DE2025033A1

DE2025033A1 - Transformator, Meßwandler oder dergleichen

Info

Publication number: DE2025033A1
Application number: DE19702025033
Authority: DE
Inventors: Heinz; Gericke Gerhard; Herrmann Albert; 1000 Berlin Schiemann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-05-15
Filing date: 1970-05-15
Publication date: 1971-12-02

Description

Transformator, Meßwandler oder dergleichen Die Erfindung betrifft einen Transformator, Meßwandler oder dergleichen mit einem aus mehreren Teilen bestehenden Eisenkern, dessen Teile durch ein Spannband zusammengehalten sind.
Bei einem bekannten induktiven Gerät dieser Art weist das vorzugsweise als Metallband ausgeführte Spannband eine etwas größere Länge als der von diesem umschlossene Transformator- oder Meßwandlerkern auf, so daß die Bandenden mit mindestens je einem praktisch in der Nähe jedes Bandendes vorgesehenen Loch so übereinander legbar sind, daß die Löcher miteinander übereinstimmen; durch die Löcher ist eine Einstell- bzw. Spannschraube hindurchgesteckt, auf der zwei die beiden Bandenden zwischen sich aufnehmende Muttern aufgeschraubt sind; die Schraube stützt sich auf dem Kern ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen Zusammenhalt eines aus mehreren Teilen bestehenden Eisenkernes auf noch einfachere Art zu bewirken und damit Einsparungen hinsichtlich der Herstellungskosten von Transformatoren, Meßwandlern oder dergleichen mit einem aus mehreren Teilen bestehenden Eisenkern zu erzielen. Diese Aufgabe ist bei einem Transformator, Meßwandler oder dergleichen der eingangs beschriebenen Art dadurch gelost, daß erfindungsgemäß das Spannband als endloses Band ausgeführt ist und mit mindestens einer sich auf die Kernteile abstützenden Spannvorrichtung unter Zusammenpressen der Kernteile gespannt ist, wobei die Spannvorrichtung auch zur Halterung des Eisenkernes innerhalb des Transformators, Meßwandlers oder dergleichen dient. Bei dem erfindungsgemäßen Transformator, Meßwandler oder dergleichen wird also die Spannvorrichtung nicht nur zum Spannen des Spannbandes benutzt, sondern gleichzeitig zur Halterung des Eisenkernes in dem Transformator, Meßwandler oder dergleichen verwendet.
Bei dem erfindungsgemäßen Transformator, Meßwandler oder dergleichen kann die Spannvorrichtung in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. So hat es sich beispielsweise als zweckmäßig erwiesen, wenn die Spannvorrichtung ein zwischen dem Eisenkern und dem Spannband eingebrachtes Zwischenstück enthält, das mit einem Gewindebolzen durch ein Loch im Spannband ragt; durch eine auf den Gewindebolzen aufgeschraubte Mutter ist unter Durchbiegung des Spannbandes ein Zusammenspannen der Kernteile bewirkt.
Bei dieser Spannvorrichtung weist das Zwischenstück zweckmäßigerweise quer zum Spannband verlaufende erhöhte Ränder auf und trägt im Bereich zwischen den Rändern den Gewindebolzen, so daß beim Spannen das Spannband von der Mutter über die Ränder nach innen gezogen wird. Der Gewindebolsen ist günstigerweise durch Schweißen mit dem Zwischenstück verbunden.