EP2803074A1 - High-voltage switching device with energy-supply device - Google Patents

High-voltage switching device with energy-supply device

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Publication number
EP2803074A1
EP2803074A1 EP12780699.0A EP12780699A EP2803074A1 EP 2803074 A1 EP2803074 A1 EP 2803074A1 EP 12780699 A EP12780699 A EP 12780699A EP 2803074 A1 EP2803074 A1 EP 2803074A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage switching
switching device
supply device
conductor loops
power supply
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Withdrawn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
EP12780699.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wladimir Bauer
Anatoli Saveliev
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.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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 Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP2803074A1 publication Critical patent/EP2803074A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0007—Casings
    • H05K9/002—Casings with localised screening
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings

Definitions

  • the present invention relates to a high voltage switching device with power supply device according to the preamble of the first claim.
  • High-voltage switching devices are usually associated with increased technical complexity for the dielectric shielding and field control.
  • the special requirements for electrical insulation also severely limit the choice of power supply equipment.
  • inductive energy transfer A basically conceivable solution here would be inductive energy transfer.
  • the function of this technology corresponds to the functional principle of a conventional transformer with a very large air gap between a primary winding acting as a transmitter and a secondary winding acting as a receiver. Due to the missing iron core of the transformer, the inductive energy transfer offers numerous advantages for the application. Small dimensions and costs as well as the absence of cables between transmitter and receiver speak for the use of this technology in the power supply of control and measuring equipment.
  • the technical fundamentals of inductive energy transfer have been known for many years and described, for example, in an article "Contactless Energy Transfer" by Peter Wambsganß and Nejila Parpour.
  • DE 10 2009 017 197 A1 of the applicant is a high-voltage switching device, namely a tap changer with semiconductor switching elements for uninterrupted switching between winding taps of a tapped transformer, described.
  • Power electronic semiconductor switching elements are provided in the diverter switch of the tap changer, which are shielded from the electromagnetic compatibility, short EMC, of an EMC-resistant housing to the outside.
  • the energy supply of these semiconductor devices is according to the prior art a recurring and much discussed problem.
  • DE 10 2009 017 197 A1 proposes a voltage supply of the semiconductor components from the respective ones
  • Step voltage of the control winding of the power transformer which requires electrical cable guides that are technically complex to shield. Basically it is in the environment
  • Object of the present invention is therefore to provide a high voltage switching device
  • the general inventive idea consists in the trained as a shield plate
  • Shield plate formed inner side of the EMC-proof housing provided second recess are arranged such that the current flow in the respective windings of the outer and inner conductor loops is aligned by the different sense of rotation of the windings of the outer conductor loops and the inner conductor loops and thus in each case an oppositely directed magnetic field is constructed, which is correspondingly superimposed additive, so that compensate for the eddy currents on the outside and inside of the EMC-proof housing and thus an inductive power supply device through the E MV solid housing is created through.
  • a purely inductive energy supply device is already known from the prior art, however, these known devices are not suitable to transport energy purely inductively through an E MV-solid shielding. This project has failed in the prior art regularly due to the resulting in the metallic shield plates eddy currents that just could not be compensated failed. Only the special conductor loop arrangement in conjunction with the provided recesses in the shield plates makes a purely inductive
  • Figures 1 a and 1 b is a side schematic representation of an inventive
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of an inventive
  • FIG. 1a shows the lateral schematic structure of a device according to the invention
  • High voltage switching device in this illustration is not shown.
  • the high-voltage switching device is enclosed by an EMC-proof, layered housing 1 which consists of an outer screen plate forming an outer side 2, an inner screen plate forming an inner side 3 and an electrical insulating medium 4 located therebetween.
  • the outer side 2 and the inner side 3 are made of a metallic material, for example of aluminum.
  • each longitudinally extending recesses 5 and 6 are incorporated into the outer side 2 and the inner side 3, in whose respective regions, essentially opposite one another, two oppositely wound conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 are provided.
  • the two outer oppositely wound conductor loops 7 and 8 act as a primary winding, d. H. as a transmitter, a transformer, whereas the two oppositely wound inner conductor loops 9 and 10 as a secondary winding, ie receiver, the
  • Transformers are formed.
