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Primärseitig umschaltbarer Stromwandler Die Erfindung beschäftigt sich mit einem primär- seitig umschaltbaren Stromwandler hoher Spannung und Stromstärke mit mehreren durch das Kernfenster der ringförmigen, von Sekundärwicklungen umgebenen Eisenkerne geführten primären Teilwicklungen mit gemäss den Strombereichen abnehmendem Leiterquerschnitt.
Dieser Stromwandler ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer primärer Wicklungsteil ein für einen weiteren, gegenüber den Strombereichen der primären Teilwicklungen grössten Strombereich vorgesehener, als kompakter, kurzer Stab das Kernfenster durchsetzender Leiter parallel verlaufende Längsnuten mit derartig ausgebildeten Flanken aufweist, dass die das Kernfenster durchsetzenden Wicklungsteile der primären Teilwicklungen formschlüssig in den Längsnuten liegen.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des umschaltbaren Stromwandlers besteht die Möglichkeit, Ringkerne mit relativ kleinem Kernfenster auch dann zu verwenden, wenn ausser einem kompakten Stab noch primäre Teilwicklungen durch das Kernfenster geführt sind; denn durch die erfindungsgemässe Anordnung des Stabes und der primären Teilwicklungen ergibt sich im Bereich des Kernfensters ein ausserordentlich kompakter, das Kernfenster weitgehend ausfüllender Querschnitt aller primären Wicklungsteile.
Die durch die Erfindung bei umschaltbaren Stromwandlern ermöglichte Verwendung eines Ringkernes mit kleinem Kernfenster bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich, deren einer darin besteht, dass wegen des relativ geringen Ringkerndurchmessers und des ver- hältnismässig kleinen Eisenweges eine Einsparung an Kernmaterial und damit eine Senkung des Kerngewichtes möglich ist. Damit verbunden ist eine Verkleinerung des Isoliervolumens und der Kupferlänge der primären Teilwicklungen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen umschaltbaren Stromwandlers besteht darin, dass sich die primären Teilwicklungen und der kompakte Stab ge- genseitig abstützen, so dass der erfindungsgemässe Stromwandler nicht nur dann eine hohe dynamische Festigkeit aufweist, wenn allein der kompakte Stab von einem Strom durchflossen wird, sondern auch dann, wenn die primären Teilwicklungen angeschlossen sind. Ausserdem wird durch die erfindungsgemässe Anordnung der primären Teilwicklungen verhindert, dass der gegebenenfalls in unsymmetrischer Lage durch das Kernfenster geführte kompakte Stab durch die auftretenden Kräfte aus seiner Lage gebracht wird. Das gleiche gilt andererseits auch für die primären Teilwicklungen, die durch den kompakten. Stab in ihrer Lage gehalten werden.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung bei einem als Kopfstromwandler ausgebildeten, umschaltbaren Stromwandler dann aus, wenn die Flanken der Längsnuten derart ausgeführt sind, dass die mit ihren das Kernfenster durchsetzenden Wicklungsteilen formschlüssig in den Längsnuten liegenden primären Teilwicklungen ausserhalb des Kernfensters durch den Raum verlaufen, der jeweils zwischen dem Kopfgehäuse und den ringförmigen, von den Sekundärwicklungen umgebenen Eisenkernen in den Ecken des Kopfgehäuses vorhanden ist.
Die primären Teilwicklungen füllen bei dieser Ausführung den sonst bei Stromwandlern dieser Art in den Ecken des Kopfgehäuses vorhandenen toten Taum aus, wodurch das Kopfgehäuse besonders gut ausgenutzt wird. Gegenüber vergleichbaren, bekannten Stromwandlern ergibt sich dadurch die vorteilhafte Möglichkeit, ein Kopfgehäuse mit kleinstmöglichen Abmessungen zu verwenden, was eine Anordnung des erfin- dungsgemässen Stromwandlers in raltiv kleinem Phasenabstand zulässt. Damit wiederum ist eine Senkung der gesamten Anlagekosten verbunden.
