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Kleintransformator Die Erfindung bezieht sich auf einen vorzugsweise
für höhere Spannung geeigneten Kleintransformator mit entsprechendem Eisenkern gleicher
Dimension wie bei üblichen Transformatoren, bei dem die isolierende Kriechstrecke
zwischen Primär- und Sekundärwicklung sowie zwischen den Wicklungen und dem Eisenkern
auf einen Maximalwert erhöht ist.
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Bisher hat man bei der Herstellung von Kleintransformatoren die mit
hoher Spannung arbeiten sollen, die Isolation beispielsweise
dadurch
erhöht, indem man die Höhe und Stärke der Trennwand zwischen den Wicklungen steigerte
oder indem man einen Zwischenraum zwischen den vonenander getrennten Primär- und
Sekundärwicklungen vors ah oder indem man den Zwischenraum mit einem Isolator ausfüllte,
um dadurch die Kriechstrecke durch eine für hohe Spannung geeignete Isolation zwischen
den auf ihre Spulenkörper gewickelten Wicklungen zu erhöhen.
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Die Kriechstrecke zwischen einer Wicklung und dem Eisenkern konnte
man dadurch steigern, indem man die Höhe der Stirnwand des Spulenkörpers am Eisenkern
größer machte, als es die Wicklungsstärke erforderte oder indem man einen ausreichend
dimensionierten, für hohe Spannung geeigneten Isolator zwischen Wicklung und Eisenkern
einsetzte, der die äußere Peripherie der Wicklung berührte. Da die Isolation zwischen
den Wicklungen und zwischen den Wicklungen und dem Eisenkern getrennt ausgeführt
und keine systematische Isoliermethode angewandt wurde, war eine komplizierte Verarbeitung
der Isolation unvermeidlich, was die Gesamtgröße des Transformators wieder erhöhte.
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Bekannt ist es ebenfalls, zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit den
ganzen Transbrmator in ein Gehäuse zu setzen und dann mit Epoxyd-, Polyester- oder
Silikonkunstharz oder dgl. auszufüllen.
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Zuweilen wurden auch nur die Wicklungen allein mit einem Gießharz
vergossen. Da hierbei jedoch eine Kontaktfläche zwischen dem Gießharz und dem Spulenkörper,
der Wicklung, dem Eisenkern oder einem anderen Teil des Transformators vorhanden
ist, treten an dieser Kontaktfläche Oberflächenentladungen auf, die wiederum die
Herstellung von spannungsfesten Kleintransformatoren erschweren. Außerdem muß man
auch hier mit größeren Abmessungen arbeiten, wenn eine größere Kriechstrecke gewährleistet
sein muß.
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Somit waren bisher bei der Herstellung derartiger Transformatoren
höhere Kosten infolge des Isolationsaufwandes und größere Abmessungen der Transformatoren
nicht zu vermeiden.
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Durch die Erfindung wird der Kostenaufwand für die Isolation derartiger
Kleintransformatoren reduziert. Der erfindungsgemäße Kleintransformator erfüllt
strenge Vorschriften, beispielsweise Isolationsklasse II gemäß den Sicherheitsvorschriften
für elektrische Maschinen und Geräten europäischen Ländern (Kriechstrecke größer
als 8 mm und Spannungsfestigkeit größer als 4 kV). Überdies konnte die Arbeitsweise
und die Wirtschaftlichkeit im Vergleich mit üblichen Transformatoren gleicher Leistung
gesteigert werden.
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Zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung wird auf die in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele Bezug genommen.
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In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische
Ansicht einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen senkrechten
Schnitt durch die zusammengesetzte Ausführungsform nach Fig. 1, Fig. 3 eine auseinandergezogene,
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fig. 4
einen senkrechten Schnitt durch die zusammengesetzte Ausführungsform nach Fig. 3.