  • the two outer conductor loops 7 and 8 are covered on the opposite side of the outer side 2 of a first ferrite 11, while the two inner conductor loops 9 and 10 symmetrically on the inside of the third
  • the oppositely wound conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 can be identically constructed coils with 20 turns each, which can be produced from a copper wire.
  • the number of turns in the conductor loops 7 to 10 can be within the scope of the invention in a wide range, i. from 1 to 200 turns, vary.
  • Conductor loops 9 and 10 are constructed symmetrically with each other and each having the same number of turns.
  • the conductor loops on the transmitter and receiver sides (9 and 7, or 8 and 0) do not necessarily have to be constructed symmetrically.
  • Transmission link can be influenced.
  • the respectively resulting eddy currents in the outside 2 and the inside 3 are directed accordingly opposite.
  • the invention as a result of the additive superimposition of the eddy currents, less eddy current losses result from this arrangement than in the case of arrangements known from the prior art. This is a technical feasibility of inductive energy transfer by means of the specifically controlled eddy currents created by the EMC-solid housing 1 therethrough.
  • FIG. 1 b shows the plan view of the arrangement described in FIG. 1 a, but without the ferrite plate 1 1 shown in FIG. 1 a.
  • the outer conductor loops 7 and 8 are in the region of the elongate recess 5 of the outer side 2 of the housing 1 is provided. Indicated here with arrows is the winding sense of the outer conductor loops 7 and 8, here
  • Recesses 5 and 6 extend longitudinally, but it is also conceivable to form these recesses 5 and 6 cross-shaped or angular. However, the conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 must be arranged as described above at the recesses 5 and 6, so that thereby the resulting eddy currents in the EMC-proof housing 1 mutually
  • FIG 2 shows a preferred embodiment of the invention, in which the inventive
  • High-voltage switching device with inductive power supply device and EVM-solid housing 1 is attached to a transformer housing 30.
  • the transformer may be a power transformer as known in the art.
  • a high voltage switching device 31 Inside the transformer housing 30 is a high voltage switching device 31, namely a tap changer with semiconductor switching elements for uninterrupted switching between the
  • Winding taps of the power transformer shown here as generally described in DE 10 2009 017 197 A1.
  • Tap changer is referred to the DE 10 2009 017 197 A1 reference and the contents of which are hereby made the subject of this application.
  • the high voltage switching device 31 has a mechanical contact system 32 and a power electronic diverter switch 33.
  • the power supply of the power electronic diverter switch 33 in the representation of FIG. 2 does not take place from the step voltage of the control winding of FIG.

Abstract

The present invention relates to a high-voltage switching device with energy-supply device according to the preamble of the first claim. The general inventive idea consists in locating at least two oppositely wound first conductor loops in a first recessed region on the outer side of an EMC-secure housing for a high-voltage switching device, the outer side of which is designed as a screening plate, and that these loops interact electrically with at least two other second conductor loops, also wound in opposite directions, which are disposed in a second recessed region on the inside of the EMC-secure housing, also designed as a screening plate, such that due to the different directions of the windings of the first two conductive loops and the second two conductor loops, the current flows in opposite directions in the windings of the first and second two conductor loops, and thus each produces an opposing magnetic field, and these fields are additively superimposed such that the eddy currents on the outside and inside of the EMC-secure housing compensate for one another, and thus an inductive energy supply system will be created through the EMC-secure housing.

Description

Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung  High voltage switching device with power supply device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. The present invention relates to a high voltage switching device with power supply device according to the preamble of the first claim.
Die Versorgung mit elektrischer Energie von Steuer-, Regelungs- und Messeinrichtungen in The supply of electrical energy from control, regulation and measuring equipment in
Hochspannungsschaltgeräten ist meist mit erhöhtem technischen Aufwand für die dielektrische Abschirmung und Feldsteuerung verbunden. Die besonderen Anforderungen an die elektrische Isolation schränken zudem die Auswahl von Energieversorgungseinrichtungen stark ein. High-voltage switching devices are usually associated with increased technical complexity for the dielectric shielding and field control. The special requirements for electrical insulation also severely limit the choice of power supply equipment.
