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DE19816748A1 - Switched-mode power supply transformer for high insulation requirements with low power to be transmitted - Google Patents

Switched-mode power supply transformer for high insulation requirements with low power to be transmitted

Info

Publication number
DE19816748A1
DE19816748A1 DE1998116748 DE19816748A DE19816748A1 DE 19816748 A1 DE19816748 A1 DE 19816748A1 DE 1998116748 DE1998116748 DE 1998116748 DE 19816748 A DE19816748 A DE 19816748A DE 19816748 A1 DE19816748 A1 DE 19816748A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
iron core
core halves
insulating
insulating bodies
end faces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1998116748
Other languages
German (de)
Inventor
Lothar Heinemann
Guntram Scheible
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Priority to DE1998116748 priority Critical patent/DE19816748A1/en
Priority to EP99106743A priority patent/EP0951025A1/en
Publication of DE19816748A1 publication Critical patent/DE19816748A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/10—Single-phase transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator, der insbesondere zur Verwendung in hochfrequent betriebenen Schaltnetzteilen zur Trennung hoher Potentialunterschiede und bei Leistungen von einigen Watt einsetzbar ist. Der Transformator weist zwei Eisenkernhälften (11) mit je einer Wicklung (12) auf. Jeder Schenkel (10) der Kernhälften (11) ist im Bereich seiner Stirnfläche (16) mit einem Isolierkörper (15) umgeben oder abgedeckt, wobei die Isolierkörper (15) halbleitendes Material enthalten oder damit beschichtet sind und ein Abstand (a) zwischen den Eisenkernhälften (11) besteht.The invention relates to a transformer which can be used in particular for use in high-frequency switched-mode power supplies for separating high potential differences and at powers of a few watts. The transformer has two iron core halves (11), each with a winding (12). Each leg (10) of the core halves (11) is surrounded or covered in the region of its end face (16) with an insulating body (15), the insulating body (15) containing or coated with semiconducting material and a distance (a) between the iron core halves (11) exists.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator, der vorzugsweise in einem hochfrequent betriebenen Schaltnetzteil zur Potentialtrennung und Spannungsan­ passung eingesetzt werden kann.The invention relates to a transformer, preferably in a high-frequency switching power supply for electrical isolation and voltage fit can be used.

Bei vielen neuartigen elektronischen Sensoren (z. B. elektronische Strom- und Spannungssensoren in Mittelspannungsnetzen) wird eine kostengünstige, kleinvo­ lumige und sehr zuverlässige Spannungsversorgung benötigt. Derartige Span­ nungsversorgungen müssen gewöhnlich nur eine Dauerleistung von ein bis zwei Watt liefern, was schaltungstechnisch selbst bei hoher geforderter Stabilität der Ver­ sorgungsspannung mühelos zu realisieren ist. Problematisch ist vielmehr die Einhal­ tung der teilweise sehr hohen Isolationsanforderungen, wenn das Netzteil primärsei­ tig mit einer geerdeten Spannungsquelle und sekundärseitig direkt mit dem Sensor auf dem Potential (z. B. 20 kV) der zu messenden Größe verbunden ist. Will man demzufolge den vorstehend postulierten Forderungen Rechnung tragen, sind bei solchen Netzteilen besondere konstruktive Maßnahmen bezüglich des potentialtren­ nenden Bauteils, dem Transformator, erforderlich.Many new electronic sensors (e.g. electronic current and Voltage sensors in medium voltage networks) becomes an inexpensive, small-scale lumens and very reliable power supply needed. Such chip Power supplies usually only need a continuous output of one or two Watts deliver what technically in terms of circuitry even when the stability of the ver supply voltage is easy to implement. Rather, it is problematic tion of the sometimes very high insulation requirements when the power supply is primary with a grounded voltage source and directly on the secondary side with the sensor is connected to the potential (e.g. 20 kV) of the quantity to be measured. You want to consequently take into account the claims postulated above, are in such power supplies special constructive measures regarding the potential component, the transformer.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Transformator mit sehr guter elektrischer Isolationsfähigkeit zwischen Primär- und Sekundäranschluß anzu­ geben, der ein geringes Volumen aufweist und kostengünstig herzustellen ist. The invention is therefore based on the object of having a transformer good electrical insulation ability between the primary and secondary connection give that has a small volume and is inexpensive to manufacture.  

