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Hochspannungsstromwandler
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Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsstromwandler gemäß dem Gattungsbegriff
des Anspruches 1.
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Hochspannungsstromwandler dieser Art sind beispielsweise durch die
DE-PS 25 13 393 bekanntgeworden. Vorteilhaft an dieser Gattung von Hochspannungsstromwandlern
ist insbesondere, daß die Isolierungen des die Primärwicklung enthaltenden toroidförmigen
Gehäuses und des Ausleitungsrohres vollkommen und getrennt voneinander maschinell
hergestellt werden können und daß die Öffnung im toroidförmigen Gehäuse eine Montage
der kompletten ringförmigen Eisenkerne nebst Sekundärwicklungen als fertige Montageeinheit
ermöglicht.
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Die Bandagier- und Montagearbeiten werden also bei diesen bekannten
Hochspannungsstromwandlern gegenüber anderen vorbekannten Lösungen bereits spürbar
herabgesetzt. Es verbleibt jedoch noch immer die Aufgabe, die Zwickelisolation zwischen
der Isolation des toroidförmigen Gehäuses und der als Ausleitung wirksamen Kondensatordurchführung
so auszuführen, daß in diesem Bereich isoliermäßig keine Schwachstelle entsteht.
Dies bedingt insbesondere bei gesteuerten Isolierungen im Bereich des toroidförmigen
Gehäuses und der Durchführung immer noch einen erheblichen Isolationsaufwand.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Hochspannungsstromwandler
der eingangs erwähnten Art konstruktiv so auszugestalten, daß bei deren Herstellung
Jegliche manuelle Bandagierarbeit entfällt und ausschließlich vorgefertigte
Einzelelemente
oder größere Montageeinheiten auch von Hilfskräften zügig zusammengebaut werden
können.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Hochspannungsstromwandler
nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 durch die Kombination der im Anspruch
1 angeführten Merkmale gelöst.
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Der Hochspannungsstromwandler gemäß der Erfindung zeichnet sich gegenüber
den bekannten Vorrichtungen insbesondere dadurch aus, daß er eine Vorratsfertigung
aller wesentlichen Teile und Baugruppen ermöglicht. Dadurch wird nicht nur die Montage
einfacher und billiger, sondern auch die Störanfälligkeit derartiger Hochspannungsstromwandler
spürbar herabgesetzt. Durch den hohen Gasdruck innerhalb des die Aktivteile enthaltenden
Gehäuses wird darüber hinaus der Raumbedarf gegenüber bekannten Lösungen wesentlich
herabgesetzt.
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Bei der Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ergaben
sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die in den Unteransprüchen
erfaßt sind.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen
an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 in Ansicht eine schematische Darstellung des Hochspannungsstromwandlers
gemäß der Erfindung und Fig. 2 die entsprechende Seitenansicht; Fig. 3 einen Längsschnitt
durch das schellenförmige Verbindungsstück, welches das Ausleitungsrohr mit dem
toroidförmigen Gehäuse verbindet und
Fig. 4 in vergrößertem Maßstabe
einen Teilausschnitt der Stoßstelle am Verbindungsstück unter Verwendung eines rohrförmigen
Einsatz stückes mit T-förmigem Querschnitt.
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Der in den Fig. 1 und 2 mit 11 bezeichnete Hochspannungsstromwandler
weist vorzugsweise eine aus mehreren Windungen bestehende Primärwicklung 12 auf,
die in einem wenigstens annähernd toroidförmigen Gehäuse 13 untergebracht ist. Die
zeichnerisch nicht dargestellten Primärwicklungsausleitungen sind von einem Ausleitungsrohr
14 und von einer vorzugsweise kapazitiv gesteuerten Durchführung 15 koaxial umgeben.
Der hermetische Abschluß nach außen wird durch einen mit Rippen versehenen Isolator
16 bewirkt. Der Durchführungsraum 17 ist mittels eines Isoliergases, insbesondere
Schwefelhexafluorid, niedrigeren Druckes von etwa 1 - 2 bar ausgefüllt, das gleichzeitig
als Imprägniermittel für die Isolierung der Kondensatordurchführung 15 verwendet
wird. Die mechanische und gegebenenfalls auch die potentialmäßige Verbindung bzw.
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Überbrückung zwischen dem toroidförmigen Gehäuse 13 und dem Ausleitungsrohr
14 wird durch - in Fig. 3 näher dargestellte - stern- und schellenförmige Verbindungsstücke
18 hergestellt. Letztere werden Jedoch erst dann eingesetzt, wenn die vorgefertigten
Ringkerne 20 mit ihren Sekundärwicklungen 19 sowie die zur Festlegung des toroidförmigen
Gehäuses 13 und der sekundärbewickelten Eisenkerne 19, 20 dienenden speichen- oder
scheibenförmigen Stützisolatoren 21, 21a über die wenigstens annähernd U-förmigen
Schenkel des toroidförmigen Gehäuses 13 in ihre Betriebslage gebracht sind.
