DE2642216A1

DE2642216A1 - Ankopplungstransformator fuer netzwerke mit ueberlagerter tonfrequenzspannung, insbesondere rundsteueranlagen

Info

Publication number: DE2642216A1
Application number: DE19762642216
Authority: DE
Inventors: Otto Graul
Original assignee: Messwandler Bau GmbH
Current assignee: Messwandler Bau GmbH
Priority date: 1976-09-20
Filing date: 1976-09-20
Publication date: 1978-03-23
Also published as: SE7710544L; NL187875B; AT349561B; NL187875C; ATA514277A; BE858778A; CA1094653A; CH620312A5; FR2365190B1; SE424785B; NL7710271A; DE2642216C2; FR2365190A1; US4156221A

Description

MESSWANDLER-BAU GMBH '

Ankopplungstransformator für Netzwerke mit überlagerter Tonfrequenzspannung, insbesondere Rundsteueranlagen

Ankopplungstransformatoren für Netzwerke mit überlagerter Tonfrequenzspannung für die Tonfrequenz-Rundsteuerung werden unter Einbeziehung des 50-Hz-Verteilungsnetzes dafür benutzt, um zu beliebiger Zeit an beliebigen Orten des Netzes synchrone Schalthandlungen über Tonfrequenz-Empfänger auszulösen. Tonfrequenz-Rundsteueranlagen sind demnach hervorragend zur Laststeuerung und Rationalisierung für den Betrieb von Elektrizitätsversorgungsunternehmen geeignet.

Die Impuls-Einspeisegeräte für Tonfrequenz-Rundsteueranlagen können je nach Rundsteuersystem unterschiedlich aufgebaut sein. Man unterscheidet hierbei zwischen der Parallel- und der Serienankopplung, wobei die Serienankopplung entweder als Transformator- oder als Wandler-Ankopplung ausgebildet sein kann.

Nach dem Prinzip der Wandler-Ankopplung arbeitende bekannte Ankopplungstransformatoren besitzen üblicherweise einen geschlossenen luftspaltlosen Eisenkern, auf den die Netzdurchgangswicklung in gleichmäßiger Verteilung aufgebracht ist. Die zu der Netzdurchgangswicklung koaxial angeordnete Sendewicklung ist durch eine Gießharzisolierung von dieser getrennt. Der Wandlerkörper ist, soweit er von der Sendewicklung beaufschlagt ist, von einem Metallgehäuse umgeben, wobei der Raum

809812/0353

26Α2216

zwischen Gehäuse und Sendewicklung zur besseren Wärmeübertragung und zur Verfestigung der Sendewicklung gegenüber Kurzschlußbeanspruchungen mit Gießharz ausgegossen ist (siehe Broschüre "25 Jahre Messwandler-Bau GmbH, Bamberg" —1971 — S. 36/37).

Nach dem Prinzip der Transformator-Ankopplung arbeitende bekannte Ankopplungstransformatoren besitzen üblicherweise einen rahmenförmigen Eisenkern mit in den beiden Querschenkeln gleichmäßig verteilten Luftspalten. Die Sende- und die Netzdurchgangswicklung bestehen jeweils aus zwei auf den Querschenkeln des Eisenkernes angeordneten Wicklungshälften, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Die Sendewicklungshälften umfassen die Querschenkel des Eisenkernes unmittelbar. Die koaxial hierzu angeordneten Netzdurchgangswicklungshalften sind durch eine Gießharzisolierung von den entsprechenden Sendewicklungshälften isoliert. Auch beim vorliegenden Ankopplungstransformator ist der Wandlerkörper von einem Metallgehäuse umgeben, um das Gerät für Freiluftverwendung einsetzen zu können. Außerdem sind die Durchführungsisolierteile des in Durchführungsbauweise ausgebildeten Gerätes von Porzellanisolatoren umgeben, wobei der Hohlraum zwischen diesen als Koaxialteile ausgebildeten Isolierteilen günstigerweise ausgeschäumt ist (siehe Broschüre "25 Jahre Messwandler-Bau GmbH, Bamberg" -1971- S. 37/38).

