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Stromwandler, vorzugsweise zum unmittelbaren Einbau in Sammelschienen
Es fehlte bisher an einem einfachen, handlichen, preiswerten und dabei doch soliden
Stromwandler, der sich insbesondere zum Einbau an Stellen eignet, z. B. an dicht
nebeneinanderlaufende Sammelschienen von Zwei- oder Mehrphasensystemen, wo zumindest
in einer Richtung verhältnismäßig wenig Raum für den Wandler vorhanden ist oder
zur Verfügung gestellt werden kann. Man hat sich zwar dadurch zu helfen versucht,
daß man die Wandler an die zwei oder drei Schienen versetzt zueinander anschließt,
so daß gegebenenfalls nur die Breite eines Joches des Kernes berücksichtigt zu werden
braucht. Doch bedingt diese Anordnung wieder den anderen erheblichen Nachteil, daß
die Sammelschienen unterschiedlich lang sein müssen, was entweder bei Verwendung
entsprechend bemessener fertiger Sammelschienen die Lagerhaltung vergrößert und
verteuert oder bei Verkürzungen oder Verlängerungen der fertigen Schienenstücke
an Ort und Stelle zu erheblicher Mehrarbeit, viel Zeitverlust und Abfall wertvollen
Werkstoffes führt, ganz abgesehen davon, daß die unterschiedliche Anordnung der
Wandler die Einheitlichkeit der Anlage stört und zu weiteren Anpassungen Anlaß geben
kann.
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Die bekannten, sonst so brauchbaren Einleiterstromwandler mit die
Schiene umhüllendem Zweischenkelkern, auf dessen einem oder beiden Schenkeln die
Sekundärwicklung aufgebracht ist, helfen hier nicht weiter, weil die beiden Rückschlußjoche
die meist flachliegend angeordnete, das Kernfenster durchsetzende Schiene um die
Breite der beiden Joche sowie gegebenenfalls um die Ausladung der Sekundärwicklungen
verbreitern.
Bei Wandlern mit ringförmigem Kern, dessen Fenster
von einem runden Bolzen durchsetzt wird, welcher die schienenähnlichen Primäranschlüsse
verbindet, ist zwar die Sekundärwicklung auf dem Kern gleichmäßig verteilt angeordnet
und ergibt daher praktisch keine zusätzliche Ausladung des Wandlers. Doch genügt
dieser Wandler den Anforderungen vor allem deshalb wieder nicht, weil an den Stellen
der Verbindung des runden Bolzens mit den Schienen unerwünschte Übergänge für den
Strom bestehen. Hinzu kommt, daß das die aktiven Teile eng umgebende Gehäuse wenigstens
die runde Form des Kernes und eine große Ausladung haben muß, da es bei dem bekannten
Wandler aufrecht steht, d. h. seine Mittelachse mit der Achse der Primärstromführung
zusammenfällt, so daß sich der Wandler von dieser Achse aus mindestens um den Radius
des Gehäuses nach der einen sowie nach der anderen Seite erstreckt. Außerdem wird
für das Gehäuse Isolierstoff vorgeschlagen, also ein empfindlicher Werkstoff. Der
Wandler erleidet daher insbesondere bei der Verpackung und beim Transport von größeren
Stückzahlen sehr leicht erhebliche Beschädigungen.
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Es wurde nun gefunden, daß ein einfacher, kleiner, preiswerter und
dabei doch sehr solider Stromwandler, vorzugsweise zum unmittelbaren Einbau in die
Sammelschienen, geschaffen wird. wenn jeder Primäranschluß mechanisch fest und leitend
mit je einem die aktiven Teile teilweise übergreifenden, vorzugsweise zu einer Schale
ausgebildeten Gehäuseteil verbunden ist, und die beiden Gehäuseteile über eine Isolierung
gegeneinander abgestützt sowie über den oder die das Kernfenster durchsetzenden
Leiter miteinander verbunden sind.
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Das Gehäuseteil und sein zugehöriger Anschluß können aus einem Stück,
zweckmäßig aus einem Guß- oder Preßstück, z. B. aus Messing, bestehen. Die zweckmäßig
schalenförmigen Gehäuseteile bilden vorzugsweise Hälften des Gehäuses, deren jede
etwa die Hälfte der aktiven Teile, insbesondere also den oder -die Kerne sowie die
Sekundärwicklung umfaßt.
