Kombinierter Strom- und Spannungswandler Die Erfindung betrifft einen
kombinierten Strom- und Spannungswandler, bei dem der rahmenförmige Stromwandlerkern
in an sich bekannter Weise etwa die halbe Betriebsspannung führt und auf einander
gegenüberliegenden Schenkeln,die durch Schubwicklungen miteinander gekoppelte Stromwandlerprimär-
und -sekundärwicklung trägt. Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß
die Hälfte der Länge der unbewickelten Schenkel gleich oder größer dem Überschl.agsweg
der halben Spannung entspricht, daß ferner die 'Isolation zwischen Stromwandlerkern
und Primär- bzw. Sekundärwicklung auch die unbewickelten Kernschenkel (Rückschlußjoche),
vorzugsweise entsprechend dem Spannungsgefälle nach der Mitte der unbewickelten
Kernschenkel hin in ihrer Stärke abnehmend, umgibt und daß in dem vom isolierten
Stromwandlerkern umgebenen Raum der Spannungswandler angeordnet ist, dessen Eisenkern
mit d .em Stromwandlerkern galvanisch verbunden ist.Combined current and voltage converter The invention relates to a
Combined current and voltage transformer, in which the frame-shaped current transformer core
in a manner known per se, about half the operating voltage leads and on each other
opposite legs, the primary current transformer coupled to one another by shear windings
and secondary winding. According to the invention, the arrangement is made so that
half the length of the unwound legs is equal to or greater than the approximate travel distance
half the voltage corresponds to the 'insulation between the current transformer core
and primary or secondary winding also the unwound core legs (return yokes),
preferably according to the voltage gradient towards the middle of the unwound
Core legs decreasing in their strength, surrounds and that in the isolated
Current transformer core surrounding space the voltage transformer is arranged, its iron core
is galvanically connected to the current transformer core.
Der kombinierte Strom- und Spannungswandler zeichnet sich vor bekannten
Anordnungen durch seinen außerordentlich geringen Raumbedarf auch bei sehr hohen
Spannungen aus. Infolge der Isolation der unbewickelten Schenkel des Stromwandlerkerns
ist deren notwendige Länge für die Isolierung auf Längsschlag ausgenutzt, so daß
die Gesamthöhe des Stromwandlers und damit auch des kombinierten Wandlers verhältnismäßig
gering ist gegenüber bekannten Wandlern für gleich hohe Spannungen. Weiterhin hat
die Erfindung den Vorteil, daß in einem nur wenig in der Höhe vergrößerten Gefäß
oder Mantel, in dem sich bisher nur ein Spannungswandler befindet, auch noch der
Stromwandler für die gleiche Hochspannung untergebracht werden kann. Der Durchmesser
des Gefäßes oder Mantels wird dabei nicht größer, da der bisher nicht ausgenutzte
Raum (Abschnitte der Kreisfläche) nunmehr von dem Stromwandler eingenommen wird.
Da die fast auf Erdpotential liegende Sekundäri-#ricklung des Stromwandlers ganz
unten in dem gemeinsamen Gefäß liegt, schadet bei ölgefülltem Gefäß die am Boden
auftretende Ölverschlechterung nichts. Vorteilhaft ist schließlich auch die zwangsläufige
Potentialsteuerung des Stromwandlerkernes durch den Spannungsivandlerkern.The combined current and voltage converter stands out from known ones
Arrangements due to its extremely small space requirement even with very high
Tensions. As a result of the insulation of the unwound legs of the current transformer core
the necessary length for the insulation on the longitudinal lay is used, so that
the total height of the current transformer and thus also of the combined transformer is proportionate
is low compared to known converters for equally high voltages. Still has
the invention has the advantage that in a vessel that is only slightly enlarged in height
or a jacket that previously only contained a voltage converter, including the one
Current transformers for the same high voltage can be accommodated. The diameter
of the vessel or jacket does not become larger, since the one that has not yet been used
Space (sections of the circular area) is now occupied by the current transformer.
