例，第一繞組2至少局部地，尤其基本上，圍繞第一磁路3的部 分區(qū)域32纏繞，尤其是圍繞第一芯元件33的部分區(qū)域32纏繞。在第二和第三優(yōu)選實施方式中，依據(jù)圖2和圖3，第一繞組2至少局部地，尤其基 本上，圍繞第一磁路3的其他部分區(qū)域34纏繞，尤其是圍繞第一芯元件33的其他部分區(qū)域 34纏繞。

在優(yōu)選的互感器裝置1中，第一繞組2可以構成尤其以高效率工作的主繞組，而第 二繞組4可以構成抵消繞組，其中，在第一繞組2和第二繞組4的共同作用中，尤其是至少 部分地抵消第一繞組電壓和第二繞組電壓、將電壓限制在最大電壓76以下或者等于最大 電壓76可以得到保證。優(yōu)選地可以設置第二繞組4的電磁作用，尤其是第二繞組電壓，至少部分地抵消 第一繞組2的電磁作用，尤其是第一繞組電壓。在此，優(yōu)選地可以設置第二繞組4的電磁 作用，尤其是第二繞組電壓，基本上與第一繞組2的電磁作用相反，尤其是與第一繞組電壓 相反。在此，優(yōu)選地可以設置在可預先給定的電流流過初級導體6時，形成用于構成第 一磁通的第一磁路3和用于構成與第一磁通不同的第二磁通的第二磁路5。在此，第一繞組 電壓和第二繞組電壓可以在可預先給定的電流流動時彼此不同。以具有優(yōu)點的方式可以設置第一磁路3具有第一磁性總阻抗，而第二磁路5具 有與第一磁性總阻抗不同的第二磁性總阻抗，尤其是更大的第二磁性總阻抗。在此，相對于 第二磁路5，第一磁路3具有不同的磁性工作曲線，其中，第二磁路5 (該第二磁路具有氣隙 52)在初級導體6中出現(xiàn)另一電流強度時，比無氣隙的第一磁路3進入飽和狀態(tài)。在此，具 有優(yōu)點的是，互感器裝置1的工作曲線7能夠以這種方式適應各種個體化的要求。在此可以設置第一磁路3具有第一等效導磁率而第二磁路5具有與第一等效導 磁率不同的第二等效導磁率，尤其是更低的第二等效導磁率。在此，等效導磁率算作各個磁 路3、5的取平均的導磁率，并且是該磁路3、5的傳導性的標準。隨著等效導磁率的增加，在 其他參數(shù)如磁路的橫截面，磁路的長度和氣隙52的寬度保持不變的情況下，磁性總阻抗降 低。通過相對稱地疊加，尤其是通過部分地抵消，互感器裝置1的工作曲線7可以分別 地符合各種要求。在此，在接線端11上給出的電壓可以設置為用于電氣和/或電子電路的 供電電壓、測量電壓和/或調(diào)節(jié)電壓，由此，電氣和/或電子電路，尤其是電氣和/或電子負 載例如存儲器線路、評估裝置和/或調(diào)節(jié)線路，可以沒有其他供電電壓并且沒有其他連接 導線地構成。由此可以放棄其他電壓供應。在多相的初級電源中，尤其可以在每個相上都構成互感器裝置1。在通常具有三個 相、零線并且也許具有接地的三相電流中，優(yōu)選地，例如可以并行地驅(qū)動三個互感器裝置1。 在此，這三個互感器裝置1能夠以具有優(yōu)點的方式同樣提供三相電流。圖4示意地以剖面示出了互感器裝置1的第四優(yōu)選實施方式。兩個磁路，即第一 磁路3和第二磁路5，相互間隔開地構成。第一磁路3包括第一芯元件33，該第一芯元件優(yōu) 選地包括一個或者多個第一材料。第二磁路5包括第二芯元件53，該第二芯元件優(yōu)選地包 括一個或者多個第二材料。第一繞組2圍繞第一芯元件33纏繞而第二繞組4圍繞第二芯 元件53纏繞。第一繞組2和第二繞組4串聯(lián)連接，其中，互感器裝置1的電壓在接線端11上給出O圖5示出了在側視圖中沿著圖4中示出的線A-A剖切的第四優(yōu)選實施方式。初級導體6以沿著縱向延伸剖切的方式示出。第一芯元件33和第一芯元件53以剖切的方式示 出。第一繞組2和第二繞組尤其以如下方式串聯(lián)連接，S卩，從圍繞第一穿通引導部31的第 一磁路3和圍繞第二穿通引導部51的第二磁路5的共同的環(huán)繞方向12來看，在可預先給 定的電流流動方向穿過初級導體6時，第一繞組2的電流圍繞第一磁路3的被纏繞的橫截 面在第一轉動方向21上流動，而第二繞組4的電流圍繞第二磁路5的被纏繞的橫截面在與 第一轉動方向21相反的第二轉向41上流動。由此，電磁作用可以特別簡單地部分相互抵 消。由此，第一繞組電壓和第二繞組電壓尤其可以特別簡單地至少部分相互抵消。