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Primärseitig umschaltbarer Stromwandler
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Die Erfindung bezieht sich auf einen primärseitig umschaltbaren Stromwandler
in Kopfbauweise mit mittels einer Umschaltanordnung wahlweise parallel oder in Reihe
schaltbaren primären Wicklungsteilen aus Leitermaterial mit gleichem Querschnitt.
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Bei einem bekannten primärseitig umschaltbaren Stromwandler dieser
Art (DT-PS 14 88 255) besteht die Umschaltanordnung aus zwei.
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Umschalteinrichtungen, die auf die beiden Seiten des Kopfgehäuses
des bekannten Wandlers verteilt sind; an jeder Umschalteinrichtung ist ein Primäranschlußbolzen
befestigt. Außerdem enthält jede Umschalteinrichtung des bekannten Wandlers mehrere
Schaltklemmen, die mit Schaltstücken jeweils so miteinander verbunden werden können,
daß die primären Wicklungsteile wahlweise in Reihe oder parallel geschaltet sind.
Um bei dem bekannten Stromwandler eine Umschaltung zu bewerkstelligen, müssen die
Schaltstücke jeder Umschalteinrichtung entsprechend umgelegt werden, was -weil dies
auf beiden Seiten des Kopfgehäuses zu erfolgen hat -verhältnismäßig aufwendig ist.
Außerdem ist eine Uberprüfung der Schaltung der primären Wicklungsteile durch die
auf beiden Seiten des Kopfgehäuses befindlichen Umschalteinrichtungen erschwert.
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Ferner entsteht insbesondere dann, wenn es sich um einen gas-oder
flüssigkeitsisolierten Stromwandler handelt, durch die Umschalteinrichtungen auf
beiden des Kopfgehäuses ein besonders hoher Aufwand durch die Dichtungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen primärseitig umschaltbaren
Stromwandler in Kopfbauweise vorzuschlagen, bei dem die Umschaltung verhältnismäßig
einfach bewirkt werden kann und eine Uberprüfung der Schaltung verhältnismäßig leicht
möglich
ist. Außerdem soll der Aufwand für die Dichtungen an der
Umschaltanordnung möglichst klein gehalten werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem primärseitig umschaltbaren
Stromwandler der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß die Umschaltanordnung
aus einer einzigen Umschaltvorrichtung, die auf der Seite eines Primäranschlusses
an dem Kopfgehäuse angebracht ist; zwischen dem anderen Primäranschluß und der Umschaltvorrichtung
besteht eine außen um den Eisenkern mit Sekundärwicklung herumführende, leitende
Verbindung.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Stromwandlers besteht darin, daß
nur eine einzige Umschaltvorrichtung auf einer Seite des Kopfgehäuses benötigt wird,
so daß bei der Umschaltung der primären Wicklungsteile nur an dieser einen Seite
gearbeitet zu werden braucht. Dadurch läßt sich die Umschaltung in kürzerer Zeit
bewerkstelligen und auch erheblich einfacher nachprtfen als bei dem bekannten Stromwandler,
weil man die Schaltung mit einem Blick erfassen kann. Außerdem ist nur an dieser
einen Umschalteinrichtung eine Abdichtung des Kopfgehäuses des erfindungsgemäusen
Stromwandlers nach außen erforderlich.
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Es ist zwar bereits ein primärseitig umschaltbarer Stromwandler bekannt
(DT-AS 12 31 346), bei dem nur auf einer Seite des Kopfes eine Umschaltvorrichtung
vorhanden ist, jedoch sind bei diesem bekannten Stromwandler die einzelnen primären
Wicklungsteile fest miteinander in Reihe geschaltet, so daß durch Abgriffe die entsprechenden
Wicklungsteile für die verschiedenen Stromstärken einschaltbar sind. Dieser bekannte
primärseitig umschaltbare Stromwandler enthält Wicklungsteile mit gemäß den Strombereichen
abnehmendem Leiterquerschnitt, wobei für einen weiteren, gegenüber den Strombereichen
der Wicklung größten Strombereich ein zusätzlich gestreckter Leiter als kompakter,
kurzer Stab ausgeführt ist. Dieser kompakte kurze Stab ist für beispielsweise den
vierfachen Wert eines Stromes (4J) ausgelegt und weist daher einen Querschnitt von
4 x Q auf. Eine weitere Windung für den nächst
kleineren Strombereich
(2J) weist einen Leiterquerschnitt von 2 x Q auf, während ein dritter primärer Wicklungsteil
au-s 2 Windungen für den Strombereich (J) einen Leiterquerschnitt von 1 x Q besitzt.
