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Topfstromwandler Die Erfindung betrifft eine. neue und vorteilhafte
Bauform von Wickelatromwandlern der Topfbauart, deren Primärwicklung für Hochspannung
isoliert ist und wobei diese Hochspannungsisolation aus festem Isolierstoff besteht.
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Von Stromwandlern, die in Hochspannungsanlagen arheiten, wird im Hinblick
auf die in den ausgeführten Netzen dauernd im Ansteigen begriffene Größe der im
Kurzschlußfall auftretenden Ströme eine immer größere mechanische Festigkeit gegenüber
den Kräftewirkungen dieser Kurzschlußs.tröme gefordert. Die Wandler müssen nicht
nur den durch ihren eigenen inneren Aufbau bedingten mehr oder weniger großen Stromkräften
gewachsen sein, d. h. genügend große innere dynamische Festigkeit haben, sondern
gleichzeitig auch eine entsprechende Umbruchfestigkeit aufweisen, um den zwischen
den Zuführungsleitungen bzw. auch den zwischen diesen und den benachbarten Leitungen
auftretenden Stromkräften gewachsen zu sein (genügend große äußere dynamische Festigkeit).
Um diese sog. dynamische Kurzschlußfestigkeit von Stromwandlern ohne unwirtschaftlichen
Aufwand an Werkstoff zu gewährleisten, d. h. um bei der Verwendung eines festen
Isolierstoffes
zum Aufbau des Wandlers, der gleichzeitig als mechanischer
Träger aller Bauteile dient, die Wandstärke des Isolierstoffes möglichst nicht über
das durch die Isolationsfestigkeit bedingte notwendige Maß hinaus vergrößern zu
müssen, ist es erforderlich, den Aufbau zweckentsprechend zu wählen.
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Um bei Wickelwandlern die sog. inneren dynamischen Kurzschlußkräfte
möglichst klein zu halten, ist es notwendig, sowohl die Primär- als auch die Sekundärwicklung
kreisrund, d. h. zum Beispiel röhrenförmig zu machen und beide Spulen konzentrisch
ineinanderzustecken. Um anderseits auch die Umbruchkräfte möglichst klein zu halten,
ist es erforderlich, den Abstand zwischen den hochspannungführe-nden Anschlüssen
der Primärwicklung und den geerdeten Befestigungspunkten bzw. der Standfläche des
Wandlers nicht größer zu machen, als es der mit Rücksicht auf den elektrischen Sicherheitsgrad
erforderlichen Schlagweite entspricht. Die im Baustoff des Isolierkörpers durch
die L mbruchkräfte auftretenden mechanischen Beanspruchungen können außerdem noch
zusätzlich dadurch verringert werden, daß der Wandler so ausgeführt wird, daß die
Befestigungspunkte im Verhältnis zur Bauhöhe des Wandlers möglichst weit voneinander
entfernt liegen, d. h. dadurch, daß eine möglichst große Standfläche vorgesehen,
mit anderen Worten, eine gedrungene Bauart des Wandlers gewählt wird.
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Bei den seither bekanntgewordenen. und meist verwendeten Bauarten
von Wickelstromwandlern der Topfbauart, bei denen die Isolation zwischen Primär-
und Sekundärwicklung bzw. Kern ausschließlich von einem festen Isolierstoff gebildet
wird, liegt die mit Rücksicht auf den elektrischen Sicherheitsgrad notwendige Außenüberschlagstrecke
(Schlagweite) zwischen den Hochspannungsanschlüssen und geerdeten Teilen zwischen
den -Primäranschlüssen und dem Eisenkern bzw. der Sekundärwicklung, während der
Abstand von den Primäranschlüssen nach den Befestigungspunkten bzw. der Standfläche
des Wandlers meist nicht unbeträchtlich viel größer ist, als der erforderlichen.
Schlagweite entspricht. So liegt z. B. bei einigen auf dein Markt befindlichen Bauarten
der mantelförmige oder auch zweiteilige Eisenkern: mit seinen die Wicklung tragenden
Schenkeln waagerecht. Die Primärwicklung befindet sich auf dem mittleren Schenkel
und ist von diesem sowie der Sekundärwicklung durch den die Primärwicklung allseitig
umgebenden. festen Isolierstoff, z. B. Porzellan, hochspannungsmäßig isoliert. Zur
Herausführung de.rPrimäranschlüsse dient ein sich an den waagerecht liegenden Eisenkern
nach oben anschließender Durchführungsisolator, der mit der Isolation der Primärwicklung
einen einheitlichen Isolierkörper bildet. Daneben sind auch Ausführungen bekannt,
bei denen die Primärwicklung in einem U-förmigen Isolierkörper vorgesehen ist (U-Rohr-Topfstromwandler).
