DE1148647B

DE1148647B - Cascade converters in dry construction, especially cascade voltage converters

Info

Publication number: DE1148647B
Application number: DES70533A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Aidam; Guenter Janicki; Hans Mehland
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-09-26
Filing date: 1960-09-26
Publication date: 1963-05-16

Description

Kaskadenwandler in Trockenbauweise, insbesondere Kaskadenspannungswandler Die Erfindung bezieht sich auf einen Kaskadenwandler in Trockenbauweise, insbesondere Kaskadenspannungswandler, dessen Kaskadenglieder mittels isolierender Stützen säulenförmig übereinander aufgebaut sind. Dieser Kaskadenwandler ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung der einzelnen Glieder über die in gegenläufiger Schrägstellung angeordneten Eisenkerne durch die an deren Jochteilen angreifenden Isolierstützen erfolgt und daß die Durchführungen der Wicklungen im spitzen Winkel zu den schräggestellten Eisenkernen versetzt angeordnet sind.Cascade converters in dry construction, especially cascade voltage converters The invention relates to a cascade converter in dry construction, in particular Cascade voltage converter, the cascade links of which are columnar by means of insulating supports are built on top of each other. This cascade converter is characterized by that the support of the individual links on the opposite inclination arranged iron cores through the insulating supports acting on their yoke parts takes place and that the leadthroughs of the windings at an acute angle to the inclined Iron cores are staggered.

Es sind schon Kaskadenwandler bekannt, deren horizontal liegende Kaskadenglieder, um eine Herabsetzung des Raumbedarfs zu erzielen, mit Hilfe isolierender Stützen zu einem säulenartigen Gerüst aufgebaut und insgesamt von einem einteiligen Mantel aus isolierendem Stoff umfaßt sind. Dadurch aber, daß in Abweichung hiervon gemäß der Erfindung die Halterung der einzelnen Glieder über die in gegenläufiger Schrägstellung angeordneten Eisenkerne durch die an deren Jochteilen angreifenden Isolierstützen erfolgt, und dadurch, daß die Durchführungen der Wicklungen im spitzen Winkel zu den schräggestellten Eisenkernen versetzt angeordnet sind, erhält man bei weiterer Verringerung des Raumbedarfs eine durch den fachwerkartigen Aufbau besonders umbruchfeste sowie infolge der durch die versetzt angeordneten und schräg verlaufenden Durchführungen erzielbaren Isolationsabstände auch elektrisch feste Wandlerkonstruktion.There are already known cascade converters whose horizontally lying cascade members, to achieve a reduction in space requirements, with the help of insulating supports built into a columnar structure and all in all from a one-piece shell are comprised of insulating material. But because of this, in deviation from this, according to the invention, the support of the individual links on the opposite inclination arranged iron cores through the insulating supports acting on their yoke parts takes place, and in that the leadthroughs of the windings at an acute angle the inclined iron cores are arranged offset, one obtains with further Reduction of the space required by the framework-like structure, which is particularly resistant to upheaval as well as due to the staggered and inclined bushings achievable isolation distances also electrically solid converter construction.

Weiterhin ist ein Spannungswandler bekannt, dessen aktive Spannungswandlerteile in dem von einem Isoliertopf umschlossenen Raum durch je ein mit dem jeweils zugehörigen Spulenkasten aus einem Stück bestehendes Isolierrohrstück gehalten werden; der Schenkelkern ist senkrecht angeordnet, und die die Durchführungen bildenden Isolierrohrstücke verlaufen in der Ebene des Schenkelkernes, so daß dieser Aufbau eine große Bauhöhe erfordert. Die mechanische Festigkeit wird hier durch Verwendung eines in den Isoliertopf eingesetzten komplizierten Isolierkörpers mit Querdurchgang erzielt.Furthermore, a voltage converter is known whose active voltage converter parts in the space enclosed by an insulating pot through one each with the associated one Coil box are held from a piece of existing insulating tube; the thigh core is arranged vertically, and the insulating pipe pieces forming the bushings run in the plane of the leg core, so that this structure has a large overall height requires. The mechanical strength is achieved here by using one in the insulating pot used complicated insulating body achieved with transverse passage.