Since the secondary winding of the current transformer, which is almost at ground potential, is completely
is at the bottom of the common vessel, the oil-filled vessel harms the one on the bottom
occurring oil deterioration nothing. Finally, the inevitable is also advantageous
Potential control of the current transformer core by the voltage converter core.
In den Abb. i bis 3 sind zwei Beispiele dafür gezeichnet, wie der
Stromwandlerkern des kombinierten Wandlers gemäß der Erfindung
isoliert
werden kann. .Der aus Eisenband gewickelte Eisenkern des Stromwandlers ist in Abb.
i mit I I bezeichnet und unmittelbar mit Schubwicklungen 12 bewickelt. Er
liegt in einem in Abb. i im Schnitt, in Abb. 2 in Seitenansicht gezeichneten Isolierkörper
aus keramischem Material, z. B. Porzellan, der in zwei Teile 13 und 14 geteilt ist,
um den Eisenkern in die beiden hohlringförmigen Teile 13 und 14 einbringen zu können.
Die Primärwicklung 15 und die Sekundärwicklung 16 des Stromwandlers werden an den
aus der Abb.2 ersichtlichen Stellen auf den Isolierkörper 13, 14 aufgewickelt. An
den beiden Teilungsfugen 17 werden die beiden Körper 13 und 14 miteinander verkittet,
gegebenenfalls unter Zwischenfügung von mit dem Eisenkern i i galvanisch verbundenen
Metallscheiben, die dann auf einem mittleren Potential zwischen dem hohen Potential
der Primärwicklung 15 und dem erdnahen Potential der Sekundärwicklung 16 liegen,
da der Eisenkern ja gegenüber beiden Stromw.andlerwicklungen und gegenüber Erde
isoliert ,aufgestellt ist und demgemäß ,auf einem Zwischenpotential liegt. Der Isolierkörper
13, 14 braucht .also nur für die halbe Hochspannung bemessen zu sein. Zur Verlängerung
der Kriechwege zwischen den beiden Wicklungen bzw. zwischen jeder Wicklung und den
mit dem Eisenkern verbundenen Metallscheiben in den Fugen 17 empfiehlt es sich,
sogenannte Ringwulste 18 an den beiden Körpern 13 und 14 vorzusehen. Die von den
Wicklungen umgebene Oberfläche der Teile 13 und 14 kann bis zu den Wülsten 18 metallisiert
sein, wobei diese Metallisierung aber zur Vermeidung einer Kurzschlußwindung geschlitzt
sein muß.In Figs. I to 3 two examples are drawn of how the current transformer core of the combined transformer according to the invention can be isolated. The iron core of the current transformer, which is wound from iron tape, is labeled II in Fig. I and is directly wound with shear windings 12. It is located in an insulating body made of ceramic material, shown in section in Fig. 2 in side view, e.g. B. porcelain, which is divided into two parts 13 and 14 in order to bring the iron core into the two hollow ring-shaped parts 13 and 14 can. The primary winding 15 and the secondary winding 16 of the current transformer are wound onto the insulating body 13, 14 at the points shown in FIG. At the two dividing joints 17, the two bodies 13 and 14 are cemented together, possibly with the interposition of metal disks galvanically connected to the iron core ii, which are then at a medium potential between the high potential of the primary winding 15 and the near-earth potential of the secondary winding 16, since the iron core is insulated from both current transformer windings and from earth, is set up and is therefore at an intermediate potential. The insulating body 13, 14 needs .also only to be dimensioned for half the high voltage. To lengthen the creepage distances between the two windings or between each winding and the metal disks connected to the iron core in the joints 17, it is advisable to provide so-called annular beads 18 on the two bodies 13 and 14. The surface of the parts 13 and 14 surrounded by the windings can be metallized up to the beads 18, but this metallization must be slotted to avoid a short-circuit turn.