Eine grundsätzlich denkbare Lösung wäre hier die induktive Energieübertragung. Die Funktion dieser Technologie entspricht dem Funktionsprinzip eines konventionellen Transformators mit sehr großem Luftspalt zwischen einer als Sender wirkenden Primärwicklung und einer als Empfänger wirkenden Sekundärwicklung. Aufgrund des fehlenden Eisenkernes des Transformators bietet die induktive Energieübertragung zahlreiche für den Anwendungsfall zutreffende Vorteile. Geringe Abmessungen und Kosten sowie der Verzicht auf Kabel zwischen Sender und Empfänger sprechen für den Einsatz dieser Technologie bei der Energieversorgung von Steuer-, Regelungs- und Messeinrichtungen. Die technischen Grundlagen der induktiven Energieübertragung sind seit vielen Jahren bekannt und beispielsweise in einem Aufsatz„Kontaktlose Energieübertragung" von Peter Wambsganß und Nejila Parpour beschrieben. A basically conceivable solution here would be inductive energy transfer. The function of this technology corresponds to the functional principle of a conventional transformer with a very large air gap between a primary winding acting as a transmitter and a secondary winding acting as a receiver. Due to the missing iron core of the transformer, the inductive energy transfer offers numerous advantages for the application. Small dimensions and costs as well as the absence of cables between transmitter and receiver speak for the use of this technology in the power supply of control and measuring equipment. The technical fundamentals of inductive energy transfer have been known for many years and described, for example, in an article "Contactless Energy Transfer" by Peter Wambsganß and Nejila Parpour.
In der DE 10 2009 017 197 A1 der Anmelderin ist ein Hochspannungsschaltgerät, nämlich ein Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators, beschrieben. Dabei sind in dem Lastumschalter des Stufenschalters leistungselektronische Halbleiter-Schaltelemente vorgesehen, die zur elektromagnetischen Verträglichkeit, kurz EMV, von einem EMV-festen Gehäuse nach außen hin abgeschirmt sind. Die Energieversorgung dieser Halbleiterbauelemente stellt nach dem Stand der Technik ein immer wieder auftretendes und viel diskutiertes Problem dar. Die DE 10 2009 017 197 A1 schlägt hierfür eine Spannungsversorgung der Halbleiterbauelemente aus der jeweiligen In DE 10 2009 017 197 A1 of the applicant is a high-voltage switching device, namely a tap changer with semiconductor switching elements for uninterrupted switching between winding taps of a tapped transformer, described. Power electronic semiconductor switching elements are provided in the diverter switch of the tap changer, which are shielded from the electromagnetic compatibility, short EMC, of an EMC-resistant housing to the outside. The energy supply of these semiconductor devices is according to the prior art a recurring and much discussed problem. For this purpose DE 10 2009 017 197 A1 proposes a voltage supply of the semiconductor components from the respective ones
Stufenspannung der Regelwicklung des Leistungstransformators vor, was elektrische Kabelführungen, die technisch aufwendig abzuschirmen sind, erfordert. Grundsätzlich ist es im Umfeld Step voltage of the control winding of the power transformer, which requires electrical cable guides that are technically complex to shield. Basically it is in the environment
hochspannungsbeaufschlagter Bauteile aus technischer Sicht nicht wünschenswert, derartige Leitungsführungen vorsehen zu müssen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hochspannungsschaltgerät mit hochspannungsbeaufschlagter components from a technical point of view, not desirable to have to provide such wiring. Object of the present invention is therefore to provide a high voltage switching device
Energieversorgungseinrichtung bereitzustellen, bei dem auf elektrische Kabelführungen zum Zwecke der Energieversorgung des Hochspannungsschaltgerätes im Umfeld hochspannungsbeaufschlagter Bauteile verzichtet werden kann. To provide energy supply device, in which on electrical cable guides for the purpose the power supply of the high-voltage switching device in the environment hochspannungsbeaufschlagter components can be dispensed with.
