EP0343099B1 - Wickelstromwandler - Google Patents

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EP0343099B1
EP0343099B1 EP89730117A EP89730117A EP0343099B1 EP 0343099 B1 EP0343099 B1 EP 0343099B1 EP 89730117 A EP89730117 A EP 89730117A EP 89730117 A EP89730117 A EP 89730117A EP 0343099 B1 EP0343099 B1 EP 0343099B1
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EP
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capacitor
current transformer
conductive
iron core
ring
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EP89730117A
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Johannes Dipl.-Ing. Schmidt
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28Current transformers
    • H01F38/30Constructions
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    • H01F38/28Current transformers
    • H01F38/30Constructions
    • H01F2038/305Constructions with toroidal magnetic core

Definitions

  • the invention relates to a winding current transformer with at least one ring-shaped iron core carrying a secondary winding, with a primary winding with a plurality of turns passing through the window of the iron core with a conductive sheathing and with a ring capacitor lying in the window of the iron core against the secondary winding and having a continuous longitudinal slot, the two receptacles forming the electrodes of the ring capacitor and located on different sides of the ring capacitor are provided with electrical connection lines for secondary connection terminals.
  • a winding current transformer of this type is known from German utility model 84 26 556.
  • the ratio of the high-voltage capacitor to the low-voltage capacitor in the case of an unchangeable high-voltage capacitor is determined by the capacitance of the ring capacitor. If the divider ratio is to be changed, this is possible in the known winding current transformer in that an external capacitor is connected to the secondary connection terminals, as a result of which the capacitance of the undervoltage capacitor is increased as a result of parallel connection and the divider ratio is thereby changed.
  • Such an adjustment of the division ratio to the respective needs is, however, quite complex.
  • conductive, cylindrical inserts between the coverings, which extend coaxially aligned at least over part of the length of the ring capacitor and are connected to the connection terminals.
  • the main advantage of the winding current transformer according to the invention is that additional capacities are formed by the conductive inserts within the area between the linings, which due to the connection of these conductive inserts with the connecting terminals represent parallel capacities to the capacitance formed by the linings of the ring capacitor.
  • the division ratio of the upper to lower voltage capacitor can be adjusted according to the respective requirements without the need for an additional external capacitor.
  • the coordination of the total capacitance of the undervoltage capacitor is possible in a simple manner in that the cylindrical inserts extend over such a part of the total length or over the total length of the ring capacitor that partial capacitances are formed which in total correspond to the required value of the capacitance of the undervoltage capacitor, whereby the required division ratio is achieved.
  • the insert adjacent to the inner covering with the electrical connection line of the outer covering and the insert adjacent to the outer covering with the electrical connection line of the insert are advantageously in the case of the winding current transformer according to the invention inner lining connected. If more than two inserts are provided in the winding current transformer according to the invention, then further inserts are to be connected to the connecting lines in accordance with the specified scheme.
  • the winding current transformer shown in FIG. 1 has a block-shaped cast resin body 1, in which, among other things, an annular iron core 2 with an applied secondary winding 3 lies.
  • the window 4 of the iron core 2 is penetrated by several turns of a primary winding 5, which is brought up to the outer connecting bolts 6 and 7.
  • Each turn of the primary winding 5 carries a layer of conductive or semiconducting material on an insulation, as described in detail in German Utility Model 78 12 060.
  • the individual turns of the primary windings 5 are held together by means of a tensioning band 8, as a result of which the layers of conductive or semiconducting material of the individual turns come into contact with one another and additionally all layers have one and the same potential due to the metal tensioning band, so that the primary winding 5 has an outward direction has acting conductive sheath.
  • a secondary terminal box 9 is held laterally, in which secondary terminals, not shown in detail, are accommodated.
  • a ring capacitor 10 which contains an insulating body 11.
  • the insulating body 11 or the entire ring capacitor 10 has a continuous longitudinal slot 12.
  • a conductive covering 14 which ends at a distance both from the longitudinal slot 12 and from the front edges of the insulating body 1.
  • a conductive coating is applied to the outer side of the insulating body 11, which is not visible here, so that the two coatings together with the insulating body 11 form a ring capacitor 10.