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Bei Schalenform der Gehäuseteile kann die Isolierung zwischen den
einander gegenüberliegenden freien Rändern der Schalen durch einen zweckmäßig nur
schmalen Luftspalt gebildet sein. An Stelle einer solchen Luftisolierung kann aber
auch eine Isolierung aus besonderem Isolierwerkstoff vorgesehen sein, die vorteilhaft
zugleich den Innenraum des Wandlers abdichtet und gegebenenfalls mechanische Spannungen
zwischen den Gehäuseschalen aufnimmt. Als an sich bekannte Isolierung empfiehlt
sich hierbei ein aushärtbares Kunstharz, das auch den ganzen Innenraum der Gehäuseschalen
ausfüllen kann. Neben oder an Stelle dieser Kunstharzisolierung lassen sich zwischen
den Rändern der Gehäuseschalen auch eine oder mehrere vorzugsweise nur dünne Isolierscheiben
vorsehen.
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Als primärer Leiter kann ein Stableiter, z. B. ein Kupferbolzen, verwendet
werden, der mit den beiden Gehäuseteilen, z. B. den Böden der Schalen, verlötet,
vernietet, verschraubt oder in anderer Weise starr bzw. lösbar verbunden wird und
vorteilhaft zugleich als feste mechanische Verbindung sowie als Abstandhalter der
Schalen dient. Stabförmige Primärleiter empfehlen sich vor allem für höhere Nennstromstärken.
Der Wandler ist dementsprechend als Einleiterstromwandler ausgebildet, weil der
Primärstrom dann nur einmal .durch das Fenster des Kernes geführt wird.
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Insbesondere für niedrige Stromstärken können die beiden Gehäuseschalen
über eine aus mehreren Windungen bestehende Primärwicklung elektrisch miteinander
verbunden sein, während sie hierbei mechanisch über ein oder mehrere isolierte Glieder,
z. B. isolierte Bolzen, fest miteinander verbunden werden. Bei Verwendung einer
solchen Primärwicklung wird z. B. der Anfang der Wicklung an der Innenseite der
einen Gehäuseschale, das Ende der Wicklung an der Innenseite der anderen Gehäuseschale
leitend befestigt. Über diese Schalen sind die Wicklungsenden mit den festen Anschlüssen,
z. B. Laschen, verbunden, die in bekannter Weise mit Bohrungen, Schraubenbolzen
und Muttern zum Anschluß und zur Befestigung des Wandlers an der Sammelschiene ausgestattet
sind.
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Die Anschlußklemmen der Sekundärwicklung werden vorzugsweise innerhalb
des Gehäuses untergebracht, gegen die Gehäuseschalen isoliert und zweckmäßig so
angeordnet, daß sie von außen leicht zugänglich sind.
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Der Kern des Wandlers kann ein Ringkern sein, auf dem die Sekundärwicklung
vorteilhafterweise gleichmäßig verteilt aufgebracht ist. Hierdurch wird die Ausladung
des Kernes nebst der Wicklung verhältnismäßig klein gehalten.
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An Stelle eines zweckmäßig ringförmigen Kernes können auch mehrere
Kerne verwendet werden, die sich gegebenenfalls physikalisch unterscheiden, so .daß
verschiedenartige Bürden angeschaltet werden können. Die Kerne können axial nebeneinander
angeordnet sein und von demselben Primärleiter durchsetzt werden.
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Der Wandler läßt sich ohne weiteres auch für höhere Spannungen isoliert
herstellen. Bis etwa 3poo. Volt genügt es völlig, die Hohlräume zwischen dem Kern,
der Sekundärwicklung und der Innenseite der Gehäuseschalen mit einem aushärtbaren
Harz oder einem anderen Isolierstoff auszufüllen. Bei höheren Spannungen empfiehlt
es sich zur Gewährleistung größerer überschlagslängen, auch die Außenflächen der
Gehäuseschalen mit Isolierstoff, z. B. einem aushärtbaren Harz, zu überziehen und
diesen Überzug zweckmäßig mit Rippen und ähnlichen, die Gleitstrecken verlängernden
Vorsprüngen zu versehen.
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Der Wandler läßt sich entweder mit senkrecht zur Primärstromführung
liegender Kernfensterachse oder auch mit in Richtung der Primärstromführung liegender
Fensterachse anordnen. Liegt die Fensterachse in Richtung der Primärstromführung,
so liegen die Ebenen der Gehäuseschalen quer dazu. Dies hat z. B. den Vorteil, daß
die Bauhöhe des Wandlers in Richtung der Primärstromführung sehr klein ist. Die
andere Anordnung des Gehäuses,
bei welcher dessen schmale Seite
in der Ebene der Primärstromführung liegt, hat hingegen den Vorteil sehr kleiner
seitlicher Ausladung, so daß die Wandler auch in sehr dicht nebeneinanderliegende
Sammelschienen, und zwar in gleicher Höhe eingebaut werden können. je nach der Bauart
des Wandlers werden die festen Anschlüsse angeordnet. Vorteilhafterweise werden
beide Ausführungen des Wandlers auf Lager gehalten, d. h. eine mit zu den Hauptflächen
des Gehäuses parallel liegenden Anschlüssen, die andere mit senkrecht versetzten
Primäranschlüssen.
