DE1268721B

DE1268721B - Dry current converter

Info

Publication number: DE1268721B
Application number: DE19581268721
Authority: DE
Inventors: Vinzenz Greger; Georg Stauber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-04-05
Filing date: 1958-04-05
Publication date: 1968-05-22

Description

Trockenstromwandler Die Erfindung betrifft einen Trockenstromwandler mit einer auf einen Ringkern aufgebrachten Sekundärwicklung, die sich in dem Hohlraum eines fugenlosen Hohlringisolators aus Gießharz befindet, und mit einer auf die Außenfläche des Hohlringisolators, der allseitig mit einem leitenden Belag versehen ist, frei liegend aufgebrachten Primärwicklung.Dry current converter The invention relates to a dry current converter with a secondary winding applied to a toroidal core, which is located in the cavity a seamless hollow ring insulator made of cast resin, and with one on the Outer surface of the hollow ring insulator, which is provided with a conductive coating on all sides is, exposed primary winding.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Ringkern-Trockenstromwandler zu schaffen, der eine geringe Bauhöhe besitzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlringisolator samt den aktiven Wandlerteilen von einem topfförmigen Isolator aus Gießharz mit Abstand umgeben ist, daß der topfförmige Isolator mit dem Fußteil des Hohlringisolators mechanisch fest verbunden ist und daß der topfförmige Isolator an seiner Innenwand einen leitenden Belag aufweist, der mit dem leitenden Belag auf der Außenfläche des Hohlringisolators leitend verbunden ist.The invention is based on the object of such a toroidal dry-type current transformer to create that has a low overall height. This object is achieved according to the invention solved in that the hollow ring insulator together with the active converter parts of one cup-shaped insulator made of cast resin is surrounded at a distance that the cup-shaped The insulator is mechanically firmly connected to the foot part of the hollow ring insulator and that the pot-shaped insulator has a conductive coating on its inner wall, which is conductively connected to the conductive coating on the outer surface of the hollow ring insulator is.

Bei dem erfindungsgemäßen Wandler wird also durch bestimmte Ausbildung der beiden Isolatoren und durch Vorsehen von miteinander elektrisch verbundenen leitenden Belägen ein in elektrischer Hinsicht spannungsmäßig nicht beanspruchter Raum geschaffen, in dem die auf Hochspannung liegende Primärwicklung frei liegend angeordnet ist. Dies bietet außer einer guten Wärmeabfuhr die vorteilhafte Möglichkeit, die Primärwicklung über einen großen Bereich des Kernes mit der Sekundärwicklung verlaufend auf dem äußeren Umfang des Hohlringisolators anzuordnen.In the converter according to the invention, therefore, a certain training of the two insulators and by providing them electrically connected to one another conductive coverings are not electrically stressed in terms of voltage Space created in which the high voltage primary winding is exposed is arranged. In addition to good heat dissipation, this offers the advantageous possibility of the primary winding over a large area of the core with the secondary winding to be arranged running on the outer circumference of the hollow ring insulator.

Die durch die Erfindung erzielte Verringerung der im Hinblick auf den Spannungsabbau erforderlichen Bauhöhe läßt sich besonders deutlich durch Vergleich mit einem Stützer-Kopfstromwandler zeigen. Bei einem derartigen bekannten Wandler dient der Stützer bekanntlich dazu, den Wandlerkopf mit der Primärwicklung in einer für die Isolierung ausreichenden Entfernung von einer Grundplatte für den Wandler zu halten, so daß sich die Gesamthhöe des Wandlers aus der Höhe des Stützers und des auf diesem angeordneten Wandlerkopfes zusammensetzt.The reduction achieved by the invention in terms of The overall height required to reduce the stress can be made particularly clear by comparison with a support head current transformer. In such a known transducer As is known, the post serves to combine the transducer head with the primary winding in one sufficient distance for isolation from a base plate for the transducer to keep so that the total height of the transducer from the height of the post and composed of the transducer head arranged on this.

