Kopplungstransformator Es sind Verfahren bekannt zur Überlage rung tonfrequenter Signalspannungen auf Starkstromnetze, bei denen die Signalspan nung vermittels zweier magnetisch gekoppelter Schwingkreise auf das Netz aufgedrückt wird. Ein Beispiel einer derartigen Aufkopplung mit Parallelüberlagerungsanschluss an das Starkstromnetz zeigt in einphasiger Darstel lung das Prinzipschema der Fig.1. I und II sind die beiden mit einem z.
B. die Induktivi- täten der Schwingkreise darstellenden Trans formator<B>31</B> gekoppelten Schwingkreise. R stellt die generatorseitige Impedanz, ZN die Netzimpedanz dar.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres derartiges Bei spiel in einphasiger Darstellung, bei dem die Signalspannung ebenfalls über zwei durch den Transformator M gekoppelte Schwing kreise auf das Starkstromnetz aufgedrückt werden, wobei hier indessen die Aufkopp- lung mittels Serieanschluss an das Starkstrom netz erfolgt.
Auf Grund der technischen und betrieb liehen Aufgabenstellungen, die sich bei der artigen, magnetisch gekoppelten, an ein Stark stromnetz angeschlossenen Schwingkreisen ergeben, muss die Kopplung M der Wicklung 1 gegenüber Wicklung 2 im allgemeinen sehr klein gehalten werden. Die hierbei erforder 3 liehen Transformatoren müssen nebst den durch die Signalübertragung vorgeschriebenen Eigenschaften zusätzlich für die Eigenschaf- ten des Netzbetriebes ausgelegt sein. So muss in den beiden Fällen der Beispiele Fig. 1 und 2 die Isolation für die Netzspannung dimen sioniert sein. Im Falle der Fig. 2 fliesst ausser dem der gesamte Netzstrom im wesentlichen durch die Sekundärwicklung 2 des Kopplungs transformators.
In allen Fällen, wo magne tisch gekoppelte Schwingkreise zu tonfrequen- ten überlagerungszwecken in Starkstromnet zen zur Anwendung gelangen, müssen des halb an die hierzu erforderlichen Kopplungs transformatoren besondere Anforderungen ge stellt werden. Es ist klär, dass schon wegen der hierbei im allgemeinen notwendigen losen Kopplung sich derartige Transformatoren im Aufbau wesentlich von der Bauart der übli chen, in Starkstromnetzen verwendeten Trans formatoren unterscheiden.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopplungstransformator, der vorzugsweise für Netzwerke zu tonfrequenten Überlagerungs- zwecken in Starkstromnetzen verwendbar ist und der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Primär- und Sekundärspule mit offenem Eisenkern versehen und koaxial nebeneinander angeordnet sind und somit ein axiales Kern spulenpaar bilden.
Eine beispielsweise Ausführung des erfin dungsgemässen Kopplungstransformators zeigt die Fig. 3. Die Figur zeigt in einem Axial schnitt die beiden Spulen 1 und 2 mit den zu gehörigen offenen Eisenkernen 3 und 4. Es ist besonders zweckmässig, Isolierzylinder 6 und 7 zwischen jeder Wicklung und dem zu gehörigen Eisenkern gleichzeitig als Isolier- stützen für das bodenseitige bzw. dachseitige Abschlussstück 11 und 10 zu verwenden.
Zur Erzielung des erforderlichen Kriechweges gegen die Netzspannung zwischen den beiden Kernspulen ist eine Isolierplatte 12 mit hin reichend grossem Durchmesser zwischen die Zylinder 6, 7 eingelegt. Der Abstand zwischen den beiden Kernspulen kann mittels axial angeordneter Isolierstücke 14 zwecks Einstel lung eines bestimmten Kopplungsfaktors ver ändert werden. Mil Hilfe eines elektrisch iso lierten, axialen Schraubenbolzens 13 sind die beiden Kernspulen-Isolierzylinderstücke- 6, 7 und die Platte 12 zusammengepresst.
Hierbei ist es zweckmässig, die Spulen-Isolierzylinder 6, 7 an den Endisolierplatten 11, 10 vermit tels von Plansehringen 8 bzw. 9 zu befestigen.
Die Fig. 4 zeigt noch eine Ankopplung ent sprechend derjenigen der Fig.1, aber in drei- phasiger Darstellung. Für den Aufbau eines dreiphasigen Kopp lungstransformators zu einer beispielsweisen Anwendung gemäss Fig. 4 ist es zweckmässig, Kopplungstransformatoreinheiten in ähnlicher Weise, wie sie an Hand der Fig. 3 beschrie ben sind, in einem beispielsweisen Aufbau entsprechend der Fig. 5 zu verwenden.