Diese Aufgabe wird durch ein Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung mit den Merkmalen des ersten Patentspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a high voltage switching device with power supply device having the features of the first patent award. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht dabei darin, an der als Schirmplatte ausgebildeten The general inventive idea consists in the trained as a shield plate
Außenseite eines EMV-festen Gehäuses eines Hochspannungsschaltgerätes, im Bereich einer an der Außenseite vorgesehenen ersten Aussparung, mindestens zwei gegensinnig gewickelte äußere Leiterschleifen anzuordnen, die mit mindestens zwei weiteren, ebenfalls gegensinnig gewickelten, inneren Leiterschleifen elektrisch zusammenwirken, die im Bereich einer an der ebenfalls als Outside of an EMC-proof housing of a high-voltage switching device, in the region of a provided on the outside first recess to arrange at least two oppositely wound outer conductor loops, which cooperate with at least two other, also wound in opposite directions, inner conductor loops, in the area of an also as
Schirmplatte ausgebildeten Innenseite des EMV-festen Gehäuses vorgesehenen zweiten Aussparung angeordnet sind, derart, dass durch den unterschiedlichen Umlaufsinn der Wicklungen der äußeren Leiterschleifen und der inneren Leiterschleifen auch der Stromfluss in den jeweiligen Wicklungen der äußeren und inneren Leiterschleifen gegengerichtet ist und damit jeweils ein entgegengerichtetes Magnetfeld aufgebaut wird, das sich entsprechend additiv überlagert, so dass sich die Wirbelströme an der Außenseite und Innenseite des EMV-festen Gehäuses kompensieren und damit eine induktive Energieversorgungseinrichtung durch das E MV-feste Gehäuse hindurch geschaffen wird. Zwar ist eine rein induktive Energieversorgungseinrichtung bereits aus dem Stand der Technik bekannt, jedoch sind diese bekannten Vorrichtungen nicht geeignet, durch eine E MV-feste Abschirmung hindurch Energie rein induktiv zu transportieren. Dieses Vorhaben ist im Stand der Technik regelmäßig auf Grund der in den metallischen Schirmplatten entstehenden Wirbelströmen, die eben nicht kompensiert werden konnten , gescheitert. Erst die spezielle Leiterschleifenanordnung in Verbindung mit den vorgesehenen Aussparungen in den Schirmplatten macht eine rein induktive Shield plate formed inner side of the EMC-proof housing provided second recess are arranged such that the current flow in the respective windings of the outer and inner conductor loops is aligned by the different sense of rotation of the windings of the outer conductor loops and the inner conductor loops and thus in each case an oppositely directed magnetic field is constructed, which is correspondingly superimposed additive, so that compensate for the eddy currents on the outside and inside of the EMC-proof housing and thus an inductive power supply device through the E MV solid housing is created through. Although a purely inductive energy supply device is already known from the prior art, however, these known devices are not suitable to transport energy purely inductively through an E MV-solid shielding. This project has failed in the prior art regularly due to the resulting in the metallic shield plates eddy currents that just could not be compensated failed. Only the special conductor loop arrangement in conjunction with the provided recesses in the shield plates makes a purely inductive
Energieversorgungseinrichtung im Umfeld einer EMV-festen Abschirmung möglich.  Power supply device in the environment of EMC-resistant shielding possible.
Die Erfindung soll nachstehend beispielhaft an Hand von Zeichnungen noch näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will be explained in more detail by way of example with reference to drawings. Show it:
Figuren 1 a und 1 b eine seitliche schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Figures 1 a and 1 b is a side schematic representation of an inventive
Hochspannungsschaltgerätes mit induktiver Energieversorgungseinrichtung und deren Draufsicht  High-voltage switching device with inductive energy supply device and its top view
Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Figure 2 shows a preferred embodiment of an inventive
Hochspannungsschaltgerätes mit induktiver Energieversorgungseinrichtung. Die Figur 1a zeigt den seitlichen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen High voltage switching device with inductive power supply device. FIG. 1a shows the lateral schematic structure of a device according to the invention