Die vorstehenden Ankopplungstransformatoren haben sich über viele Jahre hindurch in der Praxis bewährt und sind in großen Stückzahlen gefertigt worden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich demgemäß auf einen Ankopplungstransformator für Netzwerke mit überlagerter Tonfrequenzspannung, insbesondere Rundsteueranlagen, mit um einen

Eisenkern angeordneten, miteinander fest gekoppelten Sende- und Netzwicklungen, wobei die Sende- und die Netzwicklung einander koaxial umfassen und durch eine Gießharzisolierung voneinander getrennt und isoliert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ankopplungstransformator der vorstehend beschriebenen Art so auszugestalten, daß dessen Durchgangsleistung und Einschaltdauer gegenüber bekannten Geräten dieser Art erhöht ist. Ferner soll sich die Herstellung der Gießharzisolierung zwischen der Netz- und Sendewicklung vereinfachen lassen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß lediglich eine der beiden Wicklungen in eine Gießharzisolierung eingebettet ist, während die andere, frei zugängliche Wicklung den als Stabkern ausgebildeten Eisenkern unter Bildung mindestens eines Kühlkanales koaxial umfaßt und daß zwischen Sende- und Netzwicklung eine elektrische Abschirmung vorgesehen ist.

Dadurch, daß nur eine der beiden Wicklungen in eine Gießharzisolierung eingebettet ist, ergeben sich gleichzeitig mehrere Vorteile. So wird zunächst die Menge des Umgußharzes gegenüber den bekannten Ankopplungstransformatoren spürbar herabgesetzt, was die Gefahr von Isolationsfehlstellen wesentlich verringert. Die nicht mit einer Gießharzisolierung versehene Wicklung ist für eine wirksame Eigen- oder Fremdbelüftung frei zugänglich. Auch kann die frei zugängliche Wicklung als Fertigteil hergestellt, vorgeprüft und auf einfache Weise montiert werden. Der als Stabkern ausgebildete Eisenkern besitzt bei wesentlich verringertem Gewicht analoge Eigenschaften wie ein Luftspaltkern. Damit läßt sich der erfindungsgemäße Ankopplungstransformator für die Transformator-Ankopplung verwenden, bei der

809812/0353

der Netzdurchgangsstrom eine 50-Hz-Magnetisierung des Eisenkernes bewirkt, die nicht, wie bei der Wandler-Ankopplung, durch einen Resonanzkreis auf der Senderseite kompensiert wird. Durch die Stabkernbauweise entfällt darüber hinaus der Aufwand für die richtige Einstellung und Fixierung der Luftspalte, wie dies bei dem bekannten Ankopplungstransformator mit Transformat or- Ankopplung erforderlich ist.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Sendewicklung in die Gießharzisolierung eingebettet ist, während die Netzwicklung als offene lagenwicklung ausgebildet und unter Aufrechterhaltung mehrerer Kühlkanäle den Stabkern umfaßt. Da die Sendewicklung auf die Daten des Senders abgestimmt ist, weist sie für einen bestimmten Sender stets dieselben Wicklungsdaten auf. Damit läßt sich eine rationelle Vorratsfertigung vorsehen. Eventuelle Anpassungen können über die frei zugängliche und auf einfache Weise montierbare und damit auch austauschbare Netzwicklung vorgenommen werden.

Günstig ist es auch, wenn der Stabkern als Zylinderkern mit radialer Blechung ausgebildet ist. Ein derartig ausgebildeter Stabkern besitzt praktisch keine Wirbelstromverluste.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den anliegenden zusätzlichen Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel 'an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ankopplungstransformator gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Ankopplungstransformator gemäß Fig. 1 längs der Schnittlinie H-II und Fig. 3 eine Draufsicht auf den zylindrischen Stabkern.

809812/0353

-tr-

Y/ie die Fig. 1 zeigt, ist der erfindungsgemäße Ankopplungstransformator in der sogenannten Stützerbauweise ausgebildet. Soweit die Aktivteile nicht in dem Isoliermantel 1 selbst enthalten sind, sind sie in der zylindrischen Öffnung des Isoliermantels 1 untergebracht. Ein Fundament 2 und eine Abdeckhaube 3 sind so ausgebildet, daß der Ankopplungstransformator auch für Freiluftverwendung geeignet ist.

Der Isoliermantel 1 besteht vorzugsweise aus freiluftbeständigem Gießharz, beispielsweise aus einem der bekannten cycloaliphatischen Harze. In dem Isoliermantel 1 ist die in ihren elektrischen Daten auf den Sender abgestimmte Sendewicklung 4 unter Verwendung einer üblichen Polsterung 5 eingebettet. Der Isoliermantel 1 ist in Richtung der Längsachse des Ankopplungstransformators über die Enden der Sendewicklung 4 nach oben und nach unten verlängert, wobei die über die Sendewicklung 4 überstehenden Bereiche zur Kriechwegverlängerung mit Rippen 6 mit vorzugsweise unterschiedlicher Rippenausladung versehen sind. Sollte es das Spannungsniveau erfordern, könnte selbstverständlich auch der die Sendewicklung enthaltende Bereich des Isoliermantels 1 mit Rippen versehen sein.

