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Meßwandlereinrichtung zum gleichzeitigen Messen von Strom und Spannung
Eine, Meßwandlereinrichtung zum gleichzeitigen Messen von Strom und Spannung, bei
der der Stromeisenkern den Spannungseisenkern umschließt und die Oberspannungswicklung
mit ihrem einen Ende an das Hochspannungspotential, mit dem anderen Ende an ein
Anfangspotential, vorzugsweise die Fassung der Einrichtung, gelegt ist, ist bereits
bekannt. Es ist weiterhin auch bekannt, die Oberspannungswicklung des Spannungswandlers
zur zwangsläufigen Potentialsteuerung lagenweise innerhalb desjenigen Isolierwerkstoffes
anzuordnen, der sich zwischen dem auf Hochspannungspotential liegenden .Spannungswandlereisenkern
und den auf dem Anfängspotential liegenden Teilen der Einrichtung befindet. Der
Primärleiter des Stromwandlers durchsetzt bei kleineren Stromstärken notwendigerweise
den Stromwandlerkern mehrmals.
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Es ist bereits auch ein Spannungswandler zur Verwendung nach Art eines
Durchführungsisolators vorgeschlagen worden, dessen Spannungswandlerkern sich auf
Hochspannungspotential befindet und von einem Isolierkörper umgeben ist, innerhalb
dessen die Hochspannungswicklung mit von innen nach außen abnehmendem Potential
lagenweise eingebettet ist, wobei der Spannungswandlerkern von der Fassung der Durchführung
sowie der Niederspannungswicklung umfaßt wird. Der Durchführungsisolierkörper, in
den die Oberspannungswicklung eingebettet ist, ist hier als Wickelkörper ausgebildet.
Auch ist die Vereinigung eines solchen Spannungstransformators mit einem Stromwandler
bereits vorgeschlagen worden, derart, daß die in den durchführungsartigen' Isolierkörper
eingebettete Oberspannungswicklung des Spannungswandlers zugleich auch zur Potentialsteuerung
zwischen der Primärwicklung des Stromwandlers und dessen Niederspannungsteilen dient.
Die Primärwicklung des Stromwandlers liegt dabei in der Achse des durchführungsartigen
Isolierkörpers und ist vorzugsweise durch den Kern des Spannungswandlers selbst
gebildet, während der Stromw andlerkern den Isolierkörper in der Nähe der Fassungsstelle
außen konzentrisch umgibt.
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Wie man diese Maßnahme auch*für Stromwandler anwenden kann, bei denen
die Primäranschlüsse auf einer Seite liegen, also für sogenannte Topfstromwandler,
zeigt die vorliegende Erfindung. Sie betrifft eine Meßwandlereinrichtung zum gleichzeitigen
Messen von Strom und Spannung, bei der die Oberspannungswicklung des Spannungswandlers
zur zwangsläufigen Potentialsteuerung
lagen"veise innerhalb desjenigen
Isolierwerkstoffes angeordnet ist, der sich zwischen dem auf Hochspannungspotential
liegenden Spannungswandlereisenkern und den auf dem Anfangspotential liegenden Teilen
der Einrichtung befindet. Erfindungsgemäß sind der geschlitzte Spannungswandlereisenkern
und die parallel dazu liegende Primärwicklung des als Topfstromwandler ausgebildeten
Stromwandlers von :einem einzigen der Form des Spannungswandlereisenkerns angepaßten,
U-förmig gebogenen isolierten Körper umgeben, der von der unter Zwischenlage von
Isolierwerkstoff aufgewickelten Oberspannungswicklung des Spannungswandlers gebildet
wird und der im folgenden kurz Isolator genannt wird. Die Unterspannungswicklung
des Spannungswandlers oder bei Kaskadengliedern die Überkopplungswicklung oder -wicklungen
können sich sodann uni den gebogenen Teil des die Oberspannungs*icklung enthaltenden
Isolators herumlegen, so daß das bestmögliche Kopplungsverhältnis zwischen den Spannungswandlerwicklungen
erzielt wird. Der Eisenkern und die dazu. parallel liegende Strotnwandlerprimärwicklung
werden von einem geschlitzten leitenden und zur Vergleichmäßigung des elektrischen
Feldes dienenden Rohr umschlossen. Durch eine Öffnung dieses Rohres werden sodann
die Primärleiterenden des Stromwandlers isoliert voneinander herausgeführt, wobei
eine den Eisenkern ganz oder teilweise umschließende Stromschleife zu vermeiden
ist.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der eßwandlereinrichtung im Längs- und Abb.=
im OOuerschnitt.
