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Elektlischer Transformator.
Die Erfindung betrifft elektrische Transformatoren und insbesondere Transformatoren, in welchen nicht oxydierbare Gase zur Isolierung und als Kühlmittel verwendet werden und bezweckt die Ver- besserung der meehanischen, thennischen und elektrischen Eigenschaften solcher Transformatoren.
Gemäss der Erfindung ist eine verbesserte Konstruktion des Gehäuses vorgesehen, welches den Transformator einschliesst, und der Transformator ist so ausgebildet, dass die Wärme schnell und wirksam verteilt wird und eine gute Durchströmung der Gase erzielt wird. Die Drähte der Primär-und Sekundär- spulen sind nicht, wie üblich, in einem dielektrischen Material, wie z. B. Emaille. Baumwolle u. dgl.. eingewickelt und verbesserte Mittel für die Unterstützung und Isolierung der nahe aneinanderliegenden Windungen der Spulen sind vorgesehen.
In den Abbildungen ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt :
Fig. 1 ist eine Ansicht des verbesserten elektrischen Transformers ; Fig. 2 ein senkrechter Längs-
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geschnitten und die Teile von unten gesehen sind ; einige Teile sind in Ansicht gezeigt und der Querschnitt ist mit Bezug auf Fig. 1 um 900 verdreht ; Fig. 6 ist eine der Fig. 3 ähnliche Ansieht mit den Teilen des Transformers in Draufsicht gesehen ; Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines Stössels, der durch eine Öffnung der in der Seite des Transformators nahe des Bodens nach aussen hervorragt, um Strom zu oder von den Niederspannungsspulen des Transformators zu leiten ; Fig. 8 ist ein senkrechter Längsschnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 5 mit den Teilen teilweise in Ansicht und im Schnitt gezeigt ;
Fig. 9 ist ein Schnitt
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spannungsspulen angeordnet sind, welche Mittel zwischen der Unterstützung vorgesehen sind ; Fig. Iss ist eine Seitenansicht eines Teiles der Fig. 15 ; Fig. 17 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie 17-17 der Fig. 15 ; Fig. 18 ist eine Seitenansicht der Niederspannungsspulen ; Fig. 19 ist eine Draufsicht der Fig. 18 mit den Isolierunterstützungsmitteln im Schnitt gezeigt und Fig. 20 eine Seitenansicht des Gehäuses des Transformators.
Das Gehäuse besteht aus dem zylindrischen Teil 1 und dem Dom 2 von kleinem Durchmesser.
Der Boden des Domes erstreckt sich in eine Öffnung im oberen Ende des Teiles 1 und ist mit dem Teile 1 durch Schweissen oder in ähnlicher Weise verbunden, so dass eine gasdichte Verbindung der Teile hergestellt wird. Das untere Ende des Gehäuses 1 wird durch den Boden 3 abgeschlossen, dessen oberes Ende in das untere Ende des Teiles 1 hineinragt und mit demselben gasdicht, z. B. durch Schweissen verbunden ist. Der Boden wird in Stellung gebracht und befestigt, nachdem der Transformator in das Gehäuse eingesetzt und in demselben befestigt worden ist. D der Durchmesser des Domes 2 kleiner als der Durchmesser des Teiles 1 ist, so wird an der Zusammemtoss ; telle dieser beiden Teile eine Schulter 4 gebildet, welche das untere Ende des Domes 2 umgibt.
In dieser Schulter befinden sich Öffnungen 5, während ähnliche Öffnungen 6 in den oberen Endteilen des Domes 2 vorgesehen sind. Die Öffnungen 5 und 6 sind in gleicher Anzahl vorhanden und in senkrechten Paaren angeordnet. Die Öffnungen stehen an der Aussenseite des Domes durch U-förmige Glieder 8 in Verbindung, deren Seiten-, Ober-und Unterkanten durch Schweissen od. dgl. bei 9 an den Teilen 1 und 2 befestigt sind. Zur Verstärkung der Glieder 8 sind in denselben Querplatten 10 vorgesehen, deren gegenüberliegende Kanten an den Seitenwänden der U-förmigen Glieder 8 befestigt sind.
Der Dom weist für einen später beschriebenen Zweck drei radiale, nach innen gerichtete Flanschen 14 auf.
Der Kern 15 ist von bekannter Konstruktion und besteht aus einer Anzahl L-förmiger Stahllamellen, die in bekannter Weise und wie auf der Zeichnung angedeutet, angeordnet sind. Die vier Gruppen dieser Lamellen sind nahe ihren äusseren Seiten zwischen den gegenüberliegenden Flanschen von Winkeleisen 16 festgeklemmt.
Die Hochspannungsspule 32 des Transformators wird auf senkrecht angeordneten Stangen 35 aus dielektrischem Material unterstützt. Diese Stangen sind, wie gezeigt, in Paaren angeordnet und die oberen und unteren Enden derselben sind an den inneren Seiten der Gabeln 27 der Vorsprünge 26 von Ringen 25 befestigt. Die Stangen sind in der Mitte am stärksten und verjüngen sich nach den gegenüber-
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barten Beinen des Kernes (Fig. 5).
Kanäle für den Durchgang des Gases sind zwischen den senkrechten Isolierstangen 70 und dem mittleren Bein des Transformatorkernes vorgesehen und weiterhin zwischen den Niederspannungsspulen und diesem Bein des Kernes. Weiterhin ist ein mittlerer, senkrechter Kanal 71 in dem Kern vorgesehen und Gaskanäle zwischen der Aussenseite der Niederspannungsspule, den senkrechten Isolierstangen 35 und den Teilen der Hochspannungsspule zwischen den Paaren der Isolierstangen 35. Die Hochspannungspulen sind so im Abstand voneinander angeordnet, dass die Ströme des gasartigen dielektrischen Kühlmittels zwischen die Spulen fliessen kann.
Von der guten und schnellen Zirkulation des Gases in dem Gehäuse hängt die schnelle Verteilung der Wärme ab. Um die Strömung des Gases zu verstärken, sind vier Wände ? aus dielektrischem Material vorgesehen, wie in Fig. 5 und 8 gezeigt. Die gegenüberliegenden Kanten derselben stehen in Berührung mit der inneren Fläche des Gehäuseteiles 1 entlang, Linien, die