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In beiden Fällen ist die Höhe der in ihrer ganzen Länge fast ausschließlich
als zusätzliche Durchführungen und nur zum geringen Teil -zur Isolierung der eigentlichen
Primärwicklung dienenden Isolatoren mindestens gleich der erforderlichen Schlag«@eite,
während die Bauhöhe des ganzen Isolierkörpers bzw. des gesamten Wandlers infolge
des sich an den Durchführungsteil anschließenden Kernpaketes und des auf der den
Durchführungen gegenüberliegenden Seite des Kernpaketes über den Kern überstehenden,
die Primärwicklung einhüllenden Teiles des Isolierkörpers größer ist. So ergeben'sich
bei Wandlern für bestimmte Spannungsreihen schon bei Einkernausführungen Bauhöhen,
die ohne weiteres das Doppelte der für die Reihenspannung erforderlichen Schlagweite
erreichen oder gar übertreffen. Wird ein solcher Wandler an seiner den Primäranschlüssen
gegenüberliegenden Seite befestigt, so «-erden als Folge der großen Bauhöhe die
Werkstoffbeanspruchungen infolge der am Isolatorkopf angreifenden Umbruchkräfte
verhältnismäßig groß und die Umbruchfestigkeit eines solchen Wandlers kann ohne
anomal großen U'erkstoffaufwand niemals besonders groß sein. Wird anderseits zur
Befestigung eines solchen Wandlers in der Höhe des unteren Endes des Durchführungsisolators
bzw. der Durchführungsisolatoren, d. h. etwa in der Höhe des Kernpaketes eine besondere
Einbaugrundplatte vorgesehen, so bedeutet dies einen besonderen Aufwand, und außerdem
ist es erforerlich, am Einbauort besondere Maßnahmen vorzunehmen, um für die unterhalb
der Befestigungsplatte liegenden Wandlerteile Platz zu schaffen, wobei bei Mehrkern«-andlern
oder Wandlern größerer 1leßleistung dieser Platzbedarf erheblich sein kann.
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Die beiden als Beispiel für den derzeitigen Stand der Technik auf
dem Gebiet des Topf stromwandlerbaues angeführten Wandlerbauarten haben außerdem
den großen wickeltechnischen Nachteil, daß die Primärwicklung von der Seite des
Isolierkopfes her Windung für Windung mühsam eingefädelt werden muß, was nicht nur
sehr zeitraubend ist, sondern auch bedingt, daß Leiter stärkeren Ouerschnitts feinstufig
unterteilt «-erden miissen, um die das Durchfädeln erst ermöglichende genügende
Biegsamkeit und Anschmiegsamkeit des Leiters zu erzielen. Infolgedessen «-erden
für die Primärwicklung bei diesen Wandlern meist Litzen verwendet,
die
im Verhältnis zu massiven Leitern. teuer sind und einen schlechten Füllfaktor haben,
ganz davon abgesehen, daß der Primärwickelraum bei diesen Wandlern außerdem an.
und für sich schon etwas größer vorgesehen werden maß, als es dem Platzbedarf für
den Ouerschnitt der Wicklung tatsächlich entspricht, um bei der Herstellung der
Wicklung auch die letzten Windungen ohne allzu große Schwierigkeiten in den Isolator
hineinzubekommen. Weiterhin besteht die Gefahr, daß die Leiterisolation durch die
beim Einziehen entstehende sehr heftige Reibung beschädigt wird. Aus dem gleichen
Grund muß die Isolation mechanisch viel widerstandsfähiger gewählt werden, als dies
notwendig wäre, wenn die Wicklung frei gewickelt würde. Dadurch wiederum wird der
Isolationsauftrag größer, als zur elektrischen Isolierung allein notwendig ist,
wodurch sich der Füllfaktor der Wicklung weiter verschlechtert. Zudem ist die Isolation
teuer.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile der bekannten Anordnungen
und erfüllt darüber hinaus die eingangs erwähnten Grundforderungen, die an einen
kurzschlußfes.ten, zweckmäßig aufgebauten. Topfstromwandler zu stellen sind.
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Es sind zwar bereits. Topfstromwandler bekanntge-,vorden, deren Primärwicklung
in einem Körper allseitig eingebettet liegt, der aus festen Isolierstoffen besteht,
bei denen der Eisenkern so angeordnet ist, daß die Kreislaufebene des magnetischen
Flusses im Kern parallel zu der Überschlagstrecke von den Primäranschlüssen nach
der Befestigungsunterlage liegt, jedoch erfüllen auch alle diese Wandler nicht die
Forderungen, die nach der vorstehenden Einleitung an sie zu stellen sind.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Eisenkern mit seinem die Wicklungen
tragenden Schenkel senkrecht zur Grundebene bzw. Befestigungsfläche steht, d. h.
in Richtung von der Grundfläche zu den Primäranschlüssen verläuft und damit der
Kern: parallel zur Überschlagstrecke von den Primäranschlüssen nach den geerdeten
Teilen, auf- denen der Wandler befestigt wird, liegt und hierbei seine Abmessungen,
das Verhältnis seiner Höhe zur Breite, unabhängig von dem jeweils erforderlichen
Raum für die Wicklungen und die Isolation sowie seiner jeweils notwendigen absoluten
Größe so, gewählt werden können, daß seine Höhe passend für die erforderliche elektrische
Schlagweite ist. Zur Isolierung der Primärseite gegen die Sekundärwicklung und den
Kern ist nicht nur die Primärwicklung von festem Isolierstoff vollkommen umgeben,
sondern auch der Kern. und die Sekundärwicklung sind nach außen vollkommen mit festem
Isolierstoff abgedeckt. Lediglich nach unten, d. h. an der Grundfläche des Wandlers
liegen Kern und Sekundärspule frei. Die Primäranschlüsse ragen auf der Oberseite
des. `\'andlers frei aus dem Isolierstoffkörper heraus. Um die vorher fertiggestellten,
d. h. frei gewickelten Spulen bzw. den aus Blechen geschichteten Eisenkern in den
Isolierkörper einbringen zu können, besteht dieser aus einem Hauptkörper und zwei
einfachen: deckelartigen Teilen, die mittels Fugen, deren elektrische Durchschlagsfestigkeit
von derselben Größenordnung ist, wie die Durchschlagsfestigkeit des: ungefugten
Isolierstoffes des Isolierkörpers selbst, nach bekannten bzw. erprobten Verfahren
mit dem Hauptkörper vereinigt werden. Bei Ausführung des Eisenkernes als sog. Wickelkern,
bei der der bandförmige Keimwerkstoff nach bekanntem Verfahren in die fertigen Spulen
als kreisförmiger Ring oder auch Ringe eingerollt wird, braucht der Isolierkörper
nur zweiteilig ausgebildet zu werden, d. h. er besteht lediglich aus dem Hauptkörper
und einem deckelartigen Gebilde.
