DE3343485C2 - Impulstransformator für elektrische Zünder - Google Patents

Abstract

Zur Verminderung der Beeinflussung, die ein Impulstransformator zur Zündung einer Spreng- oder Treibladung in einem elektrischen Schaltgerät durch den Strom in der Hauptstrombahn des Schaltgerätes erfährt, wird der Magnetkern des Impulstransformators so angeordnet, daß er mit der Hauptstrombahn des Schaltgerätes in einer Ebene liegt. Besonders einfach und klein läßt sich der Impulstransformator herstellen, wenn als Magnetkern ein rechteckiger Schnittband- oder Schachtelkern verwendet wird, bei dem nur ein Schenkel bewickelt ist. Zur Vermeidung der Sättigung kann der Magnetkern mit einem kleinen Luftspalt versehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulstransformator nach dem Oberbegriff des Anspruches t.

Spreng- oder Treibladungen mit elektrischem Zünder werden in elektrischen Schaltgeräten eingesetzt, um extrem kurze Schaltzeiten zu erzielen. Dabei wird in der Regel ein Impulstransformator benötigt, der den Zünder der Spreng- oder Treibladung von der Zündeinrichtung galvanisch trennt. Unverzichtbar ist eine solche galvanische Trennung, wenn die Zündeinrichtung auf Erdpotential, der Zünder aber auf dem Potential der Strombahn des Schaltgerätes liegt. Der Impulstransformator ist dann Bestandteil des Schaltgerätes und unterliegt somit bezüglich seines Isoliervsrmögens den für das Schaltgerät geltenden einschlägigen Vorschriften. Das bedeutet beispielsweise bei einem Schaltgerät mit einer höchsten dauernd zulässigen Betriebsspannung ■von 24 kV, daß die Isolation zwischen den Wicklungen des Impulstransformators in der Lage sein muß, dieser Spannung dauernd und einer Prüfwechselspannung von 50 kV für eine Minute zu widerstehen. Dieses Beispiel sei hier angeführt, um die hohen Anforderungen an das Isoliervermögen des Impulstransformators zu kennzeichnen.

Impulstransformatoren der hier behandelten Art wurden erstmals bei dem als »Is-Begrenzer« bekanntgewordenen strombegrenzenden Schaltgerät eingesetzt (ETZ-A, Jahrgang 1958, Heft 2, Seite 33-40). Dabei wurde als Magnetkern ein Ringbandkern verwendet. Primär- und Sekundärwicklung waren konzentrisch angeordnet und gleichmäßig am gesamten Umfang des Kerns verteilt. Als Isolierstoff zwischen den Wicklungen und nach außen diente Gießharz.

Bei diesem Aufbau liegen zwar im Hinblick auf die Übertragung ideale Verhältnisse vor; bezüglich der Isolation zwischen den Wicklungen ist eine solche Anordnung jedoch ungünstig und technisch schwer zu beherrschen. Zudem ist die Fertigung umständlich und teuer.

Diese Nachteile vermeidet eine spätere Ausführungsform des Impulstransformators, bei der ein rechteckiger Magnetkern verwendet wird, der nur auf einem Schenkel bewickelt ist. Die Wicklungen sind wieder konzentrisch angeordnet, und als Isolierstoff dient wieder Gießharz. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß das spannungsmäßig beanspruchte Isoliervolumen zwischen den Wicklungen erheblich vermindert und somit auch das Risiko eines Durchschlages geringer ist. Führt man den Magnetkern als Schnittbandkern oder Schachtelkern aus, so lassen sich die beiden Wicklungen auf normalen Wickelmaschinen vorfertigen; die Herstellung ist damit einfach und billig.

