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Kopfstromwandler
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kopfstromwandler
mit einem in einem Gehäuse untergebrachten Stromwandlerteil mit ringförmigem Kopf
und Primärleitern, die in mindestens einer Wicklung um den ringförmigen Kopf schaltbar
sind.
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Derartige Kopfstromwandler gehören zum Stand der Technik, sie dienen
dazu, größere Ströme zu transformieren, um sie der Messung durch Strommeßgeräte
zugänglich zu machen. Die Stromwandler werden herkömmlicherweise so gefertigt, daß
die benötigte Anzahl von Wicklungen mit Hilfe von Litzenleitern um den ringförmigen
Kopf des Stromwandlerteils gewickelt werden.
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Das Stromwandlerteil ist üblicherweise zur Isolierung bandagiert.
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Diese Methode der Montage ist verhältnismäßig arbeitsaufwendig und
demzufolge personalintensiv. Aufgabe der Erfindung ist es, die Fertigung von Kopfstromwandlern
zu vereinfachen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Primärleiter aufgeteilt sind
in einen am Außenumfan des ringförmigen Kopfes vorbeigeführten Außenabschnitt und
einen durch den ringförmigen Kopf führenden Innenabschnitt, wobei Anschlüsse an
die beiden Abschnitte aus dem Gehäuse herausführen.
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Die Aufteilung der Primärleiter in Innenabschnitte und Außenabschnitte
führt dazu. daß eine Litze nicht um den ringförmides0Stromwandlerteils gen Kopflgewickelt
werden muß, sondern daß die beiden Abschnitte getrennt vorgefertigt und eingesetzt
werden können.
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Für den Fall, daß der Primärleiter nicht nur in einer Windung durch
den ringförmigen Kopf hindurchgeführt werden soll, sondern eine Wicklung um den
Ring bilden soll, werden an den aus dem Gehäuse nach außen geführten Anschlüssen
Verbindungen vorgesehen, mit Hilfe derer der beabsichtigte Stromverlauf hergestellt
werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Außenabschnitte
in Kunststoff, vorzugsweise Gießharz eingebettet sind. Diese Fertigung hat verschiedene
Vorteile. Zum einen gelingt es dadurch, die Außenabschnitte in einem Gießhar'-bauteil
unterzubringen, das getrennt von der Kopfstromwandlerfertigung vorbereitet werden
kann und bei dem Zusammenbau als vorgefertigte Baueinheit eingebracht werden kann.
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Des weiteren ist die dynamische Festigkeit des Kopfstrorn wandlers
insbesondere bei Kurzschlußstrombeanspruchungen ein außerordentlich großes Problem.
Die Litzenleitung nach dem Stand der Technik muß auf dem Stromwandlerteil befestigt
werden, was zusätzliche Arbeitsgänge notwendig macht. Des weiteren besteht die Gefahr,
daß diese Litzenleiter mit der äußeren Leitlage des Stromwandlerteils in Berührung
kommen, was Beschädigungen, insbesondere bei dynamischen Beanspruchungen hervorrufen
kann. Durch den Aufbau in dieser bevorzugten Ausführungsform jedoch werden die Außenabschnitte
durch die Einbettung in Kunststoff, insbesondere Gießharz festgelegt, wobei das
Gießharz ohne weiteres in der Lage ist, den dynamischen Beanspruchungen gerecht
zu werden.
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Weiterhin kommen die Außenabschnitte nicht mehr in Berührung mit der
äußeren Leitlage. Es werden also bei vereinfachter Fertigung gleichzeitig die Befestigungsprobleme
auf die erfindungsgemäße Weise lösbar.
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Dabei ist es günstig, daß zur Einbettung der Außenabschnitte ein den
opf umgebender Kunststoffring vorgesehen ist, der die jeweils haLbringförmigen Außenabschnitte
aufnimmt. Diese Ausführungsform ist fertigungstechnisch sehr einfach durchzuführen.