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Spannvorrichtung herausgestellt, die mindestens ein mit dem Spannband verbundenes Gewindestück mit Innengewinde und eine von dem Gewindestück aufgenommene Druckschraube aufweist, die sich auf den Eisenkern abstützend ein Spannen des Spannbandes bewirkt An dem Gewindestück ist zweckmäßigerweise mittels mindestens einer Schraube ein U-förmiger Bügel befestigt, der den Eisenkern an seinen Stirnseiten teilweise umfaßt; der U-förmige Bügel ist mit einer den Eisenkern aufnehmenden Xernschale verbundes Vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem U-förmigen Bügel und der Kernschale eine zum Toleranzausgleich dienende Netalleiste angebracht ist. Durch diese Ausbildung der Spannvorrichtung läßt sich nämlich auf kostengünstige Weise eine Anbringung des Eisenkernes mittels des U-förmigen Bügels an der Xernschale mittels einer Schweißverbindung vornehmen, da mittels der Metalleiste durch Herstellungstoleranzen bedingte DurchmesseraTweichungen in einfacher und kostensparender Weise ausgeglichen werden können. Durch den U-förmigen Bügel wird eine mechanische Belastung der Wicklung des Eisenkernes beim Lagern und Bewickeln vermieden.
Gegebenenfalls kann es - unter Umständen auch unter Verzicht auf den U-förmigen Bügel - auch vorteilhaft sein, den Eisenkern mittels einer in das Gewindestück eingeschraubten Schraube an der den Eisenkern aufnehmenden Kernschale zu befestigen.
Die Spannvorrichtung des erfindungsgemäßen Transformators, Meßwandlers oder dergleichen kann auch in der Weise ausgebildet sein, daß sie mindestens ein mit dem Spannband verbundenes Doppelschenkelstück mit mindestens einer Gewindebohrung enthält, die mindestens eine sich zum Spannen des Spannbandes auf den Eisenkern abstützende Schraube aufnimmt. Diese Ausführung der Spannvorrichtung bietet den Vorteil, daß das zur mechanischen Entlastung der Wicklung vorgesehene Doppelschenkelstück gleichzeitig zur Aufnahme der das Spannen des Spannbandes bewirkLenden Schraube dient.
Als zweckmäßig hat es sich bei einer solchen Spannvorrichtung erwiesen, wenn auf dem Doppelschenkelstück ein Verbindungsteil mit Gewinde befestigt ist, das zur Verschraubung der Spannvorrichtung mit der den Eisenkern aufnehmenden Kernschale dient.
Besondere Bedeutung hat die Erfindung für Stromwandler mit Linearkernen, d.h. mit Kernen, bei denen die Zeitkonstante des Sekundärkreises durch Einfügen von Luftspalten in gewünschter Weise verringert wird. Um bei diesen Kernen die Restströme bei der Summenschaltung von Wandlersätzen zur Speisung von Differentialschutz-Einrichtungen in zulässigen Grenzen klein zu halten und um die Austauschbarkeit der Wandler zu gewährleisten, ist eine präzise Einhaltung der Spaltlängen erforderlich. Dieser Forderung wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch Rechnung getragen, daß zur Erzielung eines Linearkernes zwischen den einzelnen Kernteilen Abstandselemente mit einer der tuftspaltlänge entsprechenden Höhe eingebracht sind.
Die Abstands elemente sind dabei vorteilhafterweise aus in einer Kunststoffplatte eingebetteten, unmagnetischen Metallkörpern, vorzugsweise Metallzylindern, hergestellt, oder sie bestehen aus in einer EunststofSplatte eingebetteten Keramikkörpern, vorzugsweise Keramikzylindern. Diese Ausbildung der Abstandselemente hat den Vorteil, daß Teile verwendet werden, die keiner Schwindung unterliegen; die jeweilige Buftspaltlänge kann daher bei Verwendung derartiger Abstandselemente und einer zuverlässig wirkenden Spannvorrichtung, wie sie Gegenstand der Erfindung ist, einwandfrei eingehalten werden, so daß ein gemäß der Brxi-.durg ausgebildeter Sbro,uwandier mit Linearkernen sehr genau die rechnerischen Daten erreicht.