Statt den Isolierkörper 13, 14 an den Stellen 17 zu teilen, kann man
ihn auch in Längsrichtung an der in Abb.2 durch eine gestrichelte Linie i9 angedeuteten
Stelle teilen, so daß zwei Schalenhälften entstehen; die Teilflächen müssen dann
aufeinander geschliffen und nach Einlegen des Eisenkernes, der jetzt einteilig und
in üblicher Weise aus Blechstreifen geschichtet sein kann, dielektrisch dicht miteinander
verbunden werden.Instead of dividing the insulating body 13, 14 at the points 17, one can
it also in the longitudinal direction at the indicated in Fig. 2 by a dashed line i9
Divide the place so that two halves of the shell are formed; the partial areas must then
ground on each other and after inserting the iron core, which is now one-piece and
can be layered in the usual way from sheet metal strips, dielectrically tight with one another
get connected.
Man kann den Eisenkern gegenüber den beiden Stromwandlerwicklungen
auch in der Weise isolieren, daß eine Mehrzahl von Preßspanschalen der in Abb. 3
angedeuteten Form einander überlappend von beiden Seiten auf den zweckmäßig vorher
etwas mit Papier isolierten Eisenkern mit seinen Schubwicklungen heraufgeschoben
wird. Darüber werden dann (ähnlich wie in Abb.2) die beiden Wicklungen .aufgebracht.
Der so hergestellte Stromwandler wird dann zweckmäßig ebenso "vie die an Hand der
Abb. i und 2 beschriebenen Stromwandler in ein gegebenenfalls mit Öl gefülltes Gehäuse
.eingesetzt, das in an sich bekannter Weise aus einem Isoliermantel mit Metallboden
und Metalldeckel bestehen kann.You can see the iron core opposite the two current transformer windings
also insulate in such a way that a plurality of press board shells of the type shown in Fig. 3
indicated shape overlapping each other from both sides on the appropriate before
Something iron core insulated with paper pushed up with its shear windings
will. The two windings are then applied over this (similar to Fig. 2).
The current transformer produced in this way is then expediently just as much as the one on the basis of the
Fig. I and 2 described current transformer in an oil-filled housing if necessary
.einsetzt, which in a known manner consists of an insulating jacket with a metal base
and metal lid can exist.
Die Abb.3 und 4 zeigen in zwei verschiedenen Schnitten ein Ausführungsbeispiel
für einen kombinierten Strom- und Spannungswandler gemäß der Erfindung. Der Eisenkern
2 i des Spannungswandlers ist für die halbe Betriebshochspannung isoliert auf einem
Isolierzylinder 22 aufgestellt und trägt auf zwei gegenüberliegenden Schenkeln die
in bekannter Weise in zwei Teile 23, 24 unterteilte lagerweise gewickelte Hochspannungsspule.
