DE4340020A1

DE4340020A1 - Inductive electrical converter

Info

Publication number: DE4340020A1
Application number: DE4340020A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Reichl
Original assignee: Sachsenwerk AG; AEG Sachsenwerk GmbH
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1995-06-01
Also published as: EP0654803A1; EP0654803B1; DE59404946D1

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven elektrischen Wandler gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to an inductive electrical Converter according to the preamble of the first claim.

Es ist bei Strom- oder Spannungswandlern insbesondere für die Mittelspannungstechnik ganz allgemein bekannt, eine zumindest einseitig an Hochspannungspotential gelegte Primärwicklung mit einer galvanisch davon getrennten Sekundärwicklung über einen weichmagnetischen Kern, insbesondere einen Schnittbandkern aus elektrisch und magnetisch gut leitendem Kernblech induktiv zu koppeln. Derartige Wandler arbeiten nach dein Transformatorprinzip, wonach das Übersetzungsverhältnis zwischen Ober- und Unterspannung gleich dem Windungszahlverhältnis zwischen einer Primärspule und einer Sekundärspule ist. Da das sich daraus ergebende Spannungsteilerverhältnis in der erforderlichen Genauigkeit nur für nahezu unbelastete Wicklungen zutrifft, wird ein entsprechend aufgebauter Spannungswandler hinsichtlich seiner magnetischen Kernbelastung wie ein leerlaufender Transformator dimensioniert. Bei dieser üblichen Bauart ergibt sich in Folge der notwendigen elektrischen Isolation zwischen den Wicklungen und gegen Erdpotential eine vorbestimmte Baugröße, die auch durch eine Änderung der zu übertragenden elektrischen Leistung nur geringfügig veränderbar ist. Zur günstigen Gestaltung des Hochspannungsanschlusses und zur Optimierung der dielektrischen Verhältnisse zum Erdpotential hin ist die Hochspannungswicklung immer horizontal bzw. parallel zur geerdeten Befestigungsfläche angeordnet. Die Hochspannungswicklung selbst ist als Lagenwicklung ausgeführt. Die Niederspannungswicklung liegt räumlich konzentrisch unter der Hochspannungswicklung mit paralleler Lagenanordnung und gemeinsamer, deckungsgleicher Mittelachse.It is especially useful for current or voltage transformers the medium voltage technology is very well known, one at least unilaterally connected to high voltage potential Primary winding with a galvanically separated one Secondary winding over a soft magnetic core, in particular a cutting tape core made of electrical and to couple magnetically well conductive core sheet inductively. Such converters work according to the transformer principle, after which the transmission ratio between upper and Undervoltage equal to the number of turns ratio between a primary coil and a secondary coil. Since that is resulting voltage divider ratio in the required accuracy only for almost unloaded If windings apply, a correspondingly constructed one is used Voltage converter in terms of its magnetic Core load like an idling transformer dimensioned. With this usual design, the result is Consequence of the necessary electrical insulation between the Windings and a predetermined against ground potential Size, which can also be transferred by changing the electrical power is only slightly changeable. For favorable design of the high-voltage connection and Optimization of the dielectric conditions for The high-voltage winding is always earth potential horizontal or parallel to the grounded mounting surface arranged. The high voltage winding itself is as Layer winding carried out. The low voltage winding lies spatially concentric with the high-voltage winding parallel layer arrangement and common, congruent Central axis.

Der Erfindung liegt die Erfindung zugrunde, bei einem elektrischen Wandler gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche eine Verminderung des Bauvolumens erzielt wird.The invention is based on the invention, in one electrical converter according to the preamble of the first Claim to take measures through which a Reduction of the construction volume is achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.This object is achieved according to the invention by the characteristic features of the first claim.