Das in Leichtbauweise ausgebildete Fundament 2 ist mit mehreren, vorzugsweise kreisförmig zueinander angeordneten Lufteintritt so ff nungen 7 mit ausreichendem Querschnitt für eine intensive Kühlung der Aktivteile versehen. Die ebenfalls vorzugsweise aus freiluftbeständigem Gießharz bestehende Abdeckhaube 3 ist mittels eines Zentralbolzens 8 mit einem Stützisolator für den Eisenkern 10 und über den Stützisolator 9 mit dem Fundament 2 verspannt.

809812/0353

Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist der Eisenkern 10 als zylindrischer Stabkern mit zur Kernachse radial verlaufenden Blechen 11 ausgebildet. Dre Bleche 11 sind in ihrer Länge vorzugsweise mehrfach, im dargestellten. Ausführungsbeispiel vierfach abgestuft, um einen hohen Blechfüllfaktor zu erhalten. Die Kernöffnung 12 ist für die Hindurchführung des Zentralbolzens 8 vorgesehen. Die zwischen den Kernblechen 11 verbleibenden kleinen Spalte sind mit Gießharz ausgefüllt, das auch den Außenumfang des Stabkernes 10 in geringer Schichtdicke umgibt. Der Stützisolator 9 wird vorzugsweise beim Ausgießen der Kernspalte in einem Arbeitsgang mit angegossen, um eine ausreichend feste Verbindung zwischen Stabkern 10 und Stützisolator 9 zu erhalten. Der Stabkern 10 stützt sich über den Stützisolator 9 am Fundament 2 des Ankopplungstransformators ab, wobei vorzugsweise eine lösbare Schraubverbindung zwischen diesen Teilen vorgesehen ist.

An seinem oberen freien Ende ist der Stützisolator 9 mit einem den Stabkern 10 umfassenden umlaufenden Flansch 13 versehen, der als Stützfläche für die Netzwicklung 14 bzw. entsprechende Abstandshalter 15 ausgebildet ist. Der Stützisolator '■) verjüngt sich mit Vorteil etwas zum Fundament 2 hin und weist eine Auskehlung 16 auf, die in einer umlaufenden Abtropfkante 17 für Schwitz- oder Kondenswasser endet.

Die Netzwicklung 14 ist vorzugsweise als offene Lagenwicklung ausgebildet, deren einzelne Lagen 18, 19, 20, 21 durch Abstandshalter 22, 23, 24, 25 (Fig. 2) zwecks Bildung von Kühlkanälen 26, 27, 28, 29 zueinander auf Abstand gehalten sind. Ein weiterer Kühlkanal 30 kann zwischen der äußersten Lage der Netzwicklung 14 und einer die Innenfläche 31 des Isoliermantels 1 begrenzenden elektrischen Abschirmung 32 vorgesehen sein. Die Abschirmung 32 ist als an ihrem Umfang geschlitzter

809812/0353

-X-

/>0 26Λ2216

Zylinder aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material ausgebildet. Die Abschirmung 32 muß jedoch nicht als für sich hergestelltes Blechteil ausgestaltet sein; es ist auch möglich, die Innenfläche 31 des Isoliermantels 1 mit einem entsprechenden leitenden oder halbleitenden Anstrich zu versehen. Die Abschirmung 32 ist weit über die Stirnseiten 33, 34 der Sendewicklung 4 hoch- bzw. herabgeführt, wobei das untere Ende 35 des Abschirmzylinders 32 etwa bis zur Abtropfkante 17 des Stützisolators 9 reicht. Das obere Ende 36 des Abschirmzylinders 32 ist annähernd bis zum oberen Ende des Isoliermantels Ί hochgeführt.

Die Ausleitungen 37 der Netzwicklung 14 sind als flexible Leitungen ausgebildet und zu den Anschlüssen 38 in der aus ebenfalls freiluftbeständigem Kunstharz hergestellten Abdeckhaube 3 hochgeführt. Die flexiblen Anschlußleitungen 37 können durch an sich bekannte Klemmeinrichtungen gegen unbeabsichtigtes Verschieben gesichert sein.

Um der durch die Öffnungen 7 im Fundament 2 einströmenden Kühlluft einen ungehinderten Durchtritt durch die Aktivteile des Ankopplungstransformators gemäß der Erfindung zu gestatten, ist das freie obere Ende 39 des Isoliermantels 1 mit Kühlluft-Austrittsöffnungen 40 versehen, wie die Fig. 1 und 2 zeigen. Die luftaustrittsöffnungen 40 können ebenso wie die Lufteintrittsöffnungen 7 mit einem luftdurchlässigen Netzwerk 41 verschlossen sein, um das unerwünschte Eindringen von Fremdkörpern zu vermeiden.

