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Kombinierter Strom- und Spannungswandler Das Patent 678
296 betrifft einen kombinierten Strom- und Spannungswandler, bei dem der
rahmenförmige Stromwandlerkern etwa die halbe Betriebsspannung führt und auf einander
gegenüberliegenden Schenkeln die durch Schubwicklungen miteinander gekoppelte Stromwandlerprimär-
und -sekundärwicklung trägt. Die Anordnung ist dort derart getroffen, daß die Hälfte
der Länge der unbewickelten Schenkel gleich oder größer als der überscblagweg der
halben Spannung ist, daß ferner die Isolation zwischen Stromwandlerkern und Primär-
bzw. Sekundärwicklung auch die unbewickelten Keinschenkel (Rückschlußjoche), vorzugsweise
entsprechend dem Spannungsgefälle nach der Mitte der unbewickelten Kernschenkel
hin in ihrer Stärke abnehmend, umgibt und daß in dem vom isolierten Stromwandlerkern
umgebenen Raum der Spannungswandler angeordnet ist, dessen Eisenkern mit dem Stromwandlerkern
galvanisch verbunden ist. Ein derartiger kombinierter Strom- und Spannungswandler
zeichnet sich besonders durch seinen geringen Raumbedarf auch bei sehr hohen Spannungen
aus. Da auch die unbewickelten Schenkel des Stromwandlerkernes isoliert sind, ist
ihre an sich notwendige Länge für die Isolierung gegen Längsüberschlag ausgenutzt.
Die Gesamthöhe des Stromwandlers und damit auch
des kombinierten
Wandlers wird dadurch verhältnismäßig gering gegenüber bekannten Wandlern für gleich
hohe Spannungen. Weiterhin hat ein so kombinierter Strom- und Span-.: nungswandler
den Vorteil, daß in einem nur wenig in der Höhe vergrößerten Gefäß oder; Mantel,
in dem sich bisher nur ein Spannungswandler befand, auch noch ein Stromwandler für
die gleiche Hochspannung untergebracht werden kann. Es ergibt sich also eine äußerst
raumsparende Anordnung des kombinierten Wandlers. Als weiterer Vorteil ist schließlich
auch noch die zwangsläufige Potentialsteuerung des Stromwandlereisenkernes durch
den Spannungswandlerkern liervorzulieben.
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Die Erfindung betrifft die weitere Ausbildung und Verbesserung eines
so mit einem Spannungswandler zusammengebauten Stromwandlers und besteht darin,
daß der Stromwandlerkern zwecks Herstellung einer Kunstschaltung mit einem von der
Stromwandlursekundärwicklung nicht umfal:)ten rahmenförmigen Hilfseisenkern versehen
ist. Zweck einer solchen Kunstschaltung ist bekanntlich, eine höhere Meßleistung
bei gleicher Amperewindungszahl des Stromwandlers zu erzielen. Wenn der Hilfseisenkern
des Stromwandlers die gleiche Fensteröffnung wie der Haupt- ' kern des Stromwandlers
aufweist, muß naturgemäß auch der von der Sekundärwicklung nicht umfaßte Schenkel
des Hilfskernes entsprechend isoliert werden. Diese Schwierigkeit kann man weiterhin
gemäß der Erfindung dadurch vermeiden, daß der Stromwandlerhilfseisenkern eine Fensteröffnung
hat, die nur ungefähr halb so groß ist wie die des Hauptkerns des Stromwandlers,
und daß er in einer zur Ebene des Hauptkernes parallelen Ebene derart angeordnet
ist, daß sein uribewickelter Rückschlußschenkel, annähernd in der Symmetrieachse
der Stromwandlerwicklung liegend. den Spannungswandlereisenkern durchsetzt; zwecks
Vermeidung der Bildung einer Kurzschlußwindung muß dann der Spannungswandlereisenkern
sowohl wie der Stromwandlerhilfskern mit einem zweckmäßig mit Isolierstoff gefüllten
Schlitz versehen Werden. Da bei dieser Anordnung der uribewickelte Schenkel des
Hilfseisenkernes in der Symmetrieachse der Stromwandlerwicklungen liegt, braucht
er mit keinerlei Isolierung versehen zu werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für einen kombinierten Strom- und Spannungswandler
gemäß der Erfindung ist in den Abb. i und 2 dargestellt. Die Abb. i zeigt schematisch
die räumlicheAnordnung, währendinder Abb. 2 der rein schaltungsmäßige Aufbau angedeutet
ist.
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Der Eisenkern 21 des Spannungswandlers ist für die halbe Betriebshochspannung
isoliert, beispielsweise in der im Hauptpatent angedeuteten Art, aufgestellt und
trägt auf zwei gegenüberliegenden Schenkeln die in zwei 'Teile 23 tuld 2.1 unterteilte
lagenweise gewiekelte Hochspannungsspule. Mit 25 ist wie in' den Abb..l und 5 des
Hauptpatents die Niederspannungsspule bezeichnet. 26 und 27 sind die in an sich
bekannter Weise auf dem Eisenkern des Spannungswandlers angeordneten Schubwicklungen.
