Einphasen-Hochspannungswandler. Bei Hochspannungswandlern werden die einphasigen Bauarten bevorzugt, weil sie mehr Freiheit in der Aufstellung und ins besondere in der Bemessung des Phasen abstandes gewähren. Um bei diesen Hoch spannungswandlern die sehr teuren Durch führungsisolatoren zu vermeiden, stattet man die Wandler mit einem Isoliermantel aus, der keine besonderen Durchführungsisolatoren erfordert und zugleich als Behälter für den aktiven Teil und das Öl dient. Dieser Iso- liermantel ist bei den so aufgebauten Wand lern der teuerste Teil. Seine Höhe wird durch die unveränderlich gegebene elektrische Fe stigkeit der Luft bestimmt.
Denn zum Schutz g t' Überschlagsgefahr wird verlangt, dass egen bei einer bestimmten tberschlagsfestigkeit ein bestimmter Abstand zwischen den Erd- potential und den Hochspannungspotential führenden Bauteilen eingehalten wird, wor aus sich die Höhe des Isoliermantels ergibt. Dieser Abstand ist unter dem Begriff Schlag weite auf bestimmte Werte genormt worden. Aus der Bedingung, dass der aktive Teil des Wandlers im Isoliermantel Raum finden muss, bestimmt sich der lichte Durchmesser des Isoliermantels.
Entscheidend für den Raumbedarf des aktiven Teils sind die Abmessungen des Ei senkernes, der Wicklungen und der Isolation. Man hat oft versucht, diesen Raumbedarf durch Verwendung offener Eisenkerne zu ver ringern, welche unter Umständen durch den Wegfall eines Rückschlussjoches die Isolie rung erleichtern. Diese bedingen jedoch einen grossen Leerlaufstrom, der Messfehler von solch unzulässiger Grössenordnung erzeugt, dass sie durch zusätzliche Elemente kompen siert werden müssen.
Aber auch bei Kom- pensierung dieser Fehler bleibt der Nachteil bestehen, dass die Messeigenschaften solcher Wandler vom Aufstellungsort desselben ab hängig sind. Werden nämlich solche Wand ler im Bereich eiserner Konstruktionsteile aufgestellt, so wird dadurch das Magnetfeld, und damit werden ihre Messeigenschaften be einflusst. Nachteilig ist auch die Reihenschal tung mehrerer Wandler (Kaskadenschal- tung), weil hierbei ein grosser Spannungs abfall entsteht.
Um daher einen guten Wandleraufbau zu erzielen, muss man einen einzigen, vollstän dig eisengeschlossenen Magnetkreis im Iso- liermantel unterbringen. Bei der Auslegung eines solchen Eisenkreises mit der zugehöri gen Wicklung hat man sich bisher durch die aus den Lehrbüchern bekannten Baugesetze leiten lassen, die die günstigste Bemessung des Wandlers von dem Gesichtspunkt des Verhältnisses zwischen Eisen- und Wick lungsgewicht oder zwischen Eisen- und Wicklungspreis ausgehen. Andere Autoren verweisen den Spannungswandler schlecht weg zu den Transformatoren mit schwacher Kupferausrüstung.
Erfindungsgemäss werden diese Grund sätze verlassen und die Wandler derart aus gelegt, dass nicht der aktive Teil, sondern der Isoliermantel für das Preisminimum mass gebend gemacht wird. Da die Höhe des Iso- liermantels, wie erwähnt, durch die Schlag weite gegeben ist, wird dieser um so billiger, je geringer sein Durchmesser ist. Dieser be stimmt sich wieder aus den Teilen, die der Mantel zu umgeben hat. Ein kleiner Durch messer des im wesentlichen zylindrischen Mantels wird zunächst dadurch erreicht, dass man den aktiven Teil des Wandlers in die Länge streckt. Eine solche Streckung geht mit einer Verringerung des Eisenquerschnit tes Hand in Hand.
Doch führt bekanntlich ein dünner Eisenkern zu einem verhältnis mässig grossen Wicklungsvolumen, ergibt also weder ohne weiteres den kleinsten Aussen durchmesser der Wicklung noch den klein sten Innendurchmesser des Isoliermantels.
Die Erfindung bezieht sich daher nur auf solche Wandler, die mit Schutzeinrichtungen gegen Randwirkungen ausgerüstet sind, und besteht aus einer neuartigen Bemessungsregel für den Eisenkernquerschnitt, die auf rech nerischem Wege als die günstigste ermittelt wurde und durch Versuche sich als solche bestätigt hat. Darnach ist der Eisenquer schnitt in cm\ bei einer verketteten Spannung E in kV, wobei E grösser als 60 kV sein muss, zwischen den Grenzwerten
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und
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zu bemessen.