優(yōu)選地可以設置第一繞組2和第二繞組4具有相同的匝數(shù)。由此，接線端11上 的電壓在初級導體6中的電流強度的很大范圍內(nèi)基本上保持恒定，即在該范圍中的電壓的 平均值加/減15%的范圍內(nèi)。在互感器裝置1的第一至第四優(yōu)選實施方式中同樣可以設置第一繞組2的匝數(shù) 大于第二繞組4的匝數(shù)。由此，電壓從初級導體6中可預先給定的電流強度開始就再次下 降，其中，在作為輸入信號的電流強度變大時，互感器裝置1的作為電壓在接線端11上給出 的輸出信號變小。由此可以保證的是，即使在初級導體6中出現(xiàn)非常高的電流強度時，例如 150000A時，尤其300000A時，優(yōu)選500000A之上時，不會出現(xiàn)高于可預先給定的最高電壓的 電壓，其中，尤其是安全性，即實際在接線端11上給出的電壓與可預先給定的最高電壓76 之間的差距，隨著電流強度的增加而增加。依據(jù)本發(fā)明的互感器裝置1的工作曲線7和傳統(tǒng)的互感器裝置的工作曲線7可以 在圖6中示意性示出的電壓-電流圖中圖解地示出。工作曲線7定義為在接線端11之間 給出的電壓關于穿流過穿通引導部31、51的電流強度(尤其是初級導體6中的電流強度) 的曲線。圖6中示意性地示出了三個不同的工作曲線7，其中，工作曲線7的所示出的分布 有助于定性地進行形象說明，并且(由于是示意圖)未示出工作曲線之間的數(shù)量上的關系。虛線示出的是傳統(tǒng)的互感器裝置的構成為工作曲線7的標準工作曲線8。該標準 工作曲線8隨著初級導體6中電流強度的增加而升高，其中，電壓持續(xù)地升高，從而隨著初 級導體中的電流的增加，由傳統(tǒng)的互感器裝置提供的電壓也不斷地升高，并且其中，尤其在 初級導體中出現(xiàn)短路電流時，作為互感器裝置的輸出電壓會出現(xiàn)高于1000V的電壓。因此，在以這種方式供應電壓的電氣和/或者電子電路中一般無法避免經(jīng)常開支 大的、成本高的并且耗費結構空間的過電壓保護裝置。工作曲線7可以計算得出和/或測量得出，其中，在接線端11上接有恒定的歐姆 負載，或者在計算中得出。在測量工作曲線7時，初級導體6中的電流強度可以在例如OA 到例如300000A之間以預先確定的步驟增加，并且測量各個配屬的在接線端11上給出的電 壓，由此得出電壓測量點。電壓測量點可以在關于電壓強度的二維的電壓-電流圖中加以 描繪，由此可以測定和/或接近互感器裝置1的工作曲線7。以具有優(yōu)點的方式，在圖6中示意性示出的工作曲線7可以分成三個區(qū)域。第一 工作曲線區(qū)域71可以構成為第一線性區(qū)域，在該第一線性區(qū)域中，在兩個接線端11上給出 的和在兩個接線端11之間給出的互感器裝置1電壓基本上線性成比例地隨著電流強度增力口，尤其是很陡地增加。第一工作曲線區(qū)域71例如可以在OA到可預先給定的第一電流強 度74(例如50A)之間的電流強度范圍內(nèi)構成。由此，互感器裝置1可以在大廈常用的、辦 公樓常用的和工業(yè)常用的電流強度中可靠地使用。工作曲線7的緊接著第一工作曲線區(qū)域71的第二工作曲線區(qū)域72可以構成為過 渡區(qū)。在第二工作曲線區(qū)域72中，工作曲線7可以在電壓-電流圖中連續(xù)地變平坦，其中， 工作曲線7的斜率隨著電流強度的增加而連續(xù)減小。以具有優(yōu)點的方式，工作曲線7的升 高在過渡區(qū)域的末端基本上為零，其中，第二電流強度75可以是過渡區(qū)的上限。在該區(qū)域 中，第一繞組電壓和第二繞組電壓的程度很高的抵消就已經(jīng)開始。第二工作曲線區(qū)域72可 以構成在第一電流強度74與第二電流強度(例如150A)之間構成。互感器裝置1的額定電流強度，即互感器裝置1在正常運行中初級導體6中的電 流強度，例如可以布置在過渡區(qū)內(nèi)。由此可以確保持久地供應電壓給接在互感器裝置1上 的電氣和/或電子電路，其中，當電流強度在過渡區(qū)內(nèi)變化時，接線端11上的電壓僅略微地 變化，例如最大變化加/減40 %，尤其最大變化加/減30 %。 緊接著第二工作曲線區(qū)域72的第三工作曲線區(qū)域73可以稱為抵消區(qū)域。