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Primärseitig umschaltbarer Stromwandler, insbesondere hoher dynamischer Festigkeit Die Erfindung bezieht sich auf einen primärseitig umschaltbaren Stromwandler, insbesondere hoher dynamischer Festigkeit.
Dieser Wandler ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er primärseitig für den grössten Strombereich mit einem das Fenster des Eisenkerns durchsetzenden gestreckten Leiter und für kleinere Strombereiche zusätzlich mit den Eisenkern umgebenden Wicklungen mit gemäss den Strombereichen abnehmenden Leiterquerschnitt ausgerüstet ist, und dass ausser dem einen Ende des ,gestreckten Leiters, dessen anderes Ende mit denn Netz in Verbindung steht, auch die entsprechenden Enden der Wicklung mit Anschlusselementen einerUmschaltvorrichtung verbunden sind,
während ihre anderen Enden unmittelbar so mit dem einen Ende des gestreckten Leiters bzw. dem einen Ende der Wicklung des jeweils grösseren Strombereiches in Verbindung stehen, dass sich für kleinere Strombereiche jeweils eine Reihenschaltung ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel eines gemäss der Erfindung ausgerüsteten Stromwandlers ist in den Fig. 1 und 2 in verschiedenen Ansichten gezeigt, wobei in der Fig. 2 das Kopfteil dieses Wandlers im Schnitt dargestellt ist.
Der als kompakter, kurzer Stab ausgebildete Leiter 1, der den Primärleiter für den grössten Strombereich bildet, durchsetzt das Fenster des Eisenkerns 2 konzentrisch. Mit seinem einen (linken) Ende 3 ist er mit einem Anschlusselement der in dem Gehäuseteil 4 untergebrachten Umschaltvorrichtung 5 verbunden, während sein anderes (rechtes) Ende über die üblichen Anschlussbolzen 6 mit dem Netz in Verbindung steht. Da es sich im vorliegenden Fall um einen Stromwandler hoher Stromstärke handelt, sind, wie bei solchen Netzen üblich, am Eingang und Ausgang des Stromwandlers elektrisch parallel geschaltete Doppelbolzen vorgesehen.
Ausserdem ist der Eisenkern 2 in diesem Ausführungsbeispiel .noch von der aus einer Windung bestehenden Primärwicklung 7 und der;aus zwei Windungen bestehenden Primärwicklung 8 umgeben, deren Enden 9 und 10 an weitere Anschluss- elemente der Umschaltvorrichtung 5 geführt sind.
Das andere Ende 11 der Primärwicklung 7 ist innerhalb des dicht abgeschlossenen Wandlergehäuseteiles 13 mit dem Ende 3 des Leiters 1 und das andere Ende 12 der Primärwicklung 8 mit dem Ende 9 der Wicklung 7 so verbunden, dass sich bei entsprechender Verbindung in der Umschaltvorrichtung 5 die dem jeweiligen Strombereich entsprechende Einleiter- bzw. Reihenschaltung ergibt.
Dies soll anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert werden, in denen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet sind.
Für den grössten Strombereich (4 J) ist .gemäss der Fig. 3 nur der gestreckte Leiter 1 über die in der Mittellage befindliche Umschaltlasche 5a der Umschaltvorrichtung 5 als ein das Fenster des Eisenkerns 2 konzentrisch durchsetzender Primärleiter eingeschal- tet.
Bei halb so grossem Strombereich (2 J) ist gemäss Fig. 4 die Umschaltlasche 5a so gelegt (nach unten), dass die Wicklung 7 mit ihrem dieser kleineren Stromstärke entsprechend gewählten Leiterquerschnitt und der Leiter 1 in Reihe geschaltet sind.
Bei einem Viertel des grössten Strombereiches (1 J) ist gemäss Fig. 5 die Umschaltlasche 5a so gelegt (nach oben), dass die Wicklung 8 mit ihrem gegenüber dem Leiterquerschnitt der Wicklung 7 weiterhin herabgesetzten Leiterquerschnitt und die Wicklung 7 sowie der Leiter 1 in Reihe geschaltet sind.
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Es ist also für die kleinste Stromstärke (Fig. 5) eine Wicklung mit zwei Windungen mit einer Wicklung mit einer Windung und mit einem gestreckten Leiter in Reihe geschaltet.
Für den doppelten Strom (Fig. 4) ist nur eine Wicklung mit einer Windung mit dem gestreckten Leiter in Reihe geschaltet. Daraus ergibt sich schon eine erhebliche Erhöhung der dynamischen Festigkeit. Für die grösste Stromstärke (Fig.3) ist nur noch der gestreckte Leiter im Stromkreis, der durch seine gestreckte Form und durch die kurze Länge eine ausserordentliche hohe dynamische Festigkeit ergibt.
Die Querschnitte der Leiter der einzelnen Wicklungen bzw. derjenige des gestreckten Leiters sind gemäss der Stromstärke abgestuft, so dass beispielsweise der gestreckte Leiter 1 den vierfachen Querschnitt des Leiters der Wicklung 8 und den doppelten Querschnitt des Leiters der Wicklung 7 aufweist und dadurch auch der mechanisch festere ist.