Diese Aufgabe wird durch einen Transformator gemäß einem der unabhängigen An­ sprüche gelöst. Bei einem solchen Transformator sind Primärwicklung und Sekun­ därwicklung je einer Kernhälfte zugeordnet. Ein Spalt zwischen beiden Kernhälften stellt in erster Linie die Isolation sicher. Das elektrische Feld wird durch spezielle Isolierkörper gesteuert. Die Isolierkörper sind jeweils im Bereich der Stirnflächen der Kernhälften angeordnet, können mit der Ebene der Stirnflächen abschließen oder die Stirnflächen überdecken. Die Isolierkörper können beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen, der mit halbleitenden Material versetzt ist, oder mit einem halbleitenden Material beschichtet sein.This task is performed by a transformer according to one of the independent An sayings solved. With such a transformer are primary winding and secondary each winding is assigned to a core half. A gap between the two core halves primarily ensures isolation. The electric field is created by special Insulator controlled. The insulating bodies are each in the area of the end faces Core halves arranged, can end with the plane of the end faces or cover the end faces. The insulating body can for example consist of one Plastic, which is mixed with semiconducting material, or with a semiconducting material.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous refinements are specified in dependent claims.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der vorgeschlagene Transformator sehr hohe Isolationsanforderungen von beispielswei­ se 20 kV mit festem Isolierstoff erfüllt. Die hohe Leistungsdichte führt zu einem ko­ stengünstigen, leichten und nur geringen Raumbedarf erfordernden Netzteil.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the proposed transformer very high insulation requirements of example se 20 kV fulfilled with solid insulating material. The high power density leads to a knockout Most economical, lightweight and requires little space.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing Example explained further. Show it:

Fig. 1 eine erste Variante eines Transformators mit zwei U-Kernhälften, auf de­ nen je eine Wicklung angeordnet ist. Jede Stirnseite des U-Kernes weist je eine aus Isolationsmaterial bestehende Kugelfunkenstrecke auf, auf de­ ren Oberfläche ein halbleitendes Material aufgebracht wurde. Fig. 1 shows a first variant of a transformer with two U-core halves, on each of which a winding is arranged. Each end face of the U-core has a spherical spark gap made of insulation material, on whose surface a semiconducting material has been applied.

Fig. 2 eine zweite Variante des Transformators mit zwei U-Kernhälften, auf de­ nen je eine Wicklung angeordnet ist. Jede Stirnseite des U-Kernes weist nur eine, beide Schenkel verbindende, aus Isolationsmaterial bestehende Kugelfunkenstrecke auf, auf deren Oberfläche ein halbleitendes Material aufgebracht wurde. Fig. 2 shows a second variant of the transformer with two U-core halves, on each of which a winding is arranged. Each end face of the U-core has only one ball spark gap, which connects the two legs and is made of insulation material, on the surface of which a semiconducting material has been applied.

Fig. 3 eine dritte Variante des Transformators, der zwei E-Kernhälften aufweist, auf denen je eine Wicklung angeordnet ist. Jede Stirnseite des E-Kernes weist eine aus Isolationsmaterial bestehende Kugelfunkenstrecke auf, auf deren Oberfläche ein halbleitendes Material aufgebracht wurde. Fig. 3 shows a third variant of the transformer, which has two E-core halves, on each of which a winding is arranged. Each face of the E core has a spark gap made of insulation material, on the surface of which a semiconducting material has been applied.

Fig. 4 eine vierte Variante des Transformators mit zwei U-Kernhälften, auf de­ nen je eine Platinenwicklung angeordnet ist. Fig. 4 shows a fourth variant of the transformer with two U-core halves, on each of which a circuit board winding is arranged.