  • the insulating body 11 which preferably consists of a winding of insulating material, there are cylindrical, conductive inserts 15 and 16, which are only indicated by dashed lines in FIG. 1 because, like the inner covering 14, they are not guided to the outer edge of the insulating body.
  • These deposits 15 and 16 form additional capacitances with the coatings of the ring capacitor 10, as will be explained in more detail with reference to FIG. 2.
  • Both the conductive coating 14 on the inside of the ring capacitor 10 and the outer coating (not visible in FIG. 1) as well as the inserts 15 and 16 are connected in a manner shown in FIG. 2 to electrical connecting lines 17 and 18 which are in the secondary terminal box 9 are performed.
  • the voltage at the ring capacitor 10 forming the undervoltage capacitor of a capacitive divider can thus be tapped on the outside.
  • the high-voltage capacitor of the capacitive voltage divider is formed by the conductive covering 14 and the conductive sheathing of the primary winding 5.
  • FIG. 2 only the straight area passing through the core window 3 of the primary winding 5 is shown schematically; this area of the primary winding 5 is surrounded by the ring capacitor 10, so that a capacitance C1 is formed between the conductive sheath of the primary winding 5 and the inner coating 14 of the ring capacitor 10, which capacitance forms the capacitance of the high-voltage capacitor of a capacitive divider.
  • the conductive inserts 15 and 16 are accommodated, which form capacitances C14, C15 and C16 with the inner layer 14 and the outer layer 19 of the ring capacitor.
  • a further capacitance C2 is formed between the inner covering 14 and the outer covering 19 in the area on the right in FIG. 2.
  • the conductive insert 15 of the ring capacitor 10 adjacent to the inner covering 14 is connected at point 20 to the electrical connecting line 18 of the outer covering 19, while the conductive insert 16 adjacent to the outer covering 19 is connected at 21 to the electrical connecting line 17 of the inner covering 14 in Is connected.
  • a total capacitance of the ring capacitor 10 then arises between the two points 20 and 21, which results from the sum of the capacitances C14, C15, C16 and C2.
  • By appropriate length dimensioning of the conductive Deposits 15 and 16 can set the value of the total capacitance of the undervoltage capacitor or ring capacitor 10.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wickelstromwandler mit mindestens einem eine Sekundärwicklung tragenden, ringförmigen Eisenkern, mit einer mit mehreren Windungen das Fenster des Eisenkernes durchsetzten Primärwicklung mit einer leitenden Umhüllung und mit einem im Fenster des Eisenkernes an die Sekundärwicklung anliegenden, einen durchgehenden Längsschlitz aufweisenden Ringkondensator, dessen zwei die Elektroden des Ringkondensators bildende, auf unterschiedlichen Seiten des Ringkondensators befindliche Belege mit elektrischen Anschlußleitungen für sekundäre Anschlußklemmen versehen sind.
  • Ein Wickelstromwandler dieser Art ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 84 26 556 bekannt. Bei diesem bekannten Wickelstromwandler ist das Verhältnis von Oberspannungskondensator zu Unterspannungskondensator bei unveränderbarem Oberspannungskondensator bestimmt durch die Kapazität des Ringkondensators. Soll das Teilerverhältnis verändert werden, dann ist dies bei dem bekannten Wickelstromwandler dadurch möglich, daß an die sekundären Anschlußklemmen ein äußerer Kondensator angeschlossen wird, wodurch infolge Parallelschaltung die Kapazität des Unterspannungskondensators vergrößert und dadurch das Teilerverhältnis verändert wird. Eine derartige Anpassung des Teilerverhältnisses an die jeweiligen Bedürfnisse ist jedoch recht aufwendig.
  • Gemäß der Erfindung befinden sich bei einem Wickelstromwandler der eingangs angegebenen Art zwischen den Belägen leitende, zylindrische Einlagen, die sich koaxial ausgerichtet mindestens über einen Teil der Länge des Ringkondensators erstrecken und mit den Anschlußklemmen verbunden sind.
  • Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Wickelstromwandlers besteht darin, daß durch die leitenden Einlagen innerhalb des Bereichs zwischen den Belägen zusätzliche Kapazitäten gebildet werden, die infolge der Verbindung dieser leitenden Einlagen mit den Anschlußklemmen Parallelkapazitäten zu der von den Belägen des Ringkondensators gebildeten Kapazität darstellen. Dadurch läßt sich das Teilerverhältnis von Ober- zu Unterspannungskondensator den jeweiligen Anforderungen entsprechend einstellen, ohne daß dabei ein zusätzlicher äußerer Kondensator erforderlich ist. Die Abstimmung der Gesamtkapazität des Unterspannungskondensators ist dabei in einfacher Weise dadurch möglich, daß die zylindrischen Einlagen sich über einen derartigen Teil der Gesamtlänge oder über die Gesamtlänge des Ringkondensators erstrecken, daß Teilkapazitäten gebildet werden, die in Summe dem geforderten Wert der Kapazität des Unterspannungskondensators entsprechen, wodurch das jeweils geforderte Teilerverhältnis erreicht wird.
  • Um die Parallelschaltung der mittels der leitenden Einlagen zusätzlich gebildeten Teilkapazitäten zu ermöglichen, sind bei dem erfindungsgemäßen Wickelstromwandler in vorteilhafter Weise bei zwei Einlagen die dem inneren Belag benachbarte Einlage mit der elektrischen Anschlußleitung des äußeren Belages und die dem äußeren Belag benachbarte Einlage mit der elektrischen Anschlußleitung des inneren Belages verbunden. Sind mehr als zwei Einlagen bei dem erfindungsgemäßen Wickelstromwandler vorgesehen, dann sind weitere Einlagen entsprechend dem angegebenen Schema mit den Anschlußleitungen zu verbinden.
  • Zur Erläuterung der Erfindung ist in
    • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wickelstromwandlers teilweise weggeschnitten in einer perspektivischen Darstellung und in
    • Figur 2 eine Schemadarstellung der wesentlichen Teile des Wickelstromwandlers nach Figur 1 zur Erläuterung des Aufbaus des Ringkondensators und seiner äußeren Beschaltung gezeigt.
  • Der in Figur 1 gezeigte Wickelstromwandler weist einen blockförmigen Gießharzkörper 1 auf, in dem unter anderem ein ringförmiger Eisenkern 2 mit aufgebrachter Sekundärwicklung 3 liegt. Das Fenster 4 des Eisenkernes 2 ist von mehreren Windungen einer Primärwicklung 5 durchsetzt, die an äußere Anschlußbolzen 6 und 7 herangeführt ist. Jede Windung der Primärwicklung 5 trägt auf einer Isolation eine Schicht aus leitendem oder halbleitendem Material, wie dies in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 78 12 060 im einzelnen beschrieben ist. Die einzelnen Windungen der Primärwicklungen 5 sind mittels eines Spannbandes 8 zusammengehalten, wodurch die Schichten aus leitendem oder halbleitendem Material der einzelnen Windungen miteinander in Berührung kommen und zusätzlich durch das metallene Spannband alle Schichten ein und dasselbe Potential aufweisen, so daß die Primärwicklung 5 eine nach außen wirkende leitende Umhüllung aufweist. An dem blockförmigen Gießharzkörper 1 ist seitlich ein Sekundärklemmenkasten 9 gehalten, in dem im einzelnen nicht gezeigte Sekundärklemmen untergebracht sind.
  • Innen an die Sekundärwicklung 3 anliegend befindet sich ein Ringkondensator 10, der einen Isolierkörper 11 enthält. Der Isolierkörper 11 bzw. der gesamte Ringkondensator 10 weist einen durchgehenden Längsschlitz 12 auf. Auf der Innenseite 13 des Isolierkörpers 11 befindet sich ein leitender Belag 14, der im Abstand sowohl von dem Längsschlitz 12 als auch von den stirnseitigen Rändern des Isolierkörpers 1 endet. In entsprechender Weise ist auf der äußeren, hier nicht sichtbaren Seite des Isolierkörpers 11 ein leitender Belag aufgebracht, so daß die beiden Beläge zusammen mit dem Isolierkörper 11 einen Ringkondensator 10 bilden.