Im übrigen sind auch Trockenspannungswandler als Einphasenspannungswandler bekannt, deren Mantelkern zur Verkleinerung der Bauhöhe aus zwei rahmenförmigen, zueinander geneigt angeordneten Eisenkernen besteht. Der hierbei sich ergebende Mittelschenkel trägt die Wicklung, wobei die Primäranschlüsse auf der den beiden Rückschlußschenkeln abgewandten Seite des Wandlers liegen. Eine Anregung zu der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Kaskadenwandlers wird hierdurch nicht gegeben. Das gleiche gilt für einen anderen bekannten Wandler, bei dem der einteilige Isolierkörper von einem Querdurchgang durchsetzt ist und der magnetische Kreis aus zwei symmetrisch zur Isolierkörper-Längsachse unter einem spitzen Winkel angeordneten Eisenkernen besteht.In addition, dry voltage converters are also available as single-phase voltage converters known whose jacket core consists of two frame-shaped, consists of iron cores arranged inclined to one another. The resulting one The middle leg carries the winding, with the primary connections on the one of the two Return legs facing away from the side of the converter lie. A suggestion on that The design of a cascade converter according to the invention is not given as a result. The same applies to another known transducer in which the one-piece insulating body is penetrated by a transverse passage and the magnetic circuit of two is symmetrical Iron cores arranged at an acute angle to the longitudinal axis of the insulator consists.