Ein weiterer, sich durch die verhältnismässig kleinen Abmessungen des Kopfgehäuses ergebender Vorteil besteht darin, dass zur Füllung des Kopfgehäuses relativ wenig Öl benötigt wird; infolgedessen kann ein verhältnismässig kleiner Faltenbalg verwendet werden.
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Ausserdem kann der erfindungsgemässe Stromwandler mit einem relativ kleinen Stützisolator ausgerüstet werden.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich der erfindungsgemässe umschaltbare Stromwandler durch ein relativ kleines Gesamtgewicht und durch verhältnismässig niedrige Herstellungskosten auszeichnet.
In den Fig.l und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines als Kopfstromwandler ausgeführten erfindungsge- mässen umschaltbaren Stromwandlers in zwei um 90 gegeneinander versetzten Schnitten dargestellt.
Der erfindungsgemässe umschaltbare Stromwandler besteht aus dem Fussteil 1, dem Stützisolator 2 und dem Kopfteil 3, das von dem Kopfgehäuse 4 umgeben ist. In dem Kopfgehäuse 4 sind beispielsweise zwei Eisenkerne 5 und 6 untergebracht, von denen in an sich bekannter Weise beispielsweise der Eisenkern 5 als Zählkern und der Eisenkern 6 als Messkern verwendet werden kann; auf jeden der beiden Eisenkerne 5 bzw. 6 ist eine Sekundärwicklung 7 bzw. 8 aufgebracht. Um die beiden mit den Sekundärwicklungen 7 bzw. 8 umgebenen Eisenkerne 5 bzw. 6, die vorzugsweise als Ringbandkern ausgebildet sind, ist die ringförmige Wicklungsschale 9 aus Metall gelegt.
Die Wicklungsschale 9 setzt sich im Bereich des Stützisola- tors 2 als metallisches Rohr 10 fort, das die Innenfläche der kapazitiv gesteuerten Sekundärleitung 11 bildet. Auf die ringförmige Wicklungsschale 9 und auf das metallische Rohr 10, die beide Erdpotential aufweisen, ist die Hochspannungsisolation 12 aufgebracht, die mit einem Hochspannungsbelag 13 umgeben ist.
Durch das Kernfenster 14 der mit den Sekundärwicklungen 7 und 8 ausgerüsteten Eisenkerne 5 und 6 sind die primären Wicklungsteile geführt, die aus dem als kompakter, kurzer Stab ausgebildeten gestreckten Leiter 15 und den primären Teilwicklungen 16 und 17 bestehen, von denen beispielsweise die primäre Teilwicklung 17 den grösseren Leiterquerschnitt aufweist. Der Leiter 15 weist, wie insbesondere die Fig. 1 erkennen lässt, auf einer Seite zwei parallel verlaufende Längsnuten 18 und 19 auf. Die Längsnuten 18 und 19 haben derartig ausgebildete Flanken 20 und 21 bzw. 22 und 23, dass die das Kernfenster 14 durchsetzenden Wicklungsteile der V-förmig angeordneten primären Teilwicklungen 16 und 17 formschlüssig in den Längsnuten 18 und 19 liegen.
Wie die Fig. 1 zeigt, sind die Flanken 20 und 21 bzw. 22 und 23 der beiden Längsnuten 18 und 19 vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass die mit ihren das Kernfenster 14 durchsetzenden Wicklungsteilen formschlüssig in den Längsnuten 18 und 19 liegenden primären Teilwicklungen 16 und 17 ausserhalb des Kernfensters 14 in dem Raum 24 bzw. 25 verlaufen, der jeweils zwischen dem Kopfgehäuse 4 und den ringförmigen Eisenkernen 5 und 6 in den Ecken des Kopfgehäuses 4 vorhanden ist. Durch eine derartige Anordnung der primären Teilwicklungen 16 und 17 wird auch der Raum in den Ecken 24 und 25 des Kopfgehäuses 4 ausgenutzt und infolgedessen ein sonst bei bekannten Stromwandlern vorhandener ungenutzter, toter Raum vermieden.