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Als Werkstoff für den Isolierkörper kommt z. B. Porzellan, beispielsweise
im Gießverfahren hergestellt, in Frage. Das Zusammenfügen der Teile geschieht hierbei
vorzugsweise mittels sog. Fugen mit Edelschliff, wobei die etwa auf 1/ioo mm sauber
geschliffenen Trennflächen gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines geeigneten Isolierkittes
in bekannter Weise zusammengefügt werden. Es sind jedoch auch ohne weiteres andere
Ausführungsarten der Trennfuge anwendbar, so z. B. Fugen mit zwischen den. zusammengesetzten
Teilen befindlichen, innerhalb der Fugen. längs verlaufenden Hohlräumen, die mit
einer Compoundmasse oder einem Gießharz ausgefüllt werden. Andere zum Aufbau des
Isolierkörpers, sehr geeignete Werkstoffe sind hochspannungsfeste, mechanisch sehr
widerstandsfähige und zähe Hartgummisorten, sog. Eisengummi. Die einzelnen Teile
des Isolierkörpers werden hierbei unter Anwendung von Druck und Hitze in Formen
gepreßt und aus,- bz,w. fast ausvulkanisiert. Nach dem Einlegen von Wicklung und
Kern. werden die Trennflächen, die hierbei nicht geschliffen zu werden brauchen,
in einem besonderen Verfahren zusammenvulkanisiert, wobei die Durchschlagsfestigkeit
der so hergestellten Verbindungsfugen gleich der der verwendeten Eisengummisorte
selbst ist.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, außer den erwähnten auch andere
geeignete feste Isolierstoffe zum Bau der Wandler zu verwenden. Schließlich ist
es auch ohne weiteres denkbar, den Kern und die Wicklungen des Wandlers der Bauart
gemäß der Erfindung mit einem geeigneten Isolierstoff zu
umgießen
(Harz) oder zu umpressen, wobei dann die Verbindungsfugen in Wegfall kommen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt
und im folgenden näher erläutert.
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Fig. i stellt die perspektivische Ansicht eines Wandlers gemäß der
Erfindung dar. Der Hauptteil des Isolierkörpers i mit dem Wulst 24 ist von außen
gesehen im wesentlichen glockenförmig. Auf der Oberseite dieser Glocke ragen die
Primäranschlüsse :2 aus dem Isolierkörper. 3#sind die Sekundäranschlüsse, die sich
am Fuß des Wandlers befinden und zum Beispiel in geeigneter Weise auf der sehr breitflächigen
Grund- und Befestigungsplatte d. des Wandlers befestigt sind. Nach oben ist die
zu den Sekundärklemmen führende üffnung in dem Wulst des. Isolierkörpers vorteilhaft
durch einen überhängenden dachförmigen `Torsprung 5 des Isolierkörpers abgedeckt,
der einerseits eine Vergrößerung der Schlagweite zwischen dem darüberliegenden Hochspannungsanschluß
2 und den. Sekundärklemmen 3 bewirkt, anderseits einen gewissen Schutz gegen das
Eindringen von Staub in die Öffnungen bietet. Die Sekundäranschlüsse können selbstverständlich
auch noch durch eine zusätzliche, nicht gezeichnete Schutzhaube vollkommen abgedeckt
sein. Anderseits ist es auch möglich, die Anschlüsse an einer anderen Stelle des.
Wanülerumfanges herauszuführen, vorzugsweise z. B. an einer Stelle, die nicht unmittelbar
unter einem der Primäranschlüsse 2 liegt, wie das in dem gezeichneten Beispiel der
Fall ist, womit dann gleichzeitig die Schlagweite zwischen den Primär- und Sekundäranschlüssen
ohne Vergrößerung der Bauhöhe des Isolierkörpers vergrößert wird. Es ist aber auch
denkbar, die Sekundäranschlußleitungen nach unten durch die Grundplatte des Wandlers
herauszuführen. Die Grundplatte d. zeigt Ausbuchtungen 6 mit Befestigungslöchern,
7, z. B. drei auf dem Umfang gleichmäßig verteilte.
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Dies zeigt auch Fig. 2, die den gleichen Wandler darstellt. Die linke
Hälfte dieses Bildes ist die Ansicht des Wandlers von oben, jedoch ohne den z. B.
mittels einer Fuge mit Edelschliff S mit dem Hauptkörper i verbundenen deckelartigen
Verschluß 9 aus Isolierstoff. Die rechte Hälfte der Fig. 2 stellt ebenfalls die
Ansicht des `'Wandlers von oben dar, jedoch ist hier der obere Teil des Wandlers
bis zur Linie a-a der Fig. 3 weggeschnitten. Die Fig. 3 zeigt nochmals den gleichen
Wandler, und zwar auf der rechten Seite von der Mittellinie o-o in einem senkrechten
Schnitt längs der Linie o-b der Fig. i und auf seiner linken Seite in einen senkrechten
Schnitt längs der Linie o-o der Fig. i, und zwar von der linken Seite der Fig. i
aus gesehen.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen den aus Blechen geschichteten Eisenkern io,
dessen Schichtung und dessen Schenkel senkrecht zur Grundfläche bzw. zur Grundplatte
d. des Wandlers verlaufen. Es handelt sich entweder um einen Mantelkern, der z.