Bei dem erfindungsgemäßen Wandler findet demgegenüber kein Stützerisolator Verwendung, sondern es ist ein topfförmiger Isolator und ein von diesem umgebener und an diesem befestigter Hohlringisolator vorhanden, der in einem durch miteinander leitend verbundene Beläge elektrisch spannungsfreien Raum die Primärwicklung trägt.In contrast, there is no post insulator in the converter according to the invention Use, but it is a cup-shaped insulator and one surrounded by it and attached to this hollow ring insulator present, which in one by each other Conductively connected coverings electrically voltage-free space that carries the primary winding.

Es ist bereits ein Wandler nach der Kreuzringbauweise bekannt, bei dem sowohl die Hochspannungswicklung als auch die mit den Sekundärwicklungen versehenen Ringkerne mit gerundeten Metallumhüllungen versehen sind, die ihrerseits dielektrisch umkleidet sind. Als Material für die Isolation wird Zellulosepapier angegeben. Die beschriebene Anordnung befindet sich in einem etwa zylindrischen Isolator, der mit Isolieröl gefüllt ist.A transducer based on the cross-ring construction is already known both the high-voltage winding and the secondary windings Toroidal cores are provided with rounded metal sheaths, which in turn are dielectric are dressed. Cellulose paper is specified as the material for the insulation. the The arrangement described is located in an approximately cylindrical insulator with Insulating oil is filled.

In Abweichung von diesem bekannten Wandler betrifft die Erfindung einen Trockenstromwandler. Ferner sind die beiden Isolatoren bei dem erfindungsgemäßen Wandler in bestimmter Weise so ausgebildet und so miteinander verbunden, daß die von dem Hohlringisolator getragene Primärwicklung in einem elektrisch nicht beanspruchten Raum frei liegend angeordnet ist. Durch diese Anordnung ergibt sich außer einer besonders kompakten Bauweise und außer einer guten Wärmeabfuhr im Gegensatz zu dem bekannten Kreuzringwandler die vorteilhafte Möglichkeit, die Primärwicklung weitgehend gleichmäßig über den Umfang des Ringkernes verteilt anzuordnen, so daß der erfindungsgemäße Wandler hinsichtlich der Unterbringung der primären Windungszahl und hinsichtlich der Streuverhältnisse ein besonders günstiges Verhalten zeigt.In a departure from this known converter, the invention relates a dry current converter. Furthermore, the two insulators are in the inventive Converters designed in a certain way and interconnected so that the Primary winding carried by the hollow ring insulator in an electrically unclaimed one Space is arranged freely. This arrangement also results in one particularly compact design and apart from good heat dissipation in contrast to the known cross ring converter the advantageous option of largely using the primary winding to be arranged evenly distributed over the circumference of the toroidal core, so that the inventive Converter with regard to the accommodation of the primary number of turns and with regard to the scattering conditions shows a particularly favorable behavior.

Denselben Vorteil besitzt der erfindungsgemäße Wandler gegenüber einem Trockenwandler, bei dem sich innerhalb eines Gießharzkörpers zwei kettengliedartig ineinandergreifende ringförmige Hohlräume befinden, von denen der eine die Primärwicklung und der andere die Sekundärwicklung nebst Kern aufnimmt. Zwar sind diese Hohlräume mit jeweils einer Metallkapsel ausgekleidet, aber sie sind räumlich vollkommen voneinander getrennt, so daß keine leitende Verbindung zwischen den beiden Metallkapseln besteht. Auch gegenüber diesem bekannten Trockenwandler unterscheidet sich der erfindungsgemäße Wandler durch die Ausbildung von zwei Isolatoren in der Weise, daß sie einen durch miteinander verbundene leitende Beläge elektrisch spannungsfrei gemachten Raum für die freie Anordnung der Primärwicklung aufweisen.The converter according to the invention has the same advantage over one Dry converter in which two chain links are located within a cast resin body interlocking annular cavities, one of which is the primary winding and the other takes up the secondary winding and core. True, these are cavities each lined with a metal capsule, but they are spatially completely separated from each other separated so that there is no conductive connection between the two metal capsules. The inventive one also differs from this known dry converter Converter by forming two isolators in such a way that they go through one another connected conductive coverings electrically de-energized space for the free Have arrangement of the primary winding.

