Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungswandler gemäß dem
Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to a medium voltage converter according to the
Preamble of the first claim.
Ein bekannter Mittelspannungswandler dieser Art (DE 42 33 986
A1) weist ein quaderförmiges Gehäuse auf, das im oberen Bereich
einer senkrechten Seitenwand mit einem starr angesetzten
Steckerteil versehen ist, dessen Steckachse senkrecht zu dieser
Seitenwand steht und unmittelbar in eine Steckbuchse
einzustecken ist, welche im Gehäuse einer
Mittelspannungsschaltanlage angeordnet und mit hochspan
nungsführenden Bauteilen elektrisch verbunden ist. Im Gehäuse
der Mittelspannungsschaltanlage sind in einer weiteren
Seitenwand zusätzliche, eng benachbart angeordnete
Steckbuchsen vorgesehen, die für den Anschluß von
Mittelspannungskabeln mit daran vorgesehenen Steckerteilen
bestimmt sind. Diese Steckerteile entsprechen dem Steckerteil
des Mittelspannungswandlers. Nachdem der
Mittelspannungswandler beachtliche bauliche Abmessungen
aufweist, ist die dafür vorgesehene Steckbuchse soweit von den
Kabelsteckbuchsen entfernt, dass eine gegenseitige räumliche
Beeinträchtigung nicht stattfindet, wenn der
Mittelspannungswandler an die zugehörige Steckbuchse
angesteckt ist.A known medium voltage converter of this type (DE 42 33 986
A1) has a cuboid housing, which in the upper area
a vertical side wall with a rigidly attached
Plug part is provided, the thru axis perpendicular to this
Sidewall stands and directly into a socket
is to be inserted, which one in the housing
Medium voltage switchgear arranged and with high voltage
leading components is electrically connected. In the housing
the medium voltage switchgear are in another
Side wall additional, closely arranged
Sockets provided for the connection of
Medium voltage cables with connector parts provided on them
are determined. These plug parts correspond to the plug part
of the medium voltage converter. After the
Medium voltage converter considerable structural dimensions
has, the intended socket is as far from the
Cable sockets removed that a mutual spatial
Impairment does not take place when the
Medium voltage converter to the associated socket
is infected.
Weiterer Stand der Technik ist in der DE 94 20 191 U1 und der
AT 182 448 beschrieben.Further prior art is in DE 94 20 191 U1 and
AT 182 448.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Mittelspannungswandler gemäß dem Oberbegriff des ersten
Anspruchs zu schaffen, dessen Baugröße und Gewicht minimiert
sind.The invention has for its object a
Medium voltage converter according to the preamble of the first
To create claim, the size and weight minimized
are.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch
die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.This object is achieved according to the invention by
the characteristic features of the first claim.
Advantageous further developments are in the subclaims
described.
Bei einer Ausgestaltung eines Mittelspannungswandlers gemäß
der Erfindung wird durch die Anwendung eines Transformators,
der einen Topfkern aus einem Material mit hoher magnetischer
Permeabilität und hohem spezifischem elektrischem Widerstand
besitzt, ein Wandlerelement bereitgestellt, das praktisch ohne
zusätzliche Isolation zwischen der Hochspannungswicklung und
dem Magnetmaterial auskommt und das aufgrund seines hohen
elektrischen Widerstandes auch die notwendige elektrische
Erdpotetntial liegenden Sekundärwicklung schafft. Dabei wird
durch die Ausbildung des Topfkerns mit großer axialer Länge
die elektrische Isolation zwischen den beiden Wicklungen noch
verbessert und gleichzeitig erreicht, dass der Spannungs
abfall in der Primärwicklung angenähert dem Spannungsabfalls
verlauf im Magnetmaterial entspricht. Die Potentialdifferenz
zwischen dem Magnetmaterial und der hochspannungsführenden
Bewicklung bleibt damit sehr gering, so dass elektrische
Überschläge nicht zu befürchten sind, nachdem die Primär
wicklung als Scheibenwicklung mit in axialer Richtung stufig
abnehmender Spannungs
differenz ausgebildet ist. Der Transformator läßt sich dadurch