B. aus M-förmigen Kernblechen und streifenförmigen Jochblechen mit von Schicht zu
Schicht versetzten Stoßfugen geschachtelt wird oder, wie dargestellt, um einen aus
zwei symmetrischen Kernpakethälften zusammengesetzten Kern, dessen Mittelschenkel
sodann eine Abstandsfuge i i zwischen den beiden Kernhälften aufweisen kann, so
daß also die beiden Kernhälften magnetisch getrennt sind. In diesem Fall können
die beiden Kernpakete aus U-förmigen Kernblechen 12 und streifenförmigen Jochblechen
13 zusammengesetzt sein. Der Mittelschenkel 1.4 des Eisenkernes, der die mit Rücksicht
auf die mechanischen Kräfte infolge von Kurzschlußströmen zweckmäßig kreisrunden
Sekundärspule 15 trägt, erhält zwecks Erzielung eines guten Füllfaktors des Eisens
vorteilhafterweise, wie gezeichnet, kreuzförmigen Querschnitt. Die ebenfalls mit
senkrechter Achse um den Mittelschenkel herum liegende, vorteilhaft ebenfalls kreisrunde
und konzentrisch zur Sekundärspule und zum Kern angeordnete Primärwicklung 16 liegt
innerhalb eines Hohlraumes des ringförmigen Mittelteiles mit U-förmigem Querschnitt
des Hauptisolierkörpers i. Der von dem U-förmigen Ringteil eingeschlossene Hohlraum
ist oben geschlossen. Lediglich zwei sich einander gegenüberliegende Durchführungsöffnungen
sind auf dieser Seite zum Durchtritt der Primäranschlüsse 2 vorgesehen. Nach unten
ist der für die Primärwicklung vorgesehene ringförmige Hohlraum auf seinem ganzen
Umfang offen. Er wird erst nach dem Einbringen der Primärwicklung mittels eines
besonderen ringförmigen Deckels 17 verschlossen, der bei Verwendung von Porzellan
als Isolierstoff z. B. mittels Fuge mit Edelschliff 18 auf den Hauptteil
des Isolierkörpers aufgekittet wird. Dieser Deckel 17 trägt vorteilhafterweise auf
der der Primärwicklung abgekehrten Unterseite Führungs- bzw. Halterippen i g, zwischen
denen die Teile der untenliegenden Joche des Eisenkernes liegen und die hierdurch
gepreßt und in ihre Lage gehalten werden.
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Die beiden außenliegenden, unbewickelten Rückschlußschenkel2o des
Eisenkernes bzw. der Kernhälften verlaufen außerhalb des runden Mittelteiles des
Hauptisolierkörpers von oben nach unten. Zu ihrer Isolierung gegenüL-er den Hochspannungsanschlüssen
2 sind sie durch zudem Hauptisolierkörper i gehörige
Teile 21 rohrartig
zwischen diese und den Außenmantel des Mittelteiles des Isolierkörpers eingebettet,
d. h. allseitig durch den Isolierkörper abgedeckt. Die obenliegend-n, waagerechten
Jochteile des Eisenkernes werden, um den Kern einschachteln zu können, nicht von
dem Hauptteil des Isolierkörpers, der an diesen Stellen oben offen ist, abgedeckt,
sondern durch den bereits erwähnten, streifenförmigen Deckel 9 aus Isolierstoff,
der mittels der Fuge 8 mit dem Hauptisolierkörpe r verbunden wird. Unten ist der
Wandler durch die Grundplatte 4, die z. B. aus Eisen sein kann, abgeschlossen. Sie
verhindert das. Herausfallen der Bleche des Kernpaketes, und zwischen ihr und dem
Kernpaket kann eine nachgiebige, in ihrer Stärke jeweils passend gewählte Zwischenlage
22, Preßspan od. dgl., vorgesehen sein. Um den Eisenkern. auch an anderen Stellen
fest in seiner Lage zu sichern., können auch dort Preßspanstreifen od. dgl. eingeschoben
werden bzw. eingeklemmt werden, so z. B. Streifen 23 (Fig. 2).
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Da der Mittelteil des Hauptisodierkörpers auch an den Stellen, wo
sich die den Kern abdeckenden rohrartigen Ansätze 2r nicht befinden, durch einen
Wulst 24 bis zur Grundplatte nach unten verlängert ist, sind die Innenteile des
Wandlers nach außen vollkommen abgedeckt. Durch eine geeignete Formgebung des Wulstes
auf der Innenseite, bei 25, ist die an dem Isolierkörper sich befindende plane Fläche
für die Fuge 18 leicht zur Bearbeitung zugänglich.
