-
Stromwandler hoher Kurzschlußfestigkeit Die Erfindung betrifft einen
Stromwandler hoher Iiurzschlußfestigkeit mit einem einteiligen, einseitig offenen,
flaschenförmigen, keramischen Isolierkörper mit einem ihn quer durchsetzenden, von
der Oberspannungswicklung umschlungenen, aus dem gleichen Isolierwerkstoff bestehenden,
an den Enden nach außen offenen Rohr, durch dessen Hohlraum ein Teil des mit Niederspannungswicklung
ausgestatteten Eisenkernes verläuft, wobei die Oberspannungswicklung aus Band der
vollen Wickelbreite besteht, sowie mit einem den Isolierkörper und das Rückschlußjoch
des Eisenkernes aufnehmenden Gehäuse.
-
Ziel der Erfindung ist es, einen Stromwandler dieser Art zu schaffen,
der bei sehr gedrungener, vor allem niedriger Form und geringem Gewicht eine sehr
hohe Kurzschlußfestigkeit und Umbruchfestigkeit besitzt, auch sonst sehr stabil
ist, einen einfachen Aufbau besitzt und einfach hergestellt werden kann.
-
Diese verschiedenen Ziele werden für Wandler der einleitend geschilderten
Art gemäß der Erfindung dadurch verwirklicht, daß die den Rand des Isolierkörperhalses
frei übergreifenden Anschlußlaschen nach Abw inkelung sich frei in Längsrichtung
des Isolierkörperhalses in dessen Raum erstrecken und die eine Lasche mechanisch
und elektrisch mit einem Winkel verbunden ist, dessen einer Schenkel nur auf der
der Flaschenöffnung ziigewandten Seite des Querrohres aufliegt und elek-
Irisch
mit einem Ende der Oberspannungswicklung verbunden ist, die den Schenkel und das
Querrohr ein oder mehrere Male umschlingt und zu der zweiten sich in den Hals des
Isolierkörpers erstreckenden Lasche geführt ist, daß ferner beide sich in den Hals
erstreckenden Laschen entweder, gegeneinander isoliert, mechanisch miteinander verbunden
sind oder beide mit Hilfe von Winkeln bis zum Ouerrohr geführt und nur auf diesem,
elektrisch gegeneinander isoliert, abgestützt sind, und daß schließlich das Gehäuse
etwa die Form eines U hat, dessen Schenkel die Niederspannungswicklung axial festlegen.
-
Bekannt ist bereits ein Stromwandler mit einem einteiligen keramischen
Isolierkörper mit ihn quer durchsetzendem, von der Oberspannungswicklung umschlungenem,
aus dem gleichen Isolierwerkstoff bestehendem, an den Enden nach außen offenem Rohr,
durch dessen Hohlraum ein Teil des mit der Niederspannungswicklung ausgestatteten
Eisenkernes verläuft, wobei die Oberspannungswicklung aus Band der vollen Wickelbreite
besteht, deren Enden an am Querrohr fest abgestützter, mit den Anschlußlaschen verbundener
Halterung befestigt sind, die von den Lagen dieser Wicklung selbst am Querrohr festgehalten
wird. Der Isolierkörper ist hierbei aber nicht einseitig, sondern mindestens zweiseitig
offen, und nicht flaschen-, sondern wannenförmig, wobei die zwei Öffnungen je einend
Anschluß dienen. Die Öffnungen, mithin auch die Anschlüsse, liegen zudem weit auseinander
an diametralen Stellen des wannenförmigen Isolierkörpers. Die Abstände hängen von
der z. B. nennspannungsbedingten Größe des Isolierkörpers ab. Für jedes Wicklungsende
ist ein eigener Halter in Form eines von dem Isolierkörper aufzunehmenden geschlossenen
Kastens vorgesehen, der in der sich nach innen trichterartig verjüngenden Öffnung
des Isolierkörpers nicht nur am Querrohr, sondern über eine dünne elastische Zwischenlage
auch an der betreffenden Außenwand des wannenförmigen Teiles des Isolierkörpers
abgestützt ist. Der Eisenkern wird nicht mittels eines besonderen Gehäuses, sondern
von einzelnen Fußwinkeln und mittels durchlaufender Schrauben zusammengehalten.