Als vorteilhaft hat es sich zur Vermeidung von Kurzschlußwindungen erwiesen, wenn die Metallzylinder der Abstandselemente als gchlitzte Rohlzylinder ausgefuhrt sind. Vorzugsweise sind die Metallkörper in den Abstandselementen so angeordnet, daß sie in verschiedenen Ebenen bezüglich der Schichten des Eisenkernes liegen.
Als vorteilhaft hat es sich im Rahmen der Erfindung ferner herausgestellt, wenn unmittelbar an den Stirnflächen des Eisenkernes als Sicherheit gegen seitliches Verschieben der Kernteile Seitenscheiben angebracht sind. Im Zusammenwirken mit den U-förmigen Bügeln bzw. den Doppelschenkelstücken lassen sich somit mechanische Belastungen der Wicklung beim Lagern und Bewickeln des Kernes weitgehend verhindern.
ur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 eine Ansicht eines als Linearkern ausgeführten Eisenkernes mit Teilen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt; die Figur 2 gibt einen teilweisen Schnitt durch die Figur 1 entlang der Linie II - II wieder und läßt eine Ausführungsform der Spannvorrichtung erkennen. Die Figur 3 zeigt einen weiteren Schnitt durch den Kern gemäß Figur 1 entlang der Linie III - III, während in der Figur 4 eine Draufsicht und ein Schnitt durch eine Anordnung von Abstandselementen wiedergegeben ist. In den Figuren 5 bis 7 sind von der Figur 2 abweichende Aus gestaltungen der Spannvorrichtung gemäß der Erfindung wiedergegeben.
Wendet man sich zunächst der Figur 1 zu, dann erkennt man einen innerhalb einer Kernschale 1 angeordneten Eisenkern 2, vorzugsweise einen Ringkern, der aus mehreren Kernteilen 3 bis 8 besteht. Die einzelnen Kernteile 3 bis 8 sind durch jeweils einen Luftsplt 9 voneinander getrnn-, in dem, wie die Fimzren 5 und 4 zeigen, in einer Kunststoffplatte 1Q eingebettete Keramik- oder geschlitzte Metallhohlzylinder 11 eingebettet sind; dabei ist der Schlitz in Achsrichtung der Metallhohlzylinder angeordnet, um Kurzschlußwindungen zu vermeiden. Aus diesem Grunde sind die Metallzylinder auch in verschiedenen Ebenen bezüglich der Schichten des Eisenkernes angeordnet. Die Kernteile 3 bis 8 sowie die Kunststoffplatten 10 mit den Keramik-.
oder Metallzylindern 11 sind durch ein Spannband 12 zu dem eiern 2 zusammengespannt.
Der Eisenkern 2 wird, wie insbesondere die Figur 2 erkennen läßt, an seinen Stirnflächen 13 und 14 von einem U-förmigen Bügel 15 teilweise umfaßt, der im Zusammenwirken mit Seitenscheiben 16 und 17 ein seitliches Verschieben der Kernteile 3 bis 8 sowie eine mechanische Belastung der Wicklung 18 beim Wickeln und Lagern verhindert. Der U-förmige Bügel 15 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels zweier Schrauben 19 und 20 an Gewindestücken 21 und 22 befestigt, die durch Schweißen an dem Spannband 12 befestigt sind. Die Gewindestücke 21 und 22 bewirken zusammen mit Druckschrauben 23 und 24 ein Spannen des Spannbandes 12, indem sich die Druckschrauben 23 und 24 auf die äußere Kernfläche 25 des Eisenkernes 2 abstützen und dabei das Spannband 12 unter Zusammenspannen der Kernteile 3 bis 8 von dem Kern 2 etwas abheben.