在該抵 消區(qū)域中，第一繞組電壓和第二繞組電壓以如下方式抵消，即，電壓不依賴于初級導體6中 的電流強度在該區(qū)域中在接線端11上基本上很大程度地保持恒定，例如波動小于加/減 25%，尤其波動小于加/減15%。第三工作曲線區(qū)域73優(yōu)選可以在可預先給定的第二電流 強度75以上構成。尤其可以設置將額定電流強度設置在工作曲線7的第三工作曲線區(qū)域73中，其 中，該額定電流強度大于可預先給定的第二電流強度75。以這種方式，當電流強度圍繞額 定電流強度波動時，互感器裝置1在接線端11上的電壓可以特別小地波動，尤其是基本上 恒定。尤其通過互感器裝置1的可預先給定的參數(shù)來確定第一電流強度74、第二電流強度 75和額定電流強度，并且可以與各個配屬的電壓一起例如在數(shù)據(jù)頁中作為互感器裝置1的 參數(shù)加以標注。圖6中示出了互感器裝置1的兩個不同的優(yōu)選工作曲線7，這些工作曲線尤其在第 三工作曲線區(qū)域73中區(qū)別開來。用實線表示的優(yōu)選工作曲線7示出了第三工作曲線區(qū)域 73中的基本上恒定的電壓分布。用虛線表示的優(yōu)選工作曲線7示出了直至最大值的僅僅略微的升高，該最大值優(yōu) 選相應于互感器裝置1的最大電壓76，并且該優(yōu)選工作曲線示出了電壓隨著初級導體6中 電流強度的升高而緊接著下降，其中，這種下降可以僅以很小的傾斜度來構成，并且其中， 電壓下降到電壓的可預先給定的最大值上或者下降到零伏。在這種關聯(lián)中可以設置當電流強度非常高時，例如在超過20000A時，互感器裝 置1的電壓在朝著零伏的方向上降低。由此，電壓的安全距離可以提高到互感器裝置1的 最高電壓76。最大值和/或最高電壓76尤其可以通過互感器裝置1可預先給定地構成，并且例 如為大約35V，尤其為大約25V，優(yōu)選為大約15V。以這種方式，可以極為有效地避免連接在 互感器裝置1的接線端11上的電氣和/或電子電路出現(xiàn)電壓過載。由此，當初級導體6中 的電流出現(xiàn)劇烈波動時，可以用受到限制地，尤其輕微地，波動的電壓供應和/或控制電氣 和/或電子電路，尤其是負載。
在工作曲線的另一具有優(yōu)點的構成形式中，最大值和/或最大電壓76可以直到預 先確定的電流強度都有效，其中，該預先確定的電流強度可以在3000A到50000A之間，尤其 在5000A到30000A之間，優(yōu)選在10000A到20000A之間，或者其中，該預先確定的電流強度 可以是額定電流強度的20倍到300倍，尤其是35倍到200倍，優(yōu)選是50倍到150倍，并且 其中，可預先給定的電流強度以上的電壓升高超過最大電壓76。在此，具有優(yōu)點的是，電壓直至預先確定的電流強度可以具有特別恒定的分布，并 且因此在很寬的電流強度范圍上，在互感器裝置1上給出基本上恒定的電壓。在此，電壓開 始超過最高電壓76地升高的區(qū)域是在與額定電流時的電流強度范圍很大程度地遠離的電 流強度范圍內(nèi)，并且可以用簡單的裝置，尤其用電流斷路器，在初級導體6中加以防止。

由互感器裝置1產(chǎn)生的電壓，即互感器裝置1的輸出信號，尤其可以作為成比例的 測量信號來使用，并且可以推斷出電流強度，即互感器裝置1的輸入信號，其中，電壓(并且 因此最大測量信號)同時有上限，并且因此可以保證布置在下游的評估裝置不會由于太 大的測量信號(例如當初級導體6中出現(xiàn)短路電流時)而被損壞。為此，優(yōu)選地可以將額 定電流強度設置在互感器裝置1的工作曲線7的第一工作曲線區(qū)域71內(nèi)。在此，具有優(yōu)點的是，只要由互感器裝置1提供的電壓在可預先給定的電壓強 度時超過最大電壓76地升高，該電壓可以作為用于其它電氣構件，尤其是電壓斷路器的 觸發(fā)電壓。由此，可以通過互感器裝置1保證低于可預先給定的電流強度的電流強度區(qū) 域中的電壓基本上恒定，并且保證在可預先給定的電流強度時的初級導體6的電網(wǎng)隔離 (Netzabtrennung)。由此，互感器裝置1可以承擔兩個功能，借此可以節(jié)約額外的構件和結 構空間。