DE1279832B

DE1279832B - Current transformer that can be switched on the primary side

Info

Publication number: DE1279832B
Application number: DE1965S0099905
Authority: DE
Inventors: Dr Wolfgang Hermstein; Heinz Schiemann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-09-30
Filing date: 1965-09-30
Publication date: 1968-10-10
Also published as: SE324013B; CH448255A; AT259067B

Description

Primärseitig umschaltbarer Stromwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen primärseitig umschaltbaren Stromwandler für große Ströme und hohe Spannungen mit einem durch das Fenster der die Sekundärwicklungen tragenden Ringkerne geführten, aus einem kompakten, kurzen Stab für den größten Strombereich bestehenden Leiter sowie mit mehreren für kleinere Strombereiche mit entsprechend bemessenen, auf den Ringkernen angeordneten primären Teilwicklungen.Current transformer that can be switched on the primary side to a current transformer that can be switched on the primary side for large currents and high voltages with a guided through the window of the toroidal cores carrying the secondary windings, consisting of a compact, short rod for the largest current range as well as several for smaller current ranges with appropriately sized on the Primary partial windings arranged in toroidal cores.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, bei einem Stromwandler dieser Art eine möglichst günstige konstruktive Anordnung der primären Teilwicklungen und des stabförinigen, primären Leiters innerhalb des Kernfensters zu erzielen, damit ein möglichst kleines Kernfenster ausreichend ist. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stableiter parallel zur Stabachse verlaufende Längsnuten mit derart ausgebildeten Flanken aufweist, daß die das Kernfenster durchsetzenden primären Teilwicklungen formschlüssig in den Längsnuten des Stableiters liegen.The invention is based on the object of a current transformer this kind of a constructive arrangement of the primary partial windings that is as favorable as possible and the rod-shaped, primary conductor within the core window, so that the smallest possible core window is sufficient. This task is according to the invention solved in that the rod conductor parallel to the rod axis extending longitudinal grooves with flanks designed in such a way that they penetrate the core window primary partial windings are form-fitting in the longitudinal grooves of the rod conductor.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des umschaltbaren Stromwandlers ergibt sich im Bereich des Kernfensters ein außerordentlich kompakter, das Kernfenster weitgehend ausfüllender Querschnitt aller primären Wicklungsteile, so daß Ringkerne mit relativ kleinem Kernfenster verwendet werden können. Die Verwendung von Ringkernen mit kleinem Kernfenster bringt nämlich den Vorteil mit sich, daß wegen des relativ geringen Ringkerndurchmessers und des verhältnismäßig kleinen Eisenweges eine Einsparung an Kermnaterial und damit eine Senkung des Kerngewichtes möglich ist. Damit verbunden ist eine Verkleinerung des Isoliervolumens und der Kupferlänge der primären Teilwicklungen.The inventive design of the switchable current transformer In the area of the core window, the result is an extraordinarily compact one, the core window largely filling cross-section of all primary winding parts, so that toroidal cores can be used with a relatively small core window. The use of toroidal cores with a small core window has the advantage that because of the relative small toroidal core diameter and the relatively small iron path a saving of core material and thus a lowering of the core weight is possible. Associated with it is a reduction of the insulation volume and the copper length of the primary partial windings.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen umschaltbaren Stromwandlers besteht darin, daß sich die primären Teilwicklungen und der kompakte Stab auf Grund der fonnschlüssigen Anordnung der Teilwicklungen in den Längsnuten gegenseitig 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 aus, da die primären Teilwicklungen außerhalb des Kernfensters in einem Raum liegen können, der sich zwischen den Wandungen des Kopfgehäuses und den Ringkernen in den Ecken des Kopfgehäuses ergibt. Eine derartige Anordnung der primären Teilwicklungen ist bei umschaltbaren Kopfstromwandlern ohne stabförmigen Primärleiter bereits bekannt.Another advantage of the switchable current transformer according to the invention consists in the fact that the primary partial windings and the compact rod due to the form-fitting arrangement of the partial windings in the longitudinal grooves support each other, so that the current transformer according to the invention not only then has a high dynamic strength if only the compact rod is traversed by a current, but even if the primary partial windings are connected. In addition, through the inventive arrangement of the primary partial windings prevents the eventual in an asymmetrical position through the core window guided compact rod through the occurring Forces is brought out of its position. On the other hand, the same also applies to them primary partial windings that are held in place by the compact rod. The invention has a particularly advantageous effect in the case of a top current transformer, switchable current transformer because the primary part windings are outside the core window can lie in a space that is between the walls of the head housing and results in the toroidal cores in the corners of the head housing. Such an arrangement of primary partial windings in switchable top current transformers without rod-shaped Primary conductor already known.

Die primären Teilwicklungen füllen bei dieser Ausführung den sonst bei Stromwandlern dieser Art in den Ecken des Kopfgehäuses vorhandenen toten Raum aus, wodurch das Kopfgehäuse besonders gut ausgenutzt wird. Gegenüber vergleichbaren, bekannten Stromwandlem ergibt sich dadurch die vorteilhafte Möglichkeit, ein Kopfgehäuse mit kleinstmöglichen Abmessungen zu verwenden, das eine Anordnung des erfindungsgemäßen Stromwandlers in relativ kleinem Phasenabstand zuläßt. Damit wiederum ist eine Senkung der gesamten Anlagekosten verbunden.In this version, the primary partial windings fill the otherwise in the case of current transformers of this type, there is dead space in the corners of the head housing off, whereby the head housing is used particularly well. Compared to comparable, known current transformer results in the advantageous possibility of a head housing to use with the smallest possible dimensions, an arrangement of the invention Current transformer in a relatively small phase distance. This in turn is a reduction associated with the total investment costs.

