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Einphasen-Spannungswandler, insbesondere Trockenspannungswandler Bei
dem Bau von Spannungswandlern, insbesondere Trockenspannungswandlern, ist man immer
mehr bestrebt, die räumlichen Abmessungen zu verringern, um sie in den modernen
platzsparenden Schaltanlagen, insbesondere in blechgekapselten Schaltanlagen verwenden
zu können. Das Minimum an Außenabmessungen ist bei einem Spannungswandler dann erreicht,
wenn die Abstände des bzw. der Anschlüsse der Oberspannungswicklung von den geerdeten
Teilen der Umgebung nicht größer sind als die in den jeweils gültigen Vorschriften
festgelegten Werte bzw. als die Abstände, welche sich in der Praxis für die Schlagweitenmaße
durch vieljährige Erfahrungen als erforderlich ergeben haben. Bei den bisher bekannten
Spannungswandlerkonstruktionen lassen sich die Abmessungen nicht in dem erstrebten
bzw. verlangten Maße verringern, weil durch die Eisenrückschlüsse des Eisenkernes,
der für Oberspannungen bis etwa 3o kV in der Regel geerdet wird, die Wandlerkonstruktion
außerordentlich sperrig und voluminös wird.
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Die Abb. i und 2 zeigen schematisch, aber ma.ßstäblich im Schnitt
zwei bekannte Spannungswandlerkonstruktionen. In beiden ist der bewickelte Eisenkernschenkel
mit ii bezeichnet. Während in Abb. i der Eisenkern als Mantelkern mit den beiden
Außenschenkeln 12 und 13 ausgebildet und horizontal liegend angeordnet ist, steht
er in Abb. 2 senkrecht und weist infolge seiner Ausbildung als einfenstriger
Kern
nur einen Rückschlußschenkel 12 auf. Die Niederspannungs- oder Sekundärwicklung
ist in beiden Beispielen mit 14, die Oberspannungs- oder Primärwicklung mit 15 bezeichnet.
Diese ist in einen Gießharzisolierkörper 16 eingebettet, der sie vollständig umhüllt.
Das an Hochspannung anzuschließende Ende 17 der Primärwicklung ist an das Anschlußstück
18 geführt, in Abb. i durch die mit dem Isolierkörper 16 zusammen gegossene Durchführung
ig. Die markanten Maße, nämlich die Schlagweite s (Hochspannungsanschluß 18 gegen
Erde), die Gesamthöhe 1a und die Breite b des ganzen Wandlers, sind in beiden Abb.
i und 2 eingetragen. Geht man davon aus, daß für die-Schlagweite s beispielsweise
16 Maßeinheiten erforderlich sind, so erkennt man, daß bei dem Wandler gemäß Abb.
i diese Bedingung erfüllt ist. Bei dem Wandler nach Abb. 2 wird s größer, nämlich
19,2 Maßeinheiten; dieser Abstand ist aber an sich garnicht erforderlich, sondern
durch die Anordnung des Rückschlusses 12 unten bedingt. Die Höhe ja beträgt
22 Maßeinheiten in Abb. i und 16,4 Maßeinheiten in Abb. 2. Die Breite b beträgt
16,5 Maßeinheiten in Abb. i und 12,5 Maßeinheiten in Abb.2. Dieser Vergleich zeigt,
daß man durch Verzicht auf einen Mantelkern und Verwendung eines einfenstrigen,
senkrecht stehenden Eisenkernes zwar die Gesamthöhe und auch die Breite des Wandlers
verringert hat; jedoch ist es nicht gelungen, die Höhe des Wandlers auf das Minimum
zu bringen, welches durch den Durchmesser des die Oberspannungsspule umhüllenden
Isolierkörpers bedingt ist, und trotzdem die Schlagweite s nicht zu unterschreiten.
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Die Erfindung zeigt einen neuen vorteilhaften Weg zur Lösung der geschilderten
Aufgabe; sie betrifft einen Spannungswandler, insbesondere Trockenspannungswandler,
mit einem Mantelkern, der aus zwei rahmenförmigen Eisenkernen besteht und dessen
die Wicklungen tragender Mittelschenkel von j e einem Schenkel der beiden Rahmenkerne
gebildet wird. Erfindungsgemäß werden die Ebenen der beiden Rahmenkerne unter einem
Winkel von vorzugsweise etwa go° zueinander und der bzw. die Anschlüsse der Oberspannungswicklung
auf der den beiden Rückschlußschenkeln abgewandten Seite des Wandlers angeordnet.
Jeder der beiden Rahmenkerne kann in an sich bekannter Weise aus aufeinandergeschichteten
Blechen oder Blechpaketen oder, was ebenfalls an sich bekannt ist, aus mehreren
aus Band gewickelten Teilkernen bestehen, die zweckmäßig nach ihrer Herstellung
zwecks Erleichterung des Einbringens in die Wicklungen ein- oder mehrfach in an
sich bekannter Weise zerschnitten werden.
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In der Abb. 3 ist schematisch, aber wieder maßstäblich ein Ausführungsbeispiel
für einen Spannungswandler gemäß der Erfindung im Schnitt dargestellt. Mit 14 bzw.
