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Hochspannungsstromwandler mit Thermosyt>hon-Kühlung Aus der Schweizer
Patentschrift 525 546 ist ein Hochspannungsstromwandler mit Thermosyphon-Kühlung
in Stützerbauweise mit die Sekundärwicklung tragenden ringförmigen Eisenkernen und
einem diese durchsetzenden isolierten Primärringleiter bekannt.
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Der Primärringleiter ist über hohl ausgebildete koaxiale Rohre mit
den Anschlußbolzen des Stromwandlers verbunden. Die Aktivteile dieses Stromwandlers
sind in einem isoliermittelgefüllten hohlen Porzellan-Stützisolator mit metallischem
geerdeten Fundament und metallischer, auf Hochspannungspotential befindlicher Abschlußhaube
untergebracht. Die hohl ausgebildeten koaxialen Rohre sind an ihren der Abschlußhaube
benachbarten Enden offen, wobei die eine Öffnung die Einströmöffnung und die andere
Öffnung die Ausströmöffnung für das im Stützisolator befindliche Isoliermittel bildet.
Die Kanäle der Stromzuführungsrohre sind so ausgebildet, daß infolge von Thermosyphonwirkung
der Kanal der einen Stromzuführung absteigendes Isoliermittel und der Kanal der
anderen Stromzuführung aufsteigendes Isoliermittel führt.
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Aus der DDR-Patentschrift 29 003 ist ein Wicklungsaufbau für einen
Stromwandler bekannt, bei dem die Primärwicklung den Kern haarnadelförmig umgibt
und in unmittelbarer Nähe der Primärwicklung ein Kühlkanal vorgesehen ist. Der Kühlkanal
wird von einem wärmeleitenden Rohr gebildet, auf dem die Leiter
der
Primärwicklung derart aufgebracht sind, daß die Verlustwärme in dem einen Schenkel
des Rohres höher ist als in dem anderen Schenkel. Dadurch wird innerhalb des wärmeleitenden
Rohres durch Termosyphonwirkung von dem eine geringere Verlustwärme erzeugenden
Schenkel zu dem eine höhere Verlustwärme erzeugenden Schenkel eine Strömung in Gang
gesetzt, die die im Bogenstück des haarnadelförmigen Primärleiters erzeugte Wärme
abftthrt.
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Bei den bekannten Stromwandlern wird also die Thermosyphon-Kühlung
unter Ausübung der unterschiedlichen Erwärmung des Isolier- bzw. Kühlmittels in
einem hohlen ringförmigen Primärleiter bzw. in koaxialen Anschlußrohren oder in
einem U-förmigen Primärleiter bewirkt. Bei beiden Leiterformen bietet sich die Ausnutzung
des Thermosyphoneffektes an, weil die Hohlleiter oben, d.h. in Richtung des aufsteigenden
wärmeren Isoliermittels offen sind und das notwendige Wärmegefälle durch einfache
konstruktive Maßnahmen erzeugt werden kann.
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Der Erfindung, die sich auf einen Hochspannungsstromwandler mit Thermosyphon-Kühlung
bezieht, liegt demgegenuber die Aufgabe zugrunde, bei elektrischen Leiteranordnungen
mit von oben nach unten verlaufenden Isolierungen, wie dies bei dem Sekundärwicklungssystem
von Eopf- oder Stützerkopfstromwandlern der Fall ist, ebenfalls den Thersosyphoneffekt
zur-AbfUhrung der Wärme aus der Isolieranordnung nutzbar zu machen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Stromwandler
als Kopf- oder Stützerkopfstromwandler mit einem isoliermittelgefüllten isoliermantel1
metallischem geerdeten Fundament und metallischem, auf Hochspannungspotential
befindlichen
Kopfgehäuse ausgebildet ist, dessen Primärleiter bzw. -wicklung einen im Kopfgehäuse
oder im oberen Teil des Isoliermantels angeordneten geschlossenen Eisenkern mit
Sekundärwicklung und Isolierbandage, die einen axialen Fortsatz für die Sekundärausleitungen
aufweist, ein oder mehrere Male durchsetzt, daß der axiale Fortsatz der Isolierbandage
hohl ausgebildet ist, wobei dieser Hohlraum mit dem Isoliermittel im Isoliermantel
und im Kopfgehäuse in Verbindung steht, und daß ein annähernd U-förmiges Rohr oder
ein U-förmiger Schlauch sich von dem Kopfgehäuse aus in den Hohlraum des Fortsatzes
der Isolierbandage erstreckt.