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Zum Festlegen der Sekundärwicklungen 19 mit ihren Ringkernen 20 dienen
ferner die im Druckgehäuse 22 eingearbeiteten Nischen
23. Das Druckgehäuse
22 ist längsgeteilt und besteht aus den schalenförmigen Teilen 24 und 25, die durch
eine umlaufende, druckfeste Dichtung 26 und zeichnerisch nicht dargestellte Schrauben
miteinander verbunden sind. Gegebenenfalls kann auch eine stoffschlüssige Verbindung
der schalenförmigen Gehäuseteile 24 und 25, beispielsweise durch Schweißen oder
geben, in Betracht gezogen werden.
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Sobald alle aktiven Stromwandlerteile eingebaut sind, werden die freien
Enden des die Primärwicklung 12 enthaltenden toroidförmigen Gehäuses 13 und das
Rohrende des Ausleitungsrohres 14 mit einem zwei- oder mehrteiligen, stern- und
schellenförmigen Verbindungsstück 18 an den Stoßfugen 29, 30 und 31 und an dessen
Nahtstellen mechanisch und elektrisch verbunden sowie gasdicht und druckfest abgedichtet.
Je nach Wandstärke und Materialart der Rohrenden und des schellenförmigen Verbindungsstückes
18 können die Enden dieser Teile ein- oder mehrstufig abgesetzt und ineinandergeschoben
werden, so daß eine Art Labyrinthdichtung erzielt wird.
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Gegebenenfalls kann man die Dichtungsstellen vor dem Ineinanderschieben
der Teile noch mit einem Klebemittel versehen. Da auf die Außenwände dieser Teile
durch das Isoliergas ein verhältnismäßig hoher Druck (vorzugsweise im Bereich zwischen
3 bis 10 bar, beispielsweise bei Verwendung von Schwefelhexafluorid) ausgeübt wird,
ist es von Vorteil, wenn die Stoß- und Nahtstellen zusätzlich mit einem druckfesten
Rohr- oder Schlauchstück 32 überzogen und abgedichtet werden, das gegebenenfalls
auf seiner Innenseite mit Klebstoff versehen ist oder verschweißt wird, wie dies
in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Falle überragen die Schlauchstücke 32 die benachbarten
Oberflächenteile der Rohre 13, 14 in radialer Richtung um die Wandstärke dieser
Schlauchstücke
32. Dies ist in vielen Fällen auf die Wirkungsweise
des Hochspannungsstromwandlers ohne Einfluß.
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Wie Fig. 4 in vergrößertem Maßstab zeigt, lassen sich diese radialen
Überstände aber auch grundsätzlich vermeiden. Die Rohrwandung mit der Wandstärke
a ist in diesem Falle zweifach stufenweise abgesetzt. Der gegenseitige Abstand der
Rohrenden in axialer Richtung ist mit b bezeichnet. Zur Ausfüllung der ersten Stufe
werden zu beiden Seiten eines T-förmigen Einsatzstückes 33 die beiden Rohrenden
aufgeschoben und gegebenenfalls verklebt. Zur bündigen Ausfüllung der zweiten Stufe
wird ein bereits vorher auf eines der beiden Rohrenden im aufgerollten Zustand aufgebrachtes
Schlauchstück 34 mit entsprechender Wandstärke über sich selbst abgerollt, so daß
es die in Fig. 4 gezeigte Lage einnimmt. Erforderlichenfalls kann auch hierbei die
vom Schlauchstück 34 abgedeckte Stelle vorher mit Klebstoff versehen werden.
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Nach der Verbindung und Abdichtung des Ausleitungsrohres 14 und der
Durchführung 15 mit dem sternförmigen, schellenförmigen Verbindungsstück 18, der
druckfesten Verbindung der beiden Gehäuseteile 24 und 25 und nach der druckfesten
Verbindung des Isolators 16 an einem umlaufenden Flanschstück des Druckgehäuses
22 wird der Gehäuseinnenraum 27 des Druckgehäuses 22 über zeichnerisch nicht dargestellte
Ventileinrichtungen mit Isoliergas, vorzugsweise Schwefelhexafluorid, mit einem
Druck von etwa 3 - 10 bar gefüllt, wodurch man eine ausgezeichnete Isolier- und
Wärmeableitungswirkung erhält. Bei Verwendung anderer Isoliergase kann auch ein
höherer Druck angezeigt sein.
