DE748173C

DE748173C - Kombinierter Strom- und Spannungswandler

Info

Publication number: DE748173C
Application number: DEK158789D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Raupach
Priority date: 1940-09-26
Filing date: 1940-09-26
Publication date: 1944-10-27

Description

Kombinierter Strom- und Spannungswandler I--s ist bereits ein kombinierter Strom- und Spannungswandler bekannt, bei dem der rahinenförmigeStromwandlerkern etwa die halbe Betriebsspannung führt und auf einander gegenüberliegenden Schenkeln die durch Schubwicklungen miteinander gekoppelte Stromwandler-Primär- und Sekundärwickh.uig trägt. Bei diesem kombinierten Wandler ist-die Anordnung so getroffen, daß die Hälfte der Länge der unbewickelten Schenkel gleich oder größer als der Überschlagsweg der halben Spannuni ist, daß ferner die Isolation zwischen Stromwandlerkern und Priniär- und Sekundärwicklung auch die unbei#,ickelten Kernschenkel (Riicltschltzßjochej, vorzugsweise entsprechend dem Spannungsye#fälle nach der -Titte der unbewickelten Kernschenkel hin in ihrer Stärke abnehmend. tungibt und daß in dem vom isolierten Stromi@ andlerkern umgebenen Raum der Spannungswandler angeordnet ist, dessen Eisennern mit dem Stromwandlerkern galvanisch verbunden ist. Der Eisenkern des Spannungswandlers ist ebenfalls rahmenförmig ausgebildet, trägt auf zwei gegenüberliegenden Schenkeln die in zwei Teile unterteilte Hochspannungswicklung und ist senkrecht zur Ebene des Stromwandlerhernes angeordnet. Die Isolation zwischen dem Eisenkern cles Stromwandlers -und seiner Primär- bzw. Sekundärwicklung besteht bei diesem kombinierten Wandler aus auf den Eisenkern aufgewickelten Papierbändern oder mehrteiligen zusammengesetzten Isolierkörpern, beispielsweise Isolierschalen, aus keramischem Werkstoff oder Preßspan. Gemäß einem weiteren Vorschlag kann der Stromwandlerkern dieses kombinierten Wandlers zwecks Herstellung einer Kunstschaltung mit einem von der Stromwandlersekundärwicklung nicht umfaßten zusätzlichen rahmenförmigen Hilfseisenkern versehen sein, dessen unbewickelter hückschlußschenkel, in der Svininetrieachse der Stromwandlerwicklung liegend, den Spanr:ungswandlerkern durchsetzt. Der Stromwandlerhilfskern und der Spannungswandlerkern müssen dabei zwecks Vermeidung der Bildung von hurzschlußwindungen finit einem zweckmäßig durch Tolierstc:ft gefüllten Schlitz versehen sein.

Die, Erfindung bezieht sich auf 'einen l:olti-

l:inierten Strom- undpannung@tvandler, hei

riem der @trctmwandlerkern etwa die halbe

I;etriei>sspannun fiihrt und aiif einander ge-

gcnüberliegenden Schenkeln die durch @c171I1i-

@cick@ungcr@ miteinander gekoppelte. Strom-

t#: alltllel'-I@I'litl;il'- 1111d @ekitIidal"wlel:llltlg trägt

tniri hei dem der aus einem oder zwei Glie-

cern bestehende Spatimmgswandler mit sei,'

nl'ni I@lselll:el'll senkrecht 7_11r Talelle des

Stromwandlerkerns in dernsellwn, corztigs-

weise aus lsolierstotf bestehenden. zweck-

imißlg ol-"uttlllttti Gefäß angeordnet ist. En

f'r@du@gsgem;liegen wenigstens die 1>ewicl:el-

tun Schenkel des Sti"t-)nitcanrllers in deal von

(lern SPariiittiigsn"aii(ller umfaßten Rauine.

