6.1 Shunt-Widerstand Anordnung Eigenschaften. Übertragungsfunktion: Verlustleistung: übliche Auslegung: u

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Heidi Graf
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.2 igeschafte Übertragugsfuktio: Verlustleistug: pv z.b. u M= = R = i = M i 2 V 00 A übliche Auslegug: u 00mV geeiget für Gleich- u.

1 Uiversität Stuttgart Istitut für Leistugselektroik ud lektrische Atriebe Prof. Dr.-Ig. örg Roth-Stielow 6. Shut-Widerstad 6.. Aordug 6..2 igeschafte Übertragugsfuktio: Verlustleistug: pv z.b. u M= = R = i = M i 2 V 00 A übliche Auslegug: u 00mV geeiget für Gleich- u. Wechselstrom. keie Potetialtreug. wird i der Gerätetechik i. d. R. ur für kleie Ströme (bis ca. 0A) eigesetzt. Blatt

2 6.2 Wechselstromwadler 6.2. Aordug igeschafte u N Übertragugsfuktio: M= = R i N2 2 N Verlustleistug: p V = M i N2 übliche Auslegug: u 00mV ; i 2 = 0,...5A ; N N =...0; N = geeiget ur für Wechselstrom i eigeschräktem Frequezbereich (z. B Hz ). Potetialtreug. wird i der Geräte- u. Alagetechik für Ströme bis mehrere 000 A eigesetzt. Ausführug auch als Stromwadler-Zage für Labor ud Service. Ausführug als sog. PARSON-Wadler für de Laboreisatz für Frequeze bis 00MHz i rotatiossymmetrischer Bauform mit hochwertigem ermaterial. Blatt 2

3 6.2.3 Auswirkuge des Magetisierugsstromes Vereifachtes rsatzschaltbild (festgekoppelter Trasformator; ohe Streuug, ohe ise- u. upferverluste): D * Berücksichtigug vo Sättigugserscheiuge mittels eier durch lieare Abschitte ageäherte Magetisierugskeliie * I = Für i m2 Für i m2 L R > i m2sat gilt: Lh2 = Lh2sat Lh20 L τ * = h2sat R < i m2sat gilt: Lh2 = L h20 h20 τ= τ Blatt 3

4 Beispiel: Rechteckförmiger Wechselstrom i bei uterschiedliche Frequeze D I = I = I = I = Blatt

5 Wechselstromwadler bildet de zu messede Wechselstrom ur da ordetlich ab, we seie Frequez f ud τ we keie Sättigug auftritt: i m2 < i m2sat. 6.3 Strommesswadler für Mischströme Problemstellug (siehe 6.2.3): Magetisierugsstrom verfälscht Messergebis ud verursacht Sättigug des isekers. Abhilfe: rfassug der magetische Iduktio z.b. mit Hall-Sesor (keierlei Asprüche a Liearität; B= 0 muss geau detektiert werde). Regelug der Iduktio auf de Sollwert 0 mittels zusätzlicher steuerbarer Spaugsquelle ud PI-Regler Aordug D * * I HA C A H Regelsi: Iduktiosregler m2 k m2 i B u i Blatt 5

6 6.3.2 igeschafte Für i = I (Gleichstrom) gilt im eigeschwugee Zustad: Iduktiosregler B = B = 0 i = 0 u= M i soll Bei schelle Äderuge vo i lässt der Iduktiosregler vorübergehed B 0 i 0 zu: m2 m2 m2 i 0 u= M i R i... die Aregelzeit des Iduktiosreglers TIR m2 sehr klei, we... τ Beispiel: Sprugförmiger Strom i C A C A I A I HA C A H I? D A? D A C A I A I HA C A H D I HA C A H Blatt 6

7 6.3.3 Hiweise zur Ausführug Ausführug auch als Strommesszage für Labor ud Service. Für dyamisch hochwertige Strommesszage bzw. Präzisiosstrommesswadler sid folgede Pukte zu beachte: ermaterial: gerige Ummagetisierugs- u. Wirbelstromverluste Wicklugsaufbau: gerige Streuiduktivität, gerige parasitäre apazität Beispiel: Nestrom I N = 200 A Strommesswadler Strommesszage isatzgebiet i Geräte eigebaut als Messgerät im Labor übertragbare Stromäderugsgeschwidigkeit di dt A 00 μs di dt A > 500 μs statische Messgeauigkeit ca. % vo I N < 0,5% vo I N Preis ca. 20, ,-- Blatt 7

