Die Erfindung betrifft eine Messwandlerwicklung eines Messwandlers und einen Messwandler.
Insbesondere betrifft die Erfindung als Spannungswandler ausgebildete Messwandler. Spannungswandler gibt es in einpolig oder auch dreipolig gekapselter Ausführung, welche mit Schutz- und Messwicklungen ausgestattet sind. Je nach Ausführung besitzt ein Spannungswandler eine Hochspannungswicklung und eine oder mehrere Sekundärwicklungen zu Mess- und Schutzzwecken. Die Hochspannungswicklungen von Spannungswandlern werden bisher mit sehr dünnen Kupferdrähten gewickelt. Aufgrund der Wickelgeschwindigkeit während des Fertigungsprozesses der Hochspannungswicklung wird die Dicke der Drähte nicht durch die Stromtragefähigkeit sondern hauptsächlich durch die benötigte mechanische Festigkeit bestimmt. Zur Fertigung der Hochspannungswicklung verwendet man einen möglichst dünnen Draht, um den Platzbedarf für die hohe Windungszahl der Wicklung gering zu halten. Kupfer wird aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit und seiner guten mechanischen Verarbeitbarkeit, insbesondere seiner hohen Reißfestigkeit, als Material für Messwandlerwicklungen gewählt. Ferner betrifft die Erfindung als Stromwandler ausgebildete Messwandler. Auch Stromwandlerkerne werden in der Regel mit Kupferdrähten bewickelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere hinsichtlich der Materialkosten verbesserte Messwandlerwicklung eines Messwandlers und einen dementsprechend verbesserten Messwandler anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Messwandlerwicklung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Messwandlers durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Messwandlerwicklung eines Messwandlers ist aus einer Aluminiumlegierung, welche wenigstens ein Fulleren enthält, gefertigt.
Bisher wird Aluminiumdraht aus hauptsächlich fertigungstechnischen Gründen nicht für Hochspannungswicklungen von Spannungswandlern verwendet, da wegen der hohen Wickelgeschwindigkeit während des Fertigungsprozesses einer Messwandlerwicklung dünne Drähte aus dem relativ spröden Aluminiummaterial reißen würden. Würde man herkömmlichen Aluminiumdraht zur Herstellung einer Messwandlerwicklung verwenden, müsste man aufgrund der geringen Reißfestigkeit von Aluminium Draht verwenden, der wesentlich dicker als Kupferdraht ist und daher den Bauraumbedarf für die Messwandlerwicklung wesentlich erhöhen würde. Die Erfindung sieht vor, Aluminium durch Legieren mit wenigstens einem Fulleren zu verstärken und zur Fertigung einer Messwandlerwicklung zu verwenden. Aluminiumlegierungen mit einem geringen Fullerenanteil weisen sehr gute Festigkeitseigenschaften auf, so dass die Fertigungsgeschwindigkeiten beim Wickeln von Messwandlerspulen eingehalten werden können, ohne die Drahtdicke gegenüber Kupferdraht unakzeptabel erhöhen zu müssen, um ein Reißen des Drahtes bei dem Fertigungsprozess zu verhindern. Das bisher verwendete Material Kupfer kann damit vorteilhaft durch ein sehr viel günstigeres Material ersetzt werden, das eine ähnlich gute elektrische Leitfähigkeit wie Kupfer aufweist und ebenfalls die Fertigung von Messwandlerwicklungen mit sehr geringen Drahtdicken ermöglicht.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die Aluminiumlegierung das Fulleren C60 oder/und das Fulleren C70 enthält.
Die Fullerene C60 und C70 eignen sich besonders vorteilhaft als Bestandteile der Aluminiumlegierung, da sie die Festigkeitseigenschaften der Aluminiumlegierung besonders gut verstärken und außerdem die elektrische Leitfähigkeit gegenüber reinem Aluminium erhöhen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Massenanteil des wenigstens einen Fullerens an der Aluminiumlegierung zwischen 1 % und 3 % beträgt.
Ein Massenanteil von Fullerenen zwischen 1 % und 3 % an der Aluminiumlegierung wird bevorzugt, da er sich als besonders vorteilhaft zur Erreichung der erforderlichen Festigkeitseigenschaften der Aluminiumlegierung erwiesen hat.
Ein erfindungsgemäßer Messwandler weist wenigstens eine erfindungsgemäße Messwandlerwicklung auf.
Die oben bereits genannte Kostenersparnis durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung anstelle von Kupfer als Material einer Messwandlerwicklung führt vorteilhaft zu einer entsprechenden Reduzierung der Herstellungskosten eines erfindungsgemäßen Messwandlers.
Vorzugsweise ist dabei wenigstens eine erfindungsgemäße Messwandlerwicklung des Messwandlers eine Hochspannungswicklung.
Die Realisierung einer Hochspannungswicklung eines Spannungswandlers als eine erfindungsgemäße Messwandlerwicklung ist besonders vorteilhaft, da aufgrund der hohen Windungszahlen von Hochspannungswicklungen hier die Materialkosteneinsparung durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung anstelle von Kupfer in besonderem Maß zum Tragen kommt.
Eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Messwandlers sieht vor, dass wenigstens eine Sekundärwicklung des Messwandlers als eine erfindungsgemäße Messwandlerwicklung ausgebildet ist.
Auch diese Ausgestaltung führt vorteilhaft zu einer Kostensenkung der Herstellung eines Messwandlers aufgrund der Reduzierung der Materialkosten, wenn Sekundärwicklungen aus einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung statt aus Kupfer gefertigt werden. Dabei wirkt sich die Leitfähigkeitsverbesserung der Aluminiumlegierung durch Fullerene besonders vorteilhaft aus, da sie es ermöglicht, die Dicke der Sekundärwicklungsdrähte im Vergleich zu reinem Aluminium zu reduzieren. Dadurch eignet sich eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung insbesondere auch als Material für Sekundärwicklungen von Stromwandlern.
Ein erfindungsgemäßer Messwandler kann dementsprechend als ein Spannungswandler oder als ein Stromwandler ausgebildet sein.
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