Bei einer Ausgestaltung eines Wandlers gemäß der Erfindung besteht zumindest im Bereich der Primärwicklung ein benachbarter Kernteil aus einem das erforderliche Wechselstrommagnetfeld gut leitenden Magnetmaterial, dessen elektrische Leitfähigkeit jedoch extrem niedrig ist. Ein entsprechendes, hochohmiges Magnetmaterial besteht beispielsweise aus Ferrit, insbesondere auf der Basis von Nickel-Zink-Kobald-Eisen-Oxiden. Ferner ist die Achse der Hochspannungswicklung vertikal bzw. im rechten Winkel zur geerdeten Befestigungsfläche angeordnet. Die Hochspannungswicklung selbst ist als Kammerwicklung ausgeführt. Die Niederspannungswicklung ist stirnseitig und zwar erdpotentialseitig an die Hochspannungskammerwicklung angefügt. Die Mittelachse der beiden Spulen befindet sich vorzugsweise auf einer Linie, ist jedoch im Gegensatz zur bekannten Anordnung hintereinander anschließend. Die Besonderheit eines so ausgebildeten Wandlers besteht darin, daß das elektrische Potential in der Primärwicklung wie im Magnetkern in etwa gleichem Maß über die Strecke längs der Primärwicklung abgebaut wird. Das führt zu geringen Potentialunterschieden zwischen der Primärspule und den benachbarten Abschnitten des Magnetkerns, so daß entsprechend geringe Isolationsabstände erforderlich sind. In a configuration of a converter according to the invention exists at least in the area of the primary winding neighboring core part from a the required AC magnetic field, highly conductive magnetic material, the however, electrical conductivity is extremely low. A corresponding, high-resistance magnetic material for example made of ferrite, in particular based on Nickel-zinc cobalt-iron oxides. Furthermore, the axis of the High voltage winding vertically or at right angles to grounded mounting surface. The High voltage winding itself is as a chamber winding executed. The low voltage winding is on the front and on the earth potential side to the high-voltage chamber winding added. The central axis of the two coils is located preferably on a line, but is in contrast to known arrangement one after the other. The The special feature of a transducer designed in this way is that that the electrical potential in the primary winding as in Magnetic core to approximately the same extent over the distance along the Primary winding is reduced. That leads to minor Potential differences between the primary coil and the adjacent sections of the magnetic core so that accordingly small insulation distances are required.

Hierdurch ergibt sich eine extrem kleine Bauform. Dabei ist es möglich, einen ggf. auch elektrisch leitenden, unmittelbar der Primärspule zugeordneten Kernteil zusammen mit dem betreffenden Ende der Primärwicklung an Hochspannungspotential und das räumlich davon entfernte, einem Massenanschluß der Primärwicklung zugeordnete, ggf. wiederum elektrisch leitenden Kernteil an Massepotential anzuschließen, wenn der oder die dazwischenliegenden Kernteile aus dem elektrisch hochohmigen Magnetmaterial bestehen.This results in an extremely small design. It is it is possible to use an electrically conductive core part assigned directly to the primary coil with the relevant end of the primary winding High voltage potential and the spatially distant assigned to a mass connection of the primary winding, possibly again electrically conductive core part at ground potential connect if the one or the in between Core parts made of the electrically high-resistance magnetic material consist.

Die Primärspule des Spannungswandlers wird vorzugsweise nach Art einer axial langgestreckten Kammerspule ausgebildet, in welcher der Wicklungsdraht beginnend an einem axialen Ende fortlaufend so aufgewickelt wird, daß das andere Wicklungsende am gegenüberliegenden Spulenkörperende liegt. Insbesondere werden in axialer Richtung aufeinanderfolgende einzelne Kammern beginnend von einem Spulenkörperende aus nacheinander vorzugsweise mehrlagig bewickelt, bis schließlich das Wicklungsende aus der letzten Kammer am axial gegenüberliegenden Ende ausgeführt werden kann. Es tritt dann eine durch die Kammern vorgegebene stufige Reduzierung des Spannungspotentials über die axiale Länge der Kammerspule auf. Bei hochohmigem Magnetkernmaterial ergibt sich durch die elektrische Kapazität der Wicklung eine entsprechende Spannungsverteilung über die betreffende Länge der in der Kammerspule bzw. an deren Außenseite geführten Magnetkernteile. Benachbart zu dem an Masse anzuschaltenden Wicklungsende der Primärspule wird hierbei die Sekundärspule in eine zusätzliche Kammer eingewickelt, wobei der betreffende Spulenkörper auch eigenständig ausgebildet sein kann. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Spulenkörper auf getrennten Wickelmaschinen mit unterschiedlichen Drahtstärken zu bewickeln. Der Magnetkern kann insgesamt aus dem hochohmigen Magnetmaterial bestehen. The primary coil of the voltage converter is preferred in the manner of an axially elongated chamber coil formed, in which the winding wire begins one axial end is continuously wound so that the other end of the winding on the opposite Coil end is. In particular, be in axial Direction of successive individual chambers starting from a bobbin end from one after the other preferably wrapped in multiple layers until finally the end of the winding the last chamber at the axially opposite end can be executed. Then one passes through the Chambers staged reduction of the Voltage potential over the axial length of the chamber coil on. For high-resistance magnetic core material, the electrical capacity of the winding is a corresponding one Stress distribution over the length concerned in the Chamber coil or guided on the outside Magnetic core parts. Adjacent to that to be connected to ground The winding end of the primary coil is the Secondary coil wrapped in an additional chamber, the coil body in question also independently can be trained. This makes it possible to individual bobbins on separate winding machines with to wind different wire thicknesses. The magnetic core can consist of the high-resistance magnetic material.

