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Stromwandler in Kaskadenbauweise mit horizontal geteiltem Isolator
und mehreren Kernen unterschiedlicher Genauigkeit Ist die Forderung zu erfüllen,
daß ein.Stromwandler für höchste Spannungen wegen seiner durch die Schlagweite bedingten
großen Bauhöhe und einer guten Transportmöglichkeit mechanisch teilbar sein soll,
ist man gezwungen, die Kaskadenbauweise anzuwenden. Weist ein solcher Wandler mehrere
Kerne unterschiedlicher Genauigkeit auf und wird zusätzlich die Bedingung gestellt,
daß eine Beeinflussung des Kernes größerer Genauigkeit durch schwankende Belastung
des Kernes geringerer Genauigkeit weitgehend vermieden werden soll, so wird man
die hochspannungsseitige Stufe der Kaskade mit der gleichen Zahl von Hauptkernen
wie die erdseitige Stufe der Kaskade ausrüsten. Die Ableitungen der Hauptkerne werden
dabei in dem unteren Teil des Isolators in getrennten spannungsgesteuerten Durchführungen
als Zuleitungen zu den einzelnen Kernen auf der Erdseite geführt.
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Ist es erwünscht, den unteren Teil des Isolators nicht mehrteilig,
sondern einteilig und besonders schlank zu machen, so kann man auch die Zuleitungen
zu den Kernen auf der erdseitigen Stufe der Kaskade in einer gemeinsamen spannungsgesteuerten
Durchführung verlegen und wird diese erst nach ihrem Austritt aus dem spannungsgesteuerten
Bereich der Durchführung derart getrennt weiterführen, daß zur Vermeidung gegenseitiger
Kernbeeinflussung ein entsprechender Abstand zwischen den Kernen eingehalten ist.
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Durch Einhaltung eines solchen Abstandes ergibt sich bei horizontaler
Anordnung der Kerne ein in horizontaler Richtung sperriger Sockel; bei vertikaler
Anordnung der Kerne würde sich ein entsprechend hoher Isolator ergeben.
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Bei bekannten kombinierten Wandlern, bei denen die Kernebenen beider
Wandler um 90° gegeneinander versetzt sind, sind die Kerne so angeordnet, daß beide
Kerne senkrecht stehen und der eine Kern den anderen Kern umfaßt bzw. durchsetzt.
Diese Anordnung erfordert einen langen Eisenkern für den umfassenden Wandler in
dem einen Fall bzw. große Kernfenster und damit länge Eisenwege für die einander
durchsetzenden Eisenkerne im anderen Fall.
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Dies wird beim Stromwandler gemäß der Erfindung dadurch vermieden,
daß zwei Kerne, deren Kernebenen in an sich bekannter Weise gegeneinander um einen
Winkel versetzt sind, in einem nur durch die erforderliche gegenseitige Isolation
bedingten Abstand übereinander, und zwar der obere Kern horizontal und der untere
Kern vertikal unterhalb der Durchführung angeordnet sind.
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Bei dieser Ausbildung eines Mehrkernkaskadenstromwandlers ergeben
sich unter Vermeidung einer magnetischen Verkettung der Kerne verschiedener Genauigkeit
für diese Kerne kurze Eisenwege und damit ein gutes Meßverhalten bei geringem Aufwand
von magnetischem Material, was im übrigen weiterhin dadurch erreicht wird, daß bei
dem Wandler gemäß der Erfindung nur geschlossene Eisenwege vorhanden sind, während
bei den erwähnten bekannten kombinierten Wandlern die einander durchsetzenden Kerne
Luftspalte zur Vermeidung von Kurzschlußwegen bedingen.
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Es sind allerdings auch Strom- und Spannungswandler kombinierter Wandler
bekannt, bei denen der Kern des Stromwandlers gegenüber dem Kern des Spannungswandlers
versetzt ist, ohne daß diese Kerne einander durchsetzen. Hier sind die Kerne auf
entgegengesetzten Seiten des Isolators angeordnet, wobei die Kernversetzung nicht
vorgenommen ist, um im Sinne der Erfindung eine magnetische Verkettung der Kerne
zu vermeiden, sondern um den oberhalb und unterhalb des Isolators vorhandenen Raum
im Zuge der platzsparenden gegenläufigen Anordnung der Durchführungen beider Wandler
zweckmäßig auszunutzen. Es sind also zwar die Kerne gegeneinander versetzt; die
Kerne sind aber nicht in einem nur durch die erforderliche gegenseitige Isolation
bedingten Abstand übereinander angeordnet; auch liegt der obere Kern nicht horizontal
und der untere Kern vertikal unterhalb einer gemeinsamen Durchführung.