  • Im Isolierkörper 11, der vorzugsweise aus einer Wicklung aus Isoliermaterial besteht, sind zylindrische, leitende Einlagen 15 und 16 vorhanden, die in Figur 1 nur strichliert angedeutet sind, weil sie ebenso wie der innere Belag 14 nicht bis zur äußeren Kante des Isolierkörpers geführt sind. Diese Einlagen 15 und 16 bilden mit den Belägen des Ringkondensators 10 zusätzliche Kapazitäten, wie dies anhand der Figur 2 noch näher erläutert wird. Sowohl der leitende Belag 14 auf der Innenseite des Ringkondensators 10 als auch der in Fig. 1 nicht sichtbare äußere Belag sowie die Einlagen 15 und 16 sind in einer aus der Figur 2 näher ersichtlichen Weise an elektrische Anschlußleitungen 17 und 18 angeschlossen, die in den Sekundärklemmkasten 9 geführt sind. Damit ist die Spannung an dem den Unterspannungskondensator eines kapazitiven Teilers bildenden Ringkondensators 10 außen abgreifbar. Der Oberspannungskondensator des kapazitiven Spannungsteilers ist von dem leitenden Belag 14 und der leitenden Umhüllung der Primärwicklung 5 gebildet.
  • In Figur 2 ist von der Primärwicklung 5 lediglich der das Kernfenster 3 durchsetzende, gerade Bereich schematisch gezeigt; dieser Bereich der Primärwicklung 5 wird von dem Ringkondensator 10 umgeben, so daß sich zwischen der leitenden Umhüllung der Primärwicklung 5 und dem inneren Belag 14 des Ringkondensators 10 eine Kapazität C1 ausbildet, die die Kapazität des Oberspannungskondensators eines kapazitiven Teilers bildet. Innerhalb des Isolierteils 11 des Ringkondensators 10 sind die leitenden Einlagen 15 und 16 untergebracht, die mit dem inneren Belag 14 und dem äußeren Belag 19 des Ringkondensators 10 Kapazitäten C14, C15 und C16 bilden. Außerdem ist zwischen dem inneren Belag 14 und dem äußeren Belag 19 im in der Figur 2 rechten Bereich eine weitere Kapazität C2 gebildet.
  • Die dem inneren Belag 14 benachbarte leitende Einlage 15 des Ringkondensators 10 ist in Punkt 20 mit der elektrischen Anschlußleitung 18 des äußeren Belages 19 verbunden, während die dem äußeren Belag 19 benachbarte leitende Einlage 16 im Punkte 21 mit der elektrischen Anschlußleitung 17 des inneren Belages 14 in Verbindung gebracht ist. Zwischen den beiden Punkten 20 und 21 entsteht dann eine Gesamtkapazität des Ringkondensators 10, die sich aus der Summe der Kapazitäten C14, C15, C16 und C2 ergibt. Durch entsprechende Längenbemessung der leitenden Einlagen 15 und 16 kann der Wert der Gesamtkapazität des Unterspannungskondensators bzw. Ringkondensators 10 eingestellt werden.

Claims (2)

  1. Wickelstromwandler mit mindestens einem eine Sekundärwicklung (3) tragenden, ringförmigen Eisenkern (2), mit einer mit ihren Windungen das Fenster (4) des Eisenkernes (2) durchsetzenden Primärwicklung (5) mit einer leitenden Umhüllung und mit einem im Fenster (4) des Eisenkernes (2) an die Sekundärwicklung (3) anliegenden, einen durchgehenden Längsschlitz (12) aufweisenden Ringkondensator (10), dessen zwei die Elektroden des Ringkondensators (10) bildende, auf unterschiedlichen Seiten des Ringkondensators (10) befindliche Beläge (14,19) mit elektrischen Anschlußleitungen (17,18) für sekundäre Anschlußklemmen versehen sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich zwischen den Belägen (14,19) leitende, zylindrische Einlagen (15,16) befinden, die sich koaxial ausgerichtet mindestens über einen Teil der Länge des Ringkondensators (10) erstrecken und mit den Anschlußleitungen (17,18) verbunden sind.
  2. Wickelstromwandler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei zwei Einlagen die dem inneren Belag (14) benachbarte Einlage (15) mit der elektrischen Anschlußleitung des äußeren Belages (19) und die dem äußeren Belag (19) benachbarte Einlage (16) mit der elektrischen Anschlußleitung (17) des inneren Belages (14) verbunden ist.
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