Durch die [:i-fiiieltirig wird der Vorteil erzielt.

daß der Eisenweg des Stroin wandlerkerns als

des

T('lles wesentlich l:Iil'-

zer wird als hei dein bekannten kombinierten

Ii-andler,-Zwar, wird (l,#r @isenSCeg des Span-

imngswanMedwrns läMer als bisher. jedoch

kann dies hei der großen Leistungsreserve

des Spaimungswandlers ohne weiteres in

Kauf genmilinen - werden. Die Erfindung er-

müglicht ferner die -Kombination mit einem

zweigliedrigen Spannungswandler In wirt-

schaftlicher Weise. IM der bekannten An-

,reliiiiiig würde bei einer solchen Konibina-

t@on der Eisenweg des Stromwawllerkerns

-, fiel zu lang werden, oller man müßte auch den

Stromwandler zweigliedrig ausführen, was

rnan nach 3.I<iglichkeit vermeidet. Die Pri-

m 'ir - Und des Stroi 11 wand-

krs wird zweclonäßig in an sich Idranllter

`.'eise auf Spulunkästen aufgebracht, welche

aus einem oller mehreren Isolierrohren, mit

I::n(ischeihen bestehen und die finit den Schuh-

Meldungen 11I1,_1 gegehenentalls auch 1111t

hanstschaltungswicklungen cersehellen Iso-

lierrohre, die unmittelbar auf die betreffenden

hernschetlkel geschoben sind, l:cA17entrlseh

umgeben. Auf diese Weise wird die Her-

stellung des kombinierten Wandlers ganz er-

lreblich verbilligt und vereinfacht. Denn so-

« oill die Primär- und die Sekundärwicklung

als auch die Schuhwicklungen und die ge-

ge-benenfalls vorzusehende Kunstschaltung.,

-,cicklung l:iiiiiieii maschinell auf der Wickel

batik hergestellt werden. während hei (ler

bekannten Anordnung diese Wicklungen von

I-land auf die vorher ebenfalls von Hand ber-

ge stelltePapierllandagenisolation atifge@#,-iclcelt

werden nltll.lten 17.1c. (]ei. Eisenkern Iitnstand-

lieh eingebracht oder die dielektrisch dichte

Verbindung der zusammengesetzten Isollel'-

lArper hergestellt werrleli mußte. Dement-

sprechend ist ancb das Auffllden von etwa

anitrvtenden @@ ICl:hülgssellarleti bei <1I1<177

1=ttlillililerteIi Wandler gemäß der Erfindung

titicergleiclilicli einfacher als hei der bekatln-

te'li A1@11"rlntlllg. D:t#z glAche gilt auch f111- die

Wiederlierstelltln- rles W:Indlers nach liesei-

tigllllh des @C17a,iell@. @, ,'I-#1<111 177a17 den konl-

Itüiic'rtc#n Sirnin- uiid @palinungswandler ge-

mal.t 11"°i' Uriinrlung mit einem Hilfskern zur

I:c-rstelllnlg <filier h.unstscltaltutig. st> kom-

me'n bei@.-er#,cenduii:; eines eingliedrigen

Sltaiuutl`sI:-<uailers die ll@i der bekannten Atl-

Ardnung I otwelpliys Sd71itze im Strrnn-

I: andlerhilfslurn mitl im SllallnuMswanddr-

1,(-1'll in l'ortfall.

Die Abl). 1 111:,l 2 zeigen in zwei verschie-

I-nei Selmitten ein Ausführungslleispiti für

Anvil kolltlliiiie'i-i(i7 @tl'tllll- 111i(1 #SI)alllltlllgs-

c.-atld@ercmill derrlinthln:.@. und zwar be-

steht liier der S1t;ultiwt@@swan<Iler aus einem

t-:iied. Aus der Abb. ist die Schaltung der

einzelnen tXlcklunge11 e#rslc'ftlllh. 'Mit 11 ist

dcrisctll:ern destrc@inw:intllers bezeichliet,

(ler auf seinem eihell >#-;cllelllcel einen zweck-

i ii, iii.iig aus niehrerrn lsolierrohrcii mit End-

scheihen %tehenden Spulenkasten 12 die

Stroniwantllerprilll.iI'Wicklllllg T3 tragt. Die

S tromwandl ersrhunrlür wichllmg y i st i n e irrem

elitsllreclieii(i ausgeitil<ieten Spulenkasten 15

untergebracht. der auf dein gegenüberliegen-

den Schenkel des hisuiihei'iis i i sitzt. Unmit-

War auf den die Primär- und Sekundär-

wicklung tragenden Schenkeln des Eisen-

kerns i i sind zwei miteinander verbundene

Sdndlwicklungeri 16 und 17 angeordnet, die

c:i)ellfalls auf Ist,lierr'thre mit FildschAben

(Spulenkäst@ii) aufrezcickelt sind. Auf den

Meiden Seiten jede: der Meiden unliewiekelten

Schenkel des @trt-unSCandlet-l:en)s T i sind Iso-

1ldeistei i1 und ip befestigt, die den Strom-

a,andlerkeni mit suinrn Wicklungen tragen.

