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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät für ein Hochspannungsnetz mit wenigstens einer Wicklung, die sich in einer Längsrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Joch aus einem magnetisierbaren Material erstreckt, Anschlussklemmen zur Reihenschaltung der Drossel in das Wechselspannungsnetz und einem sich ebenfalls zwischen dem oberen und dem unteren Joch erstreckenden Verbindungselement aus einem nicht magnetisierbaren Material, das fest mit dem oberen und unteren Joch verbunden ist.
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Ein solches elektrisches Gerät ist aus der
US 3,195,083 bereits bekannt. Dort ist eine Drossel offenbart, die in Parallelschaltung an ein Hochspannung führendes Versorgungsnetz geschaltet werden kann, um die elektrische Leistungsübertragung zu verbessern. Die vorbekannte Drossel ist als so genannte Luftkerndrossel ausgeführt, da ihre Wicklung keinen magnetisierbaren Kernschenkel umschließt. Der Kern besteht lediglich aus einem unteren und einem oberen Joch, zwischen dem sich drei Wicklungen der Drossel in einer Längsrichtung erstrecken. Das untere und obere Joch liegt jeweils auf einem Erdpotenzial, wobei die Wicklungen mit ihren stirnseitigen Enden das obere bzw. das untere Joch direkt kontaktieren. Durch die Wicklungen erstreckt sich ein Verbindungselement aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie beispielsweise Porzellan, Glas oder dergleichen. Das Verbindungselement verbindet die Joche mechanisch miteinander, so dass Vibrationen mit Lärmentwicklung im Gefolge beim Betrieb unterdrückt sind.
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Insbesondere beim Betrieb von Drosseln entstehen Vibrationen oder Schwingungen, die sowohl als störend empfundenen Geräusche als auch eine starke mechanische Beanspruchung der Bauteile des elektrischen Geräts mit sich bringen. So können sich die besagten Schwingungen nachteilig auf den Kern und jede Wicklung auswirken und insbesondere die Lebensdauer der darin verbauten Isolierstoffe verringern. Auf den Kessel übertragene Schwingungen wirken sich nachteilig auf dessen Schweißnähte aus. Ständige Vibrationen können ferner die Funktion der eingesetzten Messinstrumente und der Kühleinheit beeinträchtigt. In vielen Ländern werden daher hohe Anforderungen an den Grad der einzuhaltenden Schwingungen gestellt.
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Das eingangs genannte elektrische Gerät kann lediglich in Parallelschaltung mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektrisches Gerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das auch in Reihe in ein elektrisches Versorgungsnetz geschaltet werden kann.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Verbindungselement die Wicklung in Längsrichtung überragt und zwischen der Wicklung und dem oberen und/oder dem unteren Joch eine Isoliereinheit aus einem elektrisch nicht leitenden Isolierstoff angeordnet ist, wobei jede Wicklung und das untere und obere Joch in einem mit einem Isolierfluid befüllbaren Kessel angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß ist ein elektrisches Gerät, insbesondere eine Drossel, bereitgestellt, die keinen magnetisierbaren Werkstoff zwischen dem unteren und oberen Joch aufweist. Im Gegensatz zu dem vorbekannten elektrischen Gerät kann das erfindungsgemäße elektrische Gerät in Reihe, beispielsweise als Seriendrossel, in ein elektrisches Versorgungsnetz geschaltet werden. Das erfindungsgemäße elektrische Gerät weist die hierfür notwendige elektrische Spannungsfestigkeit auf. Diese wird zum einen durch die Isoliereinheit und zum anderen durch die Anordnung in einen mit Isolierfluid befüllbaren Kessel erreicht. Das Isolierfluid stellt zusammen mit der Isoliereinheit die notwendige Spannungsfestigkeit bereit. Zwar verfügt das eingangs genannte elektrische Gerät auch über ein Verbindungselement, das zur Unterdrückung von Schwingungen oder Geräuschen oder Lärm fest mit dem oberen und unteren Joch verbunden ist. Das Verbindungselement gemäß der Erfindung ist jedoch in der Längsrichtung größer dimensioniert als die ihr zugeordnete Wicklung. Mit anderen Worten ist das nicht magnetisierbare Verbindungselement länger als jede Wicklung. Aus diesem Grunde ist es möglich, zwischen wenigstens einem stirnseitigen Wicklungsende und dem unteren oder dem oberen Joch oder zwischen dem unteren und dem oberen Joch und beiden Wicklungsenden jeweils eine Isoliereinheit einzubringen, mit der die notwendige Spannungsfestigkeit für eine serielle Anordnung des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts im elektrischen Versorgungsnetz bereitgestellt ist.