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Man erkennt Spulenkörper 1 und 2 für Primär- und Sekundärwicklung
und ein Gehäuse 3 mit Kammern 4,5 zur Aufnahme der Spulenkörper 1,2. Zum Einsetzen
der Spulenkörper 1,2 iri die Kammern 4,5 dienen Ausschnitte 6,7 an der Ober- und
der Unterseite des Gehäuses 3,
die also entgegengesetzt angeordnet
sind. Eine durchgehende Öffnung 10 zum Einsetzen des Eisenkernes 9 eines Blechpakets
8 befindet sich auf jeder Fläche, die zu der Fläche mit den Ausschnitten 6,7 senkrecht
verläuft.
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In der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind Umhüllungen
13,14 mit einem Umhüllungsrohr 11 und einem Flansch 12 von beiden Seiten des Gehäuses
3 in die Durchgangsöffnung 10 einsetzbar.
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Das Gehäuse 3 kann beispielsweise aus "Nylon 6", "Nylon 66" oder dgl.
ausreichender Stärke bestehen, das der in Betracht kommenden Spannung widerstehen
kann.
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Die Gehäusekammern 4,5 zur Aufnahme der Spulenkörper 1,2 werden getrennt
hergestellt und sind durch eine Trennwand 15 getrennt.
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Die Größe der Umhüllung 11 für den Eisenkern 9 ist gemäß den Fig.
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3 und 4 so gewählt, daß, wenn der Flansch 12 an der Außenseite des
Gehäuses 3 anliegt, die Stirnfläche jedes Rohres 11 an einer Stelle etwa mit der
halben Wicklungsbreite (H) des anderen Spulenkörpers zusammenPallen kann.
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Die Erfindung ist mit dem dargestellten EI-Schnitt des Blechpaketes
und mit anderen Kernblechen zu realisieren.
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Ein Vorsprung 16 (Fig. 1) an jedem Spulenkörper 1,2 paßt in eine Durchgangsöffnung
17 auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 3, wenn der Spulenkörper 1,2 eixngesetzt
ist, so daß sich die Spulenkörper nicht vom Gehäuse 3 lösen können.
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Eine Nut 18 dient zum Herausführen des Anschlußdrahtes der Wicklung.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein vorspringender Rand 19
auf
beiden Seiten des Gehäuses 3 am oberen und unteren Ende vorhanden.
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Es wird nun die Zusammensetzung der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben.
Gemäß Fig. 2 werden die Spulenkörper 1 und 2 mit den darauf gewickelten Primär-
und Sekundärwicklungen in die Gehäusekammern 4,5 des Gehäuses 3 und der Kern 9 des
Blechpaketes 8 in die Durchgangsöffnung 10 des Gehäuses 3 eingesetzt.
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Im Fall der Ausführungsform nach Fig. 3 befinden sich die Spulenkörper
1,2 im Gehäuse 3. Jedes Rohr 11 der Umhüllungen 13,14 wird vor dem Einfügen des
Eisenkernes 8 von jeder Seite in die Durchgangsöffnung 10 eingesetzt, wobei die
End- oder Stirnseite jedes Rohres 11 aufeinander treffen. Darauf werden der Kern
9 des Blechpaketes 8 in die Durchgangsöffnung 20 gemäß Fig. 4 in die Umhüllungen
13,14 eingesetzt.
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Auf die Kriechstrecke zwischen Primär- und Sekundärwicklung und zwischen
den Wicklungen und dem Eisenkern wird im folgenden eingegangen. Da die Kammern 4,5
so angeordnet sind, daß die Ausschnitte 6,7 entgegengesetzt liegen, erhält man eine
maximale Kriechstrecke zwischen den Ausschnitten 6,7 der eingesetzten Wicklungen,
während sie am kürzesten ist über die Durchgangsöffnung für den Eisenkern 9 in der
Trennwand 15 im Gehäuse 3.
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Die Kriechstrecke ist die Summe der Stirnwandbreite (T) der Spulenkörper
1,2, ihrer Breite und der Stärke der Trennwand 15.
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Verwendet man beispielsweise Kernbauteile gemäß den Electronic Industries
Association Standards RC-627 88-35 B, so besitzen die Spulenkörper 1,2 eine Stärke
von 0,8 mm an jeder Stelle. Ein Spulenkörper 3 hat eine Stärke von 0,5 mm, ein Rohr
11 eine Stärke von 0,5 mm und die Kriechstrecke beträgt ca. 13 mm, wobei der gemeinsame
Größenunterschied jedes Teiles berücksichtigt ist.