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Zur Befestigung der Grundplatte an dem Hauptteil des Isolierkörpers
können z. B. bei der Verwendung von Eisengummi als Isolierstoff, in den Isolierstoff
eingeschraubte Schrauben 26 dienen, wofür zweckmäßig besondere Verstärkungen 27
am Isolierkörper vorgesehen sind. Bei sprödem bzw. schwer zu bearbeitendem Werkstoff
können zur Aufnahme dieser Schrauben Gewindebuchsen in hierfür in dem Isolierkörper
vorgesehene Löcher eingekittet werden. Statt Gewinde in den Isolierstoff zu schneiden,
wie, in Fig. 3 gezeichnet, können bei Eisengummi od. dgl. auch Gewindebuchsen eingepreßt
bzw. gegossen werden.
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Bei Verwendung von sprödem Isolierwerkstoff, z. B. von Porzellan,
ist eine Ausführung und Befestigung der Grundplatte gemäß Fig. 4 vorteilhaft. Dabei
kann die Grundplatte z. B. aus Gußeisen hergestellt werden oder der ringförmige
Ansatz 2$ kann z. B. auf der Grundplatte aufgeschweißt werden. Die Verbindung der
Grundplatte mit dem Isolierkörper wird bei dieser Ausführung mittels eines geeigneten
Kittes 29 (Tränsformatorenzemnent) hergestellt.
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Es ist aber schließlich auch möglich, die Grundplatte gemäß Fig.5
mit dem Isolierkörper zu vereinigen. Hierbei wird die Platte 30 zweckmäßig
mittels starkwandiger Hohlniete 34 z. B. aus Stahlrohr, unter Zwischenlage von.
nachgiebigem bzw. elastischem Werkstoff 32, z. B. Preßspan, zwischen die Grundplatte
und den Isolierkörper einerseits und diesem und einer unter dem oberen, bei der
Nietung umgedrückten Rand des. Nietes liegenden. Metallscheibe 33, z. B. aus Stahl,
anderseits an einem mit Durchgangslöchern versehenen Flansch 34 (statt dessen können
auch einzelne über den unteren Wulst des Isolierkörpers vorstehende Ausbuchtungen
des Isolierkörpers vorgesehen sein) des Isolierkörpers befestigt. Der Druck der
zur Befestigung des Wandlers auf seiner Unterlage verwendeten durch die Hohlniete
hindurchgesteckten Bolzen wird bei dieser Anordnung in erster Linie von dem kräftigen
Niet aufgenommen, so daß der Isolierstoff entlastet ist und auch Isolierkörper,
die z. B. aus Porzellan gefertigt sind, in dieser Weise ohne Bruchgefahr befestigt
werden können. In letzterem Fall ist es vorteilhaft, Dreipunktbefestigung statt
der meist üblichen Befestigung an vier Punkten zu wählen, um mechanische Spannungen
im Isolierkörper zwischen dien Befestigungspunkten bei nicht ganz ebener Unterlage
zu vermeiden.
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Um die Beanspruchung durch das elektrische Feld zwischen der Primärwicklung
einerseits und der Sekundärwicklung und dem Kern anderseits auf den festen Isolierstoff
zu beschränken, d. h. eine unmittelbare Hintereinanderschaltung von festem Dielektrikum
und Luft und damit die Möglichkeit des frülizeitigen, d. h. schon bei niedrigen
Primärspannungen Auftretens von Glimm- und Sprüherscheinungen zu vermeiden, kann
der Isolierkörper an dafür geeigneten Stellen in an sich bekannter Weise mit einem
elektrischleitenden Belag oder Anstrich versehen sein. So ist es zweckmäßig, einerseits
die Wandungen des ringförmigen Hohlraumes., in dem sich die Primärwicklung befindet,
mit einem leitenden Anstrich zu versehen und diesen mit einem Punkt, vorteilhaft
mit einem der Anschlüsse der Primärwicklung leitend zu verbinden. Anderseits ist
es vorteilhaft, gleichzeitig sämtliche Wandungen des Raumes, in dem sich die Sekundärwicklung
und der Kern befinden, ebenfalls bis zur Grundplatte mit einem leitenden Lack zu
streichen und diesen, zweckmäßig durch eine leitende Verbindung mit der Grundplatte,
zu erden.
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Der Zusammenbau des Wandlers gemäß den Fig. r bis 3 wird folgendermaßen
vorgenommen Die frei gewickelte und unter Umständen frei tragende Primärspule, deren
Anschlüsse 2
bereits v orgebogen bzw. an den zu den Durchführungsöffnungen
im Isolierkörper passenden Stellen herausgeführt sind, wird von unten in den ringförmigen
Hohlraum des Isolierkörpers eingeschoben, wobei die Anschlüsse a durch die Durchführungsöffnungen
hindurchgesteckt werden und z. B. mit Preßspan bzw. Hartpapierstücken od. dgl. 3
5 fest-5elclemmtwerden. Ebenso kann die Wicklung selbst innerhalb des Hohlraumes
durch nicht gezeichnete Einlagestücke aus Isolierstoff festgelegt werden. Sodann
wird der Deckel 17 mittels der Fuge 18 mit dem Hauptteil des Isolierkörpers verbunden
und damit der primäre Wickelraum verschlossen. N uninehr wird von unten die Sekundärspule
mit der Sekundärwicklung 15 in den mittleren, kreisförmigen Hohlraum eingeschoben.