Außerdem ist nachteilig, daß für jeden Anschluß ein eigener Kasten erforderlich
ist, daß diese Kästen in die trichterförmigen Öffnungen des Isolierkörpers genau
passen müssen und daher auch der Isolierkörper sehr genau sein muß. Schon geringfügige,
bei keramischen Isolierungen leicht mögliche Maßabweichungen können bewirken, daß
die Kästen nicht genau sitzen und dementsprechend z. B. das Ende der Wicklung nicht
oder nicht bequem festgelegt werden kann. Vor allem aber ergibt die Abstützung der
Kästen an der Wand des wannenförmigen Teiles des Isolierkörpers einen mechanischen
Rückschluß der beiden Anschlüsse über diesen Isolierkörperteil, so daß namentlich
bei sehr hohen Kurzschlußströmen die starken thermischen oder dynamischen Kräfte
in der Wicklung über den Kasten auf die ein Widerlager für ihn bildende Wandung
des wannenförmigen Teiles des Isolierkörpers Schläge, Stöße oder auch nur Überdrücke
ausüben, die von den elastischen Zwischenlagen nicht aufgefangen werden können und
das Porzellan od. dgl. zerstören.
-
Bekannt ist ferner auch ein Stromwandler mit Ouerrohrisolierkörper
in Flaschenform, bei welchem die Oberspannungswicklung aus Band besteht und beide
Enden dieser Wicklung zu einer gemeinsamen Halterung geführt sind, mit der auch
die Anschlüsse verbunden sind. Diese Halterung ist aber am freien Rand des überdies
verhältnismäßig langen Isolierkörperhalses abgestützt und festgelegt; infolgedessen
können die Enden der Wicklung bei Kurzschlüssen flattern und auch hierdurch die
die Halterung der Wicklungsenden abstützende Wandung des Isolierkörpers sehr gefährden,
zumal da die Höhe des Isolierkörpers verhältnismäßig groß ist, so daß auch die Umbruchfestigkeit
besonders zu beachten ist. Außerdem hat das Gehäuse nicht die Form eines U, dessen
Schenkel die Niederspannungswicklung axial festlegen.
-
Bekannt ist des weiteren ein Stromwandler mit einem einseitig offenen,
keramischen Querrohrisolierkörper sowie mit aus Band bestehender Oberspannungswicklung,
deren Enden an eine gemeinsame Halterung geführt sind, die auch Organe zum Anschließen
der zu- und abführenden Leitungen aufweist. Die Halterung liegt aber auf einer umlaufenden
inneren Schulter des Isolierkörperhalses auf und wird vom Hals zentriert. Infolgedessen
können auch hierbei thermische und dynamische Kurzschlußkräfte sich über den keramischen
Isolierkörper auswirken. Außerdem wird der zylindrisch gestaltete Hals von einer
gesonderten Haube aus dem gleichen Isolierstoff überfangen, in der Anschlußbolzen
gelagert sind, die nach Art von Steckerstiften in entsprechende Fassungsteile eingreifen,
die an der Halterung für die Wicklungsenden angebracht sind. Der Wandlerhals ist
daher ebenfalls verhältnismäßig hoch, was wiederum die Umbruchfestigkeit nachteilig
beeinflußt.
-
Der Wandler nach der Erfindung hingegen besitzt außer seiner hohen
Kurzschlußfestigkeit auch hohe Umbruchfestigkeit, insbesondere, weil die gesamte
Halterung sowohl der Enden der Oberspannungswicklung als auch der Anschlußlaschen
in den Isolierkörperhals verlegt sind. Die formschlüssig feste Einheit und ihre
sichere Verankerung am Querrohr erlaubt es z. B. auch, die Anschlußlaschen den Halsrand
frei übergreifen zu lassen.
-
Durch diese Halterung wird verhütet, daß sich die Wicklung lockern
kann. Seine Winkel-, z. B. L- oder U-Form erleichtert dabei das Einfädeln der sperrigen
Bandwicklung in den engen Isolierkörper.
-
Der Wandler kann wegen seiner sehr guten Kurzschlußfestigkeit auch
für ein niedriges Übersetzungsverhältnis ausgelegt sein, was z. B. für Netze, die
mit geringerem Strombedarf, d. h. nur mit einem Bruchteil des normalen Nennstromes,
gefahren werden, sehr vorteilhaft ist. Dabei hält auch die Sekundärwicklung alle,
nicht selten erhebliche Beanspruchungen voll aus. Der Wandler kann ferner für eine
hohe überstromziffer ausgelegt sein,
so daß er sich auch für Anlagen
mit hoher Abschaltleistung sehr gut eignet.
-
Ein besonderer Vorteil des Wandlers ist es weiter, daß bei zur Erhöhung
der Kurzschlußfestigkeit stärker gewähltem Querschnitt des Eisenkerns die Bauhöhe
nicht vergrößert zu werden braucht; vielmehr ist es möglich, bei gleichbleibender
Wandlerbauhöhe den Eisenquerschnitt in Richtung senkrecht zur Längsachse, vorzugsweise
in Richtung der Stromschienen, zu vergrößern. Die hohe Umbruchfestigkeit des Wandlers
bleibt daher auch hierbei gewahrt. An Stelle eines verbreiterten Kernes können mehrere
Kerne mit eigenen Niederspannungswicklungen vorgesehen werden.