Weiterhin sind Stromwandler bzw. Transformatoren für Hochspannung mit einem Querlochisolatorkörper aus Porzellan bekannt, bei denen die Isolationsanordnung sich aus einem äußeren Isolator zusammensetzt, dessen obere Stirnfläche herabgezogen bzw. in dessen obere Stirnfläche ein weiterer Isolator eingesetzt ist, so daß ein die Hochspannungswicklung aufnehmender innerer Isolator innerhalb des äußeren Isolators vorhanden ist. Die Hochspannungswicklung selbst ist auf den Querlochkörper gewickelt, der im Querschnitt das innerste Teil der Isolatoranordnung bildet. Zwar tragen der äußere Isolator auf seiner Innenfläche und der innere Isolator auf seiner Außenfläche miteinander leitend verbundene Beläge, aber der so gebildete Raum dient nicht zur Aufnahme der Primärwicklung. Diese erstreckt sich vielmehr wiederum nur über einen kleinen Bereich des Kernes. Die Lehre, zur Vermeidung unzulässiger elektrischer Beanspruchungen von Lufträumen diese durch miteinander leitend verbundene Beläge spannungsfrei zu machen, ist an sich bei der Herstellung der Oberspannungswicklung von Trockentransformatoren bekannt.Current transformers or transformers for high voltage are also used known with a transverse hole insulator body made of porcelain, in which the insulation arrangement is composed of an outer insulator, the upper face of which is pulled down or in the upper end face of a further insulator is used, so that a the inner insulator accommodating the high voltage winding within the outer insulator is available. The high voltage winding itself is wound on the transverse hole body, which in cross section forms the innermost part of the isolator arrangement. Although the outer insulator on its inner surface and the inner insulator on its outer surface Coverings that are conductively connected to one another, but the space formed in this way does not serve to Recording of the primary winding. Rather, this only extends over one small area of the nucleus. The doctrine of avoiding impermissible electrical Loads of air spaces are caused by coverings that are conductively connected to one another Making it voltage-free is inherent in the manufacture of the high-voltage winding known from dry-type transformers.

An Hand einiger vorteilhafter Ausführungsbeispiele wird der Wandler nach der Erfindung nun näher erläutert. In der F i g. 1 ist ein Wandler links in Ansicht, rechts im Schnitt dargestellt; F i g. 2 zeigt den gleichen Wandler in einem Schnitt, der zum Schnitt der F i g. 1 senkrecht steht. Die beiden Figuren zeigen zunächst eine an sich bekannte Ausbildung eines Wandlerkopfes mit dem ringförmigen Eisenkern 1, der beispielsweise ein gewickelter Bandringkern ist, mit der Primärwicklung 2 und mit der Sekundärwicklung 3. Der Eisenkern und die Sekundärwicklung 3 befinden sich innerhalb des Hohlringisolators 4; die Primärwicklung 2 ist auf den Hohlringisolator aufgewickelt.On the basis of some advantageous exemplary embodiments, the converter according to the invention now explained in more detail. In FIG. 1 is a converter left in View, shown in section on the right; F i g. Figure 2 shows the same transducer in one Section corresponding to the section of FIG. 1 is vertical. The two figures show initially a known design of a transducer head with the ring-shaped Iron core 1, which is for example a wound band ring core, with the primary winding 2 and with the secondary winding 3. The iron core and the secondary winding 3 are located inside the hollow ring insulator 4; the primary winding 2 is on the hollow ring insulator wound up.