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Vorteilhafterweise ist jede Wicklung an ihrem Wicklungsende mit einem Wicklungsring ausgerüstet. Die Wicklungsringe erhöhen die Spannungsfestigkeit der Wicklungen und somit des gesamten elektrischen Geräts beträchtlich.
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Vorteilhafterweise ist jedes Verbindungselement zylinderförmig ausgestaltet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn jedes Verbindungsstück kreiszylindrisch ausgestaltet ist und somit einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Selbstverständlich kann das Verbindungsstück im Rahmen der Erfindung auch einen ovalen oder mit anderen Worten ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen.
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Weitere Vorteile ergeben sich, wenn sich das Verbindungselement durch das Innere der zugeordneten Wicklung hindurch erstreckt. Gemäß dieser Ausführung der Erfindung ist das elektrische Gerät besonders kompakt und beansprucht beim Einbau wenig Platz.
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Abweichend hiervon ist es möglich, dass das Verbindungselement außerhalb der Wicklungen angeordnet ist und sich in dem zwischen zwei Wicklungen oder von einer Wicklung ausgebildeten Zwickel erstreckt.
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Grundsätzlich ist die Anzahl der Wicklungen des elektrischen Geräts im Rahmen der Erfindung sowie die Anzahl der Verbindungsstücke, die jeweils einer Wicklung zugeordnet sind, beliebig. Zweckmäßigerweise sind jedoch mehrere Wicklungen zwischen dem oberen und unteren Joch vorhanden, wobei jeder Wicklung ein Verbindungselement zugeordnet ist.
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Das Verbindungselement besteht bevorzugt aus einem nicht magnetischen Material. Nicht magnetische Materialien sind beispielsweise diamagnetische oder paramagnetische Materialien. Magnetisierbare Materialien weisen ferromagnetische Eigenschaften auf. Beispielsweise besteht das Verbindungselement aus Porzellan, Holz, Pressspan oder einem Kunststoff.
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Durch die mechanisch feste Verbindung des oberen und unteren Joches über das Verbindungselement, beispielsweise durch Verspannen, können Schwingungen des elektrischen Geräts unterdrückt werden, so dass die Lebensdauer des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts beträchtlich erhöht ist. Gleichzeitig ist die Lärmbelastung verringert.
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Zweckmäßigerweise ist das Verbindungselement massiv oder hohl ausgebildet.
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Bei einer weiteren Variante der Erfindung erstreckt sich neben dem oder den Verbindungselementen wenigstens ein Kernschenkel zwischen dem oberen und unteren Joch. Der Kernschenkel ist beispielsweise von einer Wicklung umschlossen. Abweichend hiervon ist zumindest einer der Kernschenkel als Rückführungsschenkel ausgeführt. Ein Rückführungselement ist von keiner Wicklung umschlossen.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes in einer Seitenansicht,
- 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts in einer Seitenansicht,
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts in einer Seitenansicht,
- Figuren
4 bis 6 das Gerät gemäß 3 in einer Draufsicht mit verschiedenen Verbindungselementen,
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts in einer Seitenansicht,
- 8 das Gerät von 7 in einer Draufsicht,
- 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts in einer Seitenansicht und
- 10 das Gerät von 9 in einer Draufsicht schematisch verdeutlichen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Aktivteils des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts, das als Drossel 1 ausgeführt ist. Die Drossel 1 weist zwei Wicklungen 2 und 3 auf, die sich in einer Längsrichtung 4, die mit einem Pfeil angedeutet ist, zwischen einem oberen Joch 5 und einem unteren Joch 6 erstrecken. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um das Aktivteil einer so genannten Luftdrossel, die keinen magnetisierbaren Kern aufweist. Im Inneren jeder Wicklung 2 bzw. 3 ist vielmehr ein Verbindungselement 7 angeordnet, das aus einem nicht magnetisierbaren Material und hier aus einem zweckmäßigen Kunststoff gefertigt ist.
