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Hochspannungsstromwandler Bei Stromwandlern ist es bekannt, die aktiven
Teile des Wandlers, also die Primärwicklung bzw. den Primärleiter, die Sekundärwicklung
und den Eisenkern, in durch Polymerisation härtendes Niederdruckgießharz einzugießen.
Werden dabei sämtliche aktiven Teile :gemeinsam mit Gießharz umgossen, so erhält
der Wandler dadurch eine kompakte Form, aus der nur die Primäranschlüsse, die Sekundärklemmen
und gegebenenfalls Befestigungsmittel, z. B. Gewindebuchsen, Laschen od. dgl. herausragen.
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Bei Hochspannungsstromwandlern wird jedoch häufig entweder nur die
Primärwicklung oder - bei Stabstromwandlern - nur die Sekundärwicklung zusammen
mit dem Eisenkern mit Gießharz umgossen. Im ersten Fall wird die Sekundärwicklung
mit dem Eisenkern, im zweiten Fall der Primärleiter in eine dafür vorgesehene Durchbrechung
des nach Erstarren des Harzes entstehenden Gießharzkörpers eingeführt.
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Bei Stromwandlern der ,genannten Art ist es weiterhin bekannt, zwischen
dem Gießharzmantel und den aktiven Teilen eine Schicht aus elastischem oder kompressiblem
Material, d. h. eine Schicht aus sogenannter Polstermasse anzuordnen. Diese soll
verhüten, daß der Gießharzmantel Sprünge bekommt, die ihre Ursache entweder darin
haben können, daß das Gießharz beim Aushärten schrumpft, oder daß sich die aktiven
Teile, die der Gießharzmantel umschließt, im Betrieb infolge Erwärmung ausdehnen.
Ist der Eisenkern mit eingegossen, so schützt eine zwischen ihn und den Gießharzmantel
gelegte Polstermassenschicht den Eisenkern vor einer Pressung durch die Schrumpfung
des erstarrenden Gießharzes, die bei manchen Eisenorten einen Verlust der besonderen
magnetischen Qualitäten zur Folge haben kann.
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Bei den bekannten Hochspannungsstromwandlern, bei denen die aktiven
Teile mit Gießharz umgossen sind, dient der Gießharzmantel als Dielektrikum und
wird auf Durchschlag beansprucht. Hierbei würden vorspringende Ecken und Kanten
der umschlossenen, auf Hochspannungspotential befindlichenTeile in ihrer Umgebung
infolge Feldlinienkonzentration eine starke Erhöhung der das Gießharz beanspruchenden
elektrischen Feldstärke bewirken.
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Um das zu vermeiden, hat man bereits die zu umgießenden Teile mit
einem äußerlich glatten Überzug aus halbleitendem Material versehen. Bekannt ist
für den gleichen Zweck auch die Verwendung metallischer Einlagen oder leitender
Beläge auf den Begrenzungsflächen des Gießharzkörpers, welche glatte Potentialflächen
bilden und so durch Vergleichmäßigung der Potentialverteilung im Innern des Gießharzkörpers
dessen Beanspruchung auf Durchschlag herabsetzen.
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Leitende Beläge, die auf der inneren Begrenzungsfläche des Gießharzkörpers
haften, haben bei bekannten Hochspannungsstromwandlern auch die Aufgabe, Luftspalte,
die bei der Herstellung des Wandlers zwischen einer die umgossenen aktiven Teile
bedeckenden Schicht und dem Gießharzmantel entstehen, feldfrei zu machen.