Der topfförmige Isolator 5 hat, ähnlich wie bei bekannten Wandlern, angenähert die Form eines Hohlzylinders. Er steht auf einer Grundplatte 6. Erfindungsgemäß ist der aus den Teilen 1 bis 4 bestehende Wandlerkopf nicht oben auf den dann als Stützer zu bezeichnenden Isolator 5 aufgesetzt, sondern im Innern des Isolators 5 frei stehend angeordnet. Hierzu hat der Isolator 5, wie besonders aus der F i g. 1 ersichtlich ist, einen etwas eingezogenen ringförmigen Boden, in den der Fuß des Hohlringisolators 4 dielektrisch dicht und mechanisch fest eingelassen ist.The cup-shaped insulator 5 has, similar to known converters, approximately the shape of a hollow cylinder. It stands on a base plate 6. According to the invention the transducer head consisting of parts 1 to 4 is not on top of the then as Support to be designated insulator 5 placed, but inside the insulator 5 arranged free-standing. For this purpose, the insulator 5, as is particularly evident from FIG G. 1 can be seen, a somewhat indented annular bottom into which the foot of the hollow ring insulator 4 is dielectrically tight and mechanically firmly embedded.

Die Wandung des Hohlringisolators 4 ist in bekannter Weise innen mit einem leitenden Belag 7 und außen mit einem leitenden Belag 8 versehen. Der leitende Belag 7 ist beispielsweise eine Metallkapsel; sie hat nach unten einen stiel- bzw. rohrförmigen Fortsatz 9, durch den die Anschlußenden der Sekundärwicklung 3 zu einem Anschlußklemmenstück 10 herausgeführt sind. Der Belag 8 kann als metallischer Überzug ausgebildet sein. Zwischen dem Belag 8 und der Primärwicklung 2 kann eine Isolierschicht eingefügt sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.The wall of the hollow ring insulator 4 is inside with in a known manner a conductive coating 7 and a conductive coating 8 on the outside. The chief Cover 7 is, for example, a metal capsule; it has a stem or tubular extension 9 through which the terminal ends of the secondary winding 3 to one Terminal piece 10 are led out. The covering 8 can be used as a metallic coating be trained. An insulating layer can be used between the covering 8 and the primary winding 2 be inserted, which is not shown in the drawing.

Auch der Isolator 5 ist mit einem leitenden Belag versehen, der mit 11 bezeichnet ist und vorteilhaft ebenfalls als eine standfeste Metallschale ausgebildet sein kann. Der Belag 11 geht in den Belag 8 leitend über.The insulator 5 is also provided with a conductive coating with 11 is designated and is advantageously also designed as a stable metal shell can be. The lining 11 merges into the lining 8 in a conductive manner.

Die Enden 12 der Primärwicklung sind an dem dem Boden abgewandten Ende des Isolators 5 herausgeführt, in der Zeichnung also an seinem oberen Ende. Zwischen den Wicklungsenden 12, die an Hochspannung liegen, und der Grundplatte 6 liegt die volle Höhe des Isolators 5. Der Wandlerkopf dagegen, mit allen seinen Bestandteilen und gegebenenfalls sonstigen Ein- und Anbauteilen, steht spannungsgeschützt sowie auch berührungssicher im Inneren dieses Isolators.The ends 12 of the primary winding are led out at the end of the insulator 5 facing away from the bottom, that is to say at its upper end in the drawing. The full height of the insulator 5 lies between the winding ends 12, which are connected to high voltage, and the base plate 6. The transducer head, on the other hand, with all its components and possibly other built-in and add-on parts, is protected against voltage and safe to touch inside this insulator.