Bei Verwendung von axial nebeneinanderliegenden Spulen ist es zweckmäßig, den Magnetkern aus zwei mit ihren offenen Seiten aneinanderanstoßenden, im Querschnitt E-förmigen Kernteilen zu bilden, deren Mittelschenkel zentral in die Primär- und Sekundärwicklung von gegenüberliegenden Seiten aus eintauchen, wobei ihre Außenschenkel diese Wicklungen zumindest über einen Teil ihres Umfanges umschließen. Die Kernhälften können dabei auch als aneinandergefügte Topfkerne ausgebildet sein. Für einen mechanisch wie elektrisch stabilen Aufbau des Wandlers ist es zweckmäßig, die Hohlräume im Bereich der Wicklung sowie den Außenmantel und zumindest eine Stirnseite des Magnetkerns und, soweit offen, auch der Wicklungen mit einem fließfähigen, aushärtenden Isoliermaterial auszugießen bzw. zu umgießen. Dabei können an der Mantelaußenfläche umlaufende Rippen zur Verlängerung der axial wirksamen Isolierstrecke vorgesehen sein. Außerdem kann beispielsweise in der stirnseitigen Vergußmasse ein Anschlußelement für die Verbindung mit dem hochspannungsseitig anzuschließenden Wicklungsende der Primärwicklung vorgesehen sein. Das Anschlußelement befindet sich dabei benachbart zum betreffenden Wicklungsende.When using axially adjacent coils it expedient to make the magnetic core out of two with their open Sides abutting, cross-sectionally E-shaped To form core parts, the middle leg in the center Primary and secondary winding from opposite sides plunge out, their outer legs making these windings enclose at least part of their circumference. The Core halves can also be joined together Pot cores should be formed. For a mechanical like electrically stable construction of the converter, it is appropriate the cavities in the area of the winding and the outer jacket and at least one end face of the magnetic core and, to the extent open, even the windings with a flowable, pouring out or pouring around the insulating material. Here, circumferential ribs can be on the outer surface of the jacket Extension of the axially effective insulation section is provided his. In addition, for example, in the front Potting compound a connection element for connection to the winding end to be connected on the high voltage side Primary winding may be provided. The connector is located adjacent to the relevant one Winding end.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Potentialsteuerung längs des Magnetkernes galvanisch oder kapazitiv durchzuführen. Im ersten Fall wird der Magnetkern jeweils einseitig an Hochspannung bzw. Erdpotential galvanisch angelegt, während er im zweiten Fall gegen Hochspannung und/oder gegen Erdpotential isoliert ist und die Potentialsteuerung nur über die relativ großen Kapazitäten zwischen den Wicklungsabschnitten und den benachbarten Kernteilen erfolgt.Basically, there is the possibility that Potential control along the magnetic core galvanically or to perform capacitively. In the first case, the magnetic core one-sided at high voltage or earth potential galvanically applied, while in the second case against High voltage and / or isolated from earth potential and the potential control only over the relatively large Capacities between the winding sections and the neighboring core parts takes place.

Werden die Wicklungen mit Abstand nebeneinander angeordnet, dann kann ein O-förmiger Magnetkern verwendet werden, bei dem zumindest die die beiden Wicklungen magnetisch koppelnden Kernteile aus dem hochohmigen Magnetmaterial bestehen. Die die Wicklungen durchsetzenden Kernteile können dagegen aus hochpermeablen, elektrisch gut leitfähigen Werkstoffen, insbesondere aus metallischen Magnetblechen bestehen. Bei der Anwendung eines O-Kerns kann die Primärwicklung auch durch den stromführenden Leiter ersetzt werden, der z. B. nahe einem Endschenkel durch den freien Querschnitt des Kern hindurchgeführt wird, wobei dann der Wandler als Stromwandler aufgebaut ist. Auch hierbei kann der Kern vollständig aus elektrisch isolierenden Kernmaterial oder aber ggf. die den Wicklungen bzw. dem stromführenden Leiter benachbarten Magnetkernteile zur Verminderung des magnetischen Widerstandes aus elektrisch gut leitenden Magnetmaterialien bestehen und nur wieder die verbindenden Schenkel aus dem hochohmigen Material bestehen.If the windings are spaced side by side, then an O-shaped magnetic core can be used at which at least the two windings are magnetic coupling core parts made of high-resistance magnetic material consist. The core parts penetrating the windings can, however, from highly permeable, electrically good conductive materials, especially metallic ones Magnet sheets exist. When using an O-core the primary winding can also be powered by the Head to be replaced, the z. B. near an end leg is passed through the free cross section of the core, in which case the converter is constructed as a current converter. Also here the core can be made entirely of electrical insulating core material or possibly the windings or the magnetic core parts adjacent to the current-carrying conductor to reduce the magnetic resistance electrically well conductive magnetic materials exist and only again the connecting legs from the high-resistance Material.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in zusätzlichen Ansprüchen niedergelegt.Further advantageous embodiments of the invention are in additional claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Prinzipskizzen von verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below on the basis of the schematic diagrams of various embodiments explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Spannungswandler mit Kammerspule im Längsschnitt, Fig. 1 a voltage transformer with chamber coil in longitudinal section;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Spannungswandler gemäß Fig. 1. Fig. 2 shows a cross section through the voltage converter of FIG. 1.