mit so geringem Durchmesser ausführen, daß er in einem Griff
teil untergebracht werden kann, der entsprechend einem genorm
ten Mittelspannungskabelstecker mit Innenkonus- oder Außen
konus-Steckteil ausgebildet ist. Ein so aufgebauter Mittel
spannungswandler läßt sich dann auch unmittelbar neben oder
zwischen Kabelsteckern an eine Steckbuchse anstecken, die sonst
für Kabelstecker bestimmt sind. Aufgrund der kleinen Bauweise
weist ein derart aufgebauter Mittelspannungswandler auch nur
ein entsprechend geringes Gewicht auf und bedarf keiner Ab
stützung zusätzlich zur Halterung an einer Steckbuchse. Der
Griffteil kann insbesondere senkrecht zum Steckteil stehen, wie
es bei Kabelsteckern üblich ist. Insbesondere ist der
Durchmesser des Topfkerns derart bemessen, daß der Durchmesser
des Griffteils einschließlich eines den Topfkern umschließenden
Mantels aus elektrichem Isoliermaterial ein für Kabelstecker
übliches Maß nicht überschreitet.In a configuration of a medium voltage converter according to
the invention is achieved through the use of a transformer,
the one pot core made of a material with high magnetic
Permeability and high specific electrical resistance
has a transducer element provided that is practically without
additional insulation between the high voltage winding and
the magnetic material needs and because of its high
electrical resistance also the necessary electrical
Creates secondary potential lying on the ground. Doing so
through the design of the pot core with a large axial length
the electrical insulation between the two windings still
improves and at the same time achieves that tension
drop in the primary winding approximates the voltage drop
course in the magnetic material corresponds. The potential difference
between the magnetic material and the high voltage
Wrapping remains very low, so that electrical
Rollovers are not to be feared after the primary
winding as a disc winding with steps in the axial direction
decreasing tension
difference is formed. This allows the transformer
run with such a small diameter that it is in one grip
part can be accommodated according to a standard
medium voltage cable connector with inner cone or outer
cone plug-in part is formed. A means so constructed
voltage converter can then also be located directly next to or
Connect between cable plugs to a socket that otherwise
are intended for cable plugs. Because of the small size
has such a medium voltage converter only
a correspondingly low weight and does not require any down
support in addition to the holder on a socket. The
Handle part can in particular be perpendicular to the plug-in part, such as
it is common for cable plugs. In particular, the
Measure the diameter of the pot core so that the diameter
of the handle part including one enclosing the pot core
Jacket made of electrical insulating material for cable connectors
does not exceed the usual size.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipsskizze eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on the schematic diagram of a
Embodiment explained in more detail.
Ein Mittelspannungswandler weist einen Steckteil 1 eines
Außenkonus-Systems auf, der im Querschnitt zylindrisch
ausgebildet ist und an seiner Stirnseite 2 mit einer nach innen
gerichteten Konusförmigen Buchse 3 versehen ist, in der zentral
ein Anschlußsteckerstift 4 achsengleich angeordnet ist. An den
Steckteil 1 schließt sich ein im wesentlichen ebenfalls
zylindrisch ausgebildetes Gehäuse in Form eines Griffteils 5
an, der entweder achsengleich zum Anschlußsteckerstift 4 oder,
wie vorliegend, rechtwinklig dazu verläuft. Im Griffteil 5
befindet sich ein Transformator 6, der eine mit dem
Anschlußsteckerstift 4 elektrisch verbundene Primärwicklung 7
aufweist, welche als Scheibenwicklung ausgebildet ist, die in
einzelne, axial aneinander anschließende Kammern eines
Kammerspulenkörpers eingewickelt ist oder aus axial
aneinandergefügten Scheibenspulen besteht. Der mit dem
Anschlußsteckerstift 4 verbundene Anschluß der Primärwicklung 7
bzw. das dazugehörige Ende der Kammerspule ist zum