Fig. 5 eine mögliche einfache Schaltung, mit der unter Einsatz einer der Trans­ formatorvarianten ein Schaltnetzteil für hohe Isolationsanforderungen bei kleinen Ausgangsleistungen realisiert ist. Fig. 5 shows a possible simple circuit with which, using one of the transformer variants, a switching power supply for high insulation requirements with low output powers is realized.

In Fig. 1 ist eine erste Variante des Transformators dargestellt. Es sind zwei U- Kernhälften 11 aus z. B. Ferritmaterial zu erkennen, auf denen je eine Wicklung 12 aufgebracht ist. Eine der Wicklungen 12 ist als Primärwicklung, die andere als Se­ kundärwicklung ausgestaltet. Die beiden U-Kernhälften 11 weisen einen definierten Abstand a voneinander auf. Der für die Übertragung von Leistung "parasitäre" Spalt fungiert in erster Linie als Isolationsstrecke zwischen Primär- und Sekundärseite. D. h., zwischen Primär- und Sekundärseite des Transformators existiert keinerlei lei­ tende Verbindung, wodurch ein Transformator mit hoher Isolationsfestigkeit geschaf­ fen ist. Der Abstand a ist einerseits so klein wie möglich zu wählen, damit eine Lei­ stungsübertragung bzw. eine beide Wicklungen durchsetzende magnetische Induk­ tion B erreicht werden kann. Andererseits muß der Abstand a gerade so groß ge­ wählt werden, daß hohe elektrische Feldstärken E vermieden sind.In Fig. 1, a first version of the transformer is shown. There are two U-core halves 11 made of z. B. to recognize ferrite material, on each of which a winding 12 is applied. One of the windings 12 is designed as a primary winding, the other as a secondary winding. The two U core halves 11 are at a defined distance a from one another. The "parasitic" gap for the transmission of power primarily functions as an insulation section between the primary and secondary side. In other words, there is no conductive connection between the primary and secondary sides of the transformer, which means that a transformer with high insulation strength is created. The distance a is on the one hand to be as small as possible so that a power transmission or a magnetic induction B penetrating both windings can be achieved. On the other hand, the distance a must be chosen just so large that high electric field strengths E are avoided.

Damit auch hohe Potentialunterschiede von z. B. 20 kV mit dem Transformator sicher beherrscht werden, sind an den Stirnseiten der U-Kernhälften aus Kunststoff beste­ hende Isolierkörper 15 als Kugelfunkenstrecken aufgebracht, die zwecks Potential­ steuerung mit einem halbleitenden Material durchsetzt oder beschichtet und elek­ trisch mit der jeweiligen Kernhälfte verbunden sind. Eine solche Kugelfunkenstrecke kann z. B. aus einem Kunststoff bestehen, der mit Kohlenstaub versetzt ist. Auf diese Weise nehmen sowohl die Kernhälfte als auch die Kugelfunkenstrecke immer das gleiche Potential an. Die jeweilige Kernhälfte kann deshalb ohne Probleme jeweils mit ihrer Stirnfläche 16 mit der Oberfläche der Kugelfunkenstrecke abschließen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Eine für die Potentialsteuerung kritische Spitze-Platte Anord­ nung mit örtlich hohen elektrischen Feldstärken tritt nicht auf. So that high potential differences of z. B. 20 kV can be safely controlled with the transformer, best existing insulating bodies 15 are applied as spherical spark gaps on the end faces of the U-core halves made of plastic, which are interspersed or coated for the purpose of potential control with a semiconducting material and are electrically connected to the respective core half. Such a spherical spark gap can, for. B. consist of a plastic that is mixed with coal dust. In this way, both the core half and the spherical spark gap always take on the same potential. The respective core half can therefore terminate with its end face 16 with the surface of the spherical spark gap without any problems, as shown in FIG. 1. A tip-plate arrangement critical for potential control with locally high electrical field strengths does not occur.

