DE678296C - Kombinierter Strom- und Spannungswandler - Google Patents

Description

• Kombinierter Strom- und Spannungswandler Die Erfindung betrifft einen kombinierten Strom- und Spannungswandler, bei dem der rahmenförmige Stromwandlerkern in an sich bekannter Weise etwa die halbe Betriebsspannung führt und auf einander gegenüberliegenden Schenkeln,die durch Schubwicklungen miteinander gekoppelte Stromwandlerprimär- und -sekundärwicklung trägt. Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß die Hälfte der Länge der unbewickelten Schenkel gleich oder größer dem Überschl.agsweg der halben Spannung entspricht, daß ferner die 'Isolation zwischen Stromwandlerkern und Primär- bzw. Sekundärwicklung auch die unbewickelten Kernschenkel (Rückschlußjoche), vorzugsweise entsprechend dem Spannungsgefälle nach der Mitte der unbewickelten Kernschenkel hin in ihrer Stärke abnehmend, umgibt und daß in dem vom isolierten Stromwandlerkern umgebenen Raum der Spannungswandler angeordnet ist, dessen Eisenkern mit d .em Stromwandlerkern galvanisch verbunden ist.
• Der kombinierte Strom- und Spannungswandler zeichnet sich vor bekannten Anordnungen durch seinen außerordentlich geringen Raumbedarf auch bei sehr hohen Spannungen aus. Infolge der Isolation der unbewickelten Schenkel des Stromwandlerkerns ist deren notwendige Länge für die Isolierung auf Längsschlag ausgenutzt, so daß die Gesamthöhe des Stromwandlers und damit auch des kombinierten Wandlers verhältnismäßig gering ist gegenüber bekannten Wandlern für gleich hohe Spannungen. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, daß in einem nur wenig in der Höhe vergrößerten Gefäß oder Mantel, in dem sich bisher nur ein Spannungswandler befindet, auch noch der Stromwandler für die gleiche Hochspannung untergebracht werden kann. Der Durchmesser des Gefäßes oder Mantels wird dabei nicht größer, da der bisher nicht ausgenutzte Raum (Abschnitte der Kreisfläche) nunmehr von dem Stromwandler eingenommen wird. Da die fast auf Erdpotential liegende Sekundäri-#ricklung des Stromwandlers ganz unten in dem gemeinsamen Gefäß liegt, schadet bei ölgefülltem Gefäß die am Boden auftretende Ölverschlechterung nichts. Vorteilhaft ist schließlich auch die zwangsläufige Potentialsteuerung des Stromwandlerkernes durch den Spannungsivandlerkern.
• In den Abb. i bis 3 sind zwei Beispiele dafür gezeichnet, wie der Stromwandlerkern des kombinierten Wandlers gemäß der Erfindung isoliert werden kann. .Der aus Eisenband gewickelte Eisenkern des Stromwandlers ist in Abb. i mit I I bezeichnet und unmittelbar mit Schubwicklungen 12 bewickelt. Er liegt in einem in Abb. i im Schnitt, in Abb. 2 in Seitenansicht gezeichneten Isolierkörper aus keramischem Material, z. B. Porzellan, der in zwei Teile 13 und 14 geteilt ist, um den Eisenkern in die beiden hohlringförmigen Teile 13 und 14 einbringen zu können. Die Primärwicklung 15 und die Sekundärwicklung 16 des Stromwandlers werden an den aus der Abb.2 ersichtlichen Stellen auf den Isolierkörper 13, 14 aufgewickelt. An den beiden Teilungsfugen 17 werden die beiden Körper 13 und 14 miteinander verkittet, gegebenenfalls unter Zwischenfügung von mit dem Eisenkern i i galvanisch verbundenen Metallscheiben, die dann auf einem mittleren Potential zwischen dem hohen Potential der Primärwicklung 15 und dem erdnahen Potential der Sekundärwicklung 16 liegen, da der Eisenkern ja gegenüber beiden Stromw.andlerwicklungen und gegenüber Erde isoliert ,aufgestellt ist und demgemäß ,auf einem Zwischenpotential liegt. Der Isolierkörper 13, 14 braucht .also nur für die halbe Hochspannung bemessen zu sein. Zur Verlängerung der Kriechwege zwischen den beiden Wicklungen bzw. zwischen jeder Wicklung und den mit dem Eisenkern verbundenen Metallscheiben in den Fugen 17 empfiehlt es sich, sogenannte Ringwulste 18 an den beiden Körpern 13 und 14 vorzusehen. Die von den Wicklungen umgebene Oberfläche der Teile 13 und 14 kann bis zu den Wülsten 18 metallisiert sein, wobei diese Metallisierung aber zur Vermeidung einer Kurzschlußwindung geschlitzt sein muß.
• Statt den Isolierkörper 13, 14 an den Stellen 17 zu teilen, kann man ihn auch in Längsrichtung an der in Abb.2 durch eine gestrichelte Linie i9 angedeuteten Stelle teilen, so daß zwei Schalenhälften entstehen; die Teilflächen müssen dann aufeinander geschliffen und nach Einlegen des Eisenkernes, der jetzt einteilig und in üblicher Weise aus Blechstreifen geschichtet sein kann, dielektrisch dicht miteinander verbunden werden.