Anschlußstift 4 hingewandt, während das andere Wicklungsende am
axial gegenüberliegenden Ende der Kammer-spule mit einem
Masseanschluß 8 elektrisch verbunden ist. Die Längsachsen des
Griffteils 5 und der Primärwicklung 7 verlaufen im übrigen
parallel zueinander und sind insbe-sondere identisch, so daß
die Mantelfläche des Griffteils 5 konzentrisch zur Mantelfläche
der Primärwicklung 7 steht. An dem dem Masseanschluß 8
zugewandten Ende der Kammerspule ist als galvanisch getrennte
weitere Wicklung eine Sekundärwicklung 9 vorgesehen, die
einendig ebenfalls an den Masseanschluß 8 gelegt ist und deren
anderer Anschluß vorzugsweise durch die benachbarte freie
Stirnfläche 10 des Griffteils 5 nach außen geführt ist, um
eine Meßeinrichtung 12 anschließen zu können.A medium-voltage converter has a plug-in part 1 of an outer cone system, which is cylindrical in cross section and is provided on its end face 2 with an inwardly directed cone-shaped socket 3 , in which a connecting plug pin 4 is arranged centrally with the same axis. Connected to the plug-in part 1 is an essentially likewise cylindrical housing in the form of a handle part 5 , which is either axially aligned with the connector pin 4 or, as in the present case, at right angles to it. In the handle part 5 there is a transformer 6 which has a primary winding 7 which is electrically connected to the connector pin 4 and which is designed as a disk winding which is wrapped in individual, axially adjoining chambers of a chamber bobbin or consists of axially joined disk coils. The connected to the male terminal pin 4 terminal of the primary winding 7 and the associated end of the chamber coil is hingewandt to pin 4, while the other coil end is electrically connected at the axially opposite end of the chamber coil to a ground terminal. 8 The longitudinal axes of the handle part 5 and the primary winding 7 run parallel to each other and are in particular identical, so that the outer surface of the handle part 5 is concentric with the outer surface of the primary winding 7 . At the end of the chamber coil facing the ground terminal 8, a secondary winding 9 is provided as a galvanically isolated further winding, which is also connected at one end to the ground terminal 8 and the other terminal of which is preferably guided through the adjacent free end face 10 of the handle part 5 to the outside by To be able to connect measuring device 12 .
Die Primärwicklung 7 ist abhängig von der Höhe der zu messenden
Spannung aus mehreren Scheibenspulen 7.1 aufgebaut und in einem
Topfkern 11 angeordnet, der aus einem Magnetmaterial,
insbesondere aus Ferritmaterial mit hoher magnetischer
Permeabilität und hohem spezifischem elektrischem Widerstand
besteht. Der Mantel des Topfkerns 11 umschließt die Wicklungen
7, 9 und auch deren Stirnseiten und weist einen zentral durch
die Wicklungen 7, 9 hindurch-greifenden Kernstift auf.
Insbesondere ist der Topfkern 11 aus zwei mit ihren offenen
Seiten aneinander angesetzten Schalenkernen mit E-förmigem
Querschnitt aufgebaut. Die axiale Länge des Topfkerns 11 ist
dabei wie die der Gesamtwicklung 7, 9 wesentlich größer als der
Durchmesser, so daß von der praktisch an Hochspannungspotential
liegenden, dem Steckteil 1 zugewandten Stirnseite 11.1 des
Topfkerns 11 bis zu der dem Masseanschluß 8 benachbarten
Stirnseite 11.2 des Topfkerns 11 durch das Ferritmaterial eine
lange elektrische Widerstandsstrecke gebildet ist, die aufgrund
ihres hohen elektrischen Widerstandes keiner zusätzlichen
elektrischen Isolation zwischen hochspannungsseitigem und
erdseitigem Ende bedarf. Dabei ist über die axiale Länge des
Topfkerns 11 ein linearer Verlauf des elektrischen Span
nungsabfalls gegeben, der dem an der Sekundärwicklung auf
tretenden, leicht stufigen Verlauf des Spannungsabfalls
weitgehend entspricht. Zwischen dem Mantel des Topfkerns 11 und
den außenliegenden Windungen der einzelnen Scheibenspulen tritt
somit nur eine vernachlässigbar kleine Spannungsdifferenz auf,
die bei ausreichend kurz bemessener axialer Länge der einzelnen
Scheibenwicklungen 7.1 zu keinem Spannungsüberschlag führt.