Will man mit dem in Fig. 1 dargestellten Transformator beispielsweise ein Potential von 20 kV dauerhaft und ohne Glimmen isolieren, sollte der Abstand a einen Betrag von 6-7 mm aufweisen. Damit resultiert dann eine maximale Feldstärke zwischen den beiden gegenüberliegenden Kugelfunkenstrecken von 2-3 kV/mm, was als ständige Feldstärkebelastung von Feststoffisolationsmaterial gängig ist. Um bei ei­ ner derart großen Luftspalteinlage die eigentliche Transformatorfunktion noch ge­ währleisten zu können, sollte der Abstand b zwischen den beiden Schenkeln 10 der jeweiligen U-Kernhälften 11 möglichst groß gegenüber dem Abstand a gewählt wer­ den. Damit ist nämlich gewährleistet, daß der magnetische Widerstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Kernhälften immer deutlich kleiner ist als der ma­ gnetische Widerstand zwischen den beiden Schenkeln der eigenen Kernhälfte. Ein Großteil der magnetischen Feldlinien wird sich dann immer noch durch das Kernma­ terial beider Kernhälften schließen, als gemeinsamer Nutzfluß, und nicht nur als Streufluß über die Schenkel der eigenen Kernhälfte. Auf diese Weise kann auch noch bei größerem Abstand b eine Transformatorwirkung erzielt werden. Eine Lei­ stungsübertragung von einigen Watt ist demzufolge ohne weiteres möglich.If, for example, you want to isolate a potential of 20 kV permanently and without glowing with the transformer shown in FIG. 1, the distance a should have an amount of 6-7 mm. This then results in a maximum field strength between the two opposing spherical spark gaps of 2-3 kV / mm, which is common as a constant field strength loading of solid insulation material. In order to still be able to guarantee the actual transformer function with such a large air gap insert, the distance b between the two legs 10 of the respective U-core halves 11 should be as large as possible compared to the distance a. This ensures that the magnetic resistance between the two opposite core halves is always significantly smaller than the magnetic resistance between the two legs of the own core half. A large part of the magnetic field lines will then still close through the Kernma material of both core halves, as a common useful flow, and not only as a leakage flux over the legs of the own core half. In this way, a transformer effect can be achieved even at a greater distance b. A power transfer of a few watts is therefore easily possible.

Die Wicklungen 12 sind jeweils auf einem elektrisch isolierenden Wicklungskörper 18 aufgebracht. An Wicklungsanschlüssen 19 ist eine Primärspannung up(t) anleg­ bar, bzw. eine Sekundärspannung us(t) abgreifbar.The windings 12 are each applied to an electrically insulating winding body 18 . A primary voltage u p (t) can be applied to winding connections 19 or a secondary voltage u s (t) can be tapped off.

In den Fig. 1 bis 4 sind jeweils Schnittebenen A-A eingetragen. Eine Draufsicht auf eine Transformatorhälfte in dieser Schnittebene A-A ist jeweils im unteren Teil der Zeichnungsfigur zur weiteren Verdeutlichung dargestellt.In Figs. 1 to 4 are sectional planes AA registered respectively. A top view of a transformer half in this sectional plane AA is shown in the lower part of the drawing figure for further clarification.