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Die große Festigkeit des Gehäuses macht den Wandler sehr dauerhaft
und bruchsicher. Außerdem lassen sich am Gehäuse Leistungsschilder sowie weitere
Geräte anbringen, z. B. Relais, Schalter, Meßinstrumente. Die metallische Leitung
des Gehäuses hat vor allem den Vorteil, daß der magnetische Einfluß des Primärstroms
auf die Umgebung sehr gering ist.
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Die eingebauten Wandler wirken praktisch lediglich wie eine Verdickung
der Sammelschienen. Bei runder Form des Gehäuses, welche den umhüllten Teilen wie
eine runde Dose oder Kapsel eng angepaßt sein kann, werden im Innern des Wandlers
größere Mengen von Isolierstoff erspart. Es ist aber auch nützlich, bei ringförrnigen
Kernen dem Gehäuse viereckige, vorzugsweise quadratische Form zu geben, so daß in
den frei bleibenden Ecken Raum zur Unterbringung z. B. der Sekundärklemmen verbleibt.
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Der Dosen- oder Kapselwandler läßt sich aber nicht nur in Anlagen,
die auf Grund großer Nennstromstärken ohnehin mit Schienen ausgestattet sind, sondern
auch bei kleineren Stromstärken gut verwenden, wo die Anlage nur mit Kabeln oder
Drähten ausgerüstet ist. Für dieseAnwendung kann der Wandler einen Fuß erhalten
mit Löchern für Mittel zur Befestigung des Wandlers z. B. an einer Wand.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den zwei Figuren von Ausführungsbeispielen
eines Wandlers zu entnehmen, bei welchem die Achse des Kernfensters quer zur Achse
der Primärstromführung liegt.
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Fig. i zeigt für einen Einkernwandler einen Längsschnitt in Richtung
der Primärstromführung, während Fig.2 denselben Schnitt durch einen Zweikernwandler
wiedergibt.
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Die Lasche i mit Bohrung 2 ist für den Anschluß K bestimmt. Sie setzt
sich in das schalenförmige, leitende, z. B. rein metallische Gehäuseteil 3, fort,
das, selbst wenn der Kern rund ist, zweckmäßig viereckig ist. Lasche i und Schale
3 bilden daher gewissermaßen zusammen ein Dosenunter- oder -oberteil mit Stiel.
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Die als anderer Anschluß L dienende Lasche 4, mit Bohrung 5 besteht
entsprechend mit der gleichfalls leitenden Gehäuseschale 6 aus einem Stück.
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Die beiden Schalen 3: und 6 sind mittels eines Bolzens 7, z. B. aus
Kupfer, leitend miteinander verbunden. Der Bolzen ist in die Schalen eingenietet
und verbindet sie auch mechanisch fest miteinander, wobei er sie zugleich in einem
solchen Abstand voneinander hält, daß sich die Ränder 8 und 9 der beiden Schalen
3 bzw. 6 nicht unrnittelbar berühren können, sondern die gebildete Fuge durch einen
isolierenden Wulstring io verschlossen werden kann.
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Der Bolzen 7 ist von einem Ringkern i I umgeben, auf welchem die Sekundärwicklung
12 vorteilhaft gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet ist. Die Enden der
Sekundärwicklung sind zu Anschlüssen 13 im Innern des Gehäuses geführt.
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Bei dem Zweikernwandler nach der Fig.2 bestehen die Laschen i und
die entsprechend tiefere Gehäuseschale 14 aus einem Stück. Ebenso bilden die Lasche
q. und die Schale 15 ein z. B. aus Messing gegossenes Stück. Die Schalen werden
durch einen leitenden Bolzen 16 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden.
Die Ränder 8, 9 der Schalen sind über den nicht leitenden Wulst io gegeneinander
isoliert, der außerdem das Innere des Gehäuses 1d., 15 abdichtet.
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Der Bolzen 16 wird von zwei Kernen 17', 18 umschlossen, die auf der
gleichen Achse nebeneinander angeordnet sind und die Sekundärwicklungen i9 bzw.
2o tragen. Wicklungen und Kern werden in nicht dargestellter Weise innerhalb des
Gehäuses gegenseitig und gegen das Gehäuse festgelegt. Die Sekundärwicklungen haben
Anschlußleitungen 21 und sind untereinander durch Kabel 22 verbunden.