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So ist bei einem bekannten Hochspannungsstromwandler mit umgossener
Primärwicklung die Wicklung zunächst in eine Schicht aus elastischem bzw. kompressiblem
Material eingebettet. Damit nicht schon bei der Herstellung infolge der Schrumpfung
des Gießharzmantels die erwähnte Schicht bis an die Grenze ihrer Elastizität zusammengedrückt
wird und später bei Erwärmung der Primärwicklung deren Ausdehnungskräfte doch auf
den Gießharzmantel überträgt, wodurch dieser Sprünge bekommen könnte, wird durch
entsprechende Wahl der Ausdehnungskoeffizienten und durch geeignete Wärmeführung
während der Herstellung dafür gesorgt, daß der Gießharzmantel beimAushärtenvon der
elastischenSchicht abschrumpft und ein Zwischenraum entsteht, der eine Übertragung
der Ausdehnungskraft der Wicklung auf den Gießharzmantel unmöglich macht. Damit
nun aber dieser Zwischenraum aus dem elektrostatischen Feld ausgeschaltet wird,
wird die elastische Schicht vor dem Aufbringen des Gießharzes mit einem leitenden
Belag versehen, der jedoch später, beim Abschrumpfen des Gießharzmantels von der
elastischen Schicht, auf der inneren Oberfläche des Gießharzmantels haften bleibt.
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In der Ausführung als Stabstromwandler ist bei dieser bekannten Konstruktion
statt des Primärleiters die Sekundärspule samt dem Eisenkern in der beschriebenen
Weise eingebettet. Es ist also entweder
nur der auf Hochspannungspotential-
oder nur der auf Erdpotential befindliche Teil umgossen, während jeweils der andere
Teil durch eine beim Guß ausgesparte Höhlung im Gießharzkörpex hindurchgesteckt
ist.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsstromwandler mit
vollständig von thermostarrem, durch Polymerisation härtendem Niederdruckgießharz
umgossenen aktiven Teilen unter Verwendung von Polstermaterial zum Schutz des Eisenkernes
gegen Pressungen durch das umgebende Gießharz und unter Anbringung von leitenden
Belägen auf dem Gieß:harzkörper zur Bildung von die dielektrische Beanspruchung
des Gießharzkörpers vergleichmäßigenden Potentialflächen.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwischen einem die primäre Hochspannungswicklung
umgebenden Gießharzkörper und dem den Wandler einbettenden Gießharzmantel ein auf
seiner inneren und äußeren Oberfläche leitende Beläge aufweisender Gieß:harzhohlkörper
angeordnet ist, welcher von dem erstgenannten Gießharzkörper und demGießharzmantel
herstellungstechnisch losgelöst und so bemessen ist, daß er allein die durch die
volle Hochspannung auf Durchbruch beanspruchte Isolation zwischen den Wandlerteilen
bildet.
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Der durch die Dreiteilung der gesamten, die aktiven Teile umschließenden
Gießharzschicht entstehende, einerseits an den inneren Gießharzkörper, andererseits
an den äußeren Gießharzmantel angrenzende, von diesen jedoch herstellungstechnisch
losgelöste Gießbarzhohlkörper ermöglicht es, das Isolationsproblem so zu lösen,
daß für die eigentliche Hochspannungsisolation nur eine geringe Menge von hochwertigem
und entsprechend teurem Gießharz aufgewendet werden muß. Hochwertiges Gießharz braucht
nämlich nur noch für diesen Gießharzhohlkörper verwendet zu werden. Da die Oberflächen
des Gießharzhohlkörpers durch die anhaftenden leitenden Beläge Potentialflächen
sind, ist es möglich, bei zweckmäßiger Formgebung dieser Oberflächen ohne Ecken
und Kanten die Wandstärke des Gießharzhohlkörpers trotz völlig einwandfreier Isolationswirkung
verhältnismäßig sehr dünn zu halten. Die elektrischen Eigenschaften des Gießharzes
werden dabei optimal ausgenutzt.
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Für die Gestaltung der beiden anderen Gießharzteile ergibt sich eine
weitgehende Freiheit, da diese Teile keinen Beitrag zu der Hochspannungsisolation
zu leisten haben. Für diese Teile können demnach Gießharze minderer Qualität verwendet
werden, so daß trotz des völligen Einschlusses sämtlicher aktiven Teile des Wandlers
in Gießharz und der dadurch bedingten Vorteile der Kostenaufwand für das Gießharz
niedrig bleibt.
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Zur Erhöhung der Überschlagfestigkeit kann der Gießharzmantel in bekannter
Weise außen mit Rippen, Wülsten od. dgl. versehen sein.