Fig. 3 einen aus unterschiedlichen Magnetwerkstoffen aufgebauten Magnetkern für den Spannungswandler nach Fig. 1, Fig. 3 is a composed of different magnetic materials magnetic core for the voltage converter of FIG. 1,

Fig. 4 einen Spannungswandler mit räumlich getrennten, radial nebeneinanderliegenden Wicklungen, Fig. 4 is a voltage transformer with spaced, radially adjacent windings,

Fig. 5 in einer schematischen Seitenansicht einen Stromwandler und Fig. 5 is a schematic side view of a current transformer and

Fig. 6 den Stromwandler nach Fig. 5 in einem Längsschnitt. Fig. 6 shows the current transformer of FIG. 5 in a longitudinal section.

Ein induktiver elektrischer Wandler, der vorzugsweise für die Spannungs- oder Strommessung in Mittelspannungsnetzen geeignet ist, weist einen für Wechselstrombetrieb geeigneten weichmagnetischen Kern 1 auf, dem eine Primärwicklung 2 und eine Sekundärwicklung 3 zugeordnet sind. Die senkrecht bzw. rechtwinkelig zur geerdeten Befestigungsfläche stehende Primärwicklung wird bei Spannungswandlern einerseits an die zu messende Hochspannung und andererseits an Massepotential angeschaltet, während die Sekundärwicklung ein Niederspannungssignal für Meß- oder Steuerzwecke abgibt. Hierbei besteht der Magnetkern 1 zumindest in dem oder den der Primärspule 2 benachbarten Abschnitten aus einem zwar magnetisch gut leitenden Magnetmaterial, das jedoch eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit also einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Hierfür eignet sich insbesondere ein Ferrit, der insbesondere auf der Basis von Nickel-Zink-Kobald-Eisen-Oxiden aufgebaut ist. Im Magnetkern 1 entsteht dadurch nicht über seine Ausdehnung hinweg gleiches elektrisches Potential, vielmehr paßt sich das Spannungspotential des hochohmigen Magnetkerns entweder über eine direkte erd- bzw. hochspannungsseitige Verbindung und/oder über die Spannungskopplung infolge von Wicklungskapazitäten an das benachbarte Potential insbesondere der Primärwicklung an. Das Spannungspotential wird somit sowohl in der Primärwicklung wie im benachbarten Magnetkern in etwa gleichem Male über die Strecke längs der Primärwicklung abgebaut. Hieraus ergibt sich ein entsprechend geringer Potentialunterschied zwischen benachbarten Wicklungs- und Kernteilen, so daß nur entsprechend geringe Isolationsabstände erforderlich sind. Das Bauvolumen des Wandlers verringert sich dadurch erheblich.An inductive electrical converter, which is preferably suitable for voltage or current measurement in medium-voltage networks, has a soft-magnetic core 1 suitable for AC operation, to which a primary winding 2 and a secondary winding 3 are assigned. The primary winding, which is perpendicular or at right angles to the grounded mounting surface, is connected to voltage transformers on the one hand to the high voltage to be measured and on the other hand to ground potential, while the secondary winding emits a low voltage signal for measurement or control purposes. Here, the magnetic core 1 consists, at least in the section (s ) adjacent to the primary coil 2, of a magnetic material that is magnetically highly conductive, but which has a very low electrical conductivity, ie a high electrical resistance. A ferrite is particularly suitable for this purpose, which is constructed in particular on the basis of nickel-zinc cobalt-iron oxides. In the magnetic core 1 , this does not result in the same electrical potential across its extent, but rather the voltage potential of the high-resistance magnetic core adapts either via a direct earth or high-voltage connection and / or via the voltage coupling as a result of winding capacitances to the adjacent potential, in particular the primary winding. The voltage potential is thus reduced in the primary winding as well as in the adjacent magnetic core approximately the same time over the distance along the primary winding. This results in a correspondingly small potential difference between adjacent winding and core parts, so that only correspondingly small insulation distances are required. The construction volume of the converter is thereby reduced considerably.