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In Längsrichtung 4 überragt das Verbindungselement 7 die jeweils zugeordnete Wicklung 2 bzw. 3 an beiden Enden, so dass genügend Raum für ein aus Wicklungsring und zusätzlichen Isoliermaterialien bestehende Isoliereinheit 8 ermöglicht ist. Die Isoliereinheit 8 stellt dort eine zusätzliche Isolierung der Wicklungen 2 bzw. 3 gegenüber dem oberen 5 und unteren 6 Joch bereit. Die Drossel 1 weist so die notwendige Spannungsfestigkeit auf, um in Reihe in ein elektrisches Hochspannungsnetz geschaltet zu werden.
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In 1 ist nur das Aktivteil des elektrischen Geräts verdeutlicht. Das Aktivteil ist in einem mit Isolierfluid befüllten Kessel des elektrischen Geräts 1 angeordnet, der figürlich nicht dargestellt ist.
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In 1 ebenfalls nicht dargestellt sind Anschlussklemmen, mit denen die Wicklung seriell oder mit anderen Worten in Reihe in ein Hochspannungsversorgungsnetz geschaltet werden kann.
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Durch das jeweilige Verbindungselement 7 sind das obere und untere Joch 5, 6 fest miteinander verbunden. Auf diese Weise werden Schwingungen oder Vibrationen mit einer Lärmbelastung im Gefolge unterdrückt. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer der Drossel.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktivteils des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts 1, bei dem es sich wieder um eine Drossel handelt. Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Joche 5 und 6 auch über Rückführungsschenkel 9 miteinander verbunden sind, die wie die Joche 5 und 6 aus einem magnetisierbaren Material, beispielsweise aus aneinander liegenden Eisenblechen, gefertigt sind. Die Rückführungsschenkel 9 sind von keiner Wicklung umgeben. Sie sich wicklungsfrei.
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Darüber hinaus sind bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel drei Wicklungen 2, 3 und 10 vorgesehen, wobei jede Wicklung 2, 3, 10 mit einem zugeordneten Verbindungselement 7 ausgestattet ist. Auch ist jede Wicklung 2, 3, 10 über eine Isoliereinheit 8 an ihrem jeweiligen Wicklungsende von dem oberen bzw. unteren Joch 5, 6 beabstandet.
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3 zeigt ein weiteres Aktivteil eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Geräts 1, wobei aus Gründen der Übersicht der Kessel und weitere Komponenten der Drossel 1 figürlich nicht dargestellt sind. Die schematisch dargestellte Drossel 1 verfügt wieder über einen Kern, aus einem oberen 5 und einem unteren Joch 6 besteht, die wieder über Rückführungsschenkel 9 an beiden Seiten miteinander verbunden sind. Dabei bestehen die Joche 5, 6 und die Rückführungsschenkel 9 aus flächig aneinander anliegenden Eisenblechen, die miteinander verspannt sind. Ferner verfügt die Drossel 1 über eine einzige Wicklung 2, durch die sich ein Verbindungselement 7 aus einem nichtmagnetisierbaren Material erstreckt. Darüber hinaus sind beidseitig der Wicklung 2 weitere Verbindungselemente 7 erkennbar, die sich ebenfalls zwischen dem oberen Joch 5 und dem unteren Joch 6 erstrecken und fest mit diesen verbunden sind. Auch die beiden äußeren Verbindungselemente 7 erstrecken sich in Längsrichtung 4 an beiden Seiten über die Wicklung 2 hinaus, so dass an beiden Enden eine Isoliereinheit 8 zwischen des Stirnseiten der Wicklung und dem oberen beziehungsweise unteren Joch angeordnet werden können.