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Damit das Isoliergas ohne große Widerstände sämtliche gammern des
Gehäuseinnenraumes 27 durchströmen kann, sind die scheibenförmigen Stützisolatoren
21a mit Durchgangsöffnungen 28 versehen. Letztere können Jedoch auch durch entsprechende
Ausschnitte von den scheibenförmigen Sttzisolatoren 21a selbst gebildet werden.
Anstatt scheibenförmiger Stützisolatoren 21a können auch speichenförmige Stützisolatoren
21 verwendet werden, wie die Fig. 1 und 2 verdeutlichen.
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Die für die Erfindung nicht wesentlichen Teile der äußeren Hülle des
Hochspannungsstromwandlers, wie der Uberwurfisolator und der Wandlerkopf, gegebenenfalls
mit Umschalteinrichtungen, sind in der Zeichnung nur schematisch oder gar nicht
dargestellt.
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Die wesentlichen Fertigungsstufen für einen Hochspannungsstromwandler
gemäß der vorliegenden Erfindung laufen günstigerweise wie folgt ab: Maschinelle
Herstellung der Durchführung, gegebenenfalls Kondensatordurchführung 15; Maschinelle
Herstellung fugenloser, gewickelter Ringkerne aus magnetisch weichem Bandmaterial.
Maschinelle Aufbringung der Sekundärwicklungen auf diese Kerne; Auffädeln der sekundärbewickelten
Eisenkerne 19, 20 auf das toroidförmige Gehäuse 13; Festlegung der sekundärbewickelten
Eisenkerne 19, 20 in den Nischen 23 und deren Zentrierung in bezug auf das toroidförmige
Gehäuse 13 mittels der scheibenförmigen Stützisolatoren 21a;
Einfädeln
der Primärwicklung 12 in das toroidförmige Gehäuse 13; gegebenenfalls vorherige
Herstellung und Einbringung der Primärwicklung 12 in ein in seiner Längsmittelebene
geteiltes toroidförmiges Gehäuse 13; Aufstülpen des Ausleitungsrohres 14 über die
Ausleitungen der Primärwicklung 12; Einsetzen und Verbinden des zwei oder mehrteiligen
sternförmigen, schellenförmigen Verbindungsstückes 18 mit dem toroidförmigen Gehäuse
13 und dem Ausleitungsrohr 14; mechanische Befestigung und Abdichtung der Stoßfugen
zwischen dem schellenförmigen Verbindungsstück und den Rohrteilen 13, 14; Aufschieben
der Durchführung, vorzugsweise Kondensatordurchführung, die gleichzeitig die Trennung
und Abdichtung der beiden Druckräume übernimmt; Einlegung der Dichtung 26 zwischen
den beiden Hälften 24, 25 des Druckgehäuses 22 und gasdichte Verbindung dieser beiden
Gehäusehälften; Aufsetzen des vorzugsweise aus Porzellan bestehenden Außenisolators
und des Kopfes mit dessen kundenseitigen Anschlüssen.
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Der Hochspannungsstromwandler gemäß der Erfindung zeichnet sich insbesondere
dadurch aus, daß jegliche Bandagierarbeit für die Isolierung seiner Aktivteile von
Hand entfällt. Das Einbringen der sekundärbewickelten Eisenkerne durch die Lücke
des toroidförmigen Gehäuses und deren Zentrierung in bezug auf das toroidförmige
Gehäuse ist äußerst einfach und wenig zeitaufwendig. Sämtliche Isolierteile können
vorgefertigt und bei Bedarf, wie oben im einzelnen beschrieben, baukastenförmig
zusammengesetzt werden.
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Darüber hinaus bedarf es auch nicht des sonst üblichen Ausdehnungsgefäßes
im Wandlerkopf. Vielmehr kann die in dem toroidförmigen Gehäuse druckdicht untergebrachte
Primärwicklung unmittelbar mit der atmosphärischen Außenluft in Verbindung stehen.
Neben den beiden Druckräumen mit unterschiedlichen Gasdrücken im Durchführungsraum
und im Gehäuseinnenraum des Druckgehäuses ist also innerhalb des toroidförmigen
Gehäuses der Primärwicklung ein dritter Druckraum mit Atmosphärendruck vorhanden.
Andererseits ist es natürlich grundsätzlich möglich, auch das toroidförmige Gehäuse
gegenüber der Atmosphäre abzudichten und gegebenenfalls mit einem als Korrosionsschutz
wirkenden Gas, wie Schwefelhexafluorid, Stickstoff oder dergleichen, zu füllen.
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