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Einleiterstromwandler mit zweiteiligem Durchführungsisolator Bei der
Herstellung von Stromwandlern der Einleitertype mit keramischer Isolation ist es
mit gewissen Schwierigkeiten verbunden, besonders große mechanische Festigkeit des
Stromwandlers gegen elektrodynamische Kräfte, die zwischen den Phasen bei Kurzschluß
im Netze entstehen, zu erhalten. In einem solchen Stromwandler wird die Primärwicklung
aus einem Bolzen oder einer Schiene oder einem Schienenbündel bestehen. Der Kern
ist in der Regel ringförmig bei Bolzenausführung bzw. rechteckig bei Schienenausführung.
Die Sekundärwicklung sitzt auf dem Kern und ist auf einen größeren oder kleineren
Teil des Umfangs verteilt. Die Isolation zwischen dem Primärleiter und dem Kern
mit Sekundärwicklung besteht aus keramischem Werkstoff, z. B. Porzellan oder Steatit.
Der Mittelteil dieser Isolation bildet einen möglichst dünnen Zylinder gegen den
Primärleiter, um den Durchmesser des Kernes so klein wie möglich zu halten und dadurch
den Erregungsstrom zu vermindern. Das Entstehen axialer Gleitentladungen wird durch
zweckmäßig ausgebildete Flansche auf der Isolatoroberfläche erschwert. Weil man
den Kern nicht mit so großem Durchmesser ausführen will, daß der Kernfenstcrdurchmesser
größer als der größte Durchmesser des Flansches wird; muß entweder der Kern oder
auch der Isolatorkörper geteilt sein. Die Teilung des Kernes ergibt vergrößten Erregungsstrom
infoge der Kernfugen und eignet sich schlecht für Ringkerne. Beri der Ringkerntype
wird daher der Isolatorkörper im allgemeinen geteilt, z. B. als zwei geflanschte
Zylinder, die in das Kernfenster an je seiner Seite hineingesteckt werden und konzentrisch
übereinandergeschoben oder in ein drittes Isol,atorrohr hineingesteckt werden. Der
geteilte Isolatorkörper kann auch so ausgeführt werden, daß der eine Teil das eigentliche
Isolatorrohr bildet und allein in das Kernfenster hineingesteckt ist, während dagegen
der andere, kürzere Isolatorteil über das zylindrische Endstück des längeren Teils
gebracht ist. In sämtlichen der beschriebenen Fälle sind die Teile des Isolatorkörpers
mit einem Kitt o. dgl. fest zusammengefügt, der einen Durchschlag an den Fugen verhindert.
Zweck dieser Bauarten ist, einen festen, in einem Stück zusammenhängenden Isolationskörper
herzustellen, der gleich stark gegenüber elektrischen Durchschlägen ist, wie ein
von Anfang an in einem Stück hergestellter Isolationskörper ist.
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Wenn der Stromwandler nicht von dein primären Schienensystem getragen
wird, sondern an einem Gerüst o. dgl. befestigt ist und selbst wie Stützisolatoren
einen Teil des Primärleiters zu tragen hat, wird der Isolatorkörper mechanischen
Kräften ausgesetzt, die bei Kurzschlüssen im Netze zwischen den Phasen entstehen.
Durch diese Kräfte wird der Isolatorkörper auf Zug beansprucht, wenn er in einem
Stück angefertigt ist oder aus verschiedenen Sücken fest zusammengefügt ist.
Da
Porzellan im besonderen, aber auch Steatit geringe Zugfestigkeit besitzt, kann eine
derartige Bauart große Kräfte nicht ohne Zerspringen aufnehmen.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß der
Isolatorkörper aus zwei Isolatoren besteht, deren rohrförmige Teile verschiedene
Durchmesser haben und die so ineinandergesteckt sind, daß sie sich nicht berühren.
Der äußere Isolatorteil ist hierbei kürzer als der innere.
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Es hat sich gezeigt, daß Stromwandler mit zweigeteiltem Isolationskörper
gemäß der Erfindung eine Zugfestigkeit seitwärts hat, die vielmal größer ist als
die Zugfestigkeit einer entsprechenden Bauart mit zusammengekitteten Porzellanen
und eine innere Durchschlagsfestigkeit besitzt, die ebenso gut ist wie in solchen
Bauarten. Es ist nämlich nicht nötig, die Porzellane zusammenzukitten,, um genügend
elektrische Durchschlagsfestigkeit zu erhalten. Die neuesten Forschungen auf diesem
Gebiet haben gezeigt, daß der Impulsüberscblag in Luft abhängig von der elektrischen
Festigkeit der Luft bei den Elektroden ist und daß man also durch geeignete Formgebung
der Elektroden eine höhere innere Überschlagsspannung als die äußere durch Verwendung
einer geeigneten Länge des inneren Überschlages erhalten kann.