in der winmetriiaeli:@ der beiden Strom-

v:and@erwic@:@ungen lic-gi der unbewickelte

l;üchschlu: srlienl:el 2o edle: zIII- 1-1V1-stellung

einer hunstsclialtung tlieiien(lc'ii, von der

Stroniwan(Hersd:undärwicklung nicht umfaß-

ten HilfsAsenkerns. Die Fensteriiftnung die-

sen HillsA:enkerns ist als(: ungefähr halb so

groft wie die des HauptAsenkerlis des Strom-.

@; andlers. DieKtinstschaltungswicklung selbst,

die z@ced:m@il.üg so geschaltet wird, daß der

durch sie im Hauptkern hervor gerufene Fluß

keine Spannung in der @el:tu,d :ir@ciclaung er-

zeugt, ist der Ubersichtlichkeit halber in den

.111h. 1 bis 3 nichtdargestellt, zumal derartige

Kunstschaltungen an sich llei Stroinwandlerii

allgenieill bekannt sind. Der allbewickelte

l;.ücl:sclilul@schenkel 2o ist von einem ÄIetall-

rCthl' 21 umgellen, t1111 eine Fe'ldcergleichltlaßl-

gung zu ei-zic'leii. 1)<r 7#:isenl:crn des Span-

nlnWswandkrS ist nlit 22 bczeichllct und um

<1c°11 Strom@candler so hertnngelegt, daß die

Meiden Kernebenen senkrecht aufeinander-

siellen. Der Eisenkeril ? tr;igt auf zwei .e_

genüberliegenden Schenkeln die in zwei Teile

23 und 24. unterteilte, lagenweise gewickelte Ilochspannungsspule. Die Niedersparinuligsspule 25 liegt auf dem Teil 2.4. der Hochspannungswicklung. Mit a6 und 27 sind die in bekannter Weise auf dem Eisenkern des Spanriun-stv-artcllers gewickelten Schubwicklungen bezeichnet. Die dein Eisenkern 2=a -bellachharten Enden der beiden Spulen 23 und 24 "find mit dein Eisenkern, d. 1i. also auch miteinander, leitend verbunden. Die anderen Enden der beiden Spulen sind an die Hochspannung bzw. all Erde gelegt. Der Eisenkern i i des Stromwandlers ist durch eine leitende Verbindung finit dem Spannungs-,vandlerkern ?2 verbunden und liegt daher auf demselben mittleren Potential wie dieser. 2u - beiden Seiten der leiden unbewickeltell Schenkel des Spannungswandlereisenkerns a2 sind Isolierleisten 2N und 29 hefesti:gt, die den Spannufinswandler tragen. Diese Isolierleisten stehen ebenso wie die den Strom waledler tragenden Isolierleisten ig und ig auf einem Metallfuß 3o, der den Bollün eines die ganze Einrichtung umhüllenden Isoliermantels oder-zvliliders 3i aus Porzellan oder Hartpapier bildet und mit diesem öldicht, zweckmäßig kittlos, verbünden ist. Der in den Abb.- i und 2 nicht gezeichnete Deckel des Isoliermantels 31 besteht auch aus Metall und kann gleichzeitig als Ölkonservator ausgebildet sein, da das Innere des den kombinierten Meßwandler aufnehmenden Gef-ißes zweckmäßig mit t`51 gefüllt wird. Beide Eisenkerne i i und 22 können den gleichen Ouerschnitt erhalten; dadurch wird der Auf= liau des kombinierten Wandlers symmetrisch und die Verwendung gleicher Bauteile für -den Strom- und Spannungswandler möglich.