8 6. Rogowski-Spule 6.. Die geschlossee Ausführug Die Aordug beihaltet keie magetisch leitfähige Materialie (keie iseker)! Die Flussröhre ist geschlosse ud verläuft lägs des Weges L; sie umschließt de stromführede Leiter (i). Die Flussröhre hat auf ihrer gesamte Läge eie ach Form ud Größe eiheitliche Querschittsfläche (z.b. reisfläche oder Quadratfläche). Die Flussröhre ist mit N Widuge dicht ud gleichmäßig bewickelt. Die Wicklug wird üblicherweise auf eie (flexible) uststoffträger aufgebracht ud mit uststoff ummatelt. Die Flussröhre ist somit aus N gleichartige Teilstücke (=...N) zusammegesetzt; jedes dieser Teilstücke hat die Läge Δ = L ud trägt eie Widug. Der Weg L ist somit aus N gerichtete Wegelemete Δ = Δ zusammegesetzt. Δ mit N Blatt 8

9 Betrachtug des -te Teilstücks der Flussröhre Die Querschittsfläche A steht sekrecht zum gerichtete Wegelemet Δ. Die magetische Iduktio B ist abhägig vom betrachtete Ort ierhalb des Teilstücks ud vom Strom i. Das Feldliiebild des vom Strom i hervorgerufee Magetfelds ud damit die Richtug vo B hägt ur vo der Geometrie der Aordug ab. Für de Betrag gilt: B i. Iduktiosgesetz: N u = u= u= di Ci dt u di dt db di = da dt dt A C i ist eie durch die Geometrie der Aordug vorgegebee ostate. Zur Bildug des Messsigals für i muss die Spaug u itegriert werde. Die praktische Realisierug dieser Itegratio führt dazu, dass Gleichateile vo i icht abgebildet werde köe. Blatt 9

10 Aufbau eier Messaordug. Möglichkeit: Geometrie fixiere; C i für diese Geometrie bereche oder durch ichug ermittel. 2. Möglichkeit: Grudvoraussetzuge für die Geometrie der Flussröhre schaffe: Der Abstad der Flussröhre vom stromführede Leiter ist überall wesetlich größer als der Umfag eier Widug. Die magetische Iduktio B ist ierhalb des Teilstücks ur och vom Strom i abhägig. ierhalb des -te Teilstücks gilt: B= B =μ0 H A = A Δ Δ Iduktiosgesetz (für das -te Teilstück): db db dh u = da = A cosα = μ0 A cosα dt dt dt A Durchflutugsgesetz (für die gesamte Wicklug): N N N i= Hd = H Δ = H Δ cosα = Δ H cosα L [ ] [ ] = = = Iduktiosgesetz (für die gesamte Wicklug): N N dh μ0 A d u = μ0 A cosα [ H cos ] = dt = Δ α dt Δ = μ0 u = A di Δ dt Blatt 0

6..2 Die trebare Ausführug Das zweite de der Sekudärwicklug wird icht

Wicklugsede zurück ud da zum äußere Aschluss geführt.

Auf diese Weise ka die Flussröhre mechaisch geöffet werde, ohe dabei eie

11 6..2 Die trebare Ausführug Das zweite de der Sekudärwicklug wird icht umittelbar zum äußere Aschluss soder im Zetrum der Flussröhre bis zum erste Wicklugsede zurück ud da zum äußere Aschluss geführt. Lägs dieser Rückführug wird keie Spaug iduziert. Auf diese Weise ka die Flussröhre mechaisch geöffet werde, ohe dabei eie elektrische Verbidug zu tree Hiweise zum Awedugsgebiet Messug vo Ströme mit sehr hoher Äderugsgeschwidigkeit: di ka > 25 dt μs Blatt

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Transformatoren haben folgende Aufgabe: Trasformatore habe folgede Aufgabe: Die a der Primärseite ageschlossee Wechselspauge oder Wechselströme sid bei galvaischer Treug auf die Sekudärseite zu übertrage, wobei die Amplitude herab- oder hiauftrasformiert