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Bei diesem bekannten Stromwandler wird der Kupferquerschnitt der primären
Wicklungsteile schlecht ausgenutzt, weil beispielsweise bei der Erfassung von Strömen
im größten Strombereich ein Kupferquerschnitt von 4 x Q unausgenutzt bleibt; die
übrigen Wicklungsteile sind dann nämlich wegen des entsprechend beschalteten Abgriffs
nicht vom Strom durchflossen. Dies gilt auch für die Erfassung von Strömen im kleinsten
Strombereich, für den der stabförmige Leiter dreifach und der Wicklungsteil für
den nächst kleineren Strombereich einfach überdimensioniert ist, so daß dann für
4 x Q zuviel Kupfermaterial vorhanden ist. Entsprechendes gilt für den mittleren
Strombereich. Dies führt insgesamt dazu, daß bei dem bekannten Stromwandler der
innerhalb des Kernfensters zur Verfügung stehende Wicklungsraum schlecht ausgenutzt
und zuviel Leitermaterial beansprucht wird oder der maximale Strombereich relativ
klein gehalten werden muß.
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Demgegenüber ist bei dem Stromwandler gemäß der Erfindung Jeder primäre
Wicklungsteil aus Leitermaterial aus gleichem Querschnitt hergestellt und durch
entsprechende Parallel- und/oder Reihenschaltung der Wicklungen dafür gesorgt, daß
keine Uberlastung der einzelnen Wicklungsteile eintritt. Andererseits ist dafür
Sorge getragen, daß nur eine einzige Umschaltvorrichtung an einer Seite des Kopfgehäuses
benötigt wird.
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Die leitende Verbindung zwischen dem anderen Primäranschluß und der
Umschaltvorrichtung kann bei dem erfindungsgemäßen Stromwandler in unterschiedlicher
Weise bewirkt sein; beispielsweise kann man daran denken, nach Art eines Bügels
den anderen Primäranschluß mit der Umschaltvorrichtung zu verbinden. Besonders vorteilhaft
ist es jedoch, wenn die leitende Verbindung von einem metallischen Kopfgehäuse gebildet
ist, mit dem der andere Primäranschluß
leitend verbunden ist. Ein
solches metallisches Kopfgehäuse ist bei in Kopfbauweise ausgeführten Primärstromwandlern
meist sowieso vorhanden, weil bei derartigen Wandlern im Kopfteil meist öl als Isoliermaterial
benutzt ist, das von einem Gehäuse umfaßt sein muß. Bei Verwendung eines metallischen
Kopfgehäuses als leitende Verbindung braucht dann kein zusätzlicher Aufwand mehr
für die Verbindung des anderen Primäranschlusses mit der Umschaltvorrichtung getrieben
zu werden.
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Als vorteilhaft wird es ferner angesehen, wenn bei dem erfindungsgemäßen
Stromwandler die Umschaltvorrichtung eine Isolierstoffplatte enthält, die eine seitliche
Öffnung des Gehäuses dichtend abdeckt, und wenn die Isolierstoffplatte an die Enden
der Wicklungsteile angeschlossene Schaltklemmen und mindestens eine wei-.
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tere mit dem Kopfgehäuse verbundene Schaltklemme sowie mindestens
eine zusätzliche mit dem einen Primäranschluß in Verbindung stehende Schaltklemme
trägt.
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Als besonders vorteilhaft wird es erachtet, wenn jeder mit Jeweils
dem einen Ende der primären Wicklungsteile verbundenen Schaltklemme eine zusätzliche
Schaltklemme in jeweils gleichem Abstand und jeder mit jeweils dem anderen der primären
Wicklungsteile verbundenen Schaltklemme eine weitere Schaltklemme in dem jeweils
gleichen Abstand zugeordnet ist; die mit jeweils unterschiedlichen Enden von im
Falle einer Reihenschaltung aufeinanderfolgenden Wicklungsteilen verbundene Schaltklemme
weisen ebenfalls den gleichen Abstand voneinander auf.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 ein Schnitt durch
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stromwandlers gezeigt;
in den Figuren 2 bis 4 sind die verschiedenen Umschaltmöglichkeiten bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel wiedergegeben.
