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Kombinierter Strom- und Spannungswandler Die Erfindung betrifft einen kombinierten Stromund Spannungswandler für hohe Betriebsspannungen, insbesondere einen solchen der Stützerbauweise.
Es sind kombinierte Strom- und Spannungswand- ler bekannt, bei denen beide Systeme zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind. Beim Bau derartiger Geräte geht das Bestreben dahin, die Abmessungen möglichst klein zu halten, das heisst, Gewicht und Raumbedarf dieser Hilfsapparate für elektrische Anlagen weitgehend zu vermindern.
Auf diesem Wege sind an Stelle von kombinierten Wandlern, bei denen beide Systeme nebeneinander angeordnet und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht worden sind, kombinierte Strom- und Spannungswandler entwickelt und gebaut worden, bei denen beide Systeme baulich ineinander verschachtelt sind, derart, dass der Stromwandlerkern den Spannungswandlerkern rahmenför- mig umfasst. Der rahmenförmige Stromwandlerkern führt dabei etwa die halbe Betriebsspannung.
Obwohl der Raumbedarf dieser Wandler gegenüber solchen mit nebeneinander angeordneten Systemen geringer ist, ist er immer noch verhältnismässig gross. Dies trifft für die Höhe sowohl wie für den Durchmesser zu, für den Durchmesser dadurch, dass das Stromwandlersystem in das Spannungswandlersystem gelegt ist und in der Höhe durch die gleiche Tatsache, aber darüber hinaus noch dadurch, dass sich die Wicklungen des Spannungswandlers im Kernfenster mit gro- sser Potentialdifferenz gegenüberliegen und somit ein genügend grosser Abstand gewahrt bleiben muss.
Auf dieser Erkenntnis aufbauend ist ein kombinierter Strom- und Spannungswandler bekanntgeworden, bei dem im unteren Teil des Gehäuses ein für die volle Spannung isolierter einstufiger Stromwandler angeordnet ist und über diesem in ein- oder mehrstufiger Ausführung ein Spannungswandler vorgesehen ist. Die äusseren Lagen der Wicklung der einzel- nen Spannungswandlerstufen liegen mit dem dazuge- hörigen Kern auf gleichem Potential.
Mit dieser Anordnung werden Raumbedarf und Gewicht für kombinierte Wandler wesentlich verringert. Bei sehr hohen Spannungen bereitet jedoch das Vorbeiführen der Stromwandlerableitung an dem Spannungswandler Schwierigkeiten, und es muss für die einwandfreie Isolation noch relativ viel Raum bereitgehalten werden. Dies steht jedoch dem Bestreben, die Wandler mit geringem Raumbedarf auszuführen, entgegen.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss durch einen kombinierten Strom- und Spannungswandler beseitigt, bei dem in einem gemeinsamen Gehäuse, vorzugsweise in einem Stützisolator, ein in zwei magnetisch voneinander getrennten Stufen ausgeführter Spannungswand- ler ober- und unterhalb eines für die volle Spannung isolierten einstufigen Stromwandlers angeordnet ist.
Die unterhalb des Stromwandlers angeordnete Span- nungswandlerstufe kann die Spannung von Erdpoten- tial bis zum halben Gesamtpotential führen, die oberhalb des Stromwandlers angeordnete Stufe den übrigen Spannungsbereich.
An Hand der Zeichnung sei an einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung diese näher erläutert. Die Abb. 1 zeigt im Prinzip den konstruktiven Aufbau des Wandlers und die Abb. 2 die elektrische Schaltung. Der in der Mitte des Stützisolators angeordnete Stromwandler besteht aus dem Kern 1, der Wicklung 2 und der Ableitung 3. Der Spannungswandler ist in zwei Hälften aufgeteilt, die miteinan- der elektrisch, aber nicht magnetisch verbunden sind. Der untere Teil besteht aus dem Kern 4 und der Wicklung 5 und der obere Teil aus dem Kern 6 und der Wicklung 7.
Die beiden Teile des Spannungs- wandlers sind durch die Leitung 8 miteinander verbunden. Die Hochspannungswicklungen der beiden Spannungswandlerhälften sind so aufgebaut, dass sich
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bei der unteren die Spannung von innen nach aussen und bei der oberen Hälfte von aussen nach innen aufbaut.
Mit dieser Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass zwischen räumlich benachbarten Teilen nur Spannungsunterschiede auftreten, die im Höchstfall der halben Gesamtspannung des Wandlers entsprechen.
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Combined current and voltage converter The invention relates to a combined current and voltage converter for high operating voltages, in particular one of the post-type construction.
Combined current and voltage converters are known in which both systems are combined to form a structural unit. When building such devices, the aim is to keep the dimensions as small as possible, that is, to reduce the weight and space requirements of these auxiliary devices for electrical systems to a large extent.
In this way, instead of combined converters, in which both systems are arranged side by side and housed in a common housing, combined current and voltage converters have been developed and built, in which both systems are structurally nested in one another, in such a way that the current transformer core the Voltage transformer core includes frame-shaped. The frame-shaped current transformer core carries about half the operating voltage.
Although the space required by these converters is less than those with systems arranged next to one another, it is still relatively large. This applies to the height as well as to the diameter, for the diameter by the fact that the current transformer system is placed in the voltage transformer system and in height by the same fact, but furthermore by the fact that the windings of the voltage transformer in the core window are large - be opposite to the potential difference and thus a sufficiently large distance must be maintained.
Based on this knowledge, a combined current and voltage converter has become known, in which a single-stage current transformer isolated for full voltage is arranged in the lower part of the housing and a voltage converter is provided above this in a single-stage or multi-stage design. The outer layers of the winding of the individual voltage transformer stages are at the same potential with the associated core.
With this arrangement, the space requirement and weight for combined transducers are significantly reduced. At very high voltages, however, it is difficult to lead the current transformer lead past the voltage transformer, and a relatively large amount of space has to be kept ready for proper insulation. However, this runs counter to efforts to implement the transducers with a small footprint.
According to the invention, this disadvantage is eliminated by a combined current and voltage converter in which a voltage converter designed in two magnetically separated stages is arranged in a common housing, preferably in a post insulator, above and below a single-stage current transformer isolated for the full voltage .
The voltage transformer stage arranged below the current transformer can carry the voltage from ground potential to half the total potential, the stage above the current transformer the remaining voltage range.
With reference to the drawing, this is explained in more detail using an exemplary embodiment according to the invention. Fig. 1 shows in principle the construction of the converter and Fig. 2 shows the electrical circuit. The current transformer located in the middle of the post insulator consists of the core 1, the winding 2 and the discharge line 3. The voltage transformer is divided into two halves that are electrically but not magnetically connected. The lower part consists of the core 4 and the winding 5 and the upper part consists of the core 6 and the winding 7.
The two parts of the voltage converter are connected to one another by line 8. The high-voltage windings of the two voltage transformer halves are constructed in such a way that
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in the lower half the tension builds up from the inside out and in the upper half from the outside in.
This arrangement has the advantage that between spatially adjacent parts there are only voltage differences that correspond at most to half the total voltage of the converter.