Ausser der hohen dynamischen Festigkeit weist der Stromwandler noch insofern Vorteile auf, als die Umschaltvorrichtung, da sie nur eine einzige Umschaltlasche aufweist, sehr einfach ist; sie erfordert nur wenig Durchführungen durch die Wand des dicht abgeschlossenen Gehäuseteils des Wandlers; ausserdem ist die Umschaltung mittels einer einzigen Umschaltlasche besonders betriebssicher, da Umschaltfehler, wie sie bei Umlegen mehrerer Schaltlaschen eintreten können, nicht möglich sind.
Weiterhin lassen sich durch Variation der Win- dungszahlen der einzelnen Wicklungen in sehr einfacher Weise anstelle der beschriebenen Primärum- schaltung 1 :2:4 alle beliebigen Primärumschaltun- gen, z. B. 1 : 2 : 5; 1 :2: 6; 1 : 3 : 6 usw., verwirklichen.
Alle geschilderten Vorteile lassen sich bei den bisher bekannten Stromwandlern mit Primärumschaltung nicht erzielen.
Wird z. B., wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, der Kern von vier Leitern durchsetzt, so sind für die Umschaltvorrichtung U acht Anschlussklemmen KA und vier Hilfsklemmen KI, für die Umschaltungen erforderlich. Die Verbindung dieser Klemmen erfolgt bei der kleinsten Stromstärke (1 J) gemäss Fig. 6, bei der doppelten Stromstärke (2 J) gemäss Fig. 7 und bei der grössten Stromstärke (4 J) gemäss Fig. B.
Das Grundprinzip einer solchen Umschaltung besteht also darin, dass in jedem Stromstärkebereich die gleiche Durchflutung erzeugt wird. Die Umschaltung erfolgt durch Lageänderung der Umschaltlaschen. In dem Beispiel der Fig. 6 bis 8 sind sechs solcher Laschen erforderlich, wovon sechs bei der vierfachen Stromstärke (4 J) benötigt werden, während bei den kleine- ren Stromstärken nur vier bzw. drei Umschaltlaschen erforderlich sind.
Bei einer anderen bekannten Ausführung eines primärseitig umschaltbaren Stromwandlers (Fig. 9 bis 11) sind in Abweichung von der Ausführung gemäss den Fig. 6 bis 8, bei denen nur eine einzige Umschaltvorrichtung U benötigt wurde, zwei getrennte Um- schaltvorrichtungen Ui und U2 erforderlich. Dadurch ergibt sich bei der höchsten Stromstärke (4 J) gemäss Fig. 11 eine kurze Leiterführung mit einem daraus sich ergebenden Gewinn an dynamischer Festigkeit.
Die für die Schaltung gemäss Fig. 10 (2 J) und gemäss Fig. 9 (1 J) benötigten um den Kern aussen herumgeführten Rückleiter R werden in der Schaltung gemäss Fig. 11 (4 J) nicht vom Strom durchflossen. Es ist aber zu erkennen, dass mehr Anschlussklemmen und damit auch mehr flüssigkeits- oder gasdichte Durchführungen benötigt werden als bei der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Lösung.
Ausserdem sind zwei getrennte Umschaltvorrichtungen U1 und U2 erforderlich, die zu dem noch bei der mit dieser Lösung verbundenen Kopfbauweise des Wandlers wegen der gestreckten Leiterführung räumlich weit auseinanderliegen. Damit ergibt sich eine erhöhte Fehlermöglichkeit, da nicht beide Umschaltvorrichtungen gleichzeitig eingesehen werden können und nacheinander geschaltet werden müssen. Das bedeutet z. B. bei einem Hoch- spannungswandler der Reihe 220 das zweimalige Aufsteigen zum Kopfteil des Wandlers.
Durch die hier notwendige Aufteilung aller Primärleiter in vier Einzelleiter kann die dynamische Festigkeit eines Einlei- terwandiers auch in der Schaltung gemäss Fig. 11 (4 J) nicht erreicht werden, zumal eine Aufspreizung der Stromführung an beiden Umschaltvorrichtungen notwendig ist.
Bei einer besonders zweckmässigen Ausbildung der Umschaltvorrichtung weist die Umschaltvorrichtung zwei parallel angeordnete, mit dem Stromwandleranschlussbolzen verbundene Stromschienen auf, die mit Klemmenbolzen in einer solchen Anordnung gegenüber den mit dem gestreckten Leiter bzw.
den verschiedenen Wicklungen verbundenen Anschlusselementen der Umschaltvorrichtung ausgerüstet sind, dass durch ein und dieselbe als Schalt- brücke dienende Lasche entweder für den grössten Strombereich beide Stromschienen mit dem entsprechenden zwischen ihnen liegenden Anschlusseie- menten und für die kleineren Strombereiche jeweils eine von beiden Stromschienen mit den entsprechenden im Zuge der jeweiligen Stromschiene liegenden Anschlusselementen oder für jeden der wählbaren Strombereiche beide Stromschienen mit den entsprechenden zwischen ihnen liegenden Anschlusselemen-
ten zusammenschaltbar sind.
