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Kombinierter Strom- und Spannungswandler Es sind bereits zahlreiche
Konstruktionen für kombinierte Strom- und Spannungswandler bekannt. Besonders vorteilhaft
sind diejenigen Bauformen, bei denen die aktiven Teile des Stromwandlers über denen
des Spannungswandlers in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Dieses besteht
beispielsweise bei einer bekannten trockenisolierten Bauweise aus einem garnrollenförmigen
Isolierkörper für den mit seiner Kernebene senkrecht stehenden Spannungswandler
und einem darüber angeordneten topfartigen Isolierkörper mit einem von der Stromwandler-Primärwicklung
umschlungenen, vom waagerecht liegenden Stromwandlerkern durchsetzten Querdurchgang.
Beide Isolierkörper können, wie ebenfalls bekannt, einstückig ausgebildet sein,
wobei das an Hochspannung anzuschließende Ende der Hochspannungswicklung des Spannungswandlers
durch den topfartigen, die Stromwandler-Primärwicklung enthaltenden Teil des gemeinsamen
Isolierkörpers herausgeführt ist. Bei einer anderen bekannten flüssigkeitsisolierten
Bauweise besteht das Gehäuse für die übereinanderliegenden aktiven Teile des kombinierten
Wandlers aus einem Stützisolator mit einer den Ausdehnungskörper für die Isolierflüssigkeit
und die Umschaltvorrichtung für die Stromwandler-Primärwicklung enthaltenden Haube
und mit einem als Fundament dienenden Boden. Diese Bauweise ermöglicht bei entsprechender
Gestaltung und Anordnung der aktiven Wandlerteile einen kombinierten Wandler zu
schaffen, der sich sowohl durch eine niedrige Bauhöhe als auch durch einen geringen
Durchmesser des Gehäuses auszeichnet.
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Die Erfindung geht von einer dieser bekannten Konstruktionen aus,
bei welcher der oder die Kerne des Stromwandlers auf in Richtung des den Stromwandler
aufnehmenden Schlagweitenteiles verlaufenden Windungsteilen der Primärwicklung des
als U-Rohrwandler oder Schleifenwandler ausgebildeten Stromwandlers waagerecht angeordnet
sind; die Isolation der Hochspannungswicklung des unterhalb des Stromwandlers liegenden
Spannungswandlers gegen Erde weist einen nach oben gerichteten Stutzen zum Herausführen
des an Hochspannung anzuschließenden Endes der Hochspannungswicklung auf, der mit
einem entsprechenden, an dem Spannungswandler gegenüberliegenden gebogenen Windungsteil
der ebenfalls gegen Erde isolierten Stromwandler-Primärwicklung vorgesehenen, nach
unten gerichteten Stutzen vereinigt und ausreichend gegen Erde isoliert werden muß.
Vor der Vereinigung dieser beiden Stutzen wird die in die Stromwandler-Primärwicklung
mit eingelegte Anschlußleitung für den Spannungswandler mit dem an Hochspannung
anzuschließenden Ende seiner Hochspannungswicklung verbunden. Diese bekannte Anordnung
hat den Nachteil, daß der Schlagweitenteil auf einen großen Teil seiner Länge durch
den geerdeten Außenbelag, der aus isolationstechnischen Gründen auf der Isolation
der Hochspannungswicklung des Spannungswandlers und auf der Isolation der beiden
aneinandergesetzten Stutzen sowie auf der Isolation der Stromwandler-Primärwicklung
bekanntlich vorgesehen sein muß, elektrostatisch kurzgeschlossen ist. Das hat eine
ungünstige Potentialverteilung zur Folge, der man zwar durch eine Verlängerung des
Schlagweitenteiles begegnen kann, wodurch jedoch die Bauhöhe des kombinierten Wandlers
vergrößert wird.
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Erfindungsgemäß kann man diesen Nachteil bei einem kombinierten Wandler,
bei dem sich oberhalb des Spannungswandlers der als Schleifenwandler ausgebildete
Stromwandler befindet, dessen Eisenkern oder -kerne mit der oder den Sekundärwicklungen
auf in Richtung der Mittelachse der übereinanderliegenden Wandler verlaufenden Windungsteilen
der Stromwandler -Primärwicklungsschleife angeordnet sind, dadurch vermeiden, daß
die dem Spannungswandler zugewandten Windungsteile der Stromwandlerwicklung unmittelbar
(ohne eigene Hochspannungsisolation) auf der das höchste Potential aufweisenden
Wicklungslage der Hochspannungswicklung des Spannungswandlers aufgelegt und gegen
Erde durch die Isolation der Hochspannungswicklung des Spannungswandlers isoliert
sind und daß diese für den Stromwandler und den Spannungswandler gemeinsame Isolation
sich in bei Schleifenstromwandlern an sich bekannter Art auch über die in Richtung
der Mittelachse der beiden Wandler nebeneinander verlaufenden Windungsteile der
Stromwandler-Primärwicklung hin in Gestalt zweier Durchführungen (Ausleitungen)
fortsetzt, von denen eine oder beide den oder die Stromwandlerkerne
tragen.