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Als Beispiel wird in der Zeichnung in Abb. i und 2 Aufriß und Grundriß
eines derartigen Stromtransformators gezeigt. Die Primärwicklung ist als Bolzen
i mit eingeschraubten Druckplatten ioi, io2 dargestellt. Die Isolation gegen Erde
besteht aus zwei verschiedenen Porzellanteilen 2 und 3 mit kegelförmigen Flanschen
2 1 bzw. 3 1 und mit röhrenförmigen Teilen 22 bzw. 32, die konzentrisch übereinandergeschoben
sind, wodurch Isolation gegen den Bolzen i erhalten wird. Die Porzellanoberflächen
sind an geeigneten Stellen mit leitendem Belag q. versehen, um Glimmerscheinungen
zu verhindern. 5 ist der Ringkern mit seiner Sekundärwicklung 6. Er ist um den inneren
röhrenförmigen Porzellanteil 22 verlegt, und zwar mit erforderlichem Spiel für die
Bewegungen des Porzellans bei auftretenden elektrodynamischen Kräften, wodurch das
Zerspringen des Porzellans vermieden wird. Der Kern erhält bei dieser Anordnung
einen kleineren Umfang und dadurch kleineren Erregungsstrom, als wenn er um den
zylindrischen Teil 32 des äußeren Porzellans verlegt würde. Soll der Stromwandler
für gleichzeitige Meß- und Relaisbelastung verwendet werden und will man dadurch
die Belastungsfähigkeit vergrößern, so kann man auch noch einen Kern 7 mit Sekundärwicklung
8 außerhalb des äußeren Porzellans 32 verlegen und die Relais an diese Wicklung
anschließen. Relais erfordern ja bekanntlich eine geringere Meßgenauigkeit. In gewissen
Fällen kann es auch zweckmäßig sein, die beiden Kerne in Reihe zu schalten.
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Die kegelförmigen Flansche 2i, 31 der beiden Isolatoren bilden Stützisolatoren
zwischen den Druckplatten ior, rot und denn Mantel 9, der zwischen diesen Flanschen
21, 31
und zwischenliegenden Dichtungen io mittels des zentralen Primärleiters
oder besonderer axialer Bolzen, die in der Mittenöffnung angeordnet sind, festgepreßt
wird. Infolge dieser Befestigungsart werden die Isolatoren nicht auf Zug beansprucht,
wenn Seitenkräfte im Primärleiter auftreten, sondern der Druck auf die Dichtung
wird nur auf der Seite des Stromwandlers vermindert, wo Zug im Isolator entstehen
würde, falls er in einem Stück oder aus mehreren fest zusammengefügten Stücken angefertigt
wäre. Auf der entgegengesetzten Seite wird ein vergrößerter Druck auf die Dichtung
und an den Isolatoren entstehen, was diese sehr wohl aushalten, wenn sie mit genügender
Dicke ausgeführt sind. Die Festigkeit des Porzellans gegen Druck ist ungefähr zehnmal
größer als gegen Zug.
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Um innere Überschläge im Luftraum zwischen den beiden Porzellanteilen
zu verhindern, muß die Form der beiden Elektroden, d. h. auf der einen Seite die
Endplatten ioi, io2- nebst den hochspannungsführenden Belägen der Innenseite des
inneren Porzellans 22 und auf der anderen Seite die Kapselung 9 und die geerdeten
Beläge der Außenseite der Porzellanteile, in der Weise ausgeführt sein, daß ein
äußerer Überschlag entlang der Außenseite der kegelförmigen Flansche 21,
3 1 bei beträchtlich niedrigerer Spannung geschieht, als dies für einen inneren
Überschlag erforderlich sein würde. Die Spannung für den inneren Überschlag wird
beträchtlich dadurch vergrößert, daß der leitende Belag des äußeren Porzellananteils
'zusammen mit den inneren Belägen des inneren Porzellanteils ein radiales elektrostatisches
Feld bewirkt, das das axiale Feld herunterdrückt. Gleitentladungen entlang der Oberfläche
des Porzellanrohres können außerdem noch verhindert werden dadurch, daß die leitenden
Beläge, die Elektroden bilden, in bekannter Weise durch eine Abrundung -abgeschlossen
sind, die von einem zweckmäßig ausgeführten Wulst 23 bzw. 33 des Porzellans abgeschirmt
wird, wie aus Abb. 3 hervorgeht.
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Der obenstehende Grundsatz der Bauart von Einleitertypen kann auch
bei der Herstellung besonders überstromsicherer Durchführungen verwendet werden,
in welchem Falle die Kerne mit Sekundärwicklung weggelassen werden.
An
Stelle des keramischen Werkstoffes in den Isolatoren kann auch gepreßtes Kunstharz
o. dgl. in solchen Fällen verwendet werden, wo Feuerfestigkeit nicht absolut notwendig
ist.