Hochspannungsschaltgerätes mit induktiver Energieversorgungseinrichtung, wobei das High-voltage switching device with inductive power supply device, wherein the
Hochspannungsschaltgerät in dieser Darstellung allerdings nicht gezeigt ist. Umschlossen wird das Hochspannungsschaltgerät von einem EMV-festen, schichtartig aufgebauten Gehäuse 1 , das aus einer, eine Außenseite 2 bildenden, äußeren Schirmplatte, einer, eine Innenseite 3 bildenden, inneren Schirmplatte und einem dazwischen befindlichen elektrischem Isoliermedium 4 besteht. Dabei sind die Außenseite 2 und die Innenseite 3 aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium, gebildet. In die Außenseite 2 und die Innenseite 3 sind zudem jeweils sich länglich erstreckende Aussparungen 5 und 6 eingearbeitet, in deren entsprechenden Bereichen, sich im Wesentlichen gegenüberliegend, jeweils zwei gegensinnig gewickelte Leiterschleifen 7 und 8 bzw. 9 und 10 vorgesehen sind. Dabei wirken die beiden äußeren gegensinnig gewickelten Leiterschleifen 7 und 8 als Primärwicklung, d. h. als Sender, eines Transformators, wohingegen die beiden gegensinnig gewickelten inneren Leiterschleifen 9 und 10 als Sekundärwicklung, also Empfänger, des High voltage switching device in this illustration, however, is not shown. The high-voltage switching device is enclosed by an EMC-proof, layered housing 1 which consists of an outer screen plate forming an outer side 2, an inner screen plate forming an inner side 3 and an electrical insulating medium 4 located therebetween. In this case, the outer side 2 and the inner side 3 are made of a metallic material, for example of aluminum. In addition, each longitudinally extending recesses 5 and 6 are incorporated into the outer side 2 and the inner side 3, in whose respective regions, essentially opposite one another, two oppositely wound conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 are provided. The two outer oppositely wound conductor loops 7 and 8 act as a primary winding, d. H. as a transmitter, a transformer, whereas the two oppositely wound inner conductor loops 9 and 10 as a secondary winding, ie receiver, the
Transformators ausgebildet sind. Zudem sind die beiden äußeren Leiterschleifen 7 und 8 auf der der Außenseite 2 gegenüberliegenden Seite von einer ersten Ferritplatte 11 abgedeckt, während die beiden inneren Leiterschleifen 9 und 10 symmetrisch dazu auf der der Innenseite 3 Transformers are formed. In addition, the two outer conductor loops 7 and 8 are covered on the opposite side of the outer side 2 of a first ferrite 11, while the two inner conductor loops 9 and 10 symmetrically on the inside of the third
gegenüberliegenden Seite von einer zweiten Ferritplatte 12 abgedeckt sind. Beispielsweise kann es sich bei den gegensinnig gewickelten Leiterschleifen 7 und 8 bzw. 9 und 10 um identisch aufgebaute Spulen mit jeweils 20 Windungen handeln, die aus einem Kupferdraht herstellbar sind. Die Anzahl der Windungen in den Leiterschleifen 7 bis 10 kann dabei im Rahmen der Erfindung in weiten Bereichen, d.h. von 1 bis 200 Windungen, variieren. Bei der Auslegung der Bauteile ist jedoch darauf zu achten, dass die jeweiligen Windungen der inneren Leiterschleifen 7 und 8 bzw. die der äußeren opposite side of a second ferrite plate 12 are covered. For example, the oppositely wound conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 can be identically constructed coils with 20 turns each, which can be produced from a copper wire. The number of turns in the conductor loops 7 to 10 can be within the scope of the invention in a wide range, i. from 1 to 200 turns, vary. When designing the components, however, make sure that the respective turns of the inner conductor loops 7 and 8 or the outer
Leiterschleifen 9 und 10 untereinander symmetrisch aufgebaut sind und jeweils die gleiche Anzahl an Windungen aufweisen. Die Leiterschleifen auf der Sender- und Empfängerseite (9 und 7, bzw. 8 und 0) müssen dagegen nicht zwingend symmetrisch aufgebaut werden. Durch Auswahl der Conductor loops 9 and 10 are constructed symmetrically with each other and each having the same number of turns. On the other hand, the conductor loops on the transmitter and receiver sides (9 and 7, or 8 and 0) do not necessarily have to be constructed symmetrically. By selecting the
Windungszahlen auf der Sender- und Empfängerseite kann das Übersetzungsverhältnis der Winding numbers on the transmitter and receiver side, the transmission ratio of the
Übertragungsstrecke beeinflusst werden. Transmission link can be influenced.