Es wird ein Ring gegossen, in dem die Außenabschnitte eingebettet sind und der,
üblicherweise
um 900 gegenüber dein ringförmigen Kopf des Stromwandlerteiles
verschwenkt, an beiden Seiten des Kopfes die Außenabschnitte vorbeiführt. Dabei
werden an jeweils beiden Seiten des Kopfes halbkreisförmige Außenabschnitte vorbeigeleitet.
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Eine weitere günstige Ausführungsform ist, daß in dem Kunststoffring
in Nähe der Austrittsöffnungen für die Aul3enabschnitte Durchstecköffnungen für
die Innenabscllnitte Vorgesehen sind. Der Kunststoffring bildet auf diese Weise
gleichzeitig die isolierte Halterung für die Innenabschnitte. Es werden in dem Kunststoffring
Öffnungen, die der Querschnittsform der Innenabschnitte angepaßt sind, vorgesehen
und die Innenabschnitte, gehaltat durch den Ring, werden durch die Mitte des ringförmigen
Kopfes hindurchgeführt. Die Austrittsöffnungen der Innenabschnitte und der Außenabschnitte
liegen in diesem Falle dann dicht beieinander.
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Üblicherweise sind als Innenabschnitte Massivleiter vorgesehen. Derartige
Leiter sind den hohen Stromstärken am besten gewachsen, gleichzeitig einfach herzustellen
und bieten auch ausreichend mechanische Festigkeit, bei Kraftwirkungen durch den
thermischen und dynamischen Kurzschlußstrom.
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Eine für den praktischen Einsatz wichtige Ausführungsform sieht vor,
daß vier Innenabschnitte und drei Außenabschnitte vorgesehen sind. Es lassen sich
auf diese Weise mehrere Umschaltungen vornehmen, insbesondere ist die für die Praxis
wesentliche 1:2:4 Primärumschaltung auf diese Weise möglich.
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Dabei erweist es sich als vorteilhaft, daß die aus dem Gehäuse austretenden
Anschlüsse für die Abschnitte wahlweise mit Schaltlaschen verbindbar sind. Durch
diese Schaltlaschen wird auf einfache Weise der Stromkreis zwischen den einzelnen
Primärinnenabschnitten und Primär;,tlßenabschnitten
geschlossen,
wobei durch Entfernen bzw. Anbringen der Schaltlaschen die Windungszahl einstellbar
ist.
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Eine Möglichkeit der Ausführung ist, daß der in Gießharz ausgeführte
Kunststoffring in das Gehäuse integriert ist und an seinen oberen bzw. unteren Seiten
Lbdichtungsnuten zur Verbindung mit Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil aufweist.
Da das Gehäuse in seinem Inneren üblicherweise mit Isolieröl gefüllt ist, muß das
Gehäuse des Kopfstromwandlers abdichtend gegen den Austritt des Öles ausgeführt
sein. rs ist deshalb bei dieser Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß auf
das Gehäuseunterteil, das an seinem oberen Teil ringförmig abschließt, der Gießharzring
aufgesetzt wird, wobei eine Nut in dem Gießharzring z.B. eine O-Ring-Dichtung aufnimmt.
In dem Gießharzring sind gleichzeitig die Öffnungen für die Primärinnenleiter vorgesehen.
Weiterhin sind, wie bereits beschrieben, in dem Gießring die Primäraußenleiter eingebettet.
Die Oberseite des Gießharzringes weist wiederum eine Nut auf, die die Abdichtung
des Gehäuseoberteils,der den Kopfstromwandler deckelartig abschließt, gegen den
Gießharzring sicherstellt.
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Selbstverständlich sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch
andere geometrische Formen als die eines exakt kreisförmigen Gießharzringes möglich.
Insbesondere kann, vorgegeben durch die Form der Außenleiter und des Stromwandlerteiles,
die Gießharzeinbettung für die AuBenabschnitte sich der Rechteckform annähern. Gerade
in diesen Fällen sind die Anpassungsprobleme und die dabei auftretenden Schwieriglceiten
der Abdichtung durch die Gießharzabdeckung, die Ober- und Unterteil miteinander
verbindet, besonders einfach und elegant zu lösen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben:
Fig.