In Fig. 2 ist eine zweite Variante des Transformators dargestellt. Anstelle von zwei Isolierkörpern bzw. Kugelfunkenstrecken ist jede U-förmige Kernhälfte 21 mit einer einzigen länglichen Funkenstrecke 25 ausgestattet, die beide Schenkel 20 um­ schließt. Entgegen der in Fig. 1 dargestellten Variante schließen die Enden der Kernschenkel 20 auch nicht direkt mit der Oberfläche der Funkenstrecken ab, son­ dern die Kernschenkel 20 enden kurz unter der Oberfläche der Funkenstrecke 25. Auf diese Weise kann eine einfachere Montage von Kern 21 und Funkenstrecke 25 erzielt werden, z. B. durch Einkleben des Kernes mittels Silikon oder Silikon-Gel. Ei­ ne Beschichtung der Kugelfunkenstrecke mit halbleitendem Material kann ohne Probleme vor dem Zusammenbau erfolgen. Diese Art der Verbindung von Kern und Funkenstrecke ist natürlich auch bei der in Fig. 1 dargestellten Variante möglich. Die Wicklungen 22 des Transformators sind wiederum auf Wickelkörpern 28 aufge­ bracht und weisen Anschlüsse 29 auf.In Fig. 2 shows a second variant of the transformer is shown. Instead of two insulating bodies or spherical spark gaps, each U-shaped core half 21 is equipped with a single elongated spark gap 25 , which closes both legs 20 around. Contrary to the variant shown in FIG. 1, the ends of the core legs 20 do not terminate directly with the surface of the spark gaps, but the core legs 20 end shortly below the surface of the spark gap 25 . In this way, a simpler assembly of core 21 and spark gap 25 can be achieved, for. B. by gluing the core using silicone or silicone gel. A coating of the spherical spark gap with semiconducting material can be done without problems before assembly. This type of connection of core and spark gap is of course also possible in the variant shown in FIG. 1. The windings 22 of the transformer are in turn brought up on bobbins 28 and have connections 29 .

Fig. 3 zeigt eine dritte Variante des Transformators auf Basis von zwei E-Kernhälften 31. Die Wicklungen 32 sind auf den Mittelschenkeln 30 der jeweiligen Kernhälften 31 aufgebracht. Zur Steuerung des elektrischen Feldes dienen Kugelfunkenstrecken 35, die den in Fig. 1 gezeigten Isolierkörpern 15 gleichen. Alternativ können aber auch die in Fig. 2 dargestellten einstückigen Funkenstrecken mit drei Einfassungen für die Kernschenkel 30, 33 verwendet werden. Fig. 3 shows a third variant of the transformer on the basis of two E-core halves 31. The windings 32 are applied to the middle legs 30 of the respective core halves 31 . Ball spark gaps 35 , which are identical to the insulating bodies 15 shown in FIG. 1, are used to control the electrical field. Alternatively, however, the one-piece spark gaps shown in FIG. 2 with three mounts can also be used for the core legs 30 , 33 .

In Fig. 4 ist eine vierte Variante des Transformators dargestellt. Zur Feldsteuerung dienen in diesem Fall keine Funkenstrecken sondern die Wicklungen selbst, die als sogenannte Platinenwicklung 42 mit geringer Leiterhöhe ausgeführt sind. Durch die flächenhafte Anordnung der Wicklungen 42 wirken diese quasi wie eine Äquipoten­ tialfläche auf die gegenüberliegende Wicklung, so daß auch bei dieser Wicklungs­ anordnung keine Bereiche mit örtlich hohen elektrischen Feldstärken (Spitze-Platte Anordnung) zu erwarten sind. Die Ränder der Platinenwicklungen 42 können zur verbesserten Feldsteuerung wie bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Funken­ strecken abgerundet werden. Die Platinenwicklungen 42 sind als z. B. keramische Isolierplatte 47 mit darauf z. B. mittels eines Direktverbindungsverfahrens aufge­ brachten, zu Leiterbahnen 45 und Flachwicklungen 50 strukturierten Metallschichten oder Metallfolien 48, z. B. Kupferfolien, ausgeführt. Eine Kontaktierung der Wicklun­ gen kann - um gefährliche Spitzen durch Lot zu vermeiden - in einfacher Weise von der Rückseite der Platinenwicklung 42 erfolgen. Zu diesem Zweck weisen die Wick­ lungen Durchkontaktierungen 44 auf. Eine Verbindung von Zuleitung 49 und Leiter­ bahn 48 kann auf der Rückseite der Platinenwicklung 42 erfolgen. Die Kernhälften des Transformators sind mit 41, deren Schenkel mit 40 und die Stirnflächen mit 46 bezeichnet.In FIG. 4 a fourth variant of the transformer is shown. In this case, no spark gaps serve for field control, but rather the windings themselves, which are designed as so-called circuit board windings 42 with a low conductor height. Due to the planar arrangement of the windings 42 , these act quasi like an equipotential surface on the opposite winding, so that even with this winding arrangement no areas with locally high electric field strengths (tip-plate arrangement) are to be expected. The edges of the circuit board windings 42 can be rounded off for improved field control, as with the sparks shown in FIGS. 1 to 3. The board windings 42 are z. B. ceramic insulating plate 47 with z. B. brought up by means of a direct connection method, to conductor tracks 45 and flat windings 50 structured metal layers or metal foils 48 , z. B. copper foils. Contacting the windings can be done in a simple manner from the back of the circuit board 42 in order to avoid dangerous peaks caused by solder. For this purpose, the windings have vias 44 . A connection of lead 49 and conductor 48 can be made on the back of the circuit board 42 . The core halves of the transformer are designated 41, their legs 40 and the end faces 46.