Alsdann wird der Kern eingeschaltet, indem die Kern-und Jochbleche abwechselnd von
unten und oben eingeschoben werden. Der fertig eingeschachtelte Kern kann durch
an dafür geeigneten Stellen eingebrachte Füllstücke, z. B. aus Preßspan, unverrückbar
festgeklemmt werden, z. B. durch die Stücke -3. Die sich unten befindenden Jochteile
des Kernes werden durch die auf dem Deckel 17 befindlichen Rippen r9 zusammengehalten
bzw. gepreßt. Zur Sicherung der Lage bzw. zum Festklemmen der Sekundärspule können
z. B. Holzleisten 36 von unten her in die Zwischenräume zwischen Kern und Spu@lenkörper
eingeschlagen werden. Nach Beendigung des Einschachtelns werden die Anschlußenden
37 der Sekundärwicklung mit den Sekundärklemimen 3 verbunden und die Grundplatte
unter Verwendung einer passenden Zwischenlage 22 am Isolierkörper befestigt. Schließlich
wird die streifenförmige Haube 9 aus Isolierstoff mittels der Fuge 8 mit dem Hauptteil
des Isolierkörpers vereinigt, wodurch der Eisenkern, der bis jetzt oben noch frei
lag, abgedeckt wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. r, a und 3 wird
der primäre Wickelraum durch den ringförmigen Deckel 17 verschlossen. Es
ist jedoch auch denkbar, den Hauptteil des Isolierkörpers bezüglich des primären
Wickelraumes auf der nach der Grundfläche des Wandlers zu liegenden Seite geschlossen
auszuführen und statt dessen etwa längs der Linie d-d der Fig. 3 eine Trennfuge
vorzusehen. In diesem Fall wäre sodann der primäre Wickelraum nach oben hin offen
und die Primärwicklung würde von oben in den Hauptteil des Isolierkörpers eingelegt
werden. Sodann würde mittels der längs d-d verlaufenden Fuge der in diesem Fall
getrennte Oberteil des Isolierkörpers ohne den D.eckelteil9 mit dem Hauptteil vereinigt,
d. h. der primäre Wickelraum geschlossen. Alsdann würde genau in der gleichen Weise
wie bei der Trennung des Isolierkörpers gemäß den Fig. r, z und 3 die Sekundärwicklung
und der Eisenkern eingebracht und letzterer schließlich durch Rufkitten des Deckels
9 längs der Fuge 8 am Kopf des Wandlers abgedeckt.
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Der gemäß den Fig. r, :2 und 3 aufgebaute Stromwandler weist infolge
seiner kreisrunden, konzentrisch zueinander angeordneten Wicklungen und infolge
des symmetrisch zu den Wicklungen aufgebauten Eisenkernes eine große mechanische
Widerstandsfähigkeit gegenüber den Auswirkungen der Ströme im Kurzschlußfall auf.
Ferner ist die Umbruchfestigkeit infolge Beschränkung der Bauhöhe auf das sich aus
der mit Rücksicht auf den elektrischen Sicherheitsgrad notwendigen Schlagweite ergebende
'Maß und infolge der breit ausladenden Standfläche sehr groß.
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In den Fig. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stromwandlers
der Bauart nach der Erfindung dargestellt. bei dem infolge Anwendung einer besonderen
Kernherstellungsweise bzw. Kernbauart ein getrennter Deckel 9 wie bei dem in den
Fig. i, z und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel überflüssig ist, d. h. der Teil, der
den Kern am Kopf des Wandlers abdeckt, von vornherein mit dem Hauptteil des Isolierkörpers
als ein Teil desselben vereinigt ist. Während Fig. 8 eine Ansicht des Wandlers von
oben zeigt, stellt die rechte Hälfte der Fig. 7 einen senkrechten Schnitt längs
der Linie e-o der Fig. 8 und die linke Hälfte der Fig.7 einen senkrechten Schnitt
längs der Linie f-o der Fig. 8, und zwar von der linken Seite dieser Figur aus gesehen,
dar. Der Maßstab der Fig.8 ist halb sor groß wie der der Fig. 7.
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Das wesentliche Merkmal des in den Fig. 7 und 8 dargestellten Stromwandlers
gegenüber der vorher besprochenen Ausführungsforen sind die beiden als Wickelkerne
ausgebildeten ringförmigen Kernhälften 43. Diese werden, nachdem die Primärwicklung
.L4 und die Sekundärwicklung 45 in den Wandler eingelegt sind und der primäre Wickelraum
durch den ringförmigen Deckel .46 aus Isolierstoff mittels der Fuged.7 verschlossen
worden ist, in an sich bekannter Weise in Form von Eisenband von unten her mittels
Treib- und Führungsrollen eingerollt und Anfang und Ende des Bandes z. B. durch
Verschweißen festgelegt. Falls dies zweckmäßig ist, kann der Isolierkörper 48 so
ausgebildet sein, daß notwendige Treib- und Leitrollen der Rollvorrichtung von unten
her in ihn eingeführt werden können. Dies ist in den Fig. ; und 8 nicht dargestellt.
Als Werkstoff für die Kerne kann bevorzugt kalt gewalzte, hochlegiertes Eisenband
großer Anfangspermeabilität
verwendet werden. Der Sekundärspulenkörp:er
49 wird zweckmäßig aus Isolierpreßstoff hergestellt oder aus Isoliermasse gespritzt.