Durch die Erfindung wird der Isolationsaufwand als solcher verringert, insbesondere
aber durch den Wegfall des bei der bekannten Anordnung vorhandenen besonderen Isolationsauftrages
auf der Stromwandler-Primärwicklung und durch den Wegfall der beiden Stutzen der
Abstand des oder der auf Erdpotential liegenden Stromwandlerkerne von dem Spannungswandler
und damit die Länge der elektrostatisch kurzgeschlossenen Strecke des Schlagweitenteiles
verringert.
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Wohl ist es schon bekanntgeworden, einen Spannungswandler der Durchführungsbauweise
mit einem Stromwandler derart zu kombinieren, daß die Hochspannungswicklung des
Spannungswandlers und die Primärwicklung des Stromwandlers, gegebenenfalls mit Eisenkern
und Sekundärwicklung, in Richtung der Durchführungsachse nebeneinander in einem
gemeinsamen Gießharzkörper liegen. Der durch die Gießharzdurchführung hindurchgehende
Primärleiter des Stromwandlers muß hier naturgemäß, zwangläufig an der äußersten
Wicklungslage der Hochspannungswicklung des Spannungswandlers vorbeigeführt werden,
wobei er sogar in meßtechnisch ungünstiger Art und Weise das eine Kernfenster des
Spannungswandlers durchsetzt. Diese bekannte, ausschließlich als Durchführungswandler
verwendbare Wandlerkombination kann dem Fachmann aber keine Anregung für die Kombination
eines Spannungswandlers mit einem Schleifenstromwandler geben, geschweige denn für
die erfindungsgemäße besonders vorteilhafteBauarteiner solchen Wandlerkombination.
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In der F i g. 1 ist schematisch in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel
für einen kombinierten Strom- und Spannungswandler gemäß der Erfindung dargestellt.
Mit 11 ist der senkrecht stehende Eisenkern des Spannungswandlers bezeichnet, der
auf seinem oberen Schenkel die Sekundärwicklung 1.2 und darüber die lagenweise mit
abnehmender Lagenlänge gewickelte Hochspannungswicklung 13 trägt, deren Anfang
an Erde liegt, während das Ende der äußersten Wicklungslage an Hochspannung angeschlossen
wird. Die Primärwicklung 14 des über dem Spannungswandler angeordneten Stromwandlers
hat eine etwa rechteckige Form - ähnlich wie bei den bekannten U-Rohr-Stromwandlern
oder Schleifenstromwandlern - und liegt mit ihren dem Spannungswandler zugewandten
Windungsteilen 14 a unmittelbar auf der das höchste Potential aufweisenden, äußersten
Wicklungslage der Hochspannungswicklung 13 des Spannungswandlers. Diese Windungsteile
14 a sind gegen Erde durch die Isolation 15 der Hochspannungswicklung
13 des Spannungswandlers isoliert, die einen geerdeten Außenbelag 16 aufweist.
Die Isolation 15 setzt sich auch über die in Richtung der Wandlermittelachse verlaufenden
Windungsteile 14b, 14c der Stromwandler-Primärwicklung hin in Gestalt
zweier Durchführungen 15a, 15b fort, auf denen die ringförmigen geerdeten
Eisenkerne 17, 18 des Stromwandlers mit ihren Sekundärwicklungen 19, 20 sitzen.
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Es ist auch möglich, nur einen Eisenkern oder beide Eisenkerne auf
nur einer der beiden Durchführungen oder auf jeder Durchführung zwei oder mehr Eisenkerne
oder auch einen oder mehrere zweifenstrige Eisenkerne vorzusehen, durch deren Fenster
die beiden Durchführungen hindurchgehen.