Beaufschlagt man die als Primärwicklung eines Transformators wirkenden äußeren Leiterschleifen 7 und 8 mit einer sich zeitlich verändernden Spannung, so kommt es aufgrund der gegensinnigenIf one acts on the outer conductor loops 7 and 8, which act as the primary winding of a transformer, with a time-varying voltage, then it is due to the opposite direction
Wicklungen der Leiterschleifen 7 und 8 bzw. 9 und 10 untereinander zu einem entsprechend entgegen gerichteten Stromfluss innerhalb der einzelnen Leiterschleifen 7 und 8 bzw. 9 und 10 und damit letzten Endes zu einem entgegengerichtetem Magnetfeld der Leiterschleifen 7 bis 10 untereinander. Infolge dessen sind auch die jeweils entstehenden Wirbelströme in der Außenseite 2 und der Innenseite 3 entsprechend entgegen gerichtet. Erfindungsgemäß entstehen durch diese Anordnung auf Grund der additiven Überlagerung der Wirbelströme weniger Wirbelstromverluste als bei aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen. Damit wird eine technische Realisierbarkeit der induktiven Energieübertragung mittels der gezielt gesteuerten Wirbelströme durch das EMV-feste Gehäuse 1 hindurch geschaffen. Windings of the conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 with each other to a corresponding opposing current flow within the individual conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 and thus ultimately to an oppositely directed magnetic field of the conductor loops 7 to 10 with each other. As a result, the respectively resulting eddy currents in the outside 2 and the inside 3 are directed accordingly opposite. According to the invention, as a result of the additive superimposition of the eddy currents, less eddy current losses result from this arrangement than in the case of arrangements known from the prior art. This is a technical feasibility of inductive energy transfer by means of the specifically controlled eddy currents created by the EMC-solid housing 1 therethrough.
Die Figur 1 b zeigt die Draufsicht auf die in Figur 1 a beschriebene Anordnung, jedoch ohne die in Figur 1 a gezeigte Ferritplatte 1 1. Wie in dieser Darstellung erkennbar, sind die äußeren Leiterschleifen 7 und 8 im Bereich der länglichen Aussparung 5 der Außenseite 2 des Gehäuses 1 vorgesehen. Hier angedeutet mit Pfeilen ist der Wicklungssinn der äußeren Leiterschleifen 7 und 8, die hier 1 b shows the plan view of the arrangement described in FIG. 1 a, but without the ferrite plate 1 1 shown in FIG. 1 a. As can be seen in this illustration, the outer conductor loops 7 and 8 are in the region of the elongate recess 5 of the outer side 2 of the housing 1 is provided. Indicated here with arrows is the winding sense of the outer conductor loops 7 and 8, here
exemplarisch nur mit einer einzigen Wicklung dargestellt sind. Nach einer ebenso denkbaren are shown by way of example only with a single winding. After an equally conceivable
Ausführungsform der Erfindung, wäre es auch möglich, mehrere Leiterspulen, d. h. drei, vier oder fünf, statt der hier gezeigten zwei Leiterschleifen 7 und 8 entlang der Aussparung 5 vorzusehen. In diesem Fall müssten auf der hier nicht gezeigten gegenüberliegenden Innenseite 3 des Gehäuses 1 ebenfalls eine entsprechende Anzahl von korrespondierenden Leiterschleifen, im Wesentlichen zu den äußeren Leiterschleifen gegenüberliegend, angeordnet sein. Weiterhin ist es nach dem Wesen der vorliegenden Erfindung auch nicht zwingend erforderlich, dass sich die entsprechenden Embodiment of the invention, it would also be possible, a plurality of conductor coils, d. H. three, four or five, instead of the two conductor loops 7 and 8 shown here along the recess 5 provide. In this case, a corresponding number of corresponding conductor loops, essentially opposite to the outer conductor loops, would also have to be arranged on the opposite inner side 3 of the housing 1, not shown here. Furthermore, according to the essence of the present invention, it is not absolutely necessary that the corresponding
Aussparungen 5 bzw. 6 länglich erstrecken, vielmehr ist es auch denkbar, diese Aussparungen 5 bzw. 6 kreuzförmig oder winkelförmig auszubilden. Die Leiterschleifen 7 und 8 bzw. 9 und 10 müssen jedoch wie oben stehend beschrieben an den Aussparungen 5 bzw. 6 angeordnet werden, so dass sich dadurch die resultierenden Wirbelströme in dem EMV-festen Gehäuse 1 gegenseitig Recesses 5 and 6 extend longitudinally, but it is also conceivable to form these recesses 5 and 6 cross-shaped or angular. However, the conductor loops 7 and 8 or 9 and 10 must be arranged as described above at the recesses 5 and 6, so that thereby the resulting eddy currents in the EMC-proof housing 1 mutually
kompensieren und im Ergebnis ein hoher Wirkungsgrad der Ü bertrag ungsstrecke erreicht wird. compensate and as a result, a high efficiency of the transmission link is achieved.
Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der das erfindungsgemäße Figure 2 shows a preferred embodiment of the invention, in which the inventive
Hochspannungsschaltgerät mit induktiver Energieversorgungseinrichtung und EVM-festen Gehäuse 1 an einem Transformatorgehäuse 30 befestigt ist. Bei dem Transformator kann es sich beispielsweise um einen Leistungstransformator, wie aus dem Stand der Technik bekannt, handeln. Im Inneren des Transformatorgehäuses 30 ist ein Hochspannungsschaltgerät 31 , nämlich ein Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen den High-voltage switching device with inductive power supply device and EVM-solid housing 1 is attached to a transformer housing 30. For example, the transformer may be a power transformer as known in the art. Inside the transformer housing 30 is a high voltage switching device 31, namely a tap changer with semiconductor switching elements for uninterrupted switching between the
Wicklungsanzapfungen des hier dargestellten Leistungstransformators gezeigt, wie er in der DE 10 2009 017 197 A1 grundsätzlich beschrieben ist. Für die grundsätzliche Beschreibung des Winding taps of the power transformer shown here, as generally described in DE 10 2009 017 197 A1. For the basic description of the
Stufenschalters wird auf die DE 10 2009 017 197 A1 Bezug genommen und deren Inhalt hiermit zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht. Das Hochspannungsschaltgerät 31 weist ein mechanisches Kontaktsystem 32 und einen leistungselektronischen Lastumschalter 33 auf. Abweichend zu der DE 10 2009 017 197 A1 erfolgt die Energieversorgung des leistungselektronischen Lastumschalters 33 in der Darstellung der Figur 2 jedoch nicht aus der Stufenspannung der Regelwicklung des Tap changer is referred to the DE 10 2009 017 197 A1 reference and the contents of which are hereby made the subject of this application. The high voltage switching device 31 has a mechanical contact system 32 and a power electronic diverter switch 33. In contrast to DE 10 2009 017 197 A1, however, the power supply of the power electronic diverter switch 33 in the representation of FIG. 2 does not take place from the step voltage of the control winding of FIG
Leistungstransformators, sondern auf besonders einfache Weise mittels der in den Figuren 1 a und 1 b beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur induktiven Energieeinkopplung in das Power transformer, but in a particularly simple manner by means of the inventive device described in Figures 1 a and 1 b for inductive energy coupling in the
Hochspannungsschaltgerät 31. High voltage switching device 31.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hochspannungsschaitgerät mit Energieversorgungseinrichtung, 1. high voltage chess device with power supply device,
wobei das Hochspannungsschaitgerät ein EMV-festes Gehäuse, bestehend aus einer elektrisch leitendenden äußeren Schirmplatte, einer ebenfalls elektrisch leitenden inneren Schirmplatte und einem zwischen der äußeren und der inneren Schirmplatte befindlichen elektrischen  wherein the Hochspannungsschaitgerät an EMC-resistant housing, consisting of an electrically conductive outer shield plate, a likewise electrically conductive inner shield plate and located between the outer and the inner shield plate electrical
Isoliermedium aufweist,  Having insulating medium,
wobei im Inneren des Hochspannungsschaltgerätes energieaufnehmende Verbraucher vorgesehen sind,  wherein energy-consuming consumers are provided inside the high-voltage switching device,
und wobei die energieaufnehmenden Verbraucher mittels der Energieversorgungseinrichtung elektrisch beaufschlagbar sind,  and wherein the energy-absorbing consumers can be acted upon electrically by means of the energy supply device,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Energieversorgungseinrichtung an der als Schirmplatte ausgebildeten Außenseiten (2) des EMV-festen Gehäuses (1 ) des Hochspannungsschaltgerätes (31 ), im Bereich einer an der Außenseite (2) vorgesehenen ersten Aussparung (5), mindestens zwei gegensinnig gewickelte äußere Leiterschleifen (7 und 8) aufweist,  the energy supply device has at least two outer conductor loops wound in opposite directions on the outer sides (2) of the EMC-proof housing (1) of the high-voltage switching device (31) in the region of a first recess (5) provided on the outer side (2) and 8),
und dass die Energieversorgungsrichtung mindestens zwei weitere, ebenfalls gegensinnig gewickelte, innere Leiterschleifen (9 und 10) ausweist, die im Bereich einer an der ebenfalls als Schirmplatte ausgebildeten Innenseite (3) des EMV-festen Gehäuses (1 ) vorgesehenen zweiten Aussparung (6) angeordnet sind,  and that the energy supply direction comprises at least two further, likewise oppositely wound, inner conductor loops (9 and 10) which are arranged in the region of a second recess (6) provided on the inner side (3) of the EMC-proof housing (1), likewise designed as a shield plate are,