Liegt also der Eisenquerschnitt des mit Randschutz versehenen Wandlers innerhalb dieser Grenzen, dann wird der Preis des Iso- liermantels am kleinsten. Obwohl diese Be- messuxigsregel für die verschiedensten Wand- lertypen mit geschlossenem, geerdetem Eisen kern und Randschutz allgemein gültig ist, ergibt doch diejenige Bauart bei gegebener Bauhöhe die grösste Messleistung, bei der der Innenraum des Mantels auch in der Höhen richtung voll ausgenutzt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel für die Erfindung dargestellt, ein Mess- wandler für E = ?\?0 kV, dessen Eisenquer schnitt zwischen den Grenzwerten 21 und 69 cm= liegt und im Beispiel 42 cm' beträgt. Sein Eisenkern cr ist U-förmig gestaltet, mit unterem geradem Schlussjoch b geschlossen und liegt an Erde.
Auf den beiden Kern säulen sitzt zunächst die zylindrische Unter spannungswicklung e, und unmittelbar über sie ist die Isolierhülle d gewickelt, die sich über den obern Jochbogen des Eisenkernes fortsetzt; sie bildet ein U-förmiges Isolier- rohr, das nur nach dein geraden Joch b hin offen ist. Das Isolierrohr d ist auf beiden Kernsäulen von der Oberspannungswieklun e umgeben, deren Potential vom Erdpotential des untern Joches b bis zum Oberspannungs- potential an wächst.
Zur Steuerung des Po tentials auf dem wicklungsfreien obern Iso- lierrohrbogen und zur Vermeidung von Rand wirkungen ist das Isolierrohr innen und aussen mit stromleitenden Überzügen<I>g</I> und lt versehen, deren innerer, h, Erdpotential be sitzt und deren äusserer, g, an die Oberspan nungsklemme f angeschlossen ist, so dass das obere Eisenjoch a, mit seiner Isolierhülle d ungefährdet bis dicht an die Oberspannungs- klemine f herangeführt werden kann.
Der Wandler ruht auf einer Grundplatte 1c und ist mit einem keramischen Isoliermantel i umgeben, dessen Hohlraum mit isolierender Flüssigkeit oder mit isolierendem Gas gefüllt sein kann. Infolge der erfindungsgemässen Bemessung der aktiven Wandlerteile werden die Abmessungen und daher auch die Kosten des Isoliermantels i ein Minimum.
Da Rand wirkungen, die besonders am obern Ende der Oberspannungswicklung e auftreten würden, durch den leitenden Überzug g vermieden sind, braucht die Isolierhülle d nicht dicker gemacht zu werden, als es die Beanspruchung auf Durchschlagsfestigkeit verlangt. Der lei tende Überzug g trägt somit ebenfalls zur Erzielung eines kleinstmöglichen Durchmes sers des teuren keramischen Isoliermantels i bei.
Bei Verwendung der erfindungsgemässen Regel erhält der Wandler auch dann die kleinsten Abmessungen, wenn jede Kernsäule mit einem besonderen Isoliermantel umgeben ist. Auch bei solchen Wandlern ergibt die erfindungsgemässe Regel eine Ersparnis am Isoliermantel, deren leitender Kopf den vol len Isolierabstand vom geerdeten obern Ei- senjoch haben muss. Dagegen ist sie im all gemeinen ohne Vorteil bei Wandlern für ge ringere Spannung als 60 kV, bei Kaskaden wandlern, bei Stromwandlern sowie bei Mehr phasenwandlern.
Der Isoliermantel kann aus keramischem Material oder aus Kunststoff bestehen. Er braucht nicht rund zu sein, sondern kann auch ovalen, länglichen oder eckigen Quer schnitt haben. Der Randschutz kann aus lei tendem Überzug bestehen, er kann durch an i derweitige Metalleinlagen, durch die Form der Isolierhülle, durch metallische Endringe oder durch andere Mittel hervorgebracht sein.
Weil gemäss der Erfindung der zur Ver fügung stehende Raum im Isoliermantel voll ständig ausgenutzt werden kann, weil sich ferner eine sehr gute Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung und ein klei ner Leerlaufstrom ergibt, lassen sich sehr hochwertige und genau arbeitende Span nungswandler grosser Messleistung bauen, nämlich solche, die innerhalb der Beglaubi- gungsfehlergrenzen eine Leistung abgeben können,
deren Kilowattwert gleich dem Fünf fachen des Kilovoltwertes der Spannung ist.