Die Niederspannungsspule 25 liegt auf dem Teil 24 der Hochspannungswicklung. Mit
26, 27 sind die in bekannter Weise auf dem Eisenkern des Spannungswandlers gewickelten
Schubwicklungen bezeichnet. Die dem Eisenkern 21 benachbarten Enden der beiden Spulen
23 und 24 sind mit dem Eisenkern 2 i, d. h. also auch miteinander verbunden. Die
anderen Enden der beiden Spulen sind an die Hochspannung bzw. an Erde gelegt. Der
Eisenkern 28 des Stromwandlers ist ähnlich wie der Spannungswandlerkern rahmenförmig
ausgebildet und über die Spulen 23 und 24 des Spannungswandlers in der Weise gelegt,
daß die beiden Kernebener senkrecht aufeinanderstehen. Unmittelbar auf den Eisenkern
28 sind die Stromwandlerschubwicklungen 29 und 30 aufgewickelt. Der Eisenkern
28 ist durch eine leitende Verbindung 31 mit dem Spannungswandlerkern 21 verbunden
und liegt 'daher auf demselben mittleren Potential wie dieser. Der Stromwandlereisenkern
28 ist durch Aufwickeln von Papierbändern, ähnlich dem Kabelpapier, für die halbe
Betriebsspannung auf Durchschlag isoliert (34 35) und trägt über der Isolation 34
des ,auf der Eingangsspule 23 des Spannungswandlers liegenden Kernteiles die Primärwicklung
32 und auf dem über der Sekundärspule 25 des Spannungswandlers liegenden Kernteil
die Sekundärstromwandlerwicklung 33. Die beiden so hergestellten Isolierkörper 34
und 35 nehmen in ihrer Stärke entsprechend dem Spannungsgefälle nach der Mitte des
Eisenkernes, d. h. also nach der Symmetrieachse der beiden Wicklungen 32 und 33
hin ab, so daß der Eisenkern 28 in der Mitte der urbewickelten Schenkel (der Rückschloßjoche)
auf ein kurzes Stück urisoliert bleibt. Zweckmäßig besitzen die äußersten Papierlagen
der Isolierkörper 34 und 35 einen aufgespritzten oder gleichzeitig mit aufgewickelten,
geschlitzten Metallbelag, der mit einem Pol der Primärwicklung 32 bzw. der Sekundärwicklung
33 verbunden wird und zu beiden Seiten jeder der beiden Wicklungen
in
schirmartige Vorsprünge auslaufen kann. Die Entfernung dieser Vorsprünge von dem
unisolierten Stück des Eisenkernes 28 muß natürlich zur Schaffung genügend langer
Kriechwege groß genug sein. Durch leitende Ringe .an den ,abnehmenden Teilen der
beiden Isolierkörper 3¢ und 35 und durch Verbindung dieser Ringe mit entsprechenden
Wicklungsanzapfungen- der beiden Spulen 23 und 24. des Spannungswandlers kann man
auch eine gute Potentialsteuerung der Isolierkörper erzielen. Die leitenden Ringe
müssen zur Vermeidung von Kurzschlußwindungen geschlitzt sein. Der Eisenkern 28
kann ebenso wie der Eisenkern 2 i von dem Isolierzylinder 22 getragen werden, indem
er mit ähnlichen Tragarmen wie die mit 36 und 37 bezeichneten Arme am Eisenkern
21 versehen wird, die in entsprechende Schlitze des Tragzylinders 22 hineinragen.
Man kann den Eisenkern 28 aber ,auch an dem Eisenkerner befestigen und ihn von diesem
tragen lassen. Der den kombinierten Strom- und Spannungswandler tragende Isolierzylinder
22 steht auf einer Metallplatte 38, die den Boden eines die ganze Einrichtung umhüllenden
Isoliermantels oder -zylinders 39 aus Porzellan bildet und mit diesem öldicht, zweckmäßig
kittlos, verbunden ist. Der in der Abb. q. nicht gezeichnete Deckel des Isoliermantels
.39 besteht auch aus Metall und kann gleichzeitig ,als ölkonservator ausgebildet
sein, da das Innere des den kombinierten Meßwandler aufnehmenden Gefäßes zweckmäßig
mit öl gefüllt wird. Deckel und Boden können gleichzeitig als Anschlußpole für die
beiden Spannungswandlerwicklungsenden sowie für ein Ende der Primärwicklung 32 und
je ein Ende der Sekundärwicklungen 25 und 33 dienen. Die .anderen Enden dieser drei
Wicklungen werden entsprechend gering isoliert durch den Deckel bzw. Boden hindurchgeführt.
In der Abb. q sind diese Verbindungen der Einfachheit «regen nicht dargestellt.