• Man kann den Eisenkern gegenüber den beiden Stromwandlerwicklungen auch in der Weise isolieren, daß eine Mehrzahl von Preßspanschalen der in Abb. 3 angedeuteten Form einander überlappend von beiden Seiten auf den zweckmäßig vorher etwas mit Papier isolierten Eisenkern mit seinen Schubwicklungen heraufgeschoben wird. Darüber werden dann (ähnlich wie in Abb.2) die beiden Wicklungen .aufgebracht. Der so hergestellte Stromwandler wird dann zweckmäßig ebenso "vie die an Hand der Abb. i und 2 beschriebenen Stromwandler in ein gegebenenfalls mit Öl gefülltes Gehäuse .eingesetzt, das in an sich bekannter Weise aus einem Isoliermantel mit Metallboden und Metalldeckel bestehen kann.
• Die Abb.3 und 4 zeigen in zwei verschiedenen Schnitten ein Ausführungsbeispiel für einen kombinierten Strom- und Spannungswandler gemäß der Erfindung. Der Eisenkern 2 i des Spannungswandlers ist für die halbe Betriebshochspannung isoliert auf einem Isolierzylinder 22 aufgestellt und trägt auf zwei gegenüberliegenden Schenkeln die in bekannter Weise in zwei Teile 23, 24 unterteilte lagerweise gewickelte Hochspannungsspule. Die Niederspannungsspule 25 liegt auf dem Teil 24 der Hochspannungswicklung. Mit 26, 27 sind die in bekannter Weise auf dem Eisenkern des Spannungswandlers gewickelten Schubwicklungen bezeichnet. Die dem Eisenkern 21 benachbarten Enden der beiden Spulen 23 und 24 sind mit dem Eisenkern 2 i, d. h. also auch miteinander verbunden. Die anderen Enden der beiden Spulen sind an die Hochspannung bzw. an Erde gelegt. Der Eisenkern 28 des Stromwandlers ist ähnlich wie der Spannungswandlerkern rahmenförmig ausgebildet und über die Spulen 23 und 24 des Spannungswandlers in der Weise gelegt, daß die beiden Kernebener senkrecht aufeinanderstehen. Unmittelbar auf den Eisenkern 28 sind die Stromwandlerschubwicklungen 29 und 30 aufgewickelt. Der Eisenkern 28 ist durch eine leitende Verbindung 31 mit dem Spannungswandlerkern 21 verbunden und liegt 'daher auf demselben mittleren Potential wie dieser. Der Stromwandlereisenkern 28 ist durch Aufwickeln von Papierbändern, ähnlich dem Kabelpapier, für die halbe Betriebsspannung auf Durchschlag isoliert (34 35) und trägt über der Isolation 34 des ,auf der Eingangsspule 23 des Spannungswandlers liegenden Kernteiles die Primärwicklung 32 und auf dem über der Sekundärspule 25 des Spannungswandlers liegenden Kernteil die Sekundärstromwandlerwicklung 33. Die beiden so hergestellten Isolierkörper 34 und 35 nehmen in ihrer Stärke entsprechend dem Spannungsgefälle nach der Mitte des Eisenkernes, d. h. also nach der Symmetrieachse der beiden Wicklungen 32 und 33 hin ab, so daß der Eisenkern 28 in der Mitte der urbewickelten Schenkel (der Rückschloßjoche) auf ein kurzes Stück urisoliert bleibt. Zweckmäßig besitzen die äußersten Papierlagen der Isolierkörper 34 und 35 einen aufgespritzten oder gleichzeitig mit aufgewickelten, geschlitzten Metallbelag, der mit einem Pol der Primärwicklung 32 bzw. der Sekundärwicklung 33 verbunden wird und zu beiden Seiten jeder der beiden Wicklungen in schirmartige Vorsprünge auslaufen kann. Die Entfernung dieser Vorsprünge von dem unisolierten Stück des Eisenkernes 28 muß natürlich zur Schaffung genügend langer Kriechwege groß genug sein. Durch leitende Ringe .an den ,abnehmenden Teilen der beiden Isolierkörper 3¢ und 35 und durch Verbindung dieser Ringe mit entsprechenden Wicklungsanzapfungen- der beiden Spulen 23 und 24. des Spannungswandlers kann man auch eine gute Potentialsteuerung der Isolierkörper erzielen. Die leitenden Ringe müssen zur Vermeidung von Kurzschlußwindungen geschlitzt sein. Der Eisenkern 28 kann ebenso wie der Eisenkern 2 i von dem Isolierzylinder 22 getragen werden, indem er mit ähnlichen Tragarmen wie die mit 36 und 37 bezeichneten Arme am Eisenkern 21 versehen wird, die in entsprechende Schlitze des Tragzylinders 22 hineinragen. Man kann den Eisenkern 28 aber ,auch an dem Eisenkerner befestigen und ihn von diesem tragen lassen. Der den kombinierten Strom- und Spannungswandler tragende Isolierzylinder 22 steht auf einer Metallplatte 38, die den Boden eines die ganze Einrichtung umhüllenden Isoliermantels oder -zylinders 39 aus Porzellan bildet und mit diesem öldicht, zweckmäßig kittlos, verbunden ist. Der in der Abb. q. nicht gezeichnete Deckel des Isoliermantels .39 besteht auch aus Metall und kann gleichzeitig ,als ölkonservator ausgebildet sein, da das Innere des den kombinierten Meßwandler aufnehmenden Gefäßes zweckmäßig mit öl gefüllt wird. Deckel und Boden können gleichzeitig als Anschlußpole für die beiden Spannungswandlerwicklungsenden sowie für ein Ende der Primärwicklung 32 und je ein Ende der Sekundärwicklungen 25 und 33 dienen. Die .anderen Enden dieser drei Wicklungen werden entsprechend gering isoliert durch den Deckel bzw. Boden hindurchgeführt. In der Abb. q sind diese Verbindungen der Einfachheit «regen nicht dargestellt. Auch ist in der Abb. 5 das die Wandlerkombination aufnehmende Gefäß fortgelassen.