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. Außerdem kann der erfindungsgemäße Stromwandler mit einem relativ kleinen Stützisolator ausgerüstet werden.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. In addition, the current transformer according to the invention can be equipped with a relatively small post insulator.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß sich der erfindungsgemäße umschaltbare Stromwandler auf Grund der neuartigen konstruktiven Anordnung der primären Teilwicklungen und des stabförmigen primären Leiters innerhalb des Kernfensters durch ein relativ kleines Gesamtgewicht und durch verhältnismäßig niedrige Herstellungkosten auszeichnet.In summary, it can be stated that the inventive switchable current transformers due to the novel constructive Arrangement of the primary partial windings and the rod-shaped primary conductor inside of the core window by a relatively small overall weight and by proportionately low manufacturing costs.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines als Kopfstromwandler ausgeführten erfindungsgemäßen umschaltbaren Stromwandlers in zwei um 90' gegeneinander versetzten Schnitten dargestellt.In the F i g. 1 and 2, an embodiment of a switchable current transformer according to the invention designed as a top current transformer is shown in two sections offset from one another by 90 '.

Der erfindungsgemäße um chaltbare 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 Eisenkein 5 als Zählkern und der Eisenkem 6 als Meßkein 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 ringförinige Wicklungsschale 9 aus Metall gelegt. Die Wicklungsschale 9 setzt sich im Bereich des Stützisolators 2 als metallisches Rohr 10 fort, das die Innenfläche der kapazitiv gesteuerten Sekundärausleitung 11 bildet. Auf die ringförmige Wicklungsschale 9 urid auf das metallische Rohr 10, die beide Erdpotential aufweisen, ist die Hochspannungsisolation 12 aufgebracht, die mit einem Hochspannungsbelag 13 umgeben ist.The switchable current transformer according to the invention consists of the foot part 1, the post insulator 2 and the head part 3, which is surrounded by the head housing 4. In the head housing 4, two iron cores are, for example, housed 5 and 6, of which, for example, the iron No 5 may be used as the iron core and Zählkern 6 as Meßkein in manner known per se; 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 post insulator 2 as a metallic tube 10 , which forms the inner surface of the capacitively controlled secondary discharge 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, both of which have earth potential.

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 F i g. 1 erkennen läßt, auf einer Seite zwei parallel verlaufende Längsnuten 18 und 19 auf. Die Längsunten 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 fornischlüssig in den Längsnuten 18 und 19 liegen. Die V-förinige Anordnung der primären Teilwicklungen ist bei umschaltbaren Kopfstromwandlern ohne einen als Stab ausgebildeten, primären Leiter bereits bekannt.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. The conductor 15 has, as shown in particular in FIG. 1 shows two parallel longitudinal grooves 18 and 19 on one side. The longitudinal bottoms 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 penetrate the core window 14 lie in the longitudinal grooves 18 and 19 in a form-fitting manner. The V-shaped arrangement of the primary partial windings is already known in switchable top current transformers without a primary conductor in the form of a rod.

Wie die F i g. 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 Stromwandlem vorhandener ungenutzter, toter Raum vermieden.As the F i g. 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 with their winding parts penetrating the core window 14 in a form-fitting manner in the longitudinal grooves 18 and 19 outside the core window 14 run in the space 24 and 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, respectively. 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 Abweichung von der beschriebenen V-förinigen Anordnung der primären Teilwicklungen kann bei dem er-findungsgemäßen 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.In deviation from the described V-shaped arrangement of the primary Part windings can optionally be used in the switchable current transformer according to the invention other arrangements of the primary partial windings are also given preference; For example, it can be useful to arrange the primary partial windings in such a way that that they lie in one plane.

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, 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.For the primary switching of the current transformer according to the invention, 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 according to an older proposal 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) 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.

Um Volumenänderungen des zur Isolation in das Kopfgehäuse 4 eingefüllten Öles infolge Temperaturänderungen auszugleichen, ist auf dem Kopfgehäuse4 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.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.

Claims

Claims 1. On the primary side switchable current transformer for large currents and high voltages with a lead through the window of the toroidal cores carrying the secondary windings, consisting of a compact, short rod for the largest circuit and with several conductors for smaller current ranges with appropriately sized, on the toroidal cores arranged primary part windings, d a d g e urch kc nn -ze i. chnet that the rod conductor (15) has longitudinal grooves (18, 19) running parallel to the rod axis with flanks (20, 21; 22, 23) designed in such a way that the primary partial windings (16, 17) penetrating the core window (14) form a positive fit the longitudinal grooves (18, 19) of the rod conductor (15) lie.

2. Current transformer according to claim 1, characterized in that the primary partial windings (16, 17) engaging in two longitudinal grooves (18, 19) of the bar conductor (15) lie in a V-shaped arrangement on the toroidal cores. 3. Current transformer according to claim 2, characterized in that the rod conductor (15) has a partially round cross-section and the two longitudinal grooves (18, 19) are on the same side of the rod. 4. Current transformer according to claims 1 and 2, characterized in that the primary partial windings (16, 17) and the bar conductor (15) pass through the core window (14) with a high fill factor. 5. Current transformer according to claims 1, 2 and 4, characterized in that when designed as a top current transformer, the primary partial windings (16, 17) outside of the window (14) in a space (24, 25) are located between the walls of the Head housing (1) and the toroidal cores (5, 6) in the corners of the head housing (4) results. Documents considered: German Patent No. 843 271; German Auslegeschrift No. 1073 086, 1116 806; German utility model No. 1837 182; Austrian patent specification No. 241 602.