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Der in Figur 1 dargestellte Stromwandler enthält ein Kopfgehäuse 1,
in dem ein Eisenkern 2 mit aufgebrachter Sekundärwicklung 3
untergebracht
ist. Auf der in der Figur 1 linken Seite weist das metallische Kopfgehäuse eine
Öffnung 4 auf, die von einer Isolierstoffplatte 5 einer Umschaltvorrichtung 6 nach
außen dicht abgeschlossen ist. An der Isolierstoffplatte 5 ist ein Primäranschluß
7 angebracht, vorzugsweise in nicht dargesteller Weise festgeschraubt, Auf der gegenüberliegenden
Seite ist mit dem aus Metall bestehenden Kopfgehäuse 1 der andere Primäranschluß
8 mechanisch unter Bildung einer galvanisch leitenden Verbindung angebracht oder
bildet einen Bestandteil des Kopfgehäuses.
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Innerhalb des metallischen Kopfgehäuses sind primäre Wicklungsteile
9, 10, 11 und 12 vorhanden, die aus Jeweils einer Windung aus Leitermaterial von
gleichem Querschnitt bestehen. Der Primärwicklungsteil 9 ist mit seinem Ende 13
mit einer Schaltklemme 14 und mit seinem anderen Ende 15 mit einer Schaltklemme
16 verbunden. In gleicher Weise sind die Enden der primären Wicklungsteile 10, 1
und 12 mit Schaltklemmen 17, 18 sowie 19, 20 und 21, 22 verbunden. Weitere Schaltklemmen
23 sind mit dem metallischen Kopfgehäuse 1 verbunden und stehen demzufolge mit dem
anderen Primäranschluß 8 in leitender Verbindung. Zusätzliche Schaltklemmen 24 sind
mit dem einen Primäranschluß 7 verbunden.
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Wie Figur 2 erkennen läßt, sind auf der Isolierstoffplatte 6 jeweils
vier zusätzliche Schaltklemmen 24 in quadratischer Anordnung vorgesehen. Unter Bildung
einer größeren quadratischen Anordnung sind ebenfalls vier weitere Schaltklemmen
23 auf der Isolierstoffplatte 5 vorhanden, die mit dem Kopfgehäuse 1 verbunden sind.
Zwischen den Schaltklemmen 23 liegen Jeweils die mit den primären Wicklungsteilen
verbundenen Schaltklemmen 16, 17 sowie 18, 19 und 20, 21 sowie 14 und 22. Sind die
Schaltstücke 25 derart geschaltet, wie dies in der Figur 2 dargestellt ist, dann
ergibt sich eine Reihenschaltung der Wicklungsteile 9 bis 12 und damit ein Strombereich
für die kleinsten Ströme.
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Liegen dagegen die Schaltstücke 25 in der in Figur 3 dargestellten
Lage, dann sind jeweils zwei Wicklungsteile in Reihe und diese wiederum zueinander
parallelgeschaltet, so daß insgesamt
zwei Windungen wirksam sind
und damit der nächst höhere Strombereich eingeschaltet ist.
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Die Schaltung nach Figur 4 zeigt, daß die einzelnen primären Wicklungsteile
sämtlich zueinander parallelgeschaltet sind, so daß nur eine Windung wirksam eingeschaltet
ist. Damit ist der größte Strombereich eingeschaltet.
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Die Verwendung gleichlanger Schaltstücke ist nicht nur bei einer quadratischen
Anordnung der Schaltklemmen möglich, sondern ist auch dann gegeben, wenn die Schaltklemmen
kreisförmig um die zusätzlichen Schaltklemmen angeordnet sind. Dabei kann dafür
gesorgt sein, daß nicht miteinander zu verbindende Schaltklemmen aufgrund eines
abweichenden Abstandes mit den Schaltstücken gleicher Länge nicht verbunden werden
können.
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Mit der Erfindung wird ein primärseitig umschaltbarer Stromwandler
vorgeschlagen, der nicht nur in seiner Herstellung verhältnismäßig einfach und kostensparend
ist, sondern auch eine leichte Umschaltung und eine leichte Nachprüfung der Umschaltung
zuläßt.
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4 Figuren 4 Patentansprüche
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