• Ebenso wie man die an Hand der Abb. i bis 3 beschriebenen Stromwandler mit einem Spannungswandler kombinieren kann, ist es auch möglich, den an Hand der Abb. q. und 5 beschriebenen Stromwandler für sich ohne Spannungswandler zu verwenden, wenn man ihn entsprechend in einem Gehäuse unterbringt.

Claims (3)

1. PATIENT ANSPRÜCIIC: i. Kombinierter Strom- und Spannungswandler, bei dem der rahmenförmige Stromwandlerkern etwa die halbe Betriebsspannung führt und auf einander gegenüberliegenden Schenkeln die durch Schub-Wicklungen miteinander gekoppelte Stromwandlerprimär- und -sekundärwicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälfte der Länge der unbewickelten Schenkel gleich oder größer als der überschlagsweg der halben Spannung ist, daß ferner die Isolation zwischen Stromwandlerkern und Primär- bzw. Sekundärwicklung auch die unbewickelten Kernschenkel (Rückschlußjoche), vorzugsweise entsprechend dem Spannungsgefälle nach der Mitte der unbewickelten Kernschenkel. hin in ihrer Stärke abnehmend, umgibt und daß in dem vom isolierten Stromwandlerkern umgebenen Raum der Spannungswandler angeordnet ist, dessen Eisenkern mit dem Stromwandlerkern galvanisch verbunden ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern des Spannungswandlers ebenfalls rahmenförmig ausgebildet ist, auf zwei gegenüberliegenden Schenkeln die in zwei Teile unterteilte Hochspannungswicklung trägt und senkrecht zur Ebene des Stromwandlerkerns angeordnet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kombinierte Strom- und Spannungswandler in einem durch einen Metallboden und Metalldeckel abgeschlossenen, vorzugsweise nach Art eines Stützers ausgebildeten, gegebenenfalls ölgefüllten Isolierhohlkörper mit zweckmäßig kreisrunder Grundfläche eingebaut ist. ¢. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation zwischen dem Eisenkern des Stromwandlers und seiner Primär- bzw. Sekundärwicklung aus auf den Eisenkern ,aufgewickelten Papierbändern, ähnlich wie sie bei der Kabelfabrikation benutzt werden, besteht. . 5. Anordnung nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste Papierlage der Isolation einen ,aufgespritzten oder gleichzeitig mitaufgewickelten, geschlitzten Metallbelag besitzt, der an das Potential der betreffenden Wicklung angeschlossen wird und zweckmäßig in schirmartigen Vorsprüngen ausläuft. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation zwischen dem Eisenkern des Stromwandlers und der-Primär- bzw. Sekundärwicklung ,aus einem den Eisenkern vollständig umgebenden, seiner Form angepaßten Körper aus keramischem Werkstoff, insbesondere Porzellan, besteht, das zum Einbringen des vorzugsweise aus Bandeisen gewickelten oder aus isoliertem Eisenpulver bestehenden Eisenkernes Öffnungen aufweist oder in zwei U-förmige, elektrisch abgedichtete, rohrförmige Teile geteilt ist. 7. Anordnung nach Anspruch i, - dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation des Stromwandlers aus einem den Eisenkern vollständig umgebenden, seiner Form angepaßten Körper aus keramischem Material, insbesondere Porzellan, besteht, der zum Einbringen des Eisenkernes in der Längsrichtung in zwei Schalenhälften geteilt ist, deren Teilflächen aufeinander geschliffen und nach Einlegen des Eisenkernes elektrisch dicht miteinander verbunden sind. B. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation des Stromwandlers zwischen seinem Eisenkern und der Primärwicklung bzw. Sekundärwicklung aus einer Mehrzahl Preßspanschalen besteht, die der Form des Eisenkexnes angepaßt sind und einander überlappend von beiden Seiten auf den zweckmäßig vorher mit Papier umwickelten Eisenkern aufgeschoben sind.