Auch wenn im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Sendewicklung 4 in den Isoliermantel 1 eingegossen ist und die Netzwicklung 14 als die frei zugängliche

809812/0353

-X

und damit leicht austauschbare und gut belüftbare Wicklung vorgesehen ist, so ist auch eine Ausführungsvariante mit vertauschten Netz- und Sendewicklungen durchaus denkbar und ausführbar.

8U9B12/0353

Claims

Patentansprüche

Ankopplungstransforinator für Netzwerke mit überlagerter V^/ Tonfrequenzspannung, insbesondere Rundsteueranlagen, mit um einen Eisenkern angeordneten, miteinander fest gekoppelten Sende- und Netζwicklungen, wobei die Sende- und die Netzwicklung einander koaxial umfassen und durch eine Gießharzisolierung voneinander getrennt und isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich eine der beiden Wicklungen (4) in eine Gießharzisolierung eingebettet ist, während die andere, frei zugängliche Wicklung (14) den als Stabkern ausgebildeten Eisenkern (10) unter Bildung mindestens eines KUhlkanales koaxial umfaßt und daß zwischen Sende- und Netzwicklung (4, 14) eine elektrische Abschirmung (32) vorgesehen ist.
2. Ankopplungstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendewicklung (4) in die Gießharzisolierung eingebettet ist, während die Netzwicklung (14) als offene Lagenwicklung ausgebildet und unter Aufrechterhaltung mehrerer Kühlkanäle (26 - 29) den Stabkern (10) umfaßt.
3. Ankopplungstransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabkern (10) als Zylinderkern mit radialer Blechung (11) ausgebildet ist.
4. Ankopplungstransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlänge der Radialbleche (11) ein- oder mehrfach abgestuft ist.

809312/0353

ORIGINAL INSPECTED
5. Ankopplungstransformator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen den Radialblechen (11) mit Gießharz ausgefüllt sind.
6. Ankopplungstransformator nach einem der Ansprüche 3-5» dadurch gekennzeichnet, daß an das untere stirnseitige Ende des Stabkernes (10) ein Stützisolator (9) angegossen ist, mit dem sich der Stabkern (10) am Fundament (2) des Ankopplungstransformators abstützt.
7· Ankopplungstransformator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stabkern (10) umfassende Netzwicklung (14) sich an dem flanschartig abgesetzten freien Ende (13) des Stützisolators (9) abstützt.
8. Ankopplungstransformator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stützisolator (9) zum Fundament (2) hin konisch verjüngt und mit einer umlaufenden Abtropfkante (17) versehen ist.
9. Ankopplungstransformator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Abschirmung (32) als an der Innenfläche (31) der Gießharzisolierung der Sende- oder Netzwicklung (4, 14) anliegender Zylinder ausgebildet ist.
10. Ankopplungstransformator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmzylinder (32) die Stirnseiten (33, 34) der Netz- und/oder der Sendewicklung (4, 14) beidseitig überragt, wobei das untere Ende (35) des Abschirmzylinders (32) etwa bis zur Abtropfkante (17) des Stützisolators (9) geführt ist.

•00812/0303
11. Ankopplungstransformator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleitungen (37) der Netzwicklung (H) als flexible Leitungen ausgebildet und zu den Anschlüssen (38) in der Abdeckhaube (3) des Ankopplungstransformators geführt sind.
12. Ankopplungstransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sendewicklung (4) umhüllende Gießharzisolierung als Isoliermantel (1) ausgebildet ist, dessen beide Enden mit Rippen (6) versehen sind.
13. Ankopplungstransformator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (1) Rippen (6) nur an dessen wicklungsfreien Enden aufweist.
H. Ankopplungstransformator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel (1) aus freiluftbeständigem Gießharz besteht.
15. Ankopplungstransformator nach einem der Ansprüche 12 - Hi dadurch gekennzeichnet, daß das freie obere Ende (39) des Isoliermantels (1) mit Kühlluft-Austrittsöffnungen (40) versehen ist.
16. Ankopplungstransformator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhaube (2) aus freiluftbeständigem Gießharz besteht und mit dem Isoliermantel über einen zentralen, durch den Stabkern (10) geführten und am Stützisolator (9) befestigten Bolzen (8) verspannt ist.

1 2/0353