so dass die äußeren und inneren Leiterschleifen (7... 10) derart zusammenwirken, dass durch den unterschiedlichen Umlaufsinn der Wicklungen der äußeren Leiterschleifen (7 und 8) und der inneren Leiterschleifen (9 und 10) auch der Stromfluss in den jeweiligen Wicklungen der äußeren und inneren beiden Leiterschleifen (7...10) gegengerichtet ist und damit jeweils ein  so that the outer and inner conductor loops (7 ... 10) cooperate in such a way that due to the different direction of rotation of the windings of the outer conductor loops (7 and 8) and the inner conductor loops (9 and 10) and the current flow in the respective windings of the outer and inner two conductor loops (7 ... 10) is aligned and thus one each
entgegengerichtetes Magnetfeld aufgebaut wird, das sich entsprechend additiv überlagert, so dass sich die Wirbelströme an der Außenseite (2) und Innenseite (3) des EMV-festen Gehäuses (1 ) kompensieren und damit eine induktive Energieversorgungseinrichtung durch das EMV-feste Gehäuse (1) hindurch geschaffen wird.  opposing magnetic field is built up, the correspondingly superimposed additive, so that the eddy currents on the outside (2) and inside (3) of the EMC-proof housing (1) compensate and thus an inductive power supply device through the EMC-resistant housing (1) is created through.
2. Hochspannungsschaitgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 , 2. Hochspannungsschaitgerät with power supply device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass sich die Aussparung (5 bzw. 6) in der entsprechenden Innen- bzw. Außenseite (2 bzw. 3) jeweils länglich erstreckt. Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, that the recess (5 or 6) in the corresponding inner or outer side (2 or 3) each elongate. High voltage switching device with power supply device according to claim 1 or 2, characterized
dass die Aussparung (5 bzw. 6) in der entsprechenden Innen- bzw. Außenseite (2 bzw. 3) jeweils kreuzförmig ausgebildet ist. that the recess (5 or 6) in the corresponding inner or outer side (2 or 3) is formed in each case in a cross shape.
Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, High voltage switching device with power supply device according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die äußeren Leiterschleifen (7 und 8) auf der der Außenseite (2) gegenüberliegenden Seite zumindest teilweise von einer Ferritplatte (11) umschlossen werden. the outer conductor loops (7 and 8) are at least partially enclosed by a ferrite plate (11) on the side opposite the outer side (2).
Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, High voltage switching device with power supply device according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die inneren Leiterschleifen (9 und 10) auf der der Innenseite (3) gegenüberliegenden Seite zumindest teilweise von einer Ferritplatte (12) umschlossen werden. the inner conductor loops (9 and 10) are at least partially enclosed on the side opposite the inner side (3) by a ferrite plate (12).
Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, High voltage switching device with power supply device according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Hochspannungsschaltgerät (31) ein Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines in that the high-voltage switching device (31) is a tap-changer with semiconductor switching elements for uninterrupted switching between winding taps of a
Leistungstransformators ist. Power transformer is.
Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, High voltage switching device with power supply device according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Hochspannungsschaltgerät (31 ) ein mechanisches Kontaktsystem (32) und einen leistungselektronischen Lastumschalter (33) aufweist. in that the high-voltage switching device (31) has a mechanical contact system (32) and a power-electronic diverter switch (33).
Hochspannungsschaltgerät mit Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, High voltage switching device with power supply device according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Hochspannungsschaltgerät mit induktiver Energieversorgungseinrichtung mit EVM- festem Gehäuse (1) an einem Transformatorgehäuse 30 befestigt ist in that the high-voltage switching device with an inductive power supply device with an EVM-resistant housing (1) is fastened to a transformer housing 30
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