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Um das Aufbringen der Eisenkerne 17, 18 zu erleichtern, wird zweckmäßig
die Stromwandler-Primärwicklung zunächst als U-förmiges Gebilde (14b, 14a, 14c)
hergestellt und mit der Isolation 15, 15a, 15b
versehen; nach Aufschieben
der sekundärbewickelten Ringkerne 17, 18 werden dann die aus den Durchführungen
15 a, 15 b herausragenden Draht- oder Leiterenden
durch die mit 14d bezeichneten Windungsteile miteinander verdrahtet, wobei
in an sich bekannter Weise Möglichkeiten zum Umschalten der Primärwicklungsteile
(Reihenschaltung, Parallelschaltung, Reihenparallelschaltung) vorgesehen sein können.
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Das an die Hochspannung anzuschließende Ende der Hochspannungswicklung
13 des Spannungswandlers wird entweder in einer der beiden Durchführungen
15a oder 15b neben den dort liegenden Windungsteilen der Stromwandler-Primärwicklung
nach oben herausgeführt oder leitend mit dem einen Ende der Stromwandler-Primärwicklung
(im Bereich der Windungsteile 14a) verbunden.
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Der geerdete Außenbelag 16 der Isolation 15 erstreckt sich auf den
Durchführungen 15a, 15b bis dahin, wo die sekundärbewickelten Stromwandlerkerne
17, 18 sitzen. In den Durchführungen 15a, 15 b,
sind zur Potentialsteuerung leitende Beläge 21.
bzw. 22 in an sich bekannter
Weise vorgesehen. Diese können - was in der Zeichnung nicht dargestellt ist - die
Fortsetzungen von entsprechenden in der Isolation der Hochspannungswicklung des
Spannungswandlers vorgesehenen leitenden Beläge bilden, die zweckmäßig an Anzapfungen
dieser Hochspannungswicklung angeschlossen sind. Diese Maßnahme zur Verbesserung
der Potentialsteuerung ist auch an sich schon bekannt.
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Die so aufgebauten aktiven Teile des kombinierten Wandlers sind in
einem mit Isolierflüssigkeit gefüllten Gehäuse untergebracht, das von einem Stützisolator
23 (gegebenenfalls aus Porzellan mit Außenrippen) mit einem Boden 24 (Fundament)
und einem Deckel 25 gebildet wird. In dem Fundament sind die nicht dargestellten
sekundären Anschlußklemmen beider Wandler untergebracht. Der Deckel 25 trägt die
beiden Hochspannungsanschlußklemmen 26, 27 und kann den Ausdehnungskörper
für die Isolierflüssigkeit sowie gegebenenfalls notwendige Umschaltvorrichtungen
für die Stromwandler-Primärwicklung enthalten. Die Isolation 15 wird zweckmäßig
in an sich bekannter Weise durch Bandagieren mit Papier hergestellt.
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Der kombinierte Wandler gemäß der Erfindung kann auch in der sogenannten
Topfbauweise ausgeführt sein. Hierfür ist in den F i g. 2 a und 2 b schematisch
in zwei verschiedenen Längsschnitten ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Die aktiven
Teile des Stromwandlers und des Spannungswandlers sind in der gleichen Art und Weise
ausgeführt und haben die gleichen Bezugszeichen wie bei dem in F i g. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel. Sie befinden sich jedoch hier in einem metallenen, auf Erdpotential
liegenden Gefäß oder Topf 28, aus dem die Durchführungen 15a und
15b herausragen. Über diese ist ein Isolator 29 (Überwurf) gestülpt, der
durch einen Deckel oder eine Haube 30 abgeschlossen ist. Die Hochspannungsanschlußklemmen
sind wie in F i g. 1 mit 26, 27 bezeichnet. Der überwurfisolator 29 wird zweckmäßig,
wie aus den F i g. 2 a und 2 b ersichtlich ist, nicht kreisrund, sondern im Interesse
der Verringerung der erforderlichen Isolierflüssigkeitsmenge im Querschnitt oval
oder rechteckig mit abgerundeten
Kanten ausgebildet. Er kann aus
Porzellan oder auch aus Gießharz hergestellt sein.
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Es ist auch möglich, die gemeinsame Isolation der Stromwandler-Primärwicklung
und der Hochspannungswicklung des Spannungswandlers durch Umgießen, vorzugsweise
mit einem härtbaren Gießharz herzustellen. In diesem Fall braucht kein besonderes
Gehäuse zur Aufnahme der aktiven Wandlerteile vorgesehen zu sein. Mitunter, insbesondere
bei Freiluftaufstellung, wird man jedoch den Gießharzkörper mit den übrigen aktiven
Wandlerteilen in einem von einem Stützisolator mit einem Deckel und einem Boden
gebildeten, mit Durchlüftungsöffnungen versehenen Gehäuse unterbringen, um die aktiven
Wandlerteile vor Witterungseinflüssen besser zu schützen.