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Durch die Bauweise gemäß der Erfindung gelingt es, bei einem Kaskadenstromwandler
mit mehreren Kernen unterschiedlicher Genauigkeit, der im Hinblick auf gute Transportmöglichkeiten
mechanisch teilbar ausgeführt ist, den unteren Teil des Isolators unter Vermeidung
einer magnetischen Verkettung der
Kerne verschiedener Genauigkeit
schlank und in der Bauhöhe niedrig zu halten; denn dadurch, daß die Kerne in einem
nur die erforderliche Isolation bedingten Abstand übereinander angeordnet sind und
der obere Kern horizontal liegt, so daß die Zuleitungen zu der Primärwicklung des
unteren Kernes durch das Fenster des oberen Kernes geführt werden können, ergibt
sich ein besonders gedrängter Aufbau für die im unteren Isolator unterzubringenden
aktiven Teile.
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In der F i g. 1 ist ein gedrängter Aufbau des Kaskadenstromwandlers
gezeigt. Im Kopfteil des Stromwandlers sind zwei Hauptkerne 11 und 12 unterschiedlicher
Genauigkeit mit ihren Sekundärwicklungen 13 und 14, der gemeinsamen Umhüllung und
dem Potentialbelag untergebracht. Ihre Ableitungen 15 und 16 sind mit der ihnen
gemeinsamen Kondensatorsteuerung 17 durch den oberen Teilisolator 18 geführt, der
an seinem unteren Ende durch eine hier nicht gezeigte Platte dicht abgeschlossen
ist, so daß der eben beschriebene Stromwandlerteil ein selbständiges Bauelement
darstellt. Zur Aufnahme von Volumenänderungen des in diesem Stromwandlerteil verwendeten
Isoliermittels (Öl) ist an geeigneter Stelle ein Ausdehnungskörper vorgesehen. Der
obere Teilisolator 18 ist auf den unteren ebenfalls ein selbständiges Bauteil bildenden
Teilisolator 19 aufgesetzt und mit ihm mittels eines metallischen Verbindungsflansches
zusammengespannt. Der untere Teilisolator 19 umschließt außer der die Zuleitungen
15' und 16'
zu den Primärwicklungen 20 und 21 der beiden Kerne 22 und
23 auf der Erdseite der Kaskade aufnehmenden gemeinsamen spannungsgesteuerten Durchführung
24 den Mantelkern 22 geringerer Genauigkeit und den darunter angeordneten Schenkelkern
23 größerer Genauigkeit. Die Zuleitung 16' zur Primärwicklung 21 des Schenkelkernes
23 ist durch das rechte Fenster des Mantelkernes 22 nach unten geführt. Die Stromentnahme
erfolgt in üblicher Weise an den auf die Kerne aufgebrachten Sekundärwicklungen,
wobei die Sekundärwicklung des Schenkelkernes aus zwei parallel geschalteten Wicklungsteilen
25 und 26 besteht.
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Die erfindungsgemäße Anordnung des Mantelkernes 22 und des
Schenkelkernes 23 ist in der F i g. 2 in perspektivischer Darstellung wiedergegeben.
Die Durchflutungsebene des Mantelkernes 22 liegt, wie dies durch den Pfeil DM gekennzeichnet
ist, in der Zeichenebene. Um 90° versetzt dazu verläuft die Durchflutungsebene des
Schenkelkernes 23, die durch den Pfeil Ds gekennzeichnet ist, d. h., sie steht auf
der Zeichenebene senkrecht. Auch die Ebenen der beiden Keine 22 und 23 sind um 90°
versetzt, da, wie die Pfeile KM und Ks erkennen lassen, die Kernebene des
Schenkelkernes in der Richtung der Zeichenebene (Pfeil Ks) verläuft und die Kernebene
des Mantelkernes senkrecht dazu (Pfeil KM) steht. Die Kernebene des Kernes größerer
Genauigkeit, nämlich des Schenkelkernes 23, verläuft in der Richtung der Zeichenebene
(Pfeil Ks), so daß das Kraftlinienfeld der Durchflutung des Kernes geringerer Genauigkeit,
nämlich des Mantelkernes 22, etwa senkrecht auf ihr steht, also in Richtung
des Pfeiles FM verläuft; d. h., die Kernebene des Schenkelkernes 23 liegt in der
Durchflutungsebene des Mantelkernes 22.