Da die Kernringe selbsttragend und fest im Isolierkörper verankert sind, anderseits
aber auch die Sekundärspule durch die Kernringe festgelegt ist, kann. der Wandler
auf seiner Unterseite offen bleiben bzw. er braucht zum Schutz gegen. das Eindringen
von Schmutz und Staub lediglich leicht abgedeckt zu werden, so. z. B. durch eine
aufgeklebte Preßspanplatte 50 od. dgl. Zur Befestigung des Wandlers, können z. B.
drei symmetrisch auf dem Grundumfang verteilte, gemäß der Fig. 5 ausgebuchste Durchgangslöcher
51 im Isolierstoffkörper 48 dienen. Als Beispiel für eine mögliche Ausbildung
der Anschlüsse des Anfanges und des Endes der Primärwicklung sind in den Fig. 7
und 8 Anschlußstücke 52 dargestellt, die- in den Durchgangsöffnungen des Isolierkörpers
48 mittels, Kitt 53 befestigt sind. Der Primärleiter ist an diesen Anschlußs,tücken
mittels der Schrauben 54 und den Klemmstücken 55 angeklemmt. Der übrige Aufbau des
Wandlers mit dem nur aus dem Hauptteil 48 und dem Deckelteil 46 bestehenden Isolierkörper
entspricht vollkommen dem des in den Fig. i, 2 und 3 dargestellten Stromwandlers.
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Die Fig. 9 zeigt eine von der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform
etwas abweichende Bauart eines Wandlers mit gewickeltem Kern. Die rechte Seite des
Bildes stellt wiederum einen senkrechten Schnitt längs einer Linie dar, die der
Linie e-o der Fig. 8 entspricht, während die linke Seite eine Ansicht des Wandlers
von außen (vorn) ist. Die wiederum als kreisrunde Spule gedachte Primärwicklung
56 sowie der sie umgebende kreisförmige Teil 57 des Isolierkörpers mit dem ebenfalls
ringförmigen Verschlußdeckel 58 liegen bei dieserAusführungsform des Wandlers symmetrisch
zu den Mitten der gewickelten Kernringe 59. Es. ist hier unter Umständen vorteilhaft,
den freien Raum 6o innerhalb der Kernringe zur Aufnahme eines Teiles der Sekundärwicklung
6i heranzuziehen, wobei dann allerdings der Mittelteil 57 des. Isolierkörpers
entsprechend im Durchmesser vergrößert und mit einer Zwischenwand, jetzt mit 57
bezeichnet, ausgeführt werden müßte.
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Die bis jetzt dargestellten und besprochenen Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes stellten sämtlich Stromwandler mit nur einem Kern: dar.
Der Erfindungsgedanke läßt sich jedoch auch ohne weiteres bei Wandlern mit zwei
und mehreren Kernen, verwenden. So stellt die Fig. io einen Querschnitt durch einen
gemäß der Erfindung aufgebauten Stromwandler mit drei Kernen dar. Der dargestellte
Schnitt ist waagerecht längs einer Linie zu denken, die etwa der Linie a-a der Fig.3
entspricht. Die sternförmig angeordneten Eisenkerne 62, 63 und 64 sind zweischenklig.
Die nach der Mitte des Wandlers gelegenen Schenkel dieser Kerne tragen die Sekundärspulen
mit den voneinander isolierten und getrennt herausgeführten Sekundärwicklungen 65,
66 und 67, zwischen denen Isolierstücke 68, z. B. aus- Preßspan, Hartpapier od.
dgl., sternartig angeordnet sein mögen. Durch die Kernfenster sämtlicher drei Kerne
tritt die gemeinsame kreisrunde Primärwicklung 69, die wie bei den. seither besprochenen
Einkernwandlern innerhalb des Hohlraumes des im Querschnitt U-förmigen Mittelteiles
eines festen Isolierkörpers 70 liegt. Die Außenschenkel der drei Kerne sind ebenfalls
von dem Isolierkörper 70 sowohl gegen die Primärwicklung als auch nach außen
hin abgedeckt. Um die Kerne innerhalb des Isolierkörpers in ihrer Lage unverrückbar
zu sichern, können Füllstücke 71 aus Preßspan od. dgl. verwendet werden. Die Sekundärspulen
können zweckmäßig auf den Kernen mittels passender Preßstücke 72 aus Holz od. dgl.
festgelegt werden. Genau wie bei dem Wandler mit einem Kern gemäß den Fig. i, 2
und 3 wird der primäre Wickelraum am Fuß des Wandlers mittels Fuge mit Edelschliff
od. dgl. durch einen ringförmigen Deckel verschlossen, während die oben aus dem
Wandler herausragenden Joche der Kerne sowie die Sekundärspulen durch einen zweckmäßig
für alle: drei Kerne gemeinsamen Deckel verdeckt, d. h. gegenüber den Primäranschlüssen
isoliert werden.
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Als Beispiel dafür, wie bei einem Wandler gemäß der Darstellung der
Fig. io bei z. B. einem der Kerne, die sog. Gegenmagnetisierung verwirklicht werden
kann, ist der Kern 6.1 durch Zwischenlagestücke 73 aus Isolierstoff in zwei Teile
geteilt, und ein Teil der Sekundärwindungen umschlingen in an sich bekannter Weise
nur den einen Teil des Kernes, indem diese Windungen. zwischen. den beiden Kernteilen
hindurchgeführt werden, wie dies bei 74 angedeutet ist.
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Da bei dem Wandler gemäß der Fig. io die Primärwicklung wie bei den:
Ausführungsbeispielen von Wandlern mit nur einem Kern ebenfalls kreisrund ist, ist
die Flestigkeit des Wandlers gegenüber der Wirkung von Kurzschlußströmen auch bei
der Mehrkernausführung groß.
