DE8900352U1

DE8900352U1 - Kapazitiver Spannungswandler

Info

Publication number: DE8900352U1
Application number: DE8900352U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1989-08-03
Also published as: CH679430A5; CA2007665A1; FR2641911A1

Description

Dipl.-Volkswirt Peter Raupach
D-8600 Bamberg

Kapazitiver Spannungswandler

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Spannungswandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger kapazitiver Spannungswandler ist aus der DE-A3 12 41 908 bekannt, bei dem die Wicklungen des

Zwischenwandlers, und zwar insbesondere dessen Oberspannungswicklung, in Gi.jßharz eingebettet sind. Dieser Gießharzkörper besitzt an seinem oberen Ende einen Flansch, mit dem er sich einerseits auf dem geerdeten Gehäuse abstützt und auf dem andererseits der kapazitive Spannungsteiler mittels eines den kapazitiven Spannungsteiler umhüllenden Porzellanisolators befestigt ist. Als Imprägnier- und Isoliermittel für den kapazitiven Spannungsteiler ist Isolieröl vorgesehen .

Ein kapazitiver Spannungswandler anderer Ausführungsart ist aus der DE-PS 15 41 800 bekannt.Dort ist die Resonanzdrosselspule zwischen dem Teilerpunkt von hoch- und niederspannungsseitigem Teilerkondensator des kapazitiven Spannungsteilers und dem Zwischenwandler eingeschaltet und liegt somit auf Hochspannungspotential in der Größenordnung von 20 kV. Der Zwischenwandler ist - wie üblich - mit der Resonanzdrosselspule in Reihe geschaltet.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen kapazitiven Spannungswandler der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine rationelle Fertigung aller Wandlerteile möglich ist. Insbesondere soll eine betriebssichere und gleichzeitig äußerst gedrängte

Bauweise aller Einzelelemente, also des Spannungsteilers, der Resonanzdrosselspule und des Zwischenwandlers ermöglicht % werden.

% IO Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß der Zwischenwandler ei.i dessen Aktivteile (Wicklungen und Eisenkern) vollständig integrierendes, freiluftbeständiges Bauelement darstellt, das unmittelbar mit dem kapazitiven Spannungsteiler verbindbar ist. Der Zwischenwandler ist nicht nur elektrisch unmittelbar an den Teilerpunkt des kapazitiven Spannungsteilers angeschlossen, sondern ist - entgegen der vorbekannten Lösung gemäß DE-AS 12 41 908-

aus dem geerdeten metallischen Gehäuse gleichsam herausge-

nommen. Der Zwischenwandler bildet also einen elektrisch

% und mechanisch eigenständigen Baustein, der für sich herge-

&iacgr;- stellt, vorgeprüft und anschließend mit den weiteren Bau-

^lV 25 steinen des erfindungsgemäßen kapazitiven Spannungswandlers, nämlich mit Cam kapazitiven Spannungsteiler und mit dem Metallgehäuse für die Resonanzdrosselspule in einfacher Weise : verbunden werden—kann.

.■ 30 Weitere vorteilthafte Einzelheiten der Erfindung sind in den

f Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand eines

&rgr; in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles

näher beschrieben.

Ee zeigen:

Fig. 1 in Schnittdarstellung eine Seitenansicht eines

kapazitiven Spannungswandlers gemäß der vor
liegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht auf diesen kapazitiven Spannungswandler von oben und
Fig. 3 die zugehörige elektrische Schaltung zu diesem

kapazitiven Spannungswandler.
IO

Der erfindungsgemäße kapazitive Spannungswandler 1 besteht aus den beiden, einen kapazitiven Spannungsteiler 2 bildenden Teilerkondensatoren 3, 4, die in an sich bekannter
Weise übereinander angeordnet und miteinander verflanscht sind. Diese Teilerkondensatoren 3, 4 sind a> f einem Gießharzblock 5 gas- oder flüssigkeitsdicht befestigt, insbesondere dichtend verschraubt. Der Gießharzblock 5 aus freiluftbeständigem Gießharz, insbesondere aus cycloaliphatischen Gießharz umhüllt die Aktivtoile also, die nicht gesondert dargestellten Ober- und Unterspannungswicklungen 7, einschließlich den zugehörigen Eisenkern 8 des Zwischenwandlers 6 vollständig.

Unterhalb des Gießharzblockes 5 ist ein auf Erdpotential
liegendes Metallgehäuse 9 vorgesehen. Dieses umfaßt einen Freiraum 10, in dem die für den kapazitiven Spannungswandler erforderliche Resonanzdrosselspule 11 untergebracht ist.
Diese Resonanzdrosselspule 11 ist mit deren einem Wicklungsende an Masse bzw. Erdpotential angeschlossen, wie sich aus dem elektrischen Schaltbild gemäß Figur 3 ergibt. Die gesamte Resonanzdrosselspule 11 liegt daher auf Niederspannungsbzw. Erdpotential.