Diesen Vorteilen steht bei dieser Ausführungsform

ίο der Nachteil gegenüber, daß der Impulstransformator wegen seines stark unsymmetrischen Aufbaues leichter von dem Strom in der Hauptstrombahn des Schaltgerätes, die ja in unmittelbarer Nähe verläuft, beeinflußt wird. Diese Beeinflussung kann bei sehr steilen Änderungen des Stromes in der Hauptstrombahn so stark werden, daß der Zünder gezündet wird, ohne daß die Auslöseeinrichtung einen Zündbefehl abgegeben hätte. Für das Schaltgerät stellt eine solche Zündung eine Fehlschaltung (Überfunktion) dar, die äußerst unerwünscht ist

Zur Abhilfe wurde zwischen Impulstransformator und Zünder ein Dämpfungsnetzwerk aus Widerständen, Kondensatoren, Drosseln und Zenerdioden oder einer Auswahl dieser Bauelemente geschaltet, das einerseits eine Spannungsschwelle besitzt unterhalb der jeder Stromfluß unterbunden wird, und andererseits eine mit zunehmender Frequenz steigende Impedanz. Damit gelingt es, die Beeinflussungen weilgehend unwirksam zu machen. Unbefriedigend ist dabei jedoch, daß jedes derartige Netzwerk auch auf den Nutz-Zündimpuls wirkt, indem es ihm Energie entzieht und/oder ihn verzögert. Beides ist unerwünscht und für den angestrebten Zweck der schnellen Auslösung des Schaltgerätes schädlich. Zudem ist die schädliche Wirkung auf den Netzimpuls in der Regel um so größer, je stärker das Netzwerk einer Beeinflussung durch den Strom in der Hauptstrombahn entgegenwirkt. An Einsatzorten mit extrem steilen Änderungen des Stromes in der Hauptstrombahn kann deshalb die Verwendung dieses ansonsten sehr vorteilhaften Impulstransformators in Frage gestellt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulstransformator gemäß Oberbegriff derart weiterzubilden, daß die Zündung des Zünders infolge Beeinflussung durch den Strom in der Hauptstrombahn des Schaltgerätes verhindert wird, ohne daß zugleich der von der Zündeinrichtung gelieferte Nutzimpuls geschwächt wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Magnetkern des Impulstransformators so angeordnet wird, daß die Mittellinie seines Magnetkreises mit der Hauptstrombahn des Schaltgerätes in einer Ebene liegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei einer solchen Lage des Magnetkerns in Relation zur Hauptstrombahn wird die durch den Strom der Hauptstrombahn in der zünderseitigen Wicklung des Impulstransformators induzierte Spannung zu einem Minimum. Dies gilt auch dann, wenn der Magnetkern nur auf einem geringen Teil seines Umfangs bewickelt wird. Man kann infolgedessen die beschriebene vorteilhafte Bauweise des Impulstransformators beibehalten, bei der als Magnetkern ein rechteckiger Schnittbandoder Schachtelkern verwendet wird, der nur auf einem Schenkel bewickelt ist, und auf ein zünderseitiges Dämpfungsnetzwerk ganz verzichten oder ein Netzwerk mit erheblich geringerer Dämpfung verwenden. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Energie des von

der Zündeinrichtung gelieferten Zündimpulses verringert, der Aufwand der Zündeinrichtung also vermindert werden kann. Eine andere Möglichkeit, die durch die Erfindung gebotenen Vorteile zu nutzen, könnte aber auch darin bestehen, unter Beibehaltung des Dämpfungsnetzwerks die Sicherheit gegen Beeinflussung durch den Strom in der Hauptstrombahn um ein Vielfaches zu erhöhen.

