CH228236A - Einphasen-Hochspannungswandler. - Google Patents

Einphasen-Hochspannungswandler.

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CH228236A
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/24Voltage transformers
    • H01F38/26Constructions

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description


      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
EMI0002.0010  
   und  
EMI0002.0011  
   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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einphasen-Hochspannungswandlermit Iso- liermantel und geschlossenem, geerdetem Ei senkern sowie mit einer Isolierhülle zwischen Eisenkern und Oberspannungswicklung, die an den Rändern der letzteren besondere Schutzeinrichtungen gegen Randwirkungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei verketteter Nennoberspannung E in kV, wo bei E > 60 kV, der Eisenquerschnitt der Kernsäule in cm' zwischen den Grenzen EMI0003.0035 und EMI0003.0036 liegt.
    UNTERANSPRüCHE: 1. Wandler nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zwecks vollstän diger Aufhebung der Randwirkungen das obere Joch des Eisenkernes von einer aussen leitend überzogenen und mit diesem Überzug am Oberspannungspotential liegenden Isolier- hülle umgeben ist, damit die Spannungsdif ferenz vollständig von dieser nur auf Durch schlag beanspruchten Isolierhülle aufgenom men werden kann. 2. Wandler nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der obere Ab schlussteil des Isoliermantels dicht an das Joch herangerückt ist.
CH228236D 1942-08-19 1942-08-19 Einphasen-Hochspannungswandler. CH228236A (de)

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