In Abweichung von der beschriebenen V-förmigen Anordnung der primären Teilwicklungen kann bei dem erfindungsgemässen umschaltbaren Stromwandler gegebenenfalls auch anderen Anordnungen der primären Teilwicklungen der Vorzug gegeben werden; so kann es beispielsweise zweckmässig sein, die primären Teilwicklungen derart anzuordnen, dass sie in einer Ebene liegen.
Zur primären Umschaltung des erfindungsgemässen Stromwandlers sind gemäss einem älteren Vorschlag die primären Teilwicklungen 16 und 17 und der kompakte, kurze Stab 15 derart miteinander verbunden und an eine Umschaltvorrichtung 26 angeschlossen, dass das eine Ende 27 des kompakten Stabes 15 ebenso wie die entsprechenden Enden 28 der primären Teilwicklungen 16 und 17 (das entsprechende Ende der primären Teilwicklung 16 ist in den Figuren nicht sichtbar) über Anschlusselemente 29 und 30 der Umschaltvorrichtung 26 verbunden ist, während das andere Ende 32 des kompakten Stabes 15 unmittelbar mit dem Netz verbunden ist;
die anderen Enden 33 der primären Teilwicklungen 16 und 17 - das andere Ende der primären Teilwicklung 16 ist in den Figuren nicht eingezeichnet - sind unmittelbar so mit dem einen Ende 27 des kompakten Stabes 15 verbunden bzw. mit dem einen Ende der primären Teilwicklung 17 des jeweils grösseren Strombereiches in Verbindung gesetzt, dass sich für kleinere Strombereiche jeweils eine Reihenschaltung ergibt.
Um Volumenänderungen des zur Isolation in das Kopfgehäuse 4 eingefüllten Öles infolge Temperaturänderungen auszugleichen, ist auf dem Kopfgehäuse 4 ein Deckel 34 mit einem Faltenbalg 35 vorgesehen, der in an sich bekannter Weise durch eine kleine Öffnung 36 mit dem Öl im Kopfgehäuse 4 in Verbindung steht.
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Current transformer which can be switched on the primary side The invention is concerned with a current transformer which can be switched on the primary side and has a high voltage and amperage with several primary partial windings guided through the core window of the ring-shaped iron cores surrounded by secondary windings with a conductor cross-section decreasing according to the current ranges.
According to the invention, this current transformer is characterized in that, as a further primary winding part, a compact, short bar penetrating the core window has parallel longitudinal grooves with flanks designed for a further current area which is the largest compared to the current areas of the primary partial windings and which runs parallel to the conductor Core window penetrating winding parts of the primary partial windings are form-fitting in the longitudinal grooves.
The inventive design of the switchable current transformer makes it possible to use toroidal cores with a relatively small core window even when, in addition to a compact rod, primary partial windings are also passed through the core window; because the inventive arrangement of the rod and the primary partial windings results in an extremely compact cross section of all primary winding parts in the area of the core window, which largely fills the core window.
The use of a toroidal core with a small core window made possible by the invention in switchable current transformers brings a number of advantages, one of which is that, due to the relatively small toroidal core diameter and the relatively small iron path, a saving in core material and thus a reduction in core weight is possible. This is associated with a reduction in the insulation volume and the copper length of the primary partial windings.
Another advantage of the switchable current transformer according to the invention is that the primary partial windings and the compact rod are mutually supported, so that the current transformer according to the invention not only has a high dynamic strength when a current flows through only the compact rod, but even when the primary partial windings are connected. In addition, the arrangement of the primary partial windings according to the invention prevents the compact rod, possibly guided through the core window in an asymmetrical position, from being moved out of its position by the forces that occur. On the other hand, the same also applies to the primary partial windings, which are caused by the compact. Rod are held in place.
The invention is particularly advantageous in the case of a switchable current transformer designed as a top current transformer when the flanks of the longitudinal grooves are designed in such a way that the primary partial windings lying in the longitudinal grooves with their winding parts penetrating the core window run outside the core window through the space that is present between the head housing and the annular iron cores surrounded by the secondary windings in the corners of the head housing.
In this design, the primary partial windings fill the dead space that is otherwise present in the corners of the head housing in current transformers of this type, whereby the head housing is particularly well used. Compared to comparable, known current transformers, this results in the advantageous possibility of using a head housing with the smallest possible dimensions, which allows the current transformer according to the invention to be arranged in a relatively small phase spacing. This in turn leads to a reduction in the overall system costs.