Auch ein anderer bekannter Wandler, bei dem der Schenkelkern des Stromwandlerteiles senkrecht gestellt ist und die Durchführungen in der Ebene des senkrecht stehenden Schenkelkernes verlaufen, erfordert eine große Bauhöhe.Also another known converter in which the leg core of the current transformer part is placed vertically and the bushings in the plane of the upright Leg core run, requires a large overall height.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 ein Trockenspannungswandler in Kaskadenbauweise in verschiedenen Ansichten gezeigt. Es handelt sich um eine zweistufige Kaskade, deren eine Hälfte als selbständiger Meßwandler einer niedrigeren Spannungsreihe Verwendung finden kann. Die in der jeweiligen Stufe der Kaskade erforderlichen Wicklungen sind in je zwei Teilwicklungen aufgeteilt und auf die Schenkel des einfenstrigen Eisenkernes der entsprechenden Stufe aufgebracht. Die Eisenkerne 1 und 2 sind in dem von dem Isoliermantel 3 umschlossenen Raum schräg gestellt. Wie das Schaltbild der Fig. 1 a zeigt, bestehen die Teilwicklungen 4 auf dem rechten Schenkel des Eisenkernes 1 aus der ersten Teilspule T1 p1 der Primärwicklung und einer Spule K1 der Kopplungswicklung der ersten Kaskadenstufe; die Teilwicklungen 5 auf dem linken Schenkel des Eisenkernes 1 bestehen aus der zweiten Teilspule T2 p, der Primärwicklung und einer Spule K,' der Kopplungswicklung der ersten Kaskadenstufe sowie einer Spule K1_2 der Kopplungswicklung zwischen erster und zweiter Kaskadenstufe. Die Teilwicklungen 6 auf dem linken Schenkel des Eisenkernes 2 bestehen aus der ersten Teilspule Ti p2 der Primärwicklung und einer Spule K2 der Kopplungswicklung- der zweiten Kaskadenstufe sowie einer Spule K" der Kopplungswicklung zwischen der ersten und zweiten Kaskadenstufe. Die Teilwicklungen 7 auf dem rechten Schenkel des Eisenkernes 2 bestehen aus der zweiten Teilspule T2 p2 der Primärwicklung und einer Spule K2' der Kopplungswicklung der zweiten Kaskadenstufe sowie der Sekundärwicklung S. Der Eisenkern 1 bzw. 2 ist an seinen Jochen durch metallische Schalen 8/8' bzw. 9/9' abgeschirmt, die so ausgeführt sind, daß sie als tragende Bauteile für Eisenkern und Wicklungen auf den Stützen 10/10' bzw. 12/12' ruhen. Die Schalen 8/8' bzw. 9/9' tragen auf ihrer Oberseite entsprechende Stützen 11/11' für die darüberliegende Stufe der Kaskade bzw. Stützen 13/13' für den Deckel 14 des Isoliermantels 3. Die Stützen sind vorzugsweise aus Gießharz mit eingebetteten Befestigungsteilen, z. B. Gewindebuchsen, hergestellt. Da, wie die Fig. 2 erkennen läßt, zwei Stützenreihen die aktiven Wandlerteile halten und der Isoliermantel ebenfalls zur Halterung herangezogen wird, erhält man eine besonders umbruchfeste Konstruktion. Der Isoliermantel 3 aus Hartpapier oder Gießharz steht in der Nut 15 des Sockels 16, die gegebenenfalls zur Erhöhung der Festigkeit mit Kunstharz, Zement oder ähnlichem ausgegossen ist. Außerdem ist die Verstiftung 17 vorgesehen. In entsprechender Weise ist am Kopf des Wandlers der mit dem Steg 18 versehene Ring 19 auf den Isoliermantel 3 aufgesetzt. An dem Steg 18 sind die oberen Stützen 13/13' zum Toleranzausgleich über Federelemente oder Zwischenscheiben 20 befestigt. Außerdem ist beispielsweise die Isolierstoffscheibe 21 zur zusätzlichen seitlichen Abstützung des inneren Aufbaues eingebaut.To explain the invention, a dry voltage converter in cascade design is shown in FIGS. 1 and 2 in different views. It is a two-stage cascade, one half of which can be used as an independent transducer for a lower voltage range. The windings required in the respective stage of the cascade are each divided into two partial windings and applied to the legs of the single-window iron core of the corresponding stage. The iron cores 1 and 2 are inclined in the space enclosed by the insulating jacket 3. As the circuit diagram of FIG. 1a shows, the partial windings 4 on the right leg of the iron core 1 consist of the first partial coil T1 p1 of the primary winding and a coil K1 of the coupling winding of the first cascade stage; the partial windings 5 on the left leg of the iron core 1 consist of the second partial coil T2 p, the primary winding and a coil K, 'the coupling winding of the first cascade stage and a coil K1_2 of the coupling winding between the first and second cascade stage. The partial windings 6 on the left leg of the iron core 2 consist of the first partial coil Ti p2 of the primary winding and a coil K2 of the coupling winding - the second cascade stage and a coil K ″ of the coupling winding between the first and second cascade stage. The partial windings 7 on the right leg of the iron core 2 consist of the second sub-coil T2 p2 of the primary winding and a coil K2 'of the coupling winding of the second cascade stage and the secondary winding S. The iron core 1 or 2 is on its yokes by metallic shells 8/8' and 9/9 ' The shells 8/8 'and 9/9' have corresponding supports 11 on their upper side / 11 'for the overlying step of the cascade or supports 13/13' for the cover 14 of the insulating jacket 3. The supports are preferably made of cast resin with embedded fastening parts, e.g. in sockets, manufactured. Since, as can be seen in FIG. 2, two rows of supports hold the active converter parts and the insulating jacket is also used for holding, a construction that is particularly resistant to breakage is obtained. The insulating jacket 3 made of hard paper or cast resin is in the groove 15 of the base 16, which is optionally filled with synthetic resin, cement or the like to increase the strength. In addition, the pinning 17 is provided. In a corresponding manner, the ring 19 provided with the web 18 is placed on the insulating jacket 3 at the head of the transducer. The upper supports 13/13 ′ are fastened to the web 18 for tolerance compensation by means of spring elements or washers 20. In addition, for example, the insulating disk 21 is installed for additional lateral support of the inner structure.