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4 zeigt das elektrische Gerät in einer Draufsicht, in der erkennbar ist, dass sich die Wicklung 2 in radialer Richtung 11 an beiden Seiten über die Außenkontur des oberen Joches 5 hinaus erstreckt. Das sich innerhalb der Wicklung 2 erstreckende Verbindungselement 7, das hier aus Porzellan besteht, ist kreiszylindrisch ausgestaltet. Die Grundfläche des Zylinders ist daher ein Kreis. Im Gegensatz dazu ist die Grundfläche der äußeren zylinderförmigen Verbindungselemente 7 quadratisch. Auch diese quaderförmigen Verbindungselemente 7, die rechts und links der Wicklung 2 zwischen den oberen und unteren Joch 5, 6 angeordnet sind, wird hier als zylinderförmig bezeichnet. Der Zylinder weist jedoch eine rechteckige Grundfläche auf.
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5 entspricht weitestgehend dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch rechts und links der Wicklung jeweils zwei Verbindungselemente paarweise angeordnet sind, die nicht mehr massiv, wie in den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen ausgebildet sind, sondern innen einen Hohlraum begrenzen. Mit anderen Worten sind vier hohlzylindrisch ausgebildete äußere Verbindungselemente 7 vorgesehen, die sich paarweise rechts und links der Wicklung 2 des elektrischen Geräts 1 erstrecken.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Geräts 1 gemäß 3, das sich von dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die äußeren Verbindungselemente 7 jeweils massiv und kreiszylinderförmig ausgestaltet sind. Dabei sind wieder vier äußere Verbindungselemente 7 vorgesehen, die sich paarweise an jeder Seite der Wicklung 2 zwischen den Jochen 5, 6 erstrecken.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktivteils des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts 1, wobei wieder drei Wicklungen 2, 3, 10 vorgesehen sind, die sich parallel zueinander in der besagten Längsrichtung 4 zwischen dem oberen Joch 5 und dem unteren Joch 6 erstrecken. Im Gegensatz zu den bisherigen gezeigten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts 1 erstreckt sich zwischen den Wicklungen 2 ein Kernschenkel 12, der magnetisierbare Blechpakete umfasst, die zwischen sich einen Luftspalt begrenzen. Solche Kernschenkel sind bei als Drossel ausgeführten elektrischen Geräten 1 üblich. Außerhalb der Wicklungen 2 sind zwei Verbindungselemente 7 erkennbar, die sich an beiden Seiten der mittleren Wicklung 3 erstrecken.
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8 zeigt das elektrische Gerät gemäß 7 in einer Draufsicht. Hier ist erkennbar, dass die zylinderförmigen Verbindungselemente 7 im Querschnitt rechteckig ausgestaltet sind und der Zylinder somit eine rechteckige Grundfläche aufweist. Darüber hinaus ist erkennbar, dass die Verbindungselemente 7 massiv ausgestaltet sind.
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9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktivteils eines elektrischen Gerätes 1 in einer Seitenansicht, wobei wieder zwei Rückführungsschenkel 9 zwischen dem oberen Joch 5 und dem unteren Joch 6 vorgesehen sind. Es sind zwei Wicklungen 2, 3 erkennbar, die nebeneinander zwischen den beiden Jochen 5 und 6 angeordnet sind. Darüber hinaus sind außerhalb der Wicklungen 2, 3 angeordnete Verbindungselemente 7 dargestellt, wobei innerhalb der Wicklungen 2 weder ein Kernschenkel noch ein Verbindungselement angeordnet ist. Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich wieder um eine Drossel 1, wobei der mit Isolierfluid, beispielsweise einem mineralischen oder Esteröl befüllte Kessel, figürlich nicht dargestellt ist.
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10 zeigt das elektrische Gerät gemäß 9 in einer Draufsicht, wobei erkennbar ist, dass die außerhalb der Wicklungen 2 angeordneten Verbindungselemente 7 innen hohl ausgebildet sind und einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Darüber hinaus ist erkennbar, dass insgesamt sechs Verbindungselemente 7 zwischen dem oberen Joch 5 und dem unteren Joch 6 angeordnet sind. Dabei sind die Verbindungselemente 7 paarweise hintereinander angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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