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Trockenstromwandler Die Erfindung betrifft einen Trockenstromwandler
mit einer auf einen Ringkern aufgebrachten Sekundärwicklung, die sich in dem Hohlraum
eines fugenlosen Hohlringisolators aus Gießharz befindet, und mit einer auf die
Außenfläche des Hohlringisolators, der allseitig mit einem leitenden Belag versehen
ist, frei liegend aufgebrachten Primärwicklung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Ringkern-Trockenstromwandler
zu schaffen, der eine geringe Bauhöhe besitzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Hohlringisolator samt den aktiven Wandlerteilen von einem
topfförmigen Isolator aus Gießharz mit Abstand umgeben ist, daß der topfförmige
Isolator mit dem Fußteil des Hohlringisolators mechanisch fest verbunden ist und
daß der topfförmige Isolator an seiner Innenwand einen leitenden Belag aufweist,
der mit dem leitenden Belag auf der Außenfläche des Hohlringisolators leitend verbunden
ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Wandler wird also durch bestimmte Ausbildung
der beiden Isolatoren und durch Vorsehen von miteinander elektrisch verbundenen
leitenden Belägen ein in elektrischer Hinsicht spannungsmäßig nicht beanspruchter
Raum geschaffen, in dem die auf Hochspannung liegende Primärwicklung frei liegend
angeordnet ist. Dies bietet außer einer guten Wärmeabfuhr die vorteilhafte Möglichkeit,
die Primärwicklung über einen großen Bereich des Kernes mit der Sekundärwicklung
verlaufend auf dem äußeren Umfang des Hohlringisolators anzuordnen.
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Die durch die Erfindung erzielte Verringerung der im Hinblick auf
den Spannungsabbau erforderlichen Bauhöhe läßt sich besonders deutlich durch Vergleich
mit einem Stützer-Kopfstromwandler zeigen. Bei einem derartigen bekannten Wandler
dient der Stützer bekanntlich dazu, den Wandlerkopf mit der Primärwicklung in einer
für die Isolierung ausreichenden Entfernung von einer Grundplatte für den Wandler
zu halten, so daß sich die Gesamthhöe des Wandlers aus der Höhe des Stützers und
des auf diesem angeordneten Wandlerkopfes zusammensetzt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Wandler findet demgegenüber kein Stützerisolator
Verwendung, sondern es ist ein topfförmiger Isolator und ein von diesem umgebener
und an diesem befestigter Hohlringisolator vorhanden, der in einem durch miteinander
leitend verbundene Beläge elektrisch spannungsfreien Raum die Primärwicklung trägt.
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Es ist bereits ein Wandler nach der Kreuzringbauweise bekannt, bei
dem sowohl die Hochspannungswicklung als auch die mit den Sekundärwicklungen versehenen
Ringkerne mit gerundeten Metallumhüllungen versehen sind, die ihrerseits dielektrisch
umkleidet sind. Als Material für die Isolation wird Zellulosepapier angegeben. Die
beschriebene Anordnung befindet sich in einem etwa zylindrischen Isolator, der mit
Isolieröl gefüllt ist.
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In Abweichung von diesem bekannten Wandler betrifft die Erfindung
einen Trockenstromwandler. Ferner sind die beiden Isolatoren bei dem erfindungsgemäßen
Wandler in bestimmter Weise so ausgebildet und so miteinander verbunden, daß die
von dem Hohlringisolator getragene Primärwicklung in einem elektrisch nicht beanspruchten
Raum frei liegend angeordnet ist. Durch diese Anordnung ergibt sich außer einer
besonders kompakten Bauweise und außer einer guten Wärmeabfuhr im Gegensatz zu dem
bekannten Kreuzringwandler die vorteilhafte Möglichkeit, die Primärwicklung weitgehend
gleichmäßig über den Umfang des Ringkernes verteilt anzuordnen, so daß der erfindungsgemäße
Wandler hinsichtlich der Unterbringung der primären Windungszahl und hinsichtlich
der Streuverhältnisse ein besonders günstiges Verhalten zeigt.
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Denselben Vorteil besitzt der erfindungsgemäße Wandler gegenüber einem
Trockenwandler, bei dem sich innerhalb eines Gießharzkörpers zwei kettengliedartig
ineinandergreifende ringförmige Hohlräume befinden, von denen der eine die Primärwicklung
und der andere die Sekundärwicklung nebst Kern aufnimmt. Zwar sind diese Hohlräume
mit jeweils einer Metallkapsel ausgekleidet, aber sie sind räumlich vollkommen voneinander
getrennt, so daß keine leitende Verbindung zwischen den beiden Metallkapseln besteht.