借助第一繞組2的匝數(shù)、第二繞組4的匝數(shù)、第一磁性總阻抗、第二磁性總阻抗、第 一等效導磁率和/或第二等效導磁率，它們可以優(yōu)選構成互感器裝置1的可預先給定的參 數(shù)，可以預先確定工作曲線7、尤其第一電流強度74時的電壓、第二電流強度75時的電壓和 額定電流強度時的電壓。此外，工作曲線7的分布可以在工作曲線7的第一工作曲線區(qū)域 71中、第二工作曲線區(qū)域72中和第三工作曲線區(qū)域73中預先給定，由此，當初級導體6中 流動電流的交流電頻率恒定時，尤其是50Hz時，并且當接線端11上的負荷尤其是歐姆負荷 恒定時，互感器裝置1的傳遞函數(shù)可以完全并且基本上明確地預先確定，并且其中，工作曲 線7與初級導體6的個體化需求、額定電流強度的個體化需求、和/或者電氣和/或電子電 路的個體化需求簡單地并且靈活地相適應。為了簡單地抵消第一繞組2和第二繞組4的電磁作用，可以特別優(yōu)選地設置從圍 繞第一穿通引導部31的第一磁路3和圍繞第二穿通引導部51的第二磁路5的共同的環(huán)繞 方向12來看，在可預先給定的電流流動方向穿過初級導體6時，第一繞組2的電流圍繞第 一磁路3的被纏繞的橫截面在第一轉動方向21上流動，而第二繞組4的電流圍繞第二磁路 5的被纏繞的橫截面在與第一轉動方向21相反的第二轉動方向41上流動。在優(yōu)選的實施方式中，電氣和/電子電路，尤其是包括蓄能器的電路，可以包括互 感器裝置1，其中，該電路與互感器裝置1電壓作用地連接，尤其是用該互感器裝置來供應 電壓。在此，優(yōu)選地，接線端11可以與電氣和/或電子電路有效連接。以具有優(yōu)點的方式， 開關裝置，尤其是用于中斷電流的存儲器開關裝置，包括電氣和/或電子電路。由此，開關 裝置可以簡單地并且不帶有其他過電壓保護裝置地構成，其中，開關裝置的供電電壓和/或測量電壓從通電的初級導 體6的場中產(chǎn)生。 其他依據(jù)本發(fā)明的實施方式僅具有所描述的特征的一部分，其中，可以設置各種 特征組合，尤其也指不同的所描述的實施方式的特征組合。
權利要求
1.互感器裝置(1)，用于從通電的初級導體(6)的場中產(chǎn)生用于電氣和/或電子電路 的電氣電壓，所述互感器裝置包括圍繞著第一磁路(3)的第一繞組O)，其中，所述第一磁 路(3)具有用于所述初級導體(6)的第一穿通引導部(31)，其特征在于，圍繞著第二磁路 (5)的第二繞組⑷與所述第一繞組(2)串聯(lián)連接，其中，所述第二磁路(5)具有用于所述 初級導體(6)的第二穿通引導部(51)，所述第一磁路C3)無氣隙地構成，而所述第二磁路 (5)包括至少一個氣隙(52)。
2.按照權利要求1所述的互感器裝置，其特征在于，能夠在所述第一繞組(2)中構成第 一繞組電壓并且能夠在所述第二繞組中構成第二繞組電壓，并且，在能預先給定的電 流流過所述初級導體(6)時，所述第一繞組電壓和所述第二繞組電壓為了部分地抵消而構 成，其中，以能預先確定的電環(huán)繞走向上來看，所述第一繞組電壓為正而所述第二繞組電壓 為負，并且其中，用于所述電氣和/或電子電路的所述電氣電壓構成為正的所述第一繞組 電壓和負的所述第二繞組電壓的總電壓。
3.按照權利要求1或2所述的互感器裝置，其特征在于，在能預先給定的電流流過所述 初級導體(6)時，構成用于構成第一磁通的所述第一磁路(3)和用于構成與所述第一磁通 不同的第二磁通的所述第二磁路(5)。
4.按照權利要求1至3之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一磁路C3)具有第 一磁性總阻抗，而所述第二磁路(5)具有與所述第一磁性總阻抗不同的第二磁性總阻抗， 尤其是更大的第二磁性總阻抗。
5.按照權利要求1至4之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一磁路C3)具有第 一等效導磁率而所述第二磁路( 具有與所述第一等效導磁率不同的第二等效導磁率，尤 其是更低的第二等效導磁率。
6.按照權利要求1至5之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一磁路C3)包括至 少一個第一芯元件(33)，所述第一芯元件(33)構成為無氣隙地包圍所述初級導體(6)。