-
Da bei solchen Wandlern mit breiteren oder mehreren Kernen die Bauhöhe
und außerdem auch die Anordnung der Anschlußlaschen und damit die Abstände der zugehörigen
Klemmschrauben unverändert bleiben können, läßt sich dieser Wandler gegen einen
Wandler mit nomalem Kern austauschen, ohne daß dabei die Sammelschienenanlage geändert,
insbesondere z. B. die Stromschiene an der Anschlußstelle abgekröpft zu werden braucht.
-
Sehr vorteilhafte Ausgestaltungen des Stromwandlers nach cler Erfindung
ergeben sich ferner, wenn der Steg des U-förmigen Gehäuses als Trog ausgebildet
wird, welcher das Rückschlußjoch des Kernes aufnimmt und dessen Blech nur durch
Pressung unverrückbar zusammenhält.
-
Ein solches Gehäuse kann z. B. zweckmäßig so ausgebildet werden, daß
auch seine Schenkel als Tröge zur Aufnahme entsprechender Teile des Rückschlußjoches
des Kernes ausgebildet und oben offen sind, damit der Kern fertig geschichtet eingeschoben
werden kann.
-
Bei einer vorteilhaften Abwandlung des Gehäuses wird nur der Steg
als Trog zur Aufnahme des entsprechenden Teiles des Rückschlußjoches des Eisenkernes
ausgebildet, während die Schenkel des Gehäuses als an der Seite des Isolierkörpers
oben geschlossener Rahmen zur Aufnahme der betreffenden Teile des Joches ausgebildet
sind, damit die Bleche des Kernes von der dem Isolierkörper abgewandten Seite her
in das Querrohr eingeschichtet werden können.
-
Bei Anordnung mehrerer Kerne zur Erzielung eines schon beschriebenen
Wandlers höherer Umbruchfestigkeit empfiehlt es sich, das Gehäuse mit Stegen auszustatten,
die zwischen die gesonderten Kerne greifen und sie ebenfalls festlegen und halten.
-
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
verschiedener Ausführungsbeispiele hervor, die in der Zeichnung in mehreren Figuren
im Schnitt und perspektivisch, teilweise vereinfacht, dargestellt sind. Es zeigt
Fig. i im Schnitt in der Richtung der Stromschiene einen Wandler mit nur einem Kern,
Fig. 2 den Wandler nach der Fig. i nach dem Schnitt A-B dieser Figur, Fig. 3 und
d. in perspektivischer Darstellung zwei Ausführungsformen des Gehäuses und Fig.
5 einen Wandler mit zwei Kernen. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. i bis q.
durchsetzt der einfenstrige Kern i aus geschichteten Blechen das Querrohr des Isolierkörpers
und wird von der Niederspannungswicklung 3 mit Spulenkörper 2 eng umschlossen. Die
Flansche des Spulenkörpers liegen in nicht dargestellter «'eise entweder unmittelbar
oder über Zwischenstücke an der Innenwandung des Querrohres an.
-
Der Rumpf .4 sowie der. Boden 5 des flaschenförmigen keramischen,
z. B. aus Porzellan bestehenden Isolierkörpers bilden ein Stück. An der Unterfläche
ist der Boden in der Nähe der Außenkante mit einer Glimmrille 6 versehen, welche
durch einen Wulst am Übergang zwischen Rumpf und Boden gebildet wird und um den
Isolierkörper ganz herumläuft. Unterhalb der Mitte des Bodens befindet sich der
Mittelteil 7 des Rückschlußjoches 7, 7 a des Kernes, der gemäß Fig. i und 2 aus
einzelnen, L-förmigen Blechen aufgebaut ist, deren Stoßfugen von Schicht zu Schicht
versetzt sind. Der Jochteil 7 ruht in einem Trog 8, welcher durch den Steg des U-förmigen
Gehäuses gebildet wird, das Flansche 9 aufweist und in zwei verschiedenen Ausführungsformen
aus den Fit. 3 und :I näher ersichtlich ist.
-
Der Rumpf .I des Isolierkörpers wird vom Querrohr 12 durchzogen und
setzt sich nach oben in den Hals io mit Hohlraum i i fort. Zwischen dein Rohr 12,
dem Rumpf .I und dem Boden 5 befindet sich der von der Oberspannungswicklung 15
durchlaufene Kanal 13.