Die die Zuleitungen und Ableitungen der Wicklungen aufnehmenden Durchführungen 22, 23, 24 und 25, die mit dem Umguß der Wicklungen in einem Stück aus Gießharz gegossen sind oder beim Umguß der Wicklungen als selbständige Bauteile eingebettet sind, sind versetzt angeordnet, wobei ihre Achse zur Erzielung einer möglichst kleinen Grundfläche des Wandlers zweckmäßig im spitzen Winkel a zu dem schräg gestellten Kern verläuft.The feedthroughs for the leads and leads of the windings 22, 23, 24 and 25, with the encapsulation of the windings in one piece made of cast resin are cast or embedded as independent components when casting around the windings are arranged offset, with their axis to achieve the smallest possible Base area of the transducer expediently at an acute angle a to the inclined one Core runs.

Durch die beschriebene Anordnung von Stützen und Durchführungen ergibt sich ein fachwerkartiger Aufbau großer mechanischer Umbruchfestigkeit und durch die Einhaltung ausreichender Abstände a, b, c, d zwischen den Spannungen verschiedener Höhe führenden Teilen (Kerne, Wicklungen, Armaturen) die erforderliche elektrische Spannungsfestigkeit bei kleinen Abmessungen von Durchmesser und Höhe des Wandlers.The described arrangement of supports and bushings results in a truss-like structure with great mechanical resistance to breakage and, by maintaining sufficient distances a, b, c, d between the parts carrying voltages of different heights (cores, windings, fittings), the required electrical strength with small dimensions of the diameter and height of the transducer.

Die Enden der Durchführungen 22 bis 25 sind durch gerundete Kappen 26 bis 29 abgeschirmt. An den beiden Durchführungsenden, die sich gegenüberliegen und an denen das Verbinden der Wicklungsenden durch Löten, Quetschhülsen od. dgl. erfolgt, ist der verbleibende Zwischenraum zwischen den Kappen 27 und 28 durch die weitere Abschirmung 30, z. B. aus Metallgewebe, abgedeckt, das an die Abschirmkappen 27 und 28 angelötet ist.The ends of the bushings 22 to 25 are rounded caps 26 to 29 shielded. At the two bushing ends that are opposite each other and where the connection of the winding ends by soldering, crimp sleeves or the like. occurs, the remaining space between the caps 27 and 28 is through the further shield 30, e.g. B. made of metal fabric, covered, which is attached to the shielding caps 27 and 28 is soldered on.

Das Hochspannungswicklungsende 31 ist aus der Durchführung 22 an den Primäranschluß des Wandlers geführt. Der Primäranschluß kann an dem Steg 18 in der Mitte befestigt und nach oben herausgeführt sein. In den Fig. 1 und 2 ist eine andere Anordnung dargestellt, nämlich eine zu einem etwa zugehörigen Stromwandler passende Anordnung von zwei Primäranschlüssen, die, in gleicher Höhe wie bei dem etwa vorhandenen Stromwandler angebracht, eine Zwillingsaufstellung ermöglichen. Hierbei werden die Primäranschlüsse von einem quer durch den Deckel über die Kaskade gelegten Kupferbolzen 32 gebildet.The high-voltage winding end 31 is from the implementation 22 to the Primary connection of the converter out. The primary connection can be on the web 18 in the Fastened in the middle and led out at the top. In Figs. 1 and 2 is another Arrangement shown, namely one suitable for an approximately associated current transformer Arrangement of two primary connections, which, at the same height as the one that may be present Current transformer attached, allow a twin installation. Here are the Primary connections from a copper bolt placed across the cover over the cascade 32 formed.

Durch einfache Teilung des beschriebenen Wandlers erhält man zwei Baueinheiten, die als selbständige Wandler niederer Spannungsreihe betrieben werden können.By simply dividing the converter described, two are obtained Structural units that are operated as independent converters with a low voltage range can.