Zum Toleranzausgleich zwischen dem Eisenkern 2 mit U-förmigem Bügel 15 und der Kernschale 1 dienen Metalleisten 26, die mittels Schrauben 27 und 28an dem U-förmigen Bügel 15 befestigt sind. Durch Schweißung ist schließlich die Metalleiste 26 an der Kernschale 1 befestigt.
Wie aus der Figur 1 hervorgeht, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier U-förmige Bügel 15 mit entsprechenden Matanleistan 26 zur. Refestigune des Eisenkernes 2 an der wern schale 1 vorgesehen.
In der Figur 5 ist eine von der eben beschriebenen Spannvorrichtung abweichende Spannvorrichtung dargestellt, die aus einem Zwischenstück 29 mit Gewindebolzen 30 besteht. Der Gewindebolzen 30 ist an dem Zwischenstück 29 angeschweißt und ragt durch ein in der Figur 5 nicht erkennbares Loch im Spannband 31 nach oben heraus. Das Zwischenstück 29 ist zwischen dem Spannband 31 und dem Kern 32 eingebracht und weist quer zum Spannband 31 erhöhte Ränder 33 und 34 auf. Wird auf den Gewindebolzen 30 eine Mutter 35 aufgeschraubt, dann wird das Spannband 31 im Bereich zwischen den Rändern 33 und 34 eingezogen und damit unter Zusammenpressen der einzelnen Kernteile gespannt. Oberhalb des Spannbandes 31 ist in der Pigur 5 die Sekundärwicklung 36 des Eisenkernes 32 zu erkennen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt Figur 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist mit dem Spannband 37 ein Doppelschenkelstück .38, beispielsweise durch Schweißen, verbunden. Das Doppelschenkelstück 38 weist in seinem mittleren Teil 39 Gewindebohrungen 40 zur Aufnahme von Druckschrauben 41 auf, die ein Spannen des Spannbandes 37 bewirken, indem sie sich gegen die Außenfläche 42 des Eisenkernes 43 abstützen. Gegen Losdrehen ist die Schraube 41 durch eine Kontermutter 44 gesichert.
Die Außenschenkel 45 des Doppelschenkelstückes 38 ein der Figur 6 ist nur ein Wußenschenkel erkennbar - dienen im Zusammenwirken mit Seitenscheiben 46 dazu, ein seitliches Verschieben der einzelnen Kernteile und eine mechanische Belastung des Eisenkernes 43 zu verhindern.
Auf den mittleren ail ii 39 des Doppelschenkelstückes 38 ist ein Gewindestück 47 aufgeschweißt, mit dem sich der Eisenkern 43 unter Verwendung einer Schraube 48 an der Kernschale 49 befestigen läßt.
Bei dem in der Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem Spannband 50, das einen Eisenkern 51 umfaßt, durch ein Widerlager ein Gewindestück 52 gehalten, das eine Druckschraube 53 aufnimmt. Durch Betätigung der Druckschraube 53 wird da-s Spannband 50 gespannt; danach wird zur Befestigung des Eisenkernes 51 mit der gesamten Spannvorrichtung an einer Kernschale 54 der Kopf der Schraube 53 mit der Sernschale 54 an der Stelle 55 verschweißt.
Durch die Erfindung ist ein Transformator, Meßwandler oder dergleichen mit einem aus mehreren Teilen bestehenden Eisenkern geschaffen, bei dem die einzelnen Kernteile durch eine Spannvorrichtung zusammengehalten sind, die nicht nur eine wirtschaftliche, sondern auch eine zuverlässige Verspannung der Kernteile bewirkt und die außerdem gleichzeitig zur Befestigung des zusammengespannten Eisenkernes samt dessen Wicklung an der den Eisenkern aufnehmenden Kernschale geeignet ist.
Die Spannvorrichtung bei dem erfindungsgemäßen TranaLormator,.
Meßwandler oder dergleichen übt demzufolge in vorteilhafter Weise eine Doppelfunktion aus.
7 Figuren 16 Ansprüche