Gemäß Fig. 1 besteht der Magnetkern 1 aus durchgehend gleichem Magnetmaterial, das eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Dabei ist die senkrecht bzw. rechtwinklig zur geerdeten Befestigungsfläche oder Grundfläche 7 stehende Primärspule dieses als Spannungswandler ausgebildeten Wandlers nach Art einer Kammerspule aufgebaut, bei welcher der Wicklungsdraht in einen in einzelne Kammern unterteilten Spulenkörper 4 eingewickelt ist. Die einzelnen Kammern liegen dabei in axialer Richtung der Primärspule 2 nebeneinander, wobei der Wicklungsdraht von einem Spulenkörperende 5 aus zunächst in eine axial erste endständige Kammer des Spulenkörpers 4 eingewickelt wird. Bei ausreichender Füllung der ersten Kammer wird der Wicklungsdraht zur nachfolgenden zweiten Kammer geführt und nach deren ausreichender Bewicklung weiter von Kammer zu Kammer, bis die der Primärwicklung zugeordnete letzte Kammer des Spulenkörpers mit der erforderlichen Windungszahl versehen ist. Die Potentialverteilung in der Primärwicklung nimmt somit im wesentlichen stufenförmig vom an Hochspannung zu legenden oberen Wicklungsende 5 bis zum unteren an Massepotential zu legenden Wicklungsende 6 über die axiale Länge ab. Aufgrund des wie elektrisches Isoliermaterial wirkenden Magnetkerns wird beispielsweise nicht das an der unteren, unisolierten Grundfläche 7 des Magnetkerns 1 anliegende Massepotential bis in den Bereich des oberen Wicklungsendes verschleppt. Vielmehr wirkt der Magnetkern über seine gesamte Länge als elektrischer Isolator, so daß zusätzliche Isolationsmaßnahmen weitgehend minimiert werden können. Referring to FIG. 1, the magnetic core 1 through the same magnetic material having a low electrical conductivity. The perpendicular, or at right angles to the grounded mounting surface or base surface 7 of this primary coil designed as voltage converter transformer is constructed in the manner of a chamber coil in which the winding wire is wrapped in a divided into individual chambers bobbin. 4 The individual chambers lie next to one another in the axial direction of the primary coil 2 , the winding wire being initially wound from a coil former end 5 into an axially first end chamber of the coil former 4 . If the first chamber is sufficiently filled, the winding wire is guided to the subsequent second chamber and, after it has been sufficiently wound, it is passed from chamber to chamber until the last chamber of the coil former, which is assigned to the primary winding, is provided with the required number of turns. The potential distribution in the primary winding thus decreases substantially in steps from the upper winding end 5 to be connected to high voltage to the lower winding end 6 to be connected to ground potential over the axial length. Because of the magnetic core, which acts like electrical insulating material, for example the ground potential present on the lower, uninsulated base area 7 of the magnetic core 1 is not carried over into the region of the upper winding end. Rather, the magnetic core acts as an electrical insulator over its entire length, so that additional insulation measures can be largely minimized.

In der axialen Verlängerung der Primärwicklung 2 befindet sich die Sekundärwicklung 3, die vom gleichen Magnetkern 1 eingeschlossen ist. Die Sekundärwicklung ist dabei benachbart zum an Masse anzuschaltenden Wicklungsanschluß 6 angeordnet, so daß eine ggf. dazwischenliegende elektrische Isolierschicht 8 nur auf das Spannungspotential der Sekundärwicklung abgestimmt zu sein braucht.In the axial extension of the primary winding 2 is the secondary winding 3 , which is enclosed by the same magnetic core 1 . The secondary winding is arranged adjacent to the winding connection 6 to be connected to ground, so that an electrical insulating layer 8 which may be in between need only be matched to the voltage potential of the secondary winding.