Die Oberfläche des Gießharzblockes 5, nämlich die Seitenflächen 5 a, 5 b und die obere Stirnfläche 5 c sind mit

einem auf Erdpotential liegenden leitfähigen Belag 12, vorzugsweise einer elektrisch leitenden Metallisierung versehen, die mit dem auf Erdpotential liegenden Metallgehäuse 9 elektrisch leitend verbunden ist.

Die Teilerkondensatoren 3, 4 des kapazitiven Spannungsteilers 2 bestehen jeweils aus Wickeln oder aus einem Stapel von Wickelkörpern,die mit einem Isoliermedium, verzugsweise Isoliergas oder Isolieröl getränkt bzw. impräg-

iö niert sind. Ais ummantelung dieser Teiierkondensatoren 3, ist eine Gießharzummantelung 13 vorgesehen. Diese wird in einer gegebenenfalls verlorenen Form dadurch hergestellt, daß die Teilerkondensatoren 3, 4 in der Form mit dem Isoliermittel (flüssig oder gasförmig) imprägniert werden und daß anschließend Gießharz von unten in die Gießform eingeführt wird. Dieses so eingebrachte Gießharz steigt in der Gießform hoch und verdrängt dabei das Tränk- bzw. Imprägniermittel insoweit, als dieses für die notwendige Imprägnierung nicht benötigt wird. Durch diesen an sich bekannten Verdrängungs-Steigeguß wird im fertigen Spannungsteiler 2 bzw. in den Teilerkondensatoren 3, 4 eine erhebliche Menge an Tränk- bzw. Imprägniermittel eingespart.

Außen an der Gießharzummantelung 13 sind in an sich bekannter Weise Rippen 14 vorgesehen. Diese können bei der Herstellung der Gießharzummantelung 13 gleich mit angeformt werden, so daß diese mit den Rippen 14 einen einzigen Körper aus homogenem Material bilden.

Die Rippen 14 können jedoch auch nachträglich an der Gießharzummantelung 13 der beiden Teilerkondensatoren 3, 4 angebracht, insbesondere unter Verwendung von Silikonharz angeformt werden.

Der besondere Vorteil der Anwendung des sog. Verdrängungs- Steigegusses besteht darin, daß das für die Imprägnierung

der Teilerkondensatoren 3, 4 erforderliche Imprägniermittel auf ein Minimum verringert wird, so daß der kapazitive Spannungsteiler 2 entweder überhaupt kein Ausdehnungsgefäß benötigt oder aber ein Ausdehnungsgefäß mit minimalen

Volumen. Hierfür geeignet sind ggf. insbesondere ein elektrisch leitender, hohler Abschirmungsring, der üblicherweise zwischen den beiden Teilerkondensatoren 3, 4 mit verflanscht wird.
iO

Die Fig. 2 zeigt den vorstehend beschriebenen kapazitiven Spannungswandler 1 in der Draufsicht, wobei in dieser Darstellung die Anordnung von Standfüßen 15, des Klemmenkasten 16, sowie eines TfH-Anschlusses 17 besonders gut ersichtlieh sind. Im übrigen sind die einzelnen Teile der Fig. 2 mit denselben Bezugsziffern versehen, wie in Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine mögliche Schaltung des erfindungsgemäßen kapazitiven Spannungswandlers in einer Prinzipskizze dargestellt. In dieser Darstellung ist dort mit 2 wiederum der kapazitive Spannungsteiler bezeichnet, umfassend die Teilerkondensatoren 3, 4. Der Spannungsabgriff für den un-

zitiven Spannungsteiler 2 ist mit TP bezeichnet. Der unmittelbar an den Spannungsabgriff TP elektrisch angeschlossene Zwischenwandler besitzt hier zwei Oberspannungswicklungen 7 und zwei Meßwicklungen 18, 19, während die in Reihe mit dem Zwischenwandler 6 geschaltete Resonanzdrosselspule 11 eine Meß- oder Steuerwicklung 20 besitzt. 30

Die elektrische Verbindung zwischen dem kapazitiven Spannungsteiler 2 und dem Zwischenwandler 6 erfolgt über einen Steckkontaktstift 21, ggf. über einen Multikontakt bekannter Bauart. Mit 22 ist in Fig. 1 ergänzend eine elektrische Zuleitung eingezeichnet, die das Potential von

üblicherweise 2(J kV am Teilerpunkt TP zwischen den Teilerkondensatoren 3, 4 dem Zwischenwandler 6 aufprägt. Mit 23 ist in Fig. 1 eine weitere elektrische Leitung dargestellt, die den leitfähigen Belag 12 des Gießharzblockes 5 mit dem auf Erdpotential liegenden Ende des Teilerkondensators 4 verbindet.