Claims

Patentansprüche Transformator, Meßwandler oder dergleichen mit einem aus mehreren Teilen bestehenden Eisenkern, dessen Teile durch ein Spannband zusammengehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannband (12) als endloses Band ausgeführt ist und mit mindestens einer sich auf die Kernteile (3 bis 8) abstützenden Spannvorrichtung (21,23; 22,24) unter Zusammenpressen der Kernteile (3 bis 8) gespannt ist, wobei die Spannvorrichtung (21,23; 22,24) auch zur Halterung des Eisenkernes (2) innerhalb des tCransformators, Meßwandlers oder dergleichen dient (Fig. 1/2)* 2. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung ein zwischen dem Eisenkern (32) und dem Spannband (31) eingebrachtes Zwischenstück (29) enthält, das mit einem Gewindebolzen (30) durch ein Loch im Spannband (31) ragt, und daß durch eine auf den Gewindebolzen (30) aufgeschraubte Mutter (35) unter Durchbiegung des Spannbandes (31) ein Zusammenspannen der Kernteile bewirkt ist (Fig. 5).

3. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (29) quer zum Spannband (31) verlaufende erhöhte Ränder (33,34) aufweist und im Bereich zwischen den Rändern (33,34) den Gewindebolzen (30) trägt, so daß beim Spannen das Spannband (31) von der Mutter (35) über die Ränder (3D,34) nach innen gezogen wird (Fig. 5).

4. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 2 oder 3, daduiuh geterlnzeichnet, damit der Gewindebolzen nu durch Schweißen mit dem Zwischenstück (29) verbunden ist (Fig. 5).

5. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung mindestens ein mit dem Spannband (12) verbundenes Gewindestück (21,22) mit Innengewinde und eine von dem Gewindestück (21,22) aufgenommene Druckschraube (23,24) aufweist, die sich auf den Eisenkern (2) abstützend ein Spannen des Spannbandes (12) bewirkt (Fig. 2).

6. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gewindestück (21,22) mittels einer Schraube (19,20) ein U-förmiger Bügel (15) befestigt ist, der den Eisenkern (2) an seinen Stirnseiten (13,14) teilweise umfaßt, und daß der U-förmige Bügel (15) mit einer den Eisenkern (2) aufnehmenden Kernschale (1) verbunden ist, vorzugsweise durch Schweißung (Fig. 2).

7. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem U-förmigen Bügel (15) und der Kernschale (1) eine zum Toleranzausgleich dienende Leiste (26), vorzugsweise eine Meta~lleistes angebracht ist (Fig. 2).

8. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (51) mittels einer in das Gewindestück (52) eingeschraubten Schraube (53) an der den Eisenkern (51) aufnehmenden Kernschale (54) befestigt ist (Fig. 7).

9. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung mindestens ein mit dem Spannband (37) verbundenes Doppelschenkelstück (38) mit mindestens einer Gewindebohrung (40) enthält, die mindestens eine sich zum Spannen des Spannbandes (37) auf den Eisenkern (43) abstützende Schraube (41) aufnimmt (Fig. 6).

10. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Doppelschenkelstück (38) ein Verbindungsteil (47) mit Gewinde befestigt ist, das zur Verschraubung der Spannvorrichtung (38,41) mit der den Eisenkern (43) aufnehmenden Kernschale (49) dient (Fig. 6).

ii. Dransformator, Meßwandler oder dergleichen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Linearkernes (2) zwischen den einzelnen Kernteilen (3 bis 8) Abstandselemente (10,11) mit einer der Luftspaltlänge entsprechenden Höhe eingebracht sind (Fig. 1).

12. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente aus in einer Xunststoffplatte (10) eingebetteten unmagnetischen Metallkörpern (11), vorzugsweise Metallzylindern, bestehen (Fig. 4).

13. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 12, dadurch geennzeichent, daß die Metallzylinder als geschlitzte Hohlzylinder ausgeführt sind.

14. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörper zur Vermeidung von Kurzschlußwindungen in verschiedenen Ebenen bezüglich der Schichten des Eisenkernes angeordnet sind.

15. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente aus in einer Kunststoffplatte (10)- eingebetteten Keramikkörpern (11), vorzugsweise Keramikzylindern, bestehen (Fig. 4).

i6. Transformator, Meßwandler oder dergleichen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar an den Stirnflächen (13,14) des Eisenkernes (2) als Sicherheit -n seitliches Verschieben der Kernteile (3 bis 8) SQX tenscheiben (16,17) angebracht sind.