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Der Spannungswandlereisenkern 21 besteht beispielsweise aus zwei U-förmigen
Teilen 28, 2g und hat an der gebogenen Stelle einen Schlitz 30, damit er -für den
Stromwandlerkern 25 keine Kurzschlußwindung bildet. Parallel zum Eisenkern 2i liegt
die Stromwandlerprimärwicklung 22. Eisenkern 21 und Primärwicklung 22 sind von einem
in der Bildebene geschlitzten leitenden Rohr 31 umschlossen. Aus den Enden des Rohres
ragen die Kern- und Primärwicklungsenden heraus. Das die Kernenden verbindende Joch
und die zu einer Anschlußkappe 32 geführten Primärwicklungsenden sind durch eine
Kapsel 33
geschützt.
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Die Oberspannungswicklung 13 des Spannungswandlers ist unter Zwischenlage
von Isolierwerkstoff auf das leitende Rohr 31 als Isolator aufgewickelt; sie steuert
die Spannungsverteilung an den beiden Durchführungsenden 34, 35 und senkrecht zur
Längsachse vom Rohr 31 zur Unterspannungswicklung 17 des Spannungswandlers. Der
Anfang der Oberspannungswicklung 13 ist mit dem Rohr 31 und ihr Ende mit dem geerdeten
Flansch 27 verbunden. Die Enden der Unterspannungst- icklung sind an Anschlußklemmen
36 herangeführt. Der an der Stelle 37 geschlitzte Mantelkern 25 des Stromwandlers
trägt die über die Klemmen 38 anzuschließende Sekundärwicklung ig. Auf den Rückschlußjochen
des Mantelkernes kann noch eine an sich bekannte Schubwicklung vorgesehen werden.
Die ganze Meßwandlereinrichtung wird mit ihrem unteren Teil in ein Gehäuse
39 eingesetzt und am Flansch 27 befestigt. Die Enden der Durchführung 34,
35 können noch durch Leberwürfe 40, 41 aus Isolierstoff umhüllt werden.
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Bei der in Abb. 3 gezeigten weiteren _Iusführungsform der Erfindung
ist die Selbstinduktion der Primärleiterschleife 22 dadurch weiter vermindert, daß
der Eisenkern 2i des Spannungswandlers und die Durchführungsenden des Isolators
34, 35 auch oben der Ringform angenähert sind. Hierbei können die beiden Durchführungsenden
34, 35 von einem gemeinsamen Isoliermantel 42 umfaßt werden, der sich mit seinem
unteren Teil auf die Rückschlußjoche des Mantelkerns des Stromwandlers 25 auflegt
und mit seiner Haltevorrichtung gleichzeitig zum Zusammenpressen der Kernbleche
dient.
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Abb.4 zeigt eine hängende Ausführungsform der Meßwandlereinrichtung,
bei der die beiden in den Abb. i und 3 parallel zueinander verlaufenden Schenkel
des Eisenkerns 21 mit ihren oberen Enden so aneinandergebogen sind, daß sie in einem
spitzen Winkel zusammenstoßen. Den Schlitz 30 im Eisenwinkel bildet sodann
vorteilhaft die Stoßwelle. Die konisch auslaufenden Durchführungsenden des Isolators
34, 35 liegen sodann mit ihren nahezu gleichen Potentialpunkten fest aneinander.