Die in Kunststoff, vorzugsweise Gießharz, eingebetteten Wicklungen sind, wie aus dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ersichtlich ist, folgendermaßen aufgebaut: Auf den auf den jeweiligen Schenkel eines Eisenkernes aufgebrachten Isolierstoffzylinder 33 ist die Spule 34 (Fig. 1 a: z. B. K2) der Koppelwicklung aufgeschoben. Durch den Isolierwickel 35 getrennt ist darüber die Teilspule 36 (Fig. 1 a: z. B. T1 p2) der Primärwicklung in Trapez- oder Rechteckform angeordnet; darüber befindet sich die Spule 37 als Spule einer weiteren Koppelwicklung (Fig. 1 a: z. B. Ki -,) oder als Sekundärwicklung (Fig. 1 a: S), die für sich gewickelt und bandagiert oder mit der Tauchmasse 38 versehen ist. Darüber ist die halbleitende oder leitende Schicht 39 aufgebracht. Hierdurch wird eine Steuerungselektrode mit gut gerundeten Kanten geschaffen, die auf die Primärteilwicklung aufgeschoben ist. Auf die erste Primärteilwicklung der oberen Kaskadenstufe (Fig. l a: T1 p1) ist an Stelle der Spule 37, also zum Hochspannungsanschluß hin, eine ringförmige Steuerungselektrode vorgesehen, die z. B. aus Metall besteht. Alle Wicklungen werden zweckmäßig gemeinsam vergossen.The windings embedded in plastic, preferably cast resin, are constructed as follows, as can be seen from the exemplary embodiment in FIG. 3: The coil 34 (FIG. 1a: e.g. K2) of the coupling winding pushed on. Separated by the insulating winding 35, the coil section 36 (FIG. 1 a: e.g. T1 p2) of the primary winding is arranged in a trapezoidal or rectangular shape above it; Above this is the coil 37 as a coil of a further coupling winding (FIG. 1a : e.g. . The semiconducting or conductive layer 39 is applied over this. This creates a control electrode with well-rounded edges that is pushed onto the primary part winding. The first primary winding part of the upper cascade stage (Fig l. A: T1 p1) is thus provided in place of the coil 37 to the high-voltage terminal through an annular control electrode z. B. consists of metal. All windings are expediently cast together.

Zur Erzielung einer besseren Durchtränkung der Primärteilwicklung 36 ist eine Unterteilung in, Einzelspulen 40 bis 43 schmälerer Breite vorteilhaft. Wie die Fig. 4 zeigt, ist hierbei zur Einhaltung der Isolierstärke zur inneren Koppelwicklung hin ein aus Gießharz hergestellter Körper vorteilhaft. Dieser vorgefertigte Körper setzt durch seinen Volumenanteil am gesamten Gießharzkörper die Menge des Gießharzes für den schwierigeren zweiten Guß, der die Durchtränkung der Wicklungen einschließt, herab.To achieve better impregnation of the primary part winding 36, a subdivision into individual coils 40 to 43 of narrower width is advantageous. As shown in FIG. 4, it is necessary to maintain the insulation thickness for the inner coupling winding a body made of cast resin is advantageous. This pre-made body sets the amount of the cast resin through its volume share in the entire cast resin body for the more difficult second cast, which includes the impregnation of the windings, down.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cascade converter in drywall, in particular Cascade voltage converter, the cascade links of which are columnar by means of insulating supports are built on top of each other, characterized in that the holder of the individual Links over the iron cores arranged in opposite inclination through the takes place on the yoke attacking insulating supports and that the bushings of the windings offset at an acute angle to the inclined iron cores are.

2. Cascade converter according to claim 1, characterized in that the primary winding the individual Cascade stages in sub-coils in per se known Way is applied to opposite core legs, the winding-free Core parts through metal shielding shells, which may be used as load-bearing components rest on the insulating supports, are covered. Considered publications: German Patent Nos. 949186, 1021947, 954 622, 731977, 246 746; Pamphlet of Messwandlerbau GmbH. -Bamberg: high-voltage construction cards, from September 1960, especially S. B.