Wenn der Magnetkern 1 aus Kostengründen oder aus Gründen der Permeabilitätswerte nicht insgesamt aus dem elektrisch hochohmigen Magnetmaterial bestehen soll, dann kann der Magnetkern 1 nach Fig. 1 gemäß Fig. 3 aus unterschiedlichen magnetischen Materialien aufgebaut werden. Hierbei genügt es, wenn der axial parallel zur Primärwicklung verlaufende Kernteil 1.1 sowohl des Spulenkörpers wie auch außerhalb desselben aus dem hochohmigen Magnetmaterial besteht, während ein als oberes Joch wirkender, die Kernteile 1.1 verbindender Kernteil 1.2 ebenso wie ein insbesondere die Sekundärwicklung 3 aufnehmender Kernteil 1.3, der ebenfalls die Kernteile 1.1 miteinander verbindet, aus hochpermeablem Magnetwerkstoff gefertigt wird. Dabei kann der untere Kernteil 1.3 ggf. auch einen Teil der Sekundärspule im Bereich des geerdeten Wicklungsanschlusses 6 axial übergreifen. Die durch die hochohmigen Magnetkernteile 1.1 gebildete Isolationsstrecke entlang der mit Hochspannung belasteten Primärspule bleibt dabei erhalten. Es wird jedoch durch die Kernteile 1.2 und 1.3 eine Verminderung des magnetischen Widerstandes im Magnetkreis herbeigeführt, ohne die elektrischen Eigenschaften zu mindern. Dabei kann der obere Kernteil 1.2 unmittelbar mit dem zu messenden Hochspannungspotential und der untere Kernteil 1.3 mit Massepotential verbunden sein. Jedenfalls bedarf eine Durchführung des oberen Wicklungsendes durch den Kernteil 1.2 keiner besonderen elektrischen Isolation. If the magnetic core 1 should not consist entirely of the electrically high-resistance magnetic material for reasons of cost or for reasons of permeability values, then the magnetic core 1 according to FIG. 1 according to FIG. 3 can be constructed from different magnetic materials. It is sufficient here if the core part 1.1, which runs axially parallel to the primary winding, both of the coil former and outside of it, consists of the high-resistance magnetic material, while a core part 1.2 , which acts as an upper yoke and connects the core parts 1.1 , as well as a core part 1.3 , in particular accommodating the secondary winding 3 which also connects the core parts 1.1 together, is made of highly permeable magnetic material. The lower core part 1.3 can optionally also axially overlap a part of the secondary coil in the region of the grounded winding connection 6 . The insulation path formed by the high-resistance magnetic core parts 1.1 along the primary coil loaded with high voltage is retained. However, the core parts 1.2 and 1.3 reduce the magnetic resistance in the magnetic circuit without reducing the electrical properties. The upper core part 1.2 can be connected directly to the high-voltage potential to be measured and the lower core part 1.3 can be connected to ground potential. In any case, the upper end of the winding does not require any special electrical insulation through the core part 1.2 .

Der Magnetkern gemäß den Fig. 1 bis 2 besteht aus zwei mit ihren offenen Seiten aneinander anstoßenden und in ihrer Form E-förmigen Kernteilen, wobei die Mittelschenkel 1.13 zentral in die Primär- bzw. Sekundärwicklung 2, 3 eintauchen und die Außenschenkel 1.11, 1.12 diese Wicklungen 2, 3 zumindest über einen Teil ihres Umfangs umschließen. Soll im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 2 ein voller Umschluß der Wicklungen 2, 3 erfolgen, dann werden für die Kernteile Topfkerne verwendet.The magnetic core according to FIGS. 1 to 2 consists of two core parts which abut one another with their open sides and are E-shaped in their shape, the central limbs 1.13 immersing centrally in the primary or secondary winding 2, 3 and the outer limbs 1.11 , 1.12 these Enclose windings 2, 3 at least over part of their circumference. In contrast to the embodiment according to FIG. 2, if the windings 2, 3 are to be completely enclosed, then pot cores are used for the core parts.

Zur Erzielung einer ausreichenden elektrischen wie mechanischen Stabilität werden die Hohlräume zwischen dem Kern 1 und den Wicklungen 2, 3 und auch die nach außen freien Mantelflächen dieser Teile mit fließfähigem, aushärtendem Isoliermaterial 9 dicht und blasenfrei aus bzw. umgossen. Dabei kann die Grundfläche 7 ohne Isolierschicht bleiben. Die äußere Isolierschicht 9 kann dabei gleichzeitig mit umlaufenden, radial nach außen gerichteten Rippen 10 versehen werden, welche die Isolierstrecke zwischen einem in den oberen Abschluß 11 der Isolierschicht eingegossenen, mit dem oberen Wicklungsende 5 verbundenen Anschlußelement 12 und der Grundfläche 7 verlängern. Die äußere Isolierschicht 9 kann zusätzlich im Bereich ihres Mantels mit einem Klemmenkasten 13 versehen sein, der die notwendigen Anschlußklemmen für die Sekundärwicklung 3 und ggf. für den Erdanschluß 6 der Primärwicklung 2 aufnimmt.In order to achieve adequate electrical and mechanical stability, the cavities between the core 1 and the windings 2 , 3 and also the outside surfaces of these parts which are free from the outside are poured out or encapsulated with flowable, hardening insulating material 9 in a sealed and bubble-free manner. The base 7 can remain without an insulating layer. The outer insulating layer 9 can at the same time be provided with circumferential, radially outwardly directed ribs 10 which extend the insulating distance between a connection element 12 cast into the upper end 11 of the insulating layer and connected to the upper winding end 5 and the base area 7 . The outer insulating layer 9 can additionally be provided in the area of its jacket with a terminal box 13 which receives the necessary connection terminals for the secondary winding 3 and, if appropriate, for the earth connection 6 of the primary winding 2 .