Sowohl die Spule des Spannungswandlers als auch die Spulen des Stromwandlers können mittels Maschinen auf der 1Z ickelbank in an sich bekannter Weise gewickelt werden.
Wenn der Stromwandler mit einem aus zwei Gliedern bestehenden Spannungswandler kombiniert werden soll, wie dies bei sehr hohen Spannungen unter Umständen erfordrrlich ist. so wird die Hochspanliungswickhetig des Spannungswandlers in vier Teile unterteilt, die auf je zwei einander gegenüberliegende Schenkel der leiden einfenstrig r e 11 Spaiinungswandlerkerne aufgehracht z3 werden. Für die Lage der Eisenkerne des Stromwandlers und des Spanungs@vandlers zueinalider empfiehlt sich dann die in der Abb. 4. perspektivisch gezeichnete .Anordnung. Der Stroinwandlerkern ist hier wieder mit i i, der unbewickelte Rückschhißschenkel des für die Kunstschaltung gegebenenfalls benötigten Hilfseisenkerlis mit 2o bezeichnet. Der Spanvungswandler weist die beiden Eisenkerne 32 und 33 auf. Die Bewicklung der Eisenkerne ist aus dem in Ai>h. 5 dargestellten Schaltbild ersichtlich. Die PriniärwiclclunT 12 und die Sekundärwicklung- i-. des Stromwandlers sind in derselben Weise wie beine ersten Ausführungsbeispiel angeordnet. Das gleiche gilt für die Schuttwicklungen 16 und i7 des Stromwandlers. Auch der bauliche Aufbau kann (]er gleiche wie bei dein ersten _ lusführungsheispielstiii. Dievier«`icl:lungsLeiledesSpannungswandlers sind mit 33, 3-I# 35 und 36 bezeichnet. Sie sind sämtlich hintereinandergeschaltet und zwischen Hochspannung und Erde gelegt. Die Verbindungsleitung zwiscelni den Wicklungsteilen 3 3 und 34 ist niit dem Eisenlcel-n 32 des obersten Gliedes verbunden. Die Verhinclungsleitung der beiden Wicklungsteile 35 und 36 ist entsprechend mit dein Eisenkern 33 des unteren Gliedes leitend verbunden. Die Verbindungsleitung der Wicklungsteile 3_l- und 35 #rlilielalich ist mit dein Seromwandlerkern i i leitend verbunden, so claß dieser auf seinem mittleren Potential zwi-,schen Hochspannung und Erde gehalten wird. Die einzelnen Teile der Iochspannungswicl:-hing «-erden ebenso wie bei dein in den Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lagenweise gewickelt. Mit 37 und 38 sind die Schubwicklungen des oberen Gliedes, mit 39 und d.o die Schubwicklungen des unteren Gliedes des Spannungswandlers bezeichnet. I'ie Kopphingswicklungen 4.1 und -42 sorgen für eine magnetische Kopplung der beiden Eisenkerne 32 und 33 des Spannungswandhrs. Der bauliche Aufbau des Spannungswandlers kann im übrigen grundsätzlich der gleiche sein wie bei dem ersten Ausfiihrungslieispiel. 'Man erkennt aus der A.bb.1, daß der die Stroinwandlerprimärwicklung tragende (obere) Schenkel des Stromwandlerkerns i i den Eisenkern 3 2 durvlisetzt, der die Stromwandlersekundä rwicklung tragende (untere) Schenkel des Stromwandlerkerns i i den anderen Eisenkern 33 des Spannungswandlers. Damit :die Eisenkerne 3 2 und 33 des Spannungswandlers keine Kurzschlußwillclungen für den Stromwandlerkern bilden.'müssen in ihnen Schlitze vorgesehen sein, die zweckmäßig mit Isolierstoff gefüllt werden. Ebenso muß auch der unbewickelte Rückschlußschenkel 2o mit einem Schlier. versehen sein. Auch dieser mit einem zweigliedrigen Spannungsv-andler kombinierte Stromwandler kann etäenso wie der in den Abb. i und 2 dargestellte kombinierte Wandler in einem zweckmäßig ölgefüllten Isolierzylinder mit geerdetem Metallfuß und auf Hochspannungspotential befindlichem Deckel untergebracht «-erden. -Für sehr holte Spannungen kann man zwei oder mehr Anordnungen gemäß den Abb. i bis 3 oder 4 und 5 aufeinandersetzen, so daß vin kombinierterKaskadenwandler, bestehend ans zwei oder mehr Gliedern, entsteht.