Durch diese Anordnung wird die von der Primärleiterschleife umschlossene Fläche
und demzufolge auch die Selbstinduktion bzw. Scheinleistungsaufnahme ein Minimum
und in gleicher Weise auch durch die Verkürzung der Spannungswandlerkernlänge Leerlaufstrom
und -leistung.
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Abb. 5 zeigt die Anwendung der Meßwandlereinrichtung in Kaskadenschaltung
mit zwei stehenden Kaskadengliedern, von denen aber auch jedes Glied, wie in Abb.
4 gezeigt, hängend angeordnet werden kann, wenn man die Abbildung um i8o° dreht.
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Bei dieser Anordnung wird die Sekundärwicklung ig des Stromwandlers
I und die Primärwicklung 22 des Stromwandlers II als iYberkopplungswicklung benutzt.
In gleicher Weise wirken als überkopplungswicklungen die Sekundärwicklung 17 des
Spannungs-
,vandlers I und die unter der Oberspannungswicklung i3@
des Gliedes II liegende weitere Wicklung 43, die beide miteinander verbunden sind.
Die Oberspannungswicklungen 13
der Glieder I und II sind über den einen Leiter
der Stromwandlerüberkopplungswicklung in Reihe geschaltet. An die Sekundärwicklung
i9 bzw. Unterspannungswicklung 17 des Gliedes II sind die Meßinstrumente,
Relais o. dgl. angeschlossen.
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Ein derartiger Kaskadenstrom- und Spannungswandler kann wieder in
an sich bekannter Weise in ein Gehäuse aus Isolierwerkstoff eingebaut werden, das
gegebenenfalls mit Öl oder Sand gefüllt wird.
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Wie je zwei der in Abb.4 beschriebenen Meßwandlereinrichtungen zu
einem Kaskadenstrom- und Spannungswandler, aber mit gemeinsamem Stromwandlereisenkern
44 zusammengesetzt werden können, zeigen die Abb. 6 bis B. Bei dieser Anordnung
sind die gebogenen Teile der Meßwandlereinrichtung einander zugekehrt und in bekannter
Weise von dem gemeinsamen Stromwandlerkern 44 durchsetzt. Beide Kaskadenglieder
I und II werden durch das Gehäuse 45 zu einer Einheit verbunden. Der gemeinsame
Eisenkern 44 trägt auf seinen beiden Schenkeln Überkopplungswicklungen 46, die bei
dem Glied II die Sekundär- und bei dem Glied I die Primärwicklung des- Stromwandlers
bilden. Die im Leitungszug liegende Primärwicklung 22 des Gliedes I bildet die Ursprungsprimäre
und die ursprüngliche Primärwicklung 22 des Gliedes II die Sekundäre des Kaskadensystems,
an die die Meßinstrumente, Relais o. dgl. angeschlossen werden.
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Der Anfang der Oberspannungswicklung i3 des Spannungswandlers I ist
entsprechend Abb.6 mit einem Pol der Stromwandlerprimärwicklung 22 und das außenbiegende
Ende mit dem ebenfalls außenliegenden Anfang der Oberspannungswicklung des Gliedes
II verbunden, deren innenliegendes Ende auf dem Anfangspotential, in diesem Falle
an Erde liegt. Die über den Oberspannungswicklungen der Glieder I und II liegenden
Unterspannungswicklungen i7 sind miteinander als überkopplungswicklungen verbunden.
Die eigentliche Unterspännungswicklung des Gliedes II, an die die Meßinstrumente
o. dgl. des Spannungswandlers angeschlossen werden, wird durch die unter der Oberspannungswicklung
22 liegende Wicklung 47 oder durch Anzapfung beispielsweise der ersten Lage der
Oberspannungswicklung gebildet.
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Die Abb.6 bis 8 zeigen einen hängenden Kaskadenstrom- und Spannungswandler,
der auch bei Drehung der Abbildung um i8o° als stehende Meßwandlerkaskade Verwendung
finden kann, wenn man die Schirmringe an den Überwürfen entsprechend umdreht.