Gemäß Fig. 4 ist bei einem Stromwandler der Magnetkern als O-Kern ausgebildet, wobei die Primärspule 2 und/oder die Sekundärspule 3 auf parallel zueinander verlaufenden Kernteilen 1.14 und 1.15 sitzen. Diese Kernteile 1.14 und 1.15 durchgreifen die radial nebeneinander angeordneten Wicklungen 2, 3 jeweils beidseitig und bestehen aus elektrisch wie magnetisch hochleitendem Magnetmaterial. Die notwendige feste magnetische Kopplung zwischen diesen Kernteilen 1.14 und 1.15 erfolgt dabei durch weitere Kernteile 1.16, die jeweils überstehende Enden der Kernteile 1.14 und 1.15 miteinander verbinden und so den magnetischen Kreis schließen. Bei diesem Aufbau können die metallischen Kernteile 1.14 und 1.15 zumindest durch kapazitive Kopplung an Hochspannungspotential bzw. an Massepotential liegen, jedoch übernehmen bei guter magnetischer Kopplung die zwischengefügten Kernteile 1.16 aus elektrisch isolierendem Magnetmaterial die erforderliche Potentialtrennung. Dabei kann die Primärwicklung direkt auf den ihr zugeordneten Kernteil 1.14 und die Sekundärwicklung 3 direkt auf den ihr zugeordneten Kernteil 1.15 aufgewickelt sein. Selbstverständlich können auch die beiden Kernteile 1.14 und 1.15 aus elektrisch isolierendem und magnetisch hochleitfähigem Werkstoff bestehen.According to FIG. 4, in a current transformer the magnetic core is designed as an O-core, the primary coil 2 and / or the secondary coil 3 being seated on core parts 1.14 and 1.15 running parallel to one another. These core parts 1.14 and 1.15 pass through the windings 2, 3 arranged radially next to one another on both sides and consist of electrically and magnetically highly conductive magnetic material. The necessary solid magnetic coupling between these core parts 1.14 and 1.15 is carried out by further core parts 1.16 , which connect protruding ends of the core parts 1.14 and 1.15 to each other and thus close the magnetic circuit. With this construction, the metallic core parts 1.14 and 1.15 can be at least through capacitive coupling to high voltage potential or to ground potential, however, with good magnetic coupling, the interposed core parts 1.16 made of electrically insulating magnetic material take on the necessary electrical isolation. The primary winding can be wound directly on the core part 1.14 assigned to it and the secondary winding 3 can be wound directly on the core part 1.15 assigned to it. Of course, the two core parts 1.14 and 1.15 can also consist of electrically insulating and magnetically highly conductive material.

Soll ein Wandler dieser Art als Stromwandler Verwendung finden, dann wird gemäß den Fig. 5 und 6 ebenfalls ein etwa zu einem Rechteck ausgeformter O-förmiger Ringkern verwendet, der zumindest ebenfalls am Übergang von der Hochspannungsseite zur Sekundärwicklung 3 Kernteile aus dem elektrisch hochohmigen Kernmaterial aufweist. Dabei ist die Primärwicklung z. B. durch einen geradlinigen Leiterstab 2.1. ersetzt, der im Bereich des der Sekundärwicklung gegenüberliegenden Kernteils durch den freien Querschnitt innerhalb des Magnetkerns 1 hindurchgeführt ist. Dabei ist dieser Leiter 2.1 vorzugsweise lösbar durch den Magnetkern 1 hindurchgeführt, so daß der Magnetkern mit der Sekundärwicklung 3 auch auf Sammelschienen oder dergl. aufgeschoben werden kann. Eine elektrische Isolierung 9 umschließt auch hier den Kern 1 mit der Sekundärwicklung 3. Wird der Wandler in einem Raum angeordnet, der mit Isoliergas wie SF6 gefüllt ist, kann das Isoliermaterial 9, das nachträglich eingebracht ist, entfallen.If a converter of this type is to be used as a current transformer, then an O-shaped ring core shaped approximately into a rectangle is also used according to FIGS. 5 and 6, which at least likewise has 3 core parts made of the electrically high-resistance core material at the transition from the high-voltage side to the secondary winding . The primary winding is z. B. by a straight ladder rod 2.1 . replaced, which is guided in the region of the core part opposite the secondary winding through the free cross section within the magnetic core 1 . This conductor 2.1 is preferably detachably guided through the magnetic core 1 , so that the magnetic core with the secondary winding 3 can also be pushed onto busbars or the like. Electrical insulation 9 also surrounds the core 1 with the secondary winding 3 here . If the converter is arranged in a room which is filled with insulating gas such as SF6, the insulating material 9 , which is subsequently introduced, can be omitted.