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Ein Hochspannungsstromwandler für eine Nennspannung bis etwa 6 kV,
wie als Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 und 2 in Längsschnitt und Querschnitt
dargestellt, besitzt eine Primärwicklung 1 mit den Anschlußleitern 2 und 3, eine
Sekundärwicklung 4 und einen Eisenkern 5, welcher aus ebenen Blechen zusammengeschachtelt
ist. Die Primärwicklung 1 ist in einen Gießharzkörper 6 eingegossen, dessen Außenflächen
mit einem leitenden Belag 7 versehen ist, der am Potential der Primärwicklung liegt.
Der Gießharzkörper 6 dient einzig der Bildung der Potentialfläche 7 und hat keine
isolierende Funktion. Dieser Gießharzkörper 6 ist in einen Gießharzhohlkörper 8
aus thermostarrein, durch Polymerisation härtenden Niederdruckgießharz eingegossen.
Die Außenfläche dieses Körpers ist ebenfalls mit einem leitenden Belag 9 versehen,
welcher am Erdpotential liegt. Der Gießharzhohlkörper 8 bildet die vollständige,
auf Durchschlag beanspruchte Hochspannungsisolation. Da der Gießharzhohlkörper 8
als Dielektrikum zwischen den Potentialflächen 7 und 9 liegt, kann die Feldstärkenverteilung
ideal und die Dicke des Dielektrikums ein Minimum sein. Die auf ein Isolierrohr
10 aufgewikkelte Sekundärwicklung4 wird in eine hierfür ausgesperrte Höhlung des
Gießharzhohlkörpers 8 eingeschoben und der Eisenkern 5 eingeschachtelt. Zum Schutz
des Eisenkernes 5 gegen Schrumpfdruck von Gießharz ist dieser in an sich bekannter
Weise in Polstermaterial eingegossen, welche auch die Höhlung des isolierenden Gießharzhohlkörpers
8 füllt und .den Polsterkörper 11 bildet. Hierfür geeignete Polstermaterialien sind
bekannt, beispielsweise polymerisierendes Tungoel mit Katalysator. Das Ganze ist
in einen Mantel 12 aus thermostarrem, durch Polymerisation härtendem Niederdruckgießharz
eingegossen, welcher dem Wandler einen mechanischen Schutz und die erforderliche
Überschlagsfestigkeit verleiht. In bekannter Weise können in den Mantel 12 Armaturteile,
wie Klemmen, Gewindebuchsen, Befestigungslaschen od. dgl., miteingegossen sein.
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Uin Glimmen im Dielektrikum zu vermeiden, müssen die leitenden Beläge
7 und 9 fest am Gießharzhohlkörper 8 haften und dürfen sich bei Schrumpfung oder
Dehnung nicht von ihm lösen. Dies kann dadurch erreicht werden, .daß die Beläge
auf ihrer anderen Seite lösbar sind. Hierzu wird vor dem Metallisieren der Gießharzkörper
6 eingefettet und der Belag 7 vor dem Eingießen in das Gießharz gut entfettet, damit
das Metall am Gießharz ,gut haftet und sich bei Schrumpfung oder Dehnung vom Gießharzkörper
6 leicht lösen kann. Der Gießharzhohlkörper 8 wird vor dem Metallisieren ebenfalls
gut entfettet, damit das Metall einwandfrei haftet, und der Belag 9 wird
vor dem Eingießen der Polstermasse eingefettet, damit er sich von dieser leicht
lösen kann.
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Die Erfindung gestattet für Hochspannungsstromwandler, welche vollständig
in thermostarres, durch Polymerisation härtendes Niederdruckgießharz eingegossen
sind, Typenreihen in Serienfabrikation zu erzeugen, wobei der Verlauf der Feldstärke
im Dielektrikum ideal und von der Form der Primärwicklung der Reihentypen unabhängig
und die Dicke des Dielektrikums ein Minimum ist. Dadurch wird erreicht, daß auch
Volumen und Gewicht der Wandler minimal sind. Dem Gießharz können auch zur Erhöhung
der Wärmeleitfähigkeit hierfür bekannte Füllstoffe zugesetzt werden.