Another advantage resulting from the relatively small dimensions of the head housing is that relatively little oil is required to fill the head housing; as a result, a relatively small bellows can be used.
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In addition, the current transformer according to the invention can be equipped with a relatively small post insulator.
In summary, it can be stated that the switchable current transformer according to the invention is characterized by a relatively small overall weight and by relatively low manufacturing costs.
In FIGS. 1 and 2, an exemplary embodiment of a switchable current transformer according to the invention designed as a top current transformer is shown in two sections offset by 90 relative to one another.
The switchable current transformer according to the invention consists of the base part 1, the support insulator 2 and the head part 3, which is surrounded by the head housing 4. In the head housing 4, for example, two iron cores 5 and 6 are accommodated, of which, in a manner known per se, for example, the iron core 5 can be used as a counting core and the iron core 6 as a measuring core; A secondary winding 7 and 8 is applied to each of the two iron cores 5 and 6, respectively. The ring-shaped winding shell 9 made of metal is placed around the two iron cores 5 and 6, which are surrounded by the secondary windings 7 and 8 and are preferably designed as a toroidal tape core.
The winding shell 9 continues in the area of the support insulator 2 as a metallic tube 10 which forms the inner surface of the capacitively controlled secondary line 11. The high-voltage insulation 12, which is surrounded by a high-voltage coating 13, is applied to the annular winding shell 9 and to the metallic tube 10, which both have earth potential.
Through the core window 14 of the iron cores 5 and 6 equipped with the secondary windings 7 and 8, the primary winding parts are passed, which consist of the elongated conductor 15 designed as a compact, short rod and the primary partial windings 16 and 17, of which the primary partial winding 17, for example has the larger conductor cross-section. As can be seen in particular from FIG. 1, the conductor 15 has two parallel longitudinal grooves 18 and 19 on one side. The longitudinal grooves 18 and 19 have flanks 20 and 21 or 22 and 23 designed in such a way that the winding parts of the primary partial windings 16 and 17 arranged in a V-shape and which pass through the core window 14 lie in the longitudinal grooves 18 and 19 in a form-fitting manner.
As FIG. 1 shows, the flanks 20 and 21 or 22 and 23 of the two longitudinal grooves 18 and 19 are advantageously designed in such a way that the primary partial windings 16 and 17 lying in a form-fitting manner in the longitudinal grooves 18 and 19 with their winding parts penetrating the core window 14 extend outside the core window 14 in the space 24 or 25, which is present between the head housing 4 and the annular iron cores 5 and 6 in the corners of the head housing 4. Such an arrangement of the primary partial windings 16 and 17 also utilizes the space in the corners 24 and 25 of the head housing 4 and consequently avoids the unused, dead space otherwise present in known current transformers.
In a departure from the described V-shaped arrangement of the primary partial windings, preference can optionally also be given to other arrangements of the primary partial windings in the switchable current transformer according to the invention; For example, it can be useful to arrange the primary partial windings in such a way that they lie in one plane.
For the primary switching of the current transformer according to the invention, according to an older proposal, the primary partial windings 16 and 17 and the compact, short rod 15 are connected to one another and connected to a switching device 26 that one end 27 of the compact rod 15 as well as the corresponding ends 28 of the primary partial windings 16 and 17 (the corresponding end of the primary partial winding 16 is not visible in the figures) is connected via connection elements 29 and 30 of the switching device 26, while the other end 32 of the compact rod 15 is directly connected to the network;
the other ends 33 of the primary partial windings 16 and 17 - the other end of the primary partial winding 16 is not shown in the figures - are directly connected to one end 27 of the compact rod 15 or to one end of the primary partial winding 17 of the respective larger current range in connection that there is a series connection for smaller current ranges.
In order to compensate for changes in volume of the oil filled into the head housing 4 for insulation as a result of temperature changes, a cover 34 with a bellows 35 is provided on the head housing 4, which is connected in a known manner to the oil in the head housing 4 through a small opening 36.