Die Zündeinrichtung liefert normalerweise als Zündsignal einen unipolaren Impuls. Bei Verwendung eines hochwertigen Werkstoffes für den Magnetkern des Impulstransformators besteht somit die Gefahr der allmählichen magnetischen Sättigung des Kerns. Um dies zu verhindern, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Magnetkern in an sich bekannter Weise mit einem Luftspalt auszuführen, der ausreicht, um die Remanenzinduktion auf einen ungefährlich niedrigen Wert herabzusetzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur stellt in halbschematischer Darstellung die für die Erfindung wesentlichen Teile eines elektrischen Schaltgerätes mit Impulstransformator dar. Mit 1 ist die Hauptstrombahn des Schaltgerätes bezeichnet, die in der Zeichenebene verläuft Die Spreng- oder Treibladung 2 bewirkt bei Zündung mittels des Zünders 3 auf nicht dargestellte Weise eine Betätigung des Schaltgerätes. Der Zünder 3 besitzt eine Potentialverbindung 4 mit der Hauptstrombahn 1. Das Zündkommando erhält der Zünder 3 über den Impulstransformator 5 von der geerdeten Zündeinrichtung 11. Die aktiven Teile des Impulstransformators 5 befinden sich vergossen innerhalb der strichpunktierten Umrißlinien, die einen aus Gießharz bestehenden Isolierstoffkörper darstellen sollen, der äußerlich die Form eines Stützers besitzt.

Bei dieser Lösung stellt der Impulstransformator 5 zugleich ein Konstruktionselement des Schaltgerätes dar, das dazu dient, die Hauptstrombahn 1 zu tragen. Dazu ist der Impulstransformator 5 mit der geerdeten Grundplatte 10, die in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene liegt, und der Hauptstrombahn 1 fest verschraubt.

Die aktiven Teile des Impulstransformators 5 sind der Magnetkern 6, die mit der Zündeinrichtung 11 verbundene Primärwicklung 7 und die zünderseitige Sekundärwicklung 8. Der Magnetkern 6 ist ein rechteckiger Schnittbandkern, dessen Magnetkreis-Mittellinie 6a, wie die Hauptstiombahn 1, in der Zeichenebene liegt und senkrecht zur Grundplatte 10 im unteren Teil des stützerförmigen Gießharzkörpers angeordnet ist. Der Kern ist mit einem Luftspalt 9 versehen. Um eindeutige Potentialverhältnisse zu schaffen, ist der Magnetkern 6 galvanisch mit der geerdeten Grundplatte 10 verbunden.

Die in F i g. 1 schematisch dargestellten Wicklungen 7 und 8 sind auf dem der Grundplatte 10 abgewandten Schenkel des Magnetkerns 6 angebracht. Dabei umschlingt die Primärwicklung 7 den Schenkel des Magnetkerns 6 eng, während die Sekundärwicklung 8 mit dem für das Isoliervermögen notwendigen größeren Abstand um diesen Schenkel gewickelt ist. Die Sekundärwicklung 8 erstreckt sich in Längsrichtung des bewickelten Schenkels nur über einen schmalen Bereich in der Mitte des Schenkels, um bei möglichst kleinen Abmessungen des Magnetkerns 6 und damit des gesamten Impulstransformators einen ausreichenden Abstand gegenüber den anderen Schenkeln des geerdeten Magnetkerns 6 zu erzielen. Der Minimiet ung des Gesamtvolumens dient auch die Anordnung der Sekundärwicklung 8 auf nur einem Schenkel, wobei der der Grundfläche abgewandte Schenkel das günstigste Ergebnis liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

■-■■■j Patentansprüche:

1. Impulstransformator für die Übertragung des Zündimpulses zur Auslösung einer elektrischen zündbaren Spreng- oder Treibladung, die als Energiespeicher zur Betätigung eines elektrischen Schaltgerätes dient, mit einem nicht an seinem gesamten Umfang gleichmäßig bewickelten Magnetkern, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern so angeordnet ist, daß die Mittellinie (6a) seines Magnetkreises mit der Hauptstrombahn (1) des Schaltgerätes in einer Ebene liegt

2. Impulstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetkern (6) ein rechtekkiger Schnittband- oder Schachtelkern verwendet wird, der nur auf einem Schenkel bewickelt ist

3. Impulstransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (6) mit einem Luftspalt (9) geringer Länge versehen ist