-
Die Oberspannungswicklung 15 besteht aus Kupferband der vollen Wickelbreite,
das z. B. mehrere Lagen bildet. Zwischen den einzelnen Lagen wird ein mitgeführter
Isolierstreifen 16 vorgesehen. Das innere Ende 18 der Oberspannungswicklung ist
mittels Niete i9 mit dein auf dem Querrohr iz abgestützten Schenkel des abgewinkelten
L-förmigen Halters fest verbunden; der Schenkel wird von der ihn umschlingenden
Wicklung am Querrohr praktisch unverrückbar festgelegt.
-
An dem sich in den Isolierkörperhals frei erstreckenden und hier endenden
Schenkel 2o des Halters ist mittels Niete 21 das entsprechend abgekröpfte innere
Ende der abgewinkelten Anschlußlasche 22 fest angebracht. Mit dem Schenkel 2o ist
außerdem mittels derselben Niete 21 über eine nicht veranschaulichte Isolierung
ein Winkel 29 fest verbunden, an dem mittels Niete 28 das andere Ende 27 der Oberspannungswicklung
sowie das nach innen abgekröpfte Ende der anderen Anschlußlasche 3o des Wandlers
fest angebracht sind.
-
Am Ende 23 der Anschlußlasche 22 ist die Befestigungsschraube 24 mit
Unterlegscheibe 25 und Mutter a6, am Ende 31 der anderen Anschlußlasche die Befestigungsschraube
2.4 a mit Unterlegscheibe 25 a. und Muttern 26 a vorgesehen. Die Anschlüsse
sind in üblicher Weise mit K und I_ bezeichnet (Fig. 5). Der Schenkel 2o
des Halters und die Anschlußlasche 22 können aus einem Stück bestehen, z. B. aus
Guß.
-
Die Hohlräume des Wandlers können mit durch Metallisierung leitend
gemachtem Quarzsand ausgegossen
sein. Hierdurch wird vor allem
die Luft verdrängt und die Bildung von Kondenswasser vermieden. Soll der Wandler
wahlweise stehend oder hängend eingebaut werden können, wird der Hohlraum i i zweckmäßigerweise
mit einem nicht veranschaulichten Polster, z. B. aus Glaswolle, verschlossen. Den
äußeren Abschluß bildet der Deckel 32, der zweckmäßigerweise aus dem gleichen Werkstoff
wie der Isolierkörper selbst besteht. Gegebenenfalls erhält der Deckel eine in den
Wandlerhohlraum sich erstreckende Nase mit einem Schraubenbolzen, der in ein Gewinde
des abgewinkelten Halters eingeschraubt wird, so daß dieser auch die Sicherung des
Deckels übernimmt.
-
Die Füße 38 des z. B. gegossenen Gehäuses weisen Aussparungen oder
Bohrungen 33 für Befestigungsschrauben auf.
-
Der Wulst 34. des Isolierkörpers (Fig. 2) ist als sattelförmiger äußerer
Vorsprung der Wandung des Querrohres ausgebildet. Für höhere Spannungen kann der
Hals io in bekannter Weise äußere Rippen oder Rillen erhalten.
-
Der fertige Kern, dessen L-förmige Bleche z. B. bei 35 zusammenstoßen,
wird mittels des U-förmigen Gehäuses 8 festgelegt und zusammengehalten. Hierbei
legen außerdem die den ].Zahmen 37 bildenden Schenkel 36 die Stirnseiten des Spulenkörpers
2 der Niederspannungswicklung derart axial fest, daß die Flansche des Spulenkörpers
auch bei sehr hohen Kurzschlußströmen nicht ausweichen können.
-
Bei dem Gehäuse nach Fig.3 nimmt der als Trog ausgebildete Steg 8
den mittleren Teil 7 des Rückschlußjoches auf, während die anderen Teile 7a von
den Rahmen 37 eng umfaßt werden. Die Schenkel 36 weisen die Aussparungell39 auf,
um Anfang und Ende der Niederspannüngswicklung hindurchführen zu können.
-
Bei dem Gehäuse nach der Fig. 4. werden die Teile 7 a des Rückschlußjoches
in den als Tröge 4o ausgebildeten Gehäuseschenkeln untergebracht, die oben offen
sind. um den Eisenkern fertig geschichtet einschieben zu können.
-
Bei dem Wandler nach der Fig.5 sind zwei Kerne vorgesehen, die mittels
des Steges .41 des Gehäuses, insbesondere in vorbestimmtem Abstand gehalten werden.
Die Niederspannungswicklung 3 ist mittels des Abstützorgans 14. am Querrohr 12 abgestützt.
-
Zur Klarstellung sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung lediglich
in der Kombination der im Anspruch r angegebenen Merkmale besteht.