Hier bei ist es von besonderer Wichtigkeit wegen der gegenseitigen magnetischen Streubeein flussung der drei Phasen, die drei axialen Kernspulenpaare in dreiecksymmetrischer Weise anzuordnen. Dabei werden vorzugs weise die sechs Kernzylinderspulen 1, 2 mit Hilfe dreier Isolierplatten 10, 11 und 12 und mit Hilfe beispielsweise eines Axialbolzens 13 zum Transformator zusammengebaut. Die Isolierplatten können leicht so ausgelegt wer den, dass die gegen die Netzspannungen er forderlichen Kriechwege erreicht werden kön nen.
Es hat keinen Einfluss auf das Wesen der Erfindung, ob die beschriebenen Kopplungs transformatoren als Luft- oder als Öltrans- formatoren ausgeführt werden. Zufolge der verhältnismässig grossen magnetischen Streu felder der beschriebenen, lose gekoppelten Transformatoren ist es zweckmässig, bei Ölaus- führung niehtmetallisehe Ölbehälter zu ver wenden.
Coupling transformer There are known methods for overlaying audio-frequency signal voltages on power networks, in which the signal voltage is pressed onto the network by means of two magnetically coupled resonant circuits. An example of such a coupling with a parallel superimposition connection to the power network shows in a single-phase representation the principle diagram of FIG. I and II are the two with a z.
B. the inductivities of the oscillating circuits representing transformer <B> 31 </B> coupled oscillating circuits. R represents the generator-side impedance, ZN the grid impedance.
2 shows another such example in a single-phase representation, in which the signal voltage is also applied to the high-voltage network via two oscillating circuits coupled by the transformer M, with the coupling being carried out by means of a series connection to the high-voltage network.
Due to the technical and operational tasks that result from the magnetically coupled resonant circuits connected to a high-voltage network, the coupling M of winding 1 compared to winding 2 must generally be kept very small. The transformers required for this, in addition to the properties prescribed by the signal transmission, must also be designed for the properties of network operation. So in the two cases of the examples Fig. 1 and 2, the insulation for the mains voltage must be dimensioned. In the case of FIG. 2, the entire mains current flows essentially through the secondary winding 2 of the coupling transformer.
In all cases where magnetically coupled oscillating circuits are used to superimpose audio frequencies in power networks, special requirements must be placed on the coupling transformers required for this. It is clear that because of the loose coupling that is generally necessary here, such transformers differ significantly in structure from the type of construction of the usual transformers used in power networks.
The present invention relates to a coupling transformer which is preferably used for networks for audio-frequency superimposition purposes in power networks and which is characterized in that the primary and secondary coils are provided with an open iron core and are arranged coaxially next to one another and thus form an axial core coil pair.
An example of an embodiment of the coupling transformer in accordance with the invention is shown in FIG. 3. The figure shows in an axial section the two coils 1 and 2 with the associated open iron cores 3 and 4. It is particularly useful to have insulating cylinders 6 and 7 between each winding and the to be used with the associated iron core as insulating supports for the floor and roof end pieces 11 and 10.
To achieve the required creepage distance against the mains voltage between the two core coils, an insulating plate 12 with a sufficiently large diameter is inserted between the cylinders 6, 7. The distance between the two core coils can be changed ver by means of axially arranged insulating pieces 14 for the purpose of setting a certain coupling factor. With the help of an electrically insulated, axial screw bolt 13, the two core coil insulating cylinder pieces 6, 7 and the plate 12 are pressed together.
It is useful here to attach the coil insulating cylinder 6, 7 to the end insulating plates 11, 10 by means of flat rings 8 and 9, respectively.
FIG. 4 shows a coupling corresponding to that of FIG. 1, but in a three-phase representation. For the construction of a three-phase coupling transformer for an example application according to FIG. 4, it is expedient to use coupling transformer units in a manner similar to that described with reference to FIG. 3 in an exemplary construction according to FIG.
In this case, because of the mutual magnetic Streubeein influence of the three phases, it is particularly important to arrange the three axial core coil pairs in a triangular symmetry. The six core cylinder coils 1, 2 are preferably assembled with the help of three insulating plates 10, 11 and 12 and with the help of, for example, an axial bolt 13 to form the transformer. The insulation plates can easily be designed in such a way that the creepage distances required against the mains voltage can be achieved.
It has no influence on the essence of the invention whether the coupling transformers described are designed as air or oil transformers. As a result of the relatively large magnetic stray fields of the loosely coupled transformers described, it is advisable to use non-metallic oil containers for the oil version.