Der Hohlringisolator und der topfförmige Isolator bestehen aus einem Gießharz, das also, wie z. B. die Epoxy-Harze, ohne stoffliche Ausscheidungen aushärtet. Statt reinen Gießharzes kann auch ein Gießharzgemisch verwendet werden, insbesondere also Gießharz mit billigeren Füllstoffen, wie z. B. Quarzmehl. Bei der Herstellung der beiden Isolierkörper 4 und 5 aus einem Gießharz oder Gießharzgemisch wird am besten so vorgegangen, daß zuerst der Hohlringisolator 4 allein für sich gegossen wird und daß danach, aber noch vor dem völligen Aushärten desselben, der topfförmige Isolator an den Hohlringisolator angegossen wird. Die standfesten Metallschalen 11 können beim Gießen des topfförmigen Isolators gleich als innere Wandung der Gießform verwendet werden. Da Gießharz beim Aushärten schrumpft, wird die Verbindung zwischen den beiden Isolatoren besonders fest. Die Verbindungsfläche zwischen den Teilen 4 und 5 ist vorteilhafterweise eine Zylinderfläche, wie es in den F i g. 1 und 2 angenommen ist; an sich kann sie jedoch auch andere Formen haben, beispielsweise eine gerillte Form oder auch einen z. B. elliptischen Querschnitt. Beim Gießen des Hohlringisolators kann dieser an dem stielförmigen Fortsatz 9 festgehalten werden, womit in einfacher Weise eine genaue Zentrierung des Hohlringisolators und der an ihm befestigten Teile in der Gußmasse erreicht werden kann.The hollow ring insulator and the cup-shaped insulator consist of a casting resin, which is therefore, such as. B. the epoxy resins, hardens without material excretions. Instead of pure casting resin, a casting resin mixture can also be used, in particular casting resin with cheaper fillers, such as. B. Quartz flour. When producing the two insulators 4 and 5 from a cast resin or cast resin mixture, the best way to proceed is to cast the hollow ring insulator 4 on its own first and then, but before it has completely hardened, the pot-shaped insulator to be cast onto the hollow ring insulator . The stable metal shells 11 can be used as the inner wall of the casting mold when casting the cup-shaped insulator. Since casting resin shrinks when it hardens, the connection between the two insulators becomes particularly strong. The connecting surface between the parts 4 and 5 is advantageously a cylindrical surface, as shown in FIGS. 1 and 2 is assumed; per se, however, it can also have other shapes, for example a grooved shape or a z. B. elliptical cross-section. During the casting of the hollow ring insulator, it can be held on the stem-shaped extension 9, with which precise centering of the hollow ring insulator and the parts attached to it in the casting compound can be achieved in a simple manner.

Metallische Anschluß- und Befestigungsteile für die Primär- und Sekundärleiter können in den aus Gießharz bestehenden Isolierkörper gleich mit eingegossen werden. Hierdurch können besondere Klemmenstücke aus Isolierstoff erspart werden. In das untere Ende des topfförmigen Isolators können auch Befestigungsteile für den Fuß des Wandlers, beispielsweise also für die Grundplatte 6, mit eingegossen werden.Metallic connection and fastening parts for the primary and secondary conductors can be cast into the insulating body made of cast resin at the same time. This means that special clamp pieces made of insulating material can be saved. In the The lower end of the cup-shaped insulator can also contain fastening parts for the foot of the transducer, for example for the base plate 6, are also cast in.

Das obere Ende des topfförmigen Isolators kann gewünschtenfalls abgedeckt werden. In der Zeichnung ist hierfür die Kappe 13 aus Isolierstoff, beispielsweise Preßstoff, vorgesehen. Eine solche Isolierstoffkappe dient gleichzeitig auch als Schutz gegen Berührung der Primärwicklung. An sich kann die Kappe aber auch aus Metall bestehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Kappe 13 gleichzeitig noch zur Aufnahme eines Halbleiters oder Kathodenfallableiters 14, der zur Überbrückung der Primärwicklung als Stoßspannungsschutz vorgesehen werden kann.The upper end of the pot-shaped insulator can, if desired, be covered will. In the drawing, the cap 13 is made of insulating material, for example Press material, provided. Such an insulating cap also serves as a Protection against contact with the primary winding. In itself, however, the cap can also look Made of metal. In the illustrated embodiment, the cap 13 is used at the same time nor to accommodate a semiconductor or cathode drop arrester 14, which is used for bridging the primary winding can be provided as surge voltage protection.