Auch gegenüber diesem bekannten Trockenwandler unterscheidet sich der erfindungsgemäße
Wandler
durch die Ausbildung von zwei Isolatoren in der Weise, daß sie einen durch miteinander
verbundene leitende Beläge elektrisch spannungsfrei gemachten Raum für die freie
Anordnung der Primärwicklung aufweisen.
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Weiterhin sind Stromwandler bzw. Transformatoren für Hochspannung
mit einem Querlochisolatorkörper aus Porzellan bekannt, bei denen die Isolationsanordnung
sich aus einem äußeren Isolator zusammensetzt, dessen obere Stirnfläche herabgezogen
bzw. in dessen obere Stirnfläche ein weiterer Isolator eingesetzt ist, so daß ein
die Hochspannungswicklung aufnehmender innerer Isolator innerhalb des äußeren Isolators
vorhanden ist. Die Hochspannungswicklung selbst ist auf den Querlochkörper gewickelt,
der im Querschnitt das innerste Teil der Isolatoranordnung bildet. Zwar tragen der
äußere Isolator auf seiner Innenfläche und der innere Isolator auf seiner Außenfläche
miteinander leitend verbundene Beläge, aber der so gebildete Raum dient nicht zur
Aufnahme der Primärwicklung. Diese erstreckt sich vielmehr wiederum nur über einen
kleinen Bereich des Kernes. Die Lehre, zur Vermeidung unzulässiger elektrischer
Beanspruchungen von Lufträumen diese durch miteinander leitend verbundene Beläge
spannungsfrei zu machen, ist an sich bei der Herstellung der Oberspannungswicklung
von Trockentransformatoren bekannt.
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An Hand einiger vorteilhafter Ausführungsbeispiele wird der Wandler
nach der Erfindung nun näher erläutert. In der F i g. 1 ist ein Wandler links in
Ansicht, rechts im Schnitt dargestellt; F i g. 2 zeigt den gleichen Wandler in einem
Schnitt, der zum Schnitt der F i g. 1 senkrecht steht. Die beiden Figuren zeigen
zunächst eine an sich bekannte Ausbildung eines Wandlerkopfes mit dem ringförmigen
Eisenkern 1, der beispielsweise ein gewickelter Bandringkern ist, mit der Primärwicklung
2 und mit der Sekundärwicklung 3. Der Eisenkern und die Sekundärwicklung 3 befinden
sich innerhalb des Hohlringisolators 4; die Primärwicklung 2 ist auf den Hohlringisolator
aufgewickelt.
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Der topfförmige Isolator 5 hat, ähnlich wie bei bekannten Wandlern,
angenähert die Form eines Hohlzylinders. Er steht auf einer Grundplatte 6. Erfindungsgemäß
ist der aus den Teilen 1 bis 4 bestehende Wandlerkopf nicht oben auf den dann als
Stützer zu bezeichnenden Isolator 5 aufgesetzt, sondern im Innern des Isolators
5 frei stehend angeordnet. Hierzu hat der Isolator 5, wie besonders aus der F i
g. 1 ersichtlich ist, einen etwas eingezogenen ringförmigen Boden, in den der Fuß
des Hohlringisolators 4 dielektrisch dicht und mechanisch fest eingelassen ist.
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Die Wandung des Hohlringisolators 4 ist in bekannter Weise innen mit
einem leitenden Belag 7 und außen mit einem leitenden Belag 8 versehen. Der leitende
Belag 7 ist beispielsweise eine Metallkapsel; sie hat nach unten einen stiel- bzw.
rohrförmigen Fortsatz 9, durch den die Anschlußenden der Sekundärwicklung 3 zu einem
Anschlußklemmenstück 10 herausgeführt sind. Der Belag 8 kann als metallischer Überzug
ausgebildet sein. Zwischen dem Belag 8 und der Primärwicklung 2 kann eine Isolierschicht
eingefügt sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Auch der Isolator 5 ist mit einem leitenden Belag versehen, der mit
11 bezeichnet ist und vorteilhaft ebenfalls als eine standfeste Metallschale ausgebildet
sein kann. Der Belag 11 geht in den Belag 8 leitend über.
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Die Enden 12 der Primärwicklung sind an dem dem Boden abgewandten
Ende des Isolators 5 herausgeführt, in der Zeichnung also an seinem oberen Ende.