Auch ist in der Abb. 5 das die Wandlerkombination aufnehmende Gefäß fortgelassen.Figures 3 and 4 show in two different sections an embodiment for a combined current and voltage converter according to the invention. The iron core 2 i of the voltage converter is set up isolated for half the operating high voltage on an insulating cylinder 22 and carries on two opposite legs the high-voltage coil, which is divided in a known manner into two parts 23, 24 and wound in layers. The low voltage coil 25 lies on the part 24 of the high voltage winding. The thrust windings wound in a known manner on the iron core of the voltage converter are designated by 26, 27. The ends of the two coils 23 and 24 adjacent to the iron core 21 are connected to the iron core 2 i, that is to say also to one another. The other ends of the two coils are connected to the high voltage or to earth. The iron core 28 of the current transformer is designed like the voltage transformer core in the shape of a frame and placed over the coils 23 and 24 of the voltage transformer in such a way that the two core planes are perpendicular to one another. The current transformer thrust windings 29 and 30 are wound directly onto the iron core 28. The iron core 28 is connected to the voltage transformer core 21 by a conductive connection 31 and is therefore at the same average potential as the latter. The current transformer iron core 28 is insulated from breakdown for half the operating voltage (34 35) by winding paper strips, similar to cable paper, and carries the primary winding 32 above the insulation 34 of the core part lying on the input coil 23 of the voltage transformer and on the one above the secondary coil 25 of the voltage transformer lying core part, the secondary current transformer winding 33. The two insulating bodies 34 and 35 thus produced decrease in thickness according to the voltage gradient towards the center of the iron core, ie towards the axis of symmetry of the two windings 32 and 33, so that the iron core 28 in the The middle of the originally wound legs (the Rückschloßjoche) remains insulated for a short distance. Appropriately, the outermost paper layers of the insulating bodies 34 and 35 have a sprayed-on or simultaneously wound, slotted metal coating which is connected to one pole of the primary winding 32 or the secondary winding 33 and can terminate on both sides of each of the two windings in umbrella-like projections. The distance of these projections from the uninsulated piece of the iron core 28 must of course be large enough to create sufficiently long creepage distances. By conducting rings on the, decreasing parts of the two insulating bodies 3 [and 35] and by connecting these rings to corresponding winding taps of the two coils 23 and 24 of the voltage converter, good potential control of the insulating body can also be achieved. The conductive rings must be slotted to avoid short-circuit turns. The iron core 28, like the iron core 2 i, can be carried by the insulating cylinder 22 in that it is provided with support arms similar to the arms on the iron core 21 labeled 36 and 37, which protrude into corresponding slots in the carrying cylinder 22. One can, however, also attach the iron core 28 to the iron core and have it carried by it. The insulating cylinder 22 carrying the combined current and voltage converter stands on a metal plate 38, which forms the bottom of an insulating jacket or cylinder 39 made of porcelain that surrounds the entire device and is connected to this in an oil-tight manner, suitably without cement. The one in fig. Q. The cover, not shown, of the insulating jacket .39 is also made of metal and can at the same time be designed as an oil conservator, since the interior of the vessel accommodating the combined transducer is expediently filled with oil. The cover and base can simultaneously serve as connecting poles for the two voltage transformer winding ends as well as for one end of the primary winding 32 and one end of the secondary windings 25 and 33 each. The other ends of these three windings are passed through the cover or base with a correspondingly low level of insulation. In Fig. Q these connections for the sake of simplicity are not shown. Also in Fig. 5, the receptacle receiving the transducer combination is omitted.
Ebenso wie man die an Hand der Abb. i bis 3 beschriebenen Stromwandler
mit einem Spannungswandler kombinieren kann, ist es auch möglich, den an Hand der
Abb. q. und 5 beschriebenen Stromwandler für sich ohne Spannungswandler zu verwenden,
wenn man ihn entsprechend in einem Gehäuse unterbringt.Just like the current transformers described on the basis of Fig. I to 3
can be combined with a voltage converter, it is also possible to use the
Fig.q. and 5 described current transformer to be used without a voltage transformer,
if you place it in a housing accordingly.