1 zeigt verschiedene Beschaltungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Stromwandlers;
Fig. 2 zeigt das Gießharzteil mit seinen Austrittsöffnungen für Außen- und Innenabschnitte;
und Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Kopfaufbau.
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In den Figuren ist ein erfindungsgemäßer Kopfstromwandler dargestellt.
Den unteren Abschluß des Kopfstromwandlers bildet der Isolator 11, auf dem das Gehäuseunterteil
9, das den Kopfstromwandler einschließt, aufsitzt. Der obere Rand des Gehäuseunterteiles
9 wird durch den Gießharzring 1 abgeschlossen, auf den seinerseits das Gehäuseoberteil
10 aufgesetzt ist. Gehäuseunterteil 9, Gießharzring 1 und Gehäuseoberteil 10 schließen
den ringförmigen Kopf 8 des Stromwandlers ein.
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Üblicherweise liegt der ringförmige Kopf 8 in der Vertikalen, wohingegen
der Gießharzring 1 horizontal ausgerichtet i~v.
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In den Gießharzring 1 sind die Außenabschnitte 2 eingebettet, die
somit auch in der Horizontalen liegen und außen um den ringförmigen Kopf 8 herumgeführt
werden. Mit Hilfe von Umschaltpfannen 3 werden Anschlüsse der Außenabschnitte aus
dem Gießharzring 1 nach außen geführt.
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Weiterhin sind in dem Gießharzring Öffnungen vorgesehen, durch die
die Primärleiterinnenabschnitte 2, die vorzugsweise als Massivleiter ausgebildet
sind, hindurchgesteckt werden Entsprechende Dichtungen an den Austrittsöffnungen
verhindern ein Austreten des durch Gehäuseunterteil 9, Gießharzring 1 und Gehäuseoberteil
10 eingeschlossenen Iaolieröls.
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An der Außenseite des Gehäuses sind weiterhin Primäran-Anschlüsse
6 vorgesehen, über die der Strom zugeführt, bzw.
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abgenommen wird.
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Die Primäranschlüsse 6 müssen zur Herstellung eines Stromflusses mit
Hilfe von Schaltlaschen 5 mit der entsprechenden Anzahl der Primärleiterabschnitte
verbunden werden.
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Die verschiedenen Beschaltungsmöglichkeiten können der Fig. 1 entnommen
werden. Um eine Windung zu erzielen,lassen sich beispielsweise sämtliche Innenabschnitte
parallel schalten, die Außenabschnitte werden überhaupt nicht in
Betrieb
genommen. Um weitere praxisererechte Beschaltungsmögvier lichkeiten zu verifizieren,
ist es gunstig, i Innenabschnitte und drei Außenabschnitte vorzusehen. Dann läßt
sich beispielsweise zur Erzielung von zwei Windungen ein Innenabschnitt an der einen
Seite mit dem Primäranschluß verbinden, an der anderen Seite mit einem Außenabschnitt.
Dieser Außenabschnitt führt den Strom wieder zurück und wird an seinem anderen Ende
mit einem weiteren Innenabschnitt verbunden, der an seiner entgegetgesetzton Seite
mit dem abgehenden Primäranschluß verknüpft wird. Mit Hilfe von vier Innenabschnitten
und zwei Außenabschnitten lassen sich zwei derartige Windungen parallel schalten.
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Schließlich ist noch die Möglichkeit, vier Wincungen mit Hilfe der
verschiedenen Abschnitte vorzusehen, indem sämtliche Abschnitte, abwechselnd Innen-
und Außenabschnitte, in Serie geschaltet werden.
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Bevorzugterweise besitzt der Gießharzring 1, der, abhängig von den
geometrischen Gegebenheiten, nicht unbedingt einen Kreisring bilden muß, auf seiner
Ober- bzw. Unterseite eine Dichtnut 7, um die Dichtwirkung zwischen Gehäuseoberteil
10 bzw. Gehäuseunterteil 9 und dem Gießharzring 1 zu verbessern.
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