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Die Stirnwandbreite (T) der Spulenkörper 1,2 beträgt hierbei 5,75
mm.
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Die Kriechstrecke zwischen jeder Wicklung und dem Eisenkern 9 errechnet
sich wie folgt: Die kürzeste Kriechstrecke zwischen der Primärwicklung auf dem Wicklungskörper
1 und dem Eisenkern 9 ist die Summe der Stirnwandbreite (T) des Spulenkörpers 1,
seiner Stärke, der Hälfte der Wicklungsbreite (H) des Spulenkörpers 2 und der Stärke
des Rohres 11.
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Wenn die Wicklungsbreite (H) des Spulenkörpers 1 etwa 8 mm beträgt
und die übrigen Zahlen dem obigen Beispiel entsprechen, so errechnet sich die Kriechstrecke
zu 11,05 mm. Die kürzeste triechstrecke zwischen der Sekundärwicklung auf dem Spulenkörper
2 und dem Eisenkern 9 ist die Summe der Stirnwandbreite (T) des Spulenkörpers 2,
seiner Stärke, der Hälfte der Wicklungsbreite (H) des Spulenkörpers 2 und der Stärke
des Rohres 11. Im Beispiel erhält man hierfür ca. 11 mm.
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Hinsichtlich der Kriechstrecke zwischen dem Eisenkern 8, der die äußere
Peripherie des Spulengehäuses 3 berührt, und jeder Wicklung erhält man, da die Größe
des vorspringenden Randes am oberen und unteren Ende auf beiden Seiten des Spulengehäuses
3 willkürlich festgelegt werden kann, die Strecke vom Eisenkern 8 zu jeder Wicklung
entlang der äußeren Peripherie des Spulengehäuses 3 ohne weiteres länger als 8 mm.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kleintransformator sind die Ausschnitte
6,7 zum Einsetzen der Spulenkörper 1,2 entgegengesetzt bzw. einander gegenüberliegend
angeordnet und jedes Rohr 11 der Umhüllungen 13,14 ist bei Bedarf gemäß Fig. 3 in
das Gehäuse 3 einsetzbar.
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Dadurch errechnet sich die kürzeste Kriechstrecke zwischen den Wicklungen
und zwischen den Wicklungen und dem Eisenkern aus der Stirnwandbreite (T) der Spulenkörper
1,2, ihrer Stärke, der
Wicklungsbreite (H), der Stärke jedes Teiles
des Spulengehäuses 3, der Stärke jedes Teiles des Rohres 11 der Umhüllung 13, der
Größe des Vorsprunges 19 des Gehäuses 3 und der Größe des Flansches 12. Da die Abmessung
des verwendeten Eisenkernes die Abmessung dieser Teile im wesentlichen bestimmt,
kann man die Kriechstrecke ohne weiteres durch Hinzuaddieren der Abmessung jedes
Teiles erhalten.
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Die Erfindung ermöglicht somit nicht nur die Herstellung von Kleintransformatoren
gemäß der Isolationsklasse II der Sicherheitsvorschriften für elektrische Maschinen
in den europäischen Staaten, sondern gestattet auch eine Sicherheitsgarantie der
Isolation, einfach durch Zusammensetzen der Spulenkörper 1,2, des Spulengehäuses
3 und der Umhüllungen 13,14, die in Größe, Form und Material übereinstimmen. Die
Erfindung beseitigt somit nicht nur den Mangel an Gleichförmigkeit, der beim üblichen,
komplizierten Isolierverfahren unvermeidlich ist, sondern reduziert auch die Herstellungskosten
infolge der Abkürzung des Verfahrens. Infolgedessen besitzt der erfindungsgemäße
Kleintransformator eine äußerst zuverlässige Isolation, die bei den bekannten Transformatoren
mit einem Kernschnitt gleicher Größe nicht zu erreichen ist.