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Die Ausführungsart gemäß Fig. io läßt sich auch mit einer anderen
Anzahl von Kernen leicht ausführen. Bei vier Kernen z. B. werden diese zweckmäßig
kreuzförmig angeordnet. Unter Umständen ist es hierbei
aus Gründen
der guten Raumausnutzung vorteilhaft, den Querschnitt der Sekundärspulen. quadratisch
bzw. rechteckig auszubilden.
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Fig. i i zeigt, daß es aber auch sehr wohl möglich ist, Wandler der
Bauart gemäß der Erfindung mit z,#vei -oder mehreren Kernen so auszuführen, daß
die Kerne in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Fig. i i zeigt als Beispiel
einen Wandler mit zwei Kernen, und zwar wiederum in einem waagerecht verlaufenden
Querschnitt längs einer Linie, die etwa der Linie a.-a. der Fig. 3 entspricht. Die
beiden dreischenklig ausgebildeten Mantelherne 75 und 76 tragen auf ihren Mittelschenkeln
die z. B. quadratischen Sekundärspulenlcörper ;7;7 und 78 mit den der Einfachheit
halber nicht gezeichneten Sekundärwicklungen. Die für beide Kerne gemeinsame Primärwicklung
79 ist genau wie bei den seither besprochenen Ausführungsbeispielen in dem Hauptteil
des Isolierkörpers 8o eingebettet und durchsetzt die jeweils zwei Kernfenster jedes
Kernes. Die Außenschenkel der Kerne sind zu beiden Seiten in zwei zweckmäßig auf
jeder Seite für die Schenkel beider Kerne gemeinsamen Hohlräumen des Isolierkörpers
untergebracht, also nach außen: isoliert abgedeckt. Der Abstand zwischen den beiden.
Kernen kann z. B. durch eingelegte Holzleisten 8 1 gesichert sein. Ferner
können Füllstücke 82 zwischen den Kernpaketen, und dem Isolivrkörper vorgesehen
sein. Da aus Gründen der Raum- und Werkstoffersparnis in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
die Form der Primärspule im wesentlichen rechteckig ist, werden beim Auftreten von
großen Kurzschlußströmen die Primärleiter auf den langen Rechteckseiten nach außen
drücken und den Isolierkörper zu sprengen suchen. Um diesen Kräften wirksam entgegenzutreten,
d. h. den Isolierkörper abzustützen, können die Kerne selbst herangezogen werden,
indem z. B. Kittmasse 83 in die seitlichen Hohlräume des Isolierkörpers zwischen
die innere Seite der Außenschenkel der Kerne und die abzustützenden Wandungen des
Isolierkörpers gegossen oder gespritzt wird. Hierdurch wird eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen den Kernen und den Wandungen hergestellt, und damit stützen
sich die Wandungen über die z. B. M-förmigen Kernbleche der Kernpakete wirksam g.-genseitig
ab, so daß trotz der rechteckigen Form der Primärwicklung große Festigkeit des Wandlers
gegenüber den von Kurzschlußströmen ausgeübten Kräften gewährleistet ist.
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Eine andern Möglichkeit des Aufbaues eines Wandlers, gemäß der Erfindung
mit zwei Kernen zeigt schließlich noch derQuerschnitt der Fig. 12. Die beiden Eisenkerne
84 und 85 sind nur zweischenklig, also von der Kerntype. Ihr Querschnitt ist so
gewählt, daß der äußere Umfang der beiden nebeneinanderliegenden Sekundärspulenkörper
86 und 87, die beiden Sekundärwicklungen sind nicht gezeichnet, quadratisch ist.
Auf diese Art und Weise ergibt sich die bezüglich Kurzsch.lußstromfestigkeit günstigste,
nicht runde Ouerschnittsfortn des Isolierkörpers 88. 89 ist der Hohlraum in diesem
Körper für die Primärwicklung.
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Bei der Anordnung der beiden Kerne gemäß Fig. 12 kann derWickelrautn
für die Primärwicklung auch ohne Schwierigkeiten und ohne nennenswerte Vergrößerung
der Abmessungen des Wandlers kreisrund ausgebildet werden. Dies würde grundsätzlich
der Baureihe von iMehrkernwandlern der neuen Art gemäß Fig. io, jedoch mit nur
zwei Kernen entsprechen. Ein solcher Wandler wäre infolge der günstigen Form
der Primärwicklung noch etwas kurzschlußfester als der in Fig. 12 dargestellte.
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Werden bei dem Wandler gemäß Fig. 12
die Sekundärspulen 86 und
87 auf die Außenschenkel verlegt, so kann die Primärspule kleiner im Durchmesser
gehalten werden, was bezüglich der Kurzschlußfestigkeit günstig ist. Die Umrisse
des Isolierkörpers können dann unter Umständen rechteckig gehalten werden.
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Es ist wohl kaum erforderlich, festzustellen, daß grundsätzlich auch
die Mehrkernwandler der Bauart nach der Erfindung mit Wickelkernen gemäß den Ausführungsbeispielen
der Fig.7, 8 und 9 ausgestattet "verden können, wobei der Verschlußdeckel am Kopf
der Wandler in NVegfall kommt. Auch sind außer den angeführten Beispielen noch weitere
Spielarten und Formen der Anordnung denkbar.
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Unter Umständen kann die Ausbildungsform nach der Erfindung auch für
Spannungswandler in Betracht kommen.