7.按照權利要求1至6之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第二磁路( 包括至 少一個具有氣隙52的第二芯元件(53)，所述第二芯元件(53)構成為帶氣隙地包圍所述初 級導體(6)。
8.按照權利要求1至7之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述氣隙(52)以寬度在 0. Olmm與0. 5mm之間的方式構成。
9.按照權利要求1至8之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第二磁路( 與所述 第一磁路(3)間隔開地布置。
10.按照權利要求1至8之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第二磁路( 包括 所述第一磁路(3)的部分區(qū)域(3 和與所述第一磁路(3)的所述部分區(qū)域(3 有效連接 的分段(M)，并且所述第一穿通引導部(31)和所述第二穿通引導部(51)構成為用于所述 初級導體(6)的共同的穿通引導部。
11.按照權利要求1至10之一所述的互感器裝置，其特征在于，以所述第一磁路(3)的 圍繞所述第一穿通引導部(31)的和所述第二磁路(5)的圍繞所述第二穿通引導部(51)的 共同的環(huán)繞方向(1 來看，在穿過所述初級導體(6)的能預先給定的電流流動方向下，所 述第一繞組O)的電流圍繞所述第一磁路(3)的被纏繞的橫截面在第一轉動方向上 流動，而所述第二繞組的電流圍繞所述第二磁路(5)的被纏繞的橫截面在與所述第一轉動方向相反的第二轉動方向Gl)上流動。
12.按照權利要求1至11之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一繞組( 的第 一匝數(shù)與所述第二繞組0)的第二匝數(shù)的比例關系在2 1與1 2之間。
13.按照權利要求11所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一匝數(shù)和所述第二匝數(shù) 大致相等。
14.按照權利要求11所述的互感器裝置，其特征在于，與所述第二匝數(shù)相比，所述第一 匝數(shù)至少少20%。
15.按照權利要求1至14之一所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一繞組(2)和/ 或所述第二繞組以多部分的方式纏繞。
16.按照權利要求15所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一繞組(2)以至少兩部分 的方式纏繞，并且，以繞組線的纏繞方向來看，所述第二繞組(4)布置在所述第一繞組(2) 的部分之間。
17.按照權利要求15或16所述的互感器裝置，其特征在于，所述第一繞組O)以至少 三部分的方式纏繞，所述第二繞組以至少兩部分的方式纏繞，并且，以所述繞組線的纏 繞方向來看，在所述第一繞組O)的每兩個部分之間分別布置有所述第二繞組的至少 一個部分。
18.電氣和/或電子電路，尤其是包括蓄能器的電路，其特征在于，所述電路與依據(jù)權 利要求1至17之一所述的互感器裝置(1)有效電連接，尤其是利用所述互感器裝置來供應 電氣電壓。
全文摘要
在一種從通電的初級導體(6)的場中產(chǎn)生用于電氣和/或電子電路的電壓的互感器裝置(1)中，該互感器裝置包括圍繞著第一磁路(3)的第一繞組(2)，其中，第一磁路(3)具有用于初級導體(6)的第一穿通引導部(31)，為了防止在互感器裝置(1)的接線端(11)上出現(xiàn)電壓峰值而提出圍繞著第二磁路(5)的第二繞組(4)與第一繞組(2)串聯(lián)連接，其中，第二磁路(5)具有用于初級導體(6)的第二穿通引導部(51)，第一磁路(3)無氣隙地構成，而第二磁路(5)包括至少一個氣隙(52)。
文檔編號H01F38/20GK102105951SQ200980106089
公開日2011年6月22日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權日2008年2月22日
發(fā)明者盧博米爾·斯普爾尼 申請人:埃格斯頓系統(tǒng)電子埃根堡有限公司