Zwischen dem Mantel des Topfkerns 11 und dem im allgemeinen mit
einem ebenfalls geerdeten Mantel versehenen Griffteil 5 ist
eine elektrische Isolierung 13 vorgesehen, die in ihrer
radialen Dicke entsprechend der zu messenden Hochspannung bzw.
der zwischen dem Mantel des Griffteils 5 und des Topfkerns 11
sich einstellenden Spannungsdifferenz zu bemessen ist.Depending on the level of the voltage to be measured, the primary winding 7 is constructed from a plurality of disk coils 7.1 and is arranged in a pot core 11 which consists of a magnetic material, in particular of ferrite material with high magnetic permeability and high specific electrical resistance. The jacket of the pot core 11 encloses the windings 7 , 9 and also their end faces and has a core pin which extends centrally through the windings 7 , 9 . In particular, the pot core 11 is constructed from two shell cores with an E-shaped cross section which are attached to one another with their open sides. The axial length of the pot core 11 , like that of the overall winding 7 , 9, is substantially larger than the diameter, so that from the end face 11.1 of the pot core 11 , which is practically at high voltage potential and faces the plug-in part 1, to the end face 11.2 of the pot core adjacent to the ground connection 8 11 a long electrical resistance path is formed by the ferrite material, which due to its high electrical resistance does not require any additional electrical insulation between the high-voltage side and the earth-side end. There is a linear course of the electrical voltage drop across the axial length of the pot core 11 , which largely corresponds to the occurring on the secondary winding, slightly staged course of the voltage drop. Between the jacket of the pot core 11 and the outer turns of the individual disk coils, therefore, only a negligibly small voltage difference occurs, which does not lead to a voltage flashover if the axial length of the individual disk windings 7.1 is sufficiently short. Between the jacket of the pot core 11 and the handle part 5, which is generally also provided with an earthed jacket, electrical insulation 13 is provided, the radial thickness of which corresponds to the high voltage to be measured or that which occurs between the jacket of the handle part 5 and the pot core 11 Voltage difference is to be measured.
Nachdem die Spannungsdifferenz von dem dem Steckteil 4
benachbarten, hochspannungsseitigen Ende der Primärwicklung 7
zu dem dem Steckteil 1 abgewandten Ende, also zur
Sekundärwicklung 9 hin abnimmt, kann der Mantel des Topfkerns
11 und damit auch der Außendurchmesser der Kammerspule kegel
stumpfförmig zum Masseanschluß hin erweitert werden, wenn ein
größerer Wicklungsraum für die Wicklungen 7, 9 erforderlich
ist. Die radiale Stärke der elektrischen Isolation 13 nimmt
dann bei gleichbleibendem Durchmesser des Griffteils 5 zur
Stirnseite 10 hin entsprechend der fallenden Spannungsdiffrenz
der einzelnen Scheibenspulen 7,1 gegenüber Massepotential ab.
Gleichfalls kann bei zylindrischer Gestatung des Mantels des
Topfkerns 11 auch die radiale Stärke des Isolators 13 zur
Stirnseite 10 hin entsprechend der fallenden Spannungsdifferenz
abnehmen, so daß eine äußere kegelstumpfförmige Ausprägung des
Griffteils 5 entsteht. In jedem Fall ist jedoch der Durchmesser
des Topfkerns 11 derart bemessen, daß der Durchmesser des
Griffteils 5 einschließlich des als Mantel den Topfkern
umschließenden elektrischen Isoliermaterials 13 nicht das durch
Vorschriften vorgegebene Maß überschreitet, das ein in gleicher
Weise an eine zugehörige Steckbuchse ansteckbarer
Kabelanschlußteil haben darf.After the voltage difference from the plug-in part 4 , high-voltage side end of the primary winding 7 to the end facing away from the plug-in part 1, i.e. to the secondary winding 9 , the jacket of the pot core 11 and thus also the outer diameter of the chamber coil can be expanded in a truncated cone shape to the ground connection when a larger winding space for the windings 7 , 9 is required. The radial thickness of the electrical insulation 13 then decreases with a constant diameter of the handle part 5 towards the end face 10 in accordance with the falling voltage difference of the individual disk coils 7 , 1 with respect to ground potential. Likewise, with a cylindrical configuration of the jacket of the pot core 11 , the radial thickness of the insulator 13 towards the end face 10 can also decrease in accordance with the falling voltage difference, so that an outer frustoconical shape of the handle part 5 is produced. In any case, however, the diameter of the pot core 11 is dimensioned such that the diameter of the handle part 5 including the electrical insulating material 13 surrounding the pot core as a jacket does not exceed the dimension prescribed by regulations that a cable connection part which can be plugged into an associated socket in the same way may have .