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Die Erfindung zeichnet sich durch eine wesentlich verbesserte Wärmeabführung
aus, da infolge der großen Dicke des Fortsatzes der Isolierbandage die allein auf
Grund von Wä-rmeleitung abgeführte Wärmeleistung sehr gering ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Die Zeichnung stellt einen Längsschnitt durch einen Kopfstromwandler
mit Thermosyphon-Kühlung gemäß der Erfindung dar.
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Der Kopfstromwandler besteht in bekannter Weise aus einem stabförmigen
Primärleiter 1, der das Fenster eines ringförmigen Eisenkernes 2 durchsetzt. Auf
dem Eisenkern 2 ist die Sekundärwicklung 3 mit den zum Sockel 4 des Wandlers führenden
Sekundärausleitungen 5 gewickelt. Die Isolierbandage der Sekundärwicklung 3 ist
mit 6 bezeichnet. Sie weist einen fast bis zum Sockel 4 führenden axialen Fortsatz
7 auf. Die Aktivteile 1 - 3 befinden sich in einem auf Hochspannungspotential liegenden
Kopfgehäuse
8, das auf einen Isoliermantel in Gestalt eines hohlen, nur schematisch angedeuteten
Porzellanisolators 9 aufgesetzt ist. Die Hohlräume innerhalb des Porzellanisolators
9 und des Kopfgehäuses 8 sind mit Isolieröl ausgefüllt.
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Der axiale Fortsatz 7 der Isolierbandage 6 weist einen nur von unten
zugänglichen Hohlraum 10 auf, der sich bis zu dem sekundärbewickelten Eisenkern
2 erstreckt und mit dem Hohlraum 11 des Stützisolators 9 in Verbindung steht und
somit ebenfalls mit Isoliermittel gefüllt ist. Das sich durch die Sekundärwicklung
3 erwärmende Isoliermittel in dem Hohlraum 10 kann sich normalerweise nicht abkühlen,
da die Isolierbandage 6 und der Fortsatz 7 als Wärmeisolierung wirken. Hier schafft
die Erfindung Abhilfe. In einem im wesentlichen U-förmigen Rohr oder in einem U-förmigen
Schlauch 12, dessen einer Schenkel 12a sich bis in die Nähe des oberen Endes des
Kopfgehäuses 8 erstreckt und dessen anderer Schenkel 12b in den Hohlraum 10 eingeführt
ist und bis in die Nähe des sekundärbewickelten Eisenkernes 2 reicht, besteht eine
Temperaturdifferenz zwischen dem durch Abstrahlung im metallischen Kopfgehäuse 8
kühleren Isoliermittelanteil 13 und dem im Hohlraum 10 befindlichen wärmeren Isoliermittelanteil
14 in Umgebung des Rohr- oder Schlauchteiles 12b. Entsprechend dieser Temperaturdifferenz
unterscheiden sich die spezifischen Gewichte der Isoliermittelanteile 13 bzw. 14,
was die treibende Kraft für die Thermosyphon-Kühlung bewirkt.
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Um den "heißen" Isoliermittelanteil 14 möglichst vollständig durch
gekühltes Isoliermittel zu ersetzen, ist es vorteilhaft, wenn das in den Hohlraum
10 des Isolierfortsatzes 7 eingeführte Ende des Rohres oder Schlauches 12 möglichst
nahe bis an den sekundärbewickelten Eisenkern 2 heranreicht. Andernfalls
ist
es auch vorteilhaft, das andere Ende des Rohres oder Schlauches 12 möglichst weit
bis zum oberen Ende des Eopfgehäuses 8 zu führen, weil dann die treibende Kraft
für den Strömungsvorgang am größten ist.
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Die Erfindung ist überall dort mit Vorteil anzuwenden, wo die Wärme
einer durch eine Isolierschicht abgeschirmte Wärmequelle schnell und wirksam abgeführt
werden muß, sofern die Öffnung der Isolierschicht nicht in Richtung des Auftriebes
des erwärmten Isoliermittelanteiles liegt.