15 sind wieder die Nieder- bzw. Oberspannungswicklungen, mit 16 der die Oberspannungswicklung
15 völlig umhüllende Isolierkörper bezeichnet, der vorzugsweise in an sich bekannter
Weise durch Imprägnieren und Umgießen der Wicklung 15 mit einem durch Polymerisation
hartbaren Kunstharz hergestellt wird. Das an die Hochspannung anzuschließende Ende
17 der Wicklung 15 ist an das wieder mit 18 bezeichnete Anschlußstück geführt. Der
Mantelkern des Wandlers wird von zwei Rahmenkernen 11d, 12 und 14, 13 gebildet,
deren Ebenen einen Winkel von etwa go° einschließen. Die beiden Schenkel iia und
11b der beiden Rahmenkerne bilden den von den Wicklungen umfaßten Mittelschenkel
des Mantelkernes. Wie aus Abb. 3 zu ersehen ist, besteht jeder Rahmenkern aus aufeinandergeschichteten
Blechen bzw. Blechpaketen, die in an sich bekannter Weise so in ihren Abmessungen
abgestuft und so zusammengeschichtet sind, daß der Querschnitt jedes der beiden
Schenkel iia und iib annähernd kreisförmig ist, so daß der zylindrische Hohlraum
innerhalb der Wicklungen fast vollständig mit Eisenblechen ausgefüllt wird. Der
Isolierkörper 16 weist auf beiden Seiten Ansätze 16" und 16, auf, welche die beiden
Rückschlußschenkel 12 und 13 nach dem Hochspannungsanschlußstück 18 hin abdecken.
Diese Ansätze setzen sich auf beiden Stirnseiten des zylinderförmigen Isolierkörpers
16 schräg nach oben, etwa parallel zu den beiden Kernebenen, fort und vereinigen
sich dort, so daß alle außerhalb des Isolierkörperhohlraumes liegenden Teile der
beiden Rahmenkerne nach oben hin abgedeckt sind, das Einbringen der Eisenbleche
jedoch nicht behindert ist. In Abb. 3 sind diese Fortsetzungen der Ansätze 16" und
16b durch gestrichelte Linien angedeutet. Wie man sieht, wird durch die eigenartige
Ausbildung des Eisenkernes gemäß der Erfindung die Bauhöhe 1z des Spannungswandlers
auf das überhaupt erreichbare Minimum verringert; sie beträgt nur 12,2 Maßeinheiten
bei Einhaltung der Mindestschlagweite s von 16 Maßeinheiten. Die Breite b ist mit
16,2 Maßeinheiten kleiner als die in Abb. i, jedoch etwas größer als in Abb. 2.
Dies stört jedoch überhaupt nicht, da in dieser Richtung in den Schaltanlagen ohnehin
genügend Platz zur Verfügung steht.
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Die Abb. 4 und 5 zeigen schematisch in Ansicht bzw. Aufsicht einen
zweipolig gegen Erde isolierten Spannungswandler gemäß der Erfindung. Bei diesem
Ausführungsbeispiel sind sämtliche aktiven Teile des Wandlers in an sich bekannter
Weise in Gießharz eingebettet. Der die Wicklungen und den Mittelschenkel umfassende
Teil des Gießharzkörpers ist wieder mit 16 bezeichnet und weist hier zum Herausführen
der beiden Oberspannungswicklungsenden die beiden mit den Anschlußklemmen 18 und
2o versehenen Durchführungen 21 und 22 auf, welche einander diagonal gegenüberliegen
und seitlich, etwas schräg nach außen verlaufend, an dem Gießharzteil 16 sitzen,
damit die Mindestschlagweite s von 16 Maßeinheiten auch zwischen den beiden Anschlußstücken
18 und 2o eingehalten wird. In den mit 23 und 24 bezeichneten Teilen des Gießharzkörpers
liegen die nicht von den Wicklungen umfaßten Teile der beiden Rahmenkerne, deren
Ebenen einen Winkel von etwa go° bilden. In dem freien Raum unten zwischen 23 und
24 wird zweckmäßig ein Kasten 25 für die sekundären Anschlußklemmen angeordnet.
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In der nachstehenden Tabelle- sind zum besseren Vergleich der Spannungswandler
gemäß der Erfindung (Abb.3 und 4, 5) mit den bekannten Spannungswandlern (Abb. i
und 2) die Maße s, h und b einander gegenübergestellt.
| Abbildung Maß s Maß h Maß b |
| (Einheiten) I (Einheiten) I (Einheiten) |
| 1 16,o 22,0 16,5 |
| 2 19,2 16,4 12,5 |
| 3 16,0 12,2 16,2 |
| 4u- 5 16,0 15,8 15,5 |
Man erkennt ohne weiteres aus diesen Angaben den durch die Erfindung erzielten wesentlichen
Fortschritt. Die Bauhöhe h des doppelpoligen Spannungswandlers gemäß Abb. q und
5 ist sogar noch geringer als die Bauhöhe la der beiden bekannten einpolig isolierten
Wandler der Abb. = und 2. Würde man diese zweipolig gegen Erde isoliert ausbilden,
würde insbesondere ihre Bauhöhe noch größer werden.
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Bei der Herstellung von Spannungswandlern gemäß der Erfindung unter
Verwendung von härtbarem Gießharz empfiehlt es sich, gemäß einem früheren Vorschlag
zur Aufnahme von Längendifferenzen von den in das Kunstharz eingebetteten Teilen,
welche bei der Volumenänderung des Kunstharzes während seiner Polymerisation oder/und
bei Temperaturänderungen auftreten können, Polster zwischen Teilen der Oberfläche
der eingebetteten Teile und dem Gießharz vorzusehen und für einen Druckausgleich
im Raum der Polster und einzubettenden Teile einerseits und dem in der Gießform
jeweils herrschenden Druck andererseits zu sorgen.