Claims

1. Inductive electrical converter, in particular current or voltage converter for medium voltage, with a soft magnetic core for fixed magnetic coupling of high-voltage primary and galvanically isolated secondary winding, characterized in that the core ( 1 ) at least in the area of the primary winding ( 2 ) or in the area between the primary and secondary winding ( 2 , 3 ) consists of a magnetically conductive material with high electrical resistance.

2. Converter according to claim 1, characterized in that the primary coil ( 2 ) of a voltage converter in the manner of a chamber coil with a voltage potential falling in particular stepwise over the axial coil length is formed with respect to ground potential, that in the axial extension of the primary coil ( 2 ) the secondary coil ( 3 ) is and that the primary coil ( 2 ) at the winding end ( 6 ) adjacent to the secondary coil ( 3 ) is to be switched to ground potential.

3. Converter according to claim 1 or 2, characterized in that the core ( 1 ) consists overall of the high-resistance magnetic material.

4. Converter according to claim 2 or 3, characterized in that an axially parallel to the primary winding ( 2 ) core part ( 1.1 ) consists of the high-resistance magnetic material and another core part ( 1.2 ) at the high-voltage end of the primary winding ( 2 ) and a core part ( 1.3 ) in the area of the secondary coil ( 3 ) consists of electrically and magnetically highly conductive magnetic material.

5. Transducer according to claim 2 or one of the following, characterized in that the core ( 1 ) consists of two with their open sides abutting, in their shape E-shaped core parts, the central leg ( 1.13 ) centrally in the primary or Immerse the secondary winding ( 2 , 3 ) and the outer legs ( 1.11 , 1.12 ) enclose these windings ( 2, 3 ) at least over part of their circumference.

6. Converter according to claim 4 or 5, characterized in that the secondary winding ( 3 ) receiving core part ( 1.3 ) extends at least over the axial length of the secondary winding ( 3 ).

7. Converter according to claim 5 or 6, characterized in that the high-voltage side connection of the primary winding ( 2 ) adjacent, the middle leg ( 1.13 ) with the outer legs ( 1.11 ) connecting core plate ( 1.2 ) consists of electrically and magnetically highly conductive material.

8. Converter according to claim 1 or one of the following, characterized in that the core ( 1 ) in the region of the windings ( 2, 3 ) is poured with flowable, hardening insulating material ( 9 ).

9. Converter according to claim 1 or one of the following, characterized in that the core ( 1 ) and the windings ( 2 , 3 ) are coated at least in the lateral surface area and on the high-voltage side core plate ( 1.2 ) with flowable, hardening insulating material ( 9 ) and that an electrical connection element ( 12 ) is embedded in the electrical insulating material ( 9 , 11 ) adjacent to the high-voltage end ( 5 ) of the primary winding ( 2 ).

10. Transducer according to claim 1, characterized in that the primary coil ( 2 ) and / or the secondary coil ( 3 ) has a core part made of electrically and magnetically highly conductive magnetic material and that these core parts ( 1.14 , 1.15 ) on both ends from other core parts ( 1.16 ) high-resistance magnetic material are magnetically coupled.

11. Converter according to at least one of claims 1, 8, 9 or 10, characterized in that the core ( 1 ) is designed as an O-core, in the opposite core parts ( 1.14 , 1.15 ) on the one hand the primary winding ( 2 ) and on the other hand the Secondary winding ( 3 ) is assigned.

12. Transducer according to at least one of claims 1 and 8 to 11, characterized in that the primary winding of a current transformer is designed as a rectilinear conductor ( 2.1 ) through the core ( 1 ).

13. Transducer according to claim 12, characterized in that the conductor ( 2.1 ) is removably guided by the core ( 1 ).

14. Converter according to claim 1 or one of the following, characterized in that a high-voltage connection ( 5 ) of the primary winding ( 2 ) adjacent core part to high voltage and a secondary part ( 3 ) associated core part is to be coupled to ground potential.

15. Converter according to claim 1 or one of the following, characterized in that the high-resistance magnetic material a ferrite, in particular based on nickel-zinc Cobalt iron oxides.

16. Converter according to claim 1 or one of the following, characterized in that the axis of the high-voltage winding is vertical or approximately at right angles to a mounting or base surface ( 7 ).

17. Converter according to claim 1 or one of the following, characterized in that the axes of the primary and secondary windings ( 2 , 3 ) are arranged axially one behind the other.

18. Converter according to claim 1 or one of the following, characterized in that the magnetic core ( 1 ) with the windings ( 2 , 3 ) is arranged in a space filled with insulating gas, in particular in SF6.