Der Wandler nach der Erfindung bietet alle Vorteile einer frei angeordneten Primärwicklung bei denkbar kleinster Bauhöhe, die nur durch die je nach der Primärspannung erforderliche Schlagweite bedingt ist. Von besonderem Vorteil ist der Wandler nach der Erfindung für höhere Reihenspannungen. An Stelle der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen kann der Wandler nach der Erfindung auch mannigfache andere Gestalt erhalten, sofern nur die Bedingung erfüllt ist, daß der Wandlerkopf frei im Inneren des topfförmigen Isolators angeordnet ist. Einige solche Abwandlungsmöglichkeiten sind in den F i g. 3 bis 8 skizzenhaft gezeigt. Die Einzelteile dieser Beispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie die entsprechenden Teile der F i g. 1 und 2. Die Beispiele unterscheiden sich insbesondere durch die Raumform der Isolatoren 4 und 5 und hiermit auch durch die Lage ihrer Verbindungsfuge. Die F i g. 6 bis 8 zeigen, daß der Isolator über das Fußende der Ringkapsel hinaus verlängert werden kann, falls seine erforderliche Höhe größer ist als die Bauhöhe des Wandlerkopfes. Statt dessen oder zusätzlich kann jedoch der Isolator 5 auch über das obere Ende des Wandlerkopfes hinaus verlängert werden. Gewünschtenfalls können die Teile 4 und 5 bei allen Ausführungsbeispielen der Zeichnung auch aus einem Stück hergestellt werden.The transducer according to the invention offers all the advantages of a freely arranged Primary winding with the smallest possible height, which only depends on the primary voltage required striking distance is conditional. The converter according to is of particular advantage of the invention for higher series voltages. Instead of the F i g. 1 and 2 illustrated embodiments, the converter according to the invention can also be given various other forms, provided that the condition is met, that the transducer head is arranged freely in the interior of the cup-shaped insulator. Some such modification options are shown in FIGS. 3 to 8 shown in sketch form. The individual parts of these examples are provided with the same reference numerals as the corresponding parts of FIG. 1 and 2. The examples differ in particular by the three-dimensional shape of the insulators 4 and 5 and thus also by the position of their Connecting joint. The F i g. 6 to 8 show that the isolator over the foot of the Ring capsule can also be extended if its required height is greater is than the height of the transducer head. Instead or in addition, however, the insulator 5 can also be extended beyond the upper end of the transducer head. If desired, the parts 4 and 5 in all the exemplary embodiments of the drawing can also be made from one piece.

Claims

Claims: 1. Dry current transformer with a secondary winding applied to a toroidal core, which is located in the cavity of a jointless hollow ring insulator made of cast resin, and with a primary winding applied to the outer surface of the hollow ring insulator, which is provided with a conductive coating on all sides, because - characterized in that the hollow ring insulator (4) including the active converter parts (1, 2, 3) is surrounded by a cup-shaped insulator (5) made of cast resin at a distance, that the cup-shaped insulator (5) with the foot part of the hollow ring insulator (4) mechanically is firmly connected and that the cup-shaped insulator (5) has a conductive coating (11) on its inner wall, which is conductively connected to the conductive coating (8) on the outer surface of the hollow ring insulator (4).

2. Dry current transformer according to claim 1, characterized in that on the cavity surface of the hollow ring insulator (4) a conductive coating (7) is formed by a metal capsule.

3. Dry current converter according to claim 1 or 2, characterized in that the conductive coating (11) on the inner wall of the cup-shaped insulator (5) is formed by a stable metal shell. Considered publications: German Patent Nos. 597 871, 729 919, 972109; German Auslegeschrift No. 1107 810; Swiss patents No. 295 124, 303 807, 318 879; French patent specification No. 1 142 613.