Durch die so ausgebildete Umschaltvorrichtung werden infolge Verwendung nur einer einzigen Lasche in jedem Schaltungsfalle Fehlschaltungen vermieden.
In den Fig. 12 und 13 ist das Kopfteil 101 eines Stromwandlers in verschiedenen Ansichten gezeigt. Auf der Eingangsseite sind, wie es bei Stromwandlern grosser Stromstärke üblich ist, Doppelanschluss- bolzen 102e und auf der Ausgangsseite Doppelan- schiussbolzen 102a befestigt. Die Doppclanschlussbol- zen 102e sind, wie die weiteren Fig. 14 bis 19 er- kennen lassen, über eine Kupferschiene 103e miteinander verbunden.
Zwei parallel angeordnete, mit den Doppelanschlussbolzen 102e verbundene Strom-
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schienen 104 und 105 führen zu der das Kopfteil 101 dicht abschliessenden Umschaltplatte 106, die sich unter der Abdeckung 107 befindet. Durch die Umschaltplatte 106 ragen ebenfalls in öl- bzw. gasdichter Anordnung Anschlusselemente (Bolzen) hindurch.
In dem in den Fig. 14 bis 16 dargestellten Ausführungsbeispiel sind von diesen Bolzen die vier Bolzen 108 in Parallelschaltung mit einem Primärleiter verbunden, der das Fenster des Wandlerkernes als Einleiter für die Stromstärke 4 J durchsetzt. Die weiteren beiden unter sich parallelgeschalteten Bolzen 109 sind mit einem den Wandlerkern z. B. in einer einzigen Windung umfassenden Primärleiter verbunden, der für die Stromstärke 2 J mit dem schon genannten Einleiter in Reihe .geschaltet ist.
Die weiteren beiden unter sich parallelgeschalteten Bolzen 110 sind mit einem den Wandlerkern in mehreren Windungen umfassenden weiteren Primärleiter verbunden, der für die Stromstärke J mit den vorgenannten Primärleitern in Reihe geschaltet ist.
Werden die an den Stromschienen 104 und 105 angebrachten Klemmenbolzen 111 und 112 mit den zwischen den Stromschienen 104 und 105 liegenden vier Bolzen 108 verbunden, so ist der Stromwandler durch die Einschaltung des primären Einleiters für die Stromstärke 4 J geschaltet. Wird eine Verbindung der Klemmenbolzen 112 der Stromschiene 105 mit den beiden Bolzen 109 hergestellt, so ist der Stromwandler durch die damit erfolgte Einschaltung der beiden in Reihe liegenden Primärleiter (Einleiter und eine Windung) für die Stromstärke 2 J ,geschaltet.
Wird eine Verbindung der Klemmenbolzen 111 der Stromschiene 104 mit den beiden Bolzen 110 hergestellt, so ist der Stromwandler durch die damit erfolgte Einschaltung der drei schon genannten in Reihe liegenden Primärleiter (Einleiter, eine Windung und mehrere Windungen) für die Stromstärke J geschaltet.
Zur Herstellung dieser wahlweisen Verbindungen für 4 J, 2 J oder J dient die Lasche 113, die hier in Querrichtung scharnierartig ausgebildet ist. In dem in der Fig. 14 gezeigten Schaltbeispiel (4 J) ist die Lasche 113 auseinandergeklappt und verbindet dadurch die Klemmenbolzen 111 und 112 der beiden Stromschienen 104 und 105 mit den vier Bolzen 108.
In dem in der Fig. 15 gezeigten Schaltbeispiel (2J) ist die Lasche 113 zur Herabsetzung des Platzbedarfes zusammengeklappt - für die geringere Stromstärke 2 J reichen kleinere Kontaktflächen aus -, so dass sie nur noch halb so lang ist; sie verbindet die Klem- menbolzen 112 der Stromschiene 105 mit den beiden Bolzen 109. In dem in der Fig. 16 gezeigten Schaltbeispiel (J) ist die Lasche 113 ebenfalls zusammengeklappt, da sie nur die Klemmenbolzen 111 der Stromschiene 104 mit den beiden Bolzen 110 zu verbinden braucht.
In den Fig. 17 bis 19 sind die Klemmenbolzen 111' bzw. 112' auf ihren zugehörigen Stromschienen 104' und 105' untereinander angeordnet, so dass die verschiedenen Zusammenschaltungen für die Stromstärken 4 J, 2 J oder J mit den zwischen den Strom- schienen 104' und 105' liegenden Bolzen l08', 109' oder 110' durch die Lasche 113' erfolgt, die zwecks Platzersparnis in Längsrichtung scharnierartig ausgebildet ist.
Die Lasche 113' wird zur Umschaltung in der Höhe versetzt. Für die Stromstärke 4 ist die Lasche 113' auseinandergeklappt (Fig. 17) und für die Stromstärken 2 J (Fig. 18) und J (Fig. 19) ist die Lasche 113' zusammengeklappt. Die Lasche 113' ist immer an den beiden Stromschienen 104' und 105' befestigt.