Übrigens kann die Primärwicklung des Stromwandlers unterteilt und umschaltbar siti, wie es an sich schon bekannt ist. Auch kann nian den Spannungswandler gegebenenfalls mit mehreren Sekundärwicklungen versehen. Wenn man den Stromwandler mit mehreren Sekundärwicklungen und entsprechend mit mehreren Kernen, #z. B. zum Anschluß einerseits von -Meßgeräten, andererseits von Relais. versehen will, so empfiehlt es sich, den Stromwandler in den Ausführungsbeispielen umverändert zu lassen und an seine Sekundärwicklung die Primärwicklung eines Hilfswandlers anzuschließen, der mehrere Kerne und auf iedeni dieser Kerne eine 'ielcttiidä i-wickltui. aufweist. Diesen mir für Niederspannung isoiliertenllilf:wandlerbringt man zweckmäßig in dein Fuß des kombinierten M'andlers unter.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kombinierter Strom- und Spannungswandler, bei dein der Stromwandlerkern etwa die halbe Betriebsspannung führt und auf einander gegenüberliegenden Schenkeln die durch Schubwicklungen miteinander gekoppelte Stromwandler-Priniär- und -Sekundärwicklung trägt und bei dein der atic einem oder zwei Gliedern bestehende Spannungswandler mit seinem Eisenkern senkrecht zur F_bene des Strom-,t-andlerkerns in demselben, vorzugsweise aus Isolierstoff bestehenden. zweckmäßig lgefüllten Gefäß angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet. dall wenigstens die bewickelten Schenkel des Stromwandlers in dein 1-on dem Spannungswandler umfaßten Raunie lie- en. :. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dal) die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Stromwandler: in an sich bekannter Weise auf Spulenkästen aufgebracht sind. «-elche aus einem oder mehreren Isolierrohren finit F_ndsch:#ihen bestehen und die mit den Schubwicklungen und gegebenenfalls auch finit Kunstschaltungswicklungen versehenen Isolierrohre, die unmittelbar auf die betrettenden Kernschenkel geschoben sind, konzentrisch umgeben. ,;. Anordnung nach Anspruch i oder dadurch gekennzeichnet, daß'hei Vc#rwendung eine., aus einem Glied t)estehen den Spannungswandlers die Hochspannungsw-i(dung- in all siel, bekannter Weise auf zwei gegenüberliegende Schenkel des Eisenkerns verteilt und lagenweise angeordnet ist und d aß der Stromwandler in dem Raum zwischen den beiden lioclispannungs«-icklungsteilen des SpanntingswandIers liegt. q.. Anordnung nach Anspruch i oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines aus zwei Gliedern bestehenden Spanilungswandlers die Hochspannungswicklung in vier Teile unterteilt ist, die auf je zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln der beiden einfenstrigen Spannungswandlerkerne lagemvei seaufgebracht sind, und daß der die Stroinwandlerprii ärwicklungtragendeSchenkeldes Stromm t# 21 wandlerkerns den einen. der die Strom-«-a@dlerseku@därwicklung tragende Schenkel des Stromwandlerkerns den anderen Eisenkern des Spannungswandlers durchsetzt. 5. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Herstellung einer Kunstschaltung vorgesehener. von der Strom@@-an<ilersekund:ir«-icklungnicht umfaßter zusätzlicher Hilfseisenkern finit einer ungefähr half) so. großen Fensteröffnung wie der Haupteisenkern des Stromwandlers in einer zur Ebene des Hauptkern: parallelen Ebene derart angeordnet ist, daß sein unbewickelter Rückschlußschenkel bei Verwendung eine; eingliedrigen Spannungswandlers dessen Kern durchsetzt, 1)ei Verwendung eines zweigliedrigeil Spannungswandlers zwischen den beiden mittleren Flochspannungswicklungsteilen des Spannungswandlers liegt. 6. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden Anspriichen. dadurch gekennzeichnet, daß der Stroinwandlerkern bei Verwendung eines eingliedrigen Spannungswandlers mit dessen 1?isenkern, bei Verwendung eines zn-eigliedi-iten Spannungswandlers mit der die Hoclispannungs«-icklungsteile (ler beiden Eisenkerne de. Spannungs@l-andlers verbindenden Leitunr gah-anisch verbunden ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegen- standes vi-#in @tantl der Technik sind im Er- teilungsverfahren folgende Drlchschriften in 1,c#tracht rez@@gen tt-@)rdcn: deutsche 1':ttelltsclll-iitril . . . Nr. ()i2 2i1. fi7@=nfi. 5_1-173. f)3; (ii_I. -1C)7 134.