Die dem Eisenkern 2 1 benachbarten Enden der beiden Spulen 23 und 2.1 sind miteinander
und mit dem Eisenkern 2 i leitend verbunden. Die anderen Enden der beiden Spulen
sind an die Hochspannung lizw. -.;n Erde gelegt. Der Eisenkern 28 des Stromwandlers
ist ähnlich wie der Spannungswandlerkern rahmenförmig ausgebildet. Er besteht aus
einem in zwei Hälften zerlegten Teil 28a und 281, und aus einem Hilfseisenkern
28c. Die beiden Teile 28a und 28l' des Hauptkernes sind über die Spulen 23 und 211
des Spannungswandlers in der Weise gelegt, daß die beiden Kernebenen senkrecht aufeinanderstehen.
Der zwischen den beiden Hauptkernteilen liegende Hilfskern 28c weist nur die halbe
Fensteröffnung auf und ist so angeordnet, daß sein unbewickelter Rückschlußschenkel.lt,
in der Symmetrieachse der Stroinwandlerwicklungen liegend, den Spannungswa ndlereisenkern
21 durchsetzt. Damit nicht der Eisenkern 21 eine Kurzschlußwindung für den Hilfskernfluß
bildet, ist er mit einem durch Isoliermaterial gefüllten Schlitz 39 versehen. Aus
dem entsprechenden Grunde besitzt auch der Hilfskern 28,- einen Schlitz 1.2. Unmittelbar
auf dem Eisenkern 28 sind die Stromwandlerschubwicklungen 29 und 3o aufgewickelt.
Diese Stromwandlerschubwicklungen sind ebenso wie die Spannungswandlerschubwicklungen
26, 27 lediglich in der Abb. i dargestellt. In dem Schaltungsschema der Abb.2 sind
sie der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die in dem Stromwandler vorgesehene
Kunstschaltung besteht, wie aus der Abb. :! ersichtlich ist, aus einer in sich geschlossenen
Wicklung .1o, welche so geschaltet ist, daß der durch sie in den beiden Hauptkernteilen
hervorgerufene Fluß keine Spannung in der Sekundärwicklung erzeugt. Der Übersichtlichkeit
halber ist die Wicklung ¢o in der Abb. i nicht dargestellt. Sie wird zweckmäßig
ebenso wie die Schubwicklung 29 unmittelbar auf den Eisenkern 28 aufgebracht. Die
drei Teile des Eisenkernes 28 sind durch eine leitende Verbindung 31 (s.
Abb. 2) mit dem Spannungswandlerkern 21 verbunden und liegen daher auf demselben
mittleren Potential wie dieser. Wie im Hauptpatent beschrieben, ist der Eisenkern
28 durch Aufwickeln von Papierbändern für die halbe Betriebsspannung auf Durchschlag
isoliert und trägt
über der Isolation 3 ¢ des auf der Eingangsspule
23 des- Spannungswandlers liegenden Kernteiles die Primärwicklung 32 und auf dem
über der Sekundärspule 25 des Spannungswandlers liegenden Kernteil die sekundäre
Stromwandlerwicklung 33. Die beiden so hergestellten Isolierkörper 34 und 35 nehmen
ebenso, wie in dem Hauptpatent beschrieben, in ihrer Stärke entsprechend dem Spannungsgefälle
nach der Mitte des Eisenkernes ab, so daß der Eisenkern 28 in der Mitte der unbewickelten
Schenkel auf ein kurzes. Stück ebenso unisoliert bleibt wie der Rückschlußschenkel
4t des Hilfskernes 28c. Im übrigen kann der kombinierte Strom- und Spannungswandler
so ,ausgebildet sein, wie im Hauptpatent dargestellt und beschrieben ist.
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Es empfiehlt sich, den Schlitz 39 bzw. 42 nicht einfach glatt durch
den Eisenkern 2 r bzw. 28c hindurchzulegen, sondern so, wie in 'Abt. 3 angedeutet
ist, anzuordnen, indem man die Eisenkerne je aus mehreren Blechpaketen zusammensetzt,
deren Schlitze gegeneinander versetzt sind.
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Statt der in der Abb.2 angedeuteten Kunstschaltung kann man gegebenenfalls
auch irgendeine andere geeignete Kunstschaltungsanordnung vorsehen.
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Der in dem Schaltungsschema der Abb.2 erkennbare Zwischenraum zwischen
den die Stromwandlersekundärwic'klung 33 tragenden Schenkeln der beiden Eisenkernteile
28a und 28b kann durch eine der Stärke des Hilfskernes 28r entsprechende Zwischenlage
aus Holz oder auch aus Eisenkernblechen bestehen, die sich etwa bis zur Höhe des
unteren Schenkels des Spannungswandlerkernes erstrecken könnten. Man kann aber auch
den Zwischenraum beseitigen, indem man die beiden Eisenkernteile 28a und 286 unten
einfach zusammenpreßt, was bei der Länge der Teile und der verhältnismäßig geringen
Stärke des Hilfskernes 28- ohne Schwierigkeiten durchführbar ist.