Zwischen den Wicklungsenden 12, die an Hochspannung liegen, und der Grundplatte
6 liegt die volle Höhe des Isolators 5. Der Wandlerkopf dagegen, mit allen seinen
Bestandteilen und gegebenenfalls sonstigen Ein- und Anbauteilen, steht spannungsgeschützt
sowie auch berührungssicher im Inneren dieses Isolators.
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Der Hohlringisolator und der topfförmige Isolator bestehen aus einem
Gießharz, das also, wie z. B. die Epoxy-Harze, ohne stoffliche Ausscheidungen aushärtet.
Statt reinen Gießharzes kann auch ein Gießharzgemisch verwendet werden, insbesondere
also Gießharz mit billigeren Füllstoffen, wie z. B. Quarzmehl. Bei der Herstellung
der beiden Isolierkörper 4
und 5 aus einem Gießharz oder Gießharzgemisch wird
am besten so vorgegangen, daß zuerst der Hohlringisolator 4 allein für sich gegossen
wird und daß danach, aber noch vor dem völligen Aushärten desselben, der topfförmige
Isolator an den Hohlringisolator angegossen wird. Die standfesten Metallschalen
11 können beim Gießen des topfförmigen Isolators gleich als innere Wandung der Gießform
verwendet werden. Da Gießharz beim Aushärten schrumpft, wird die Verbindung zwischen
den beiden Isolatoren besonders fest. Die Verbindungsfläche zwischen den Teilen
4 und 5 ist vorteilhafterweise eine Zylinderfläche, wie es in den F i g. 1 und 2
angenommen ist; an sich kann sie jedoch auch andere Formen haben, beispielsweise
eine gerillte Form oder auch einen z. B. elliptischen Querschnitt. Beim Gießen des
Hohlringisolators kann dieser an dem stielförmigen Fortsatz 9 festgehalten werden,
womit in einfacher Weise eine genaue Zentrierung des Hohlringisolators und der an
ihm befestigten Teile in der Gußmasse erreicht werden kann.
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Metallische Anschluß- und Befestigungsteile für die Primär- und Sekundärleiter
können in den aus Gießharz bestehenden Isolierkörper gleich mit eingegossen werden.
Hierdurch können besondere Klemmenstücke aus Isolierstoff erspart werden. In das
untere Ende des topfförmigen Isolators können auch Befestigungsteile für den Fuß
des Wandlers, beispielsweise also für die Grundplatte 6, mit eingegossen werden.
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Das obere Ende des topfförmigen Isolators kann gewünschtenfalls abgedeckt
werden. In der Zeichnung ist hierfür die Kappe 13 aus Isolierstoff, beispielsweise
Preßstoff, vorgesehen. Eine solche Isolierstoffkappe dient gleichzeitig auch als
Schutz gegen Berührung der Primärwicklung. An sich kann die Kappe aber auch aus
Metall bestehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Kappe 13 gleichzeitig
noch zur Aufnahme eines Halbleiters oder Kathodenfallableiters 14, der zur Überbrückung
der Primärwicklung als Stoßspannungsschutz vorgesehen werden kann.
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Der Wandler nach der Erfindung bietet alle Vorteile einer frei angeordneten
Primärwicklung bei denkbar kleinster Bauhöhe, die nur durch die je nach der Primärspannung
erforderliche Schlagweite bedingt ist. Von besonderem Vorteil ist der Wandler nach
der Erfindung für höhere Reihenspannungen.
An Stelle der in den
F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen kann der Wandler nach der Erfindung
auch mannigfache andere Gestalt erhalten, sofern nur die Bedingung erfüllt ist,
daß der Wandlerkopf frei im Inneren des topfförmigen Isolators angeordnet ist. Einige
solche Abwandlungsmöglichkeiten sind in den F i g. 3 bis 8 skizzenhaft gezeigt.
Die Einzelteile dieser Beispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
die entsprechenden Teile der F i g. 1 und 2. Die Beispiele unterscheiden sich insbesondere
durch die Raumform der Isolatoren 4 und 5 und hiermit auch durch die Lage ihrer
Verbindungsfuge. Die F i g. 6 bis 8 zeigen, daß der Isolator über das Fußende der
Ringkapsel hinaus verlängert werden kann, falls seine erforderliche Höhe größer
ist als die Bauhöhe des Wandlerkopfes. Statt dessen oder zusätzlich kann jedoch
der Isolator 5 auch über das obere Ende des Wandlerkopfes hinaus verlängert werden.
Gewünschtenfalls können die Teile 4 und 5 bei allen Ausführungsbeispielen der Zeichnung
auch aus einem Stück hergestellt werden.