Die Gießharzummantelung 13 der Teilerkondensatoren 3, 4 besteht vorzugsweise aus elastisch eingestelltem Gießharz, insbesondere aus Polyurethan, das die Wärmeausdehnungen des mengenmäßig äußerst geringen Imprägniermittels der Teilerkondensatoren 3, 4 aufzunehmen vermag, ohne daß ein zusätzliches Ausdehnungsgefäß erforderlich ist. Ggf. kann aber auch - wie bereits kurz erwähnt - ein Ausdehnungsgefäli mit geringem Volumen vorgesehen sein insbesondere als ringförmige Abschirmelektrode an der Verbindungsstelle zwischen den Teilerkondensatoren 3, 4.

Der erfindungsgemäße kapazitive Spannungswandler zeichnet

sich insbesondere dadurch aus, daß alle wesentlichen Bauteile, nämlich der kapazitive Spannungsteiler 2, der Zwischenwandler 6 und die Resonanzdrosselspule 11 für sich hergestellt, vorgeprüft und nach bestandener vorsprüfung in einfachster Weise miteinander montiert werden können Die für den Spannungsteiler 2 bzw. den Zwischenwandler 6 angewendete Gießharztechnik befindet sich auf einem hohen technischen Stand, so daß die Ausfallquoten von Hause aus gering sind unfl~durch die Vorfertigung dieser Bauteile noch reduziert werden können. Mit den angewendeten Gießharztechniken lassen sich die Größenabmessungen des kapazitiven Spannungsteilers 2 und des Zwischenwandlers 6 auf optimale Werte reduzieren. Hinzu kommt, daß durch das Nachschalten der Resonanzdrosselspule 11 und deren Unterbringung in dem Metallgehäuse 9 auch die Abmessungen der Resonanzdrosselspule 11 auf eiji Minimum reduziert werden können.

I I ■ ff ·> · ·«

ti··

tr r ....

Damit zeichnet sich der erfindungsgemäße kapazitive Spannungswandler nicht nur durch eine hohe Betriebssicherheit, sondern auch durch eine außergewöhnlich gedrängte, kompakte Bauweise aus.

· · »· ti lit III·

Claims

Dipl.-Volkswirt Peter Raupach D-8600 Bamberg Aktenzeichen: 6 89 00 352.7 Schutzansprüche

1. Kapazitiver Spannungswandler, bestehend aus einem kapazitiven Spannungsteiler, an dessen Teilerpunkt eine Resonanzdrosselspule und ein Zwischenwandler angeschlossen sind, wobei zumindest die Oberspannungswicklung des Zwischenwandlers in Gießharz eingegossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Teilerpunkt (TP) des kapazitiven Spannungsteilers (2) zunächst die Oberspannungswicklung (7) des Zwischenwandlers (6) angeschlossen und in Reihe mit zumindest einem Teil der Oberspannungswicklung (7) des Zwischenwandlers

(6) anschließend die Oberspannungswicklung der Resonanzdrosselspule (11) nachgeschaltet ist, daß der Zwischenwandler (6) mit sämtlichen Wicklungs- und Kernteilen (7, 8) in einen freiluftbeständigen Gießharzblock (5) eingegossen ist und daß der Gießharzblock (5) den Spannungsteiler (2) trägt und mit diesem verflanscht ist.

2. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Gießharzblockes (5) ein von einem Metallgehäuse (9) begrenzter Freiraum (IC) vorgesehen ist, in dem die Resonanzdrosselspule (11) untergebracht ist.

3, Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die-Oberfläche des Gießharzblockes (5) mit einer Metallisierung (12) versehen ist, die mit dem auf Erdpotential liegenden Metallgehäuse (9) elektrisch leitend verbunden ist.

4. Kapazitiver Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gas- oder flüssigkeitsimprägnierten Teilerkondensatoren (3, 4) des kapazitiven Spannungsteilers (2) mit einer Gießharzummantelung

(13) vollständig umgeben sind, wobei die Gießharzummantelung (13) unter Verdrängung des in der Gießform befindlichen gasförmigen oder flüssigen Isoliermittels im Steigeguß aufgebracht ist.

5. Kapazitiver Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gießharzummantelung (13) Jes Spannungsteilers (2) Rippen (14) vorgesehen sind, die <~it der Gießharzummantelung (13) einen einzigen, homogenen Körper bilden oder mit der Gießharzummantelung (13) gesondert verbunden sind.

6. Kapazitiver Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen dem kapazitiven Spannungsteiler (2) und der Oberspannungswicklung (7) des Zwischenwandlers (6) über einen Steckkontaktstift (21) erfolgt.

• · «· t· ·· -· «ti I I I I