Fig. 5 zeigt eine mögliche einfache Schaltung, mit der ein Schaltnetzteil unter Ein­ satz eines der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Transformatoren T kostengünstig realisiert werden kann. Primärseitig handelt es sich dabei um einen nullspannungs­ geschalteten Klasse-E Konverter (wie z. B. bekannt aus N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins; Power Electronics, Converters, Applications and Design, John Wiley & Sons, Inc., Second Edition 1995, Seite 271), der nahe der Resonanz des Filternetz­ werkes, bestehend aus Kondensator C1 und der primärseitigen Streuinduktivität des Transformators T betrieben wird. Die Schaltung erzwingt eine hochfrequente sinus­ förmige Spannung up(t) mit durch den Resonanzkreis und die Schaltfrequenz ein­ stellbaren Amplitude an der Primärseite des Transformators. Sekundärseitig wird die sinusförmige Spannung us(t) mittels eines einfachen Brückengleichrichters G gleichgerichtet und durch einen Kondensator Ca geglättet. Die Induktivität L1 und der Kondensator C2 sind Resonanzelemente und stellen das Nullspannungsschal­ ten sicher. Vorteilhaft, da sehr kleinvolumig, kann eine solche Schaltung bei sehr hohen Schaltfrequenzen von z. B. 500 kHz betrieben werden. Mit T1 ist der Schalter des Konverters bezeichnet, mit ui(t) die Eingangsspannung, mit ua(t) die Ausgangs­ spannung des Schaltnetzteils. Fig. 5 shows a possible simple circuit with which a switching power supply using one of the transformers T shown in Figs. 1 to 4 can be realized inexpensively. On the primary side, this is a zero-voltage switched class E converter (as known, for example, from N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins; Power Electronics, Converters, Applications and Design, John Wiley & Sons, Inc., Second Edition 1995, page 271), which is operated close to the resonance of the filter network, consisting of capacitor C1 and the primary leakage inductance of the transformer T. The circuit forces a high-frequency sinusoidal voltage up (t) with an adjustable amplitude on the primary side of the transformer through the resonance circuit and the switching frequency. On the secondary side, the sinusoidal voltage u s (t) is rectified by means of a simple bridge rectifier G and smoothed by a capacitor Ca. The inductor L1 and the capacitor C2 are resonance elements and ensure zero voltage switching. Advantageously, since it is very small in volume, such a circuit can be used at very high switching frequencies of e.g. B. 500 kHz operated. With T1 the switch of the converter is designated, with u i (t) the input voltage, with u a (t) the output voltage of the switching power supply.

Claims (7)

1. Transformator mit:
  • a) zwei U-förmigen Eisenkern-Hälften (11)
  • b) je einer Wicklung (12) auf jeder Eisenkern-Hälfte (11),
  • c) jeden Schenkel (10) der Eisenkern-Hälften (11) im Bereich seiner Stirnflä­ chen (16) etwa ring- oder halbkugelförmig umgebenden, aus elektrisch iso­ lierendem Material bestehenden Isolierkörpern (15), die als Kugelfunken­ strecken wirken, wobei die Isolierkörper (15) zur Steuerung des elektrischen Feldes ein halbleitendes Material enthalten oder damit beschichtet sind, und wobei
  • d) die Eisenkern-Hälften (11) so angeordnet sind, daß ihre mit Isolierkörpern (15) versehenen Stirnflächen (16) zueinander weisen, und daß ein Abstand
  • e) zwischen sich gegenüberliegenden Isolierkörpern (15) besteht, wobei die Isolierkörper (15) entweder die Stirnflächen (16) überdecken oder bündig mit diesen abschließen. (Fig. 1)
1. transformer with:
  • a) two U-shaped iron core halves ( 11 )
  • b) one winding ( 12 ) on each iron core half ( 11 ),
  • c) each leg ( 10 ) of the iron core halves ( 11 ) in the region of its end face ( 16 ) approximately annular or hemispherical, made of electrically insulating material consisting of insulating bodies ( 15 ) which act as spherical sparks, the insulating bodies ( 15 ) contain or are coated with a semiconducting material for controlling the electric field, and wherein
  • d) the iron core halves ( 11 ) are arranged so that their end faces ( 16 ) provided with insulating bodies ( 15 ) face each other, and that a distance
  • e) between opposite insulating bodies ( 15 ), the insulating bodies ( 15 ) either covering the end faces ( 16 ) or being flush with them. ( Fig. 1)
2. Transformator mit
  • a) zwei U-förmigen Eisenkern-Hälften (21),
  • b) je einer Wicklung (22) auf jeder Eisenkern-Hälfte (21),
  • c) zwei stabförmigen, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden und als Kugelfunkenstrecken wirkenden Isolierkörpern (25), die jeweils einstüc­ kig über beide Stirnflächen (26) einer der Eisenkern-Hälften (21) reichen und die an ihren Enden (23) abgerundet sind, wobei die Isolierkörper (25) zur Steuerung des elektrischen Feldes ein halbleitendes Material enthalten oder damit beschichtet sind, und wobei
  • d) die Eisenkern-Hälften (21) so angeordnet sind, daß ihre mit Isolierkörpern (25) versehenen Stirnflächen (26) zueinander weisen, und daß ein Abstand
  • e) zwischen sich gegenüberliegenden Isolierkörpern (25) besteht, wobei die Isolierkörper (25) entweder die Stirnflächen (26) überdecken oder bündig mit diesen abschließen. (Fig. 2)
2. transformer with
  • a) two U-shaped iron core halves ( 21 ),
  • b) one winding ( 22 ) on each iron core half ( 21 ),
  • c) two rod-shaped, consisting of electrically insulating material and acting as spherical spark gaps insulating bodies ( 25 ), each one piece over both end faces ( 26 ) of one of the iron core halves ( 21 ) and which are rounded at their ends ( 23 ), whereby the insulating bodies ( 25 ) for controlling the electrical field contain or are coated with a semiconducting material, and wherein
  • d) the iron core halves ( 21 ) are arranged so that their end faces ( 26 ) provided with insulating bodies ( 25 ) face each other, and that a distance
  • e) between opposing insulating bodies ( 25 ), the insulating bodies ( 25 ) either covering the end faces ( 26 ) or being flush with them. ( Fig. 2)
3. Transformator mit
  • a) zwei E-förmigen Eisenkern-Hälften (31),
  • b) jeweils einer Wicklung (32) auf dem Mittelschenkel (30) der Eisenkern- Hälften (31),
  • c) auf jeder der drei Stirnflächen (36) der Eisenkern-Hälften (31) angeordneten, etwa halbkugelförmigen, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Isolierkörpern (35), die als Kugelfunkenstrecken wirken, wobei die Isolier­ körper (35) zur Steuerung des elektrischen Feldes ein halbleitendes Material enthalten oder damit beschichtet sind, und wobei
  • d) die Eisenkern-Hälften (31) so angeordnet sind, daß ihre mit Isolierkörpern (35) versehenen Stirnflächen (36) zueinander weisen, und daß ein Abstand
  • e) zwischen sich gegenüberliegenden Isolierkörpern (35) besteht, wobei die Isolierkörper (35) entweder die Stirnflächen (36) überdecken oder bündig mit diesen abschließen. (Fig. 3)
3. transformer with
  • a) two E-shaped iron core halves ( 31 ),
  • b) in each case one winding ( 32 ) on the middle leg ( 30 ) of the iron core halves ( 31 ),
  • c) on each of three faces (36) of the iron-core halves (arranged 31), such as hemispherical, consisting of electrically insulating material insulating bodies (35) which act as ball spark gaps, wherein the insulating body (35) for controlling the electric field, a contain or are coated with semiconducting material, and wherein
  • d) the iron core halves ( 31 ) are arranged so that their end faces ( 36 ) provided with insulating bodies ( 35 ) face each other, and that a distance
  • e) between mutually opposite insulating bodies ( 35 ), the insulating bodies ( 35 ) either covering the end faces ( 36 ) or being flush with them. ( Fig. 3)
4. Transformator mit
  • a) zwei U-förmigen oder E-förmigen Eisenkern-Hälften (41), die so angeordnet sind, daß ihre Stirnflächen (46) zueinander weisen,
  • b) zwei Platinenwicklungen (42), von denen je eine einer der Eisenkern-Hälften (41) zugeordnet ist, und wobei die Platinenwicklungen (42) jeweils eine Iso­ lierplatte (47) mit darauf angeordneter flacher Wicklung (50) aufweisen,
  • c) die Platinenwicklungen (42) jeweils mit ihrer elektrisch isolierenden Isolier­ platte (47) die Stirnflächen (46) einer der Eisenkern-Hälften (41) abdecken, so daß sich die Wicklung (50) jeweils auf der den Stirnflächen (46) abge­ wandten Seite befindet, und wobei ein Abstand (a) zwischen den Platinen­ wicklungen (42) besteht.
4. Transformer with
  • a) two U-shaped or E-shaped iron core halves ( 41 ) which are arranged such that their end faces ( 46 ) face each other,
  • b) two circuit board windings ( 42 ), one of which is assigned to one of the iron core halves ( 41 ), and the circuit board windings ( 42 ) each have an insulating plate ( 47 ) with a flat winding ( 50 ) arranged thereon,
  • c) the circuit board windings ( 42 ) each with their electrically insulating insulating plate ( 47 ) cover the end faces ( 46 ) of one of the iron core halves ( 41 ), so that the winding ( 50 ) in each case on the end faces ( 46 ) turned away Side is located, and with a distance (a) between the circuit board windings ( 42 ).
5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolierkörper (15, 25, 35) an den sich in einem Abstand (a) gegenüberlie­ genden Stellen Abflachungen (100, 200, 300) aufweisen.5. Transformer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the insulating bodies ( 15 , 25 , 35 ) have flattened portions ( 100 , 200 , 300 ) at the points (a) opposite one another (a). 6. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schenkel (10, 20, 30) der Eisenkern-Hälften (11, 21, 31) einen im Ver­ gleich zum Abstand (a) der Isolierkörper (15, 25, 35) oder dem Abstand (a) der Plati­ nenwicklungen (42) großen Abstand (b) voneinander haben.6. Transformer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the legs ( 10 , 20 , 30 ) of the iron core halves ( 11 , 21 , 31 ) one in comparison to the distance (a) of the insulating body ( 15 , 25 , 35 ) or the distance (a) of the plati nenwicklungen ( 42 ) large distance (b) from each other. 7. Transformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen den Isolierkörpern (15, 25, 35), bzw. den Platinenwicklungen (42) mehrere Millimeter, bei einer Spannung von 20 kV etwa 6 bis 7 mm, beträgt.7. Transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (a) between the insulating bodies ( 15 , 25 , 35 ), or the circuit board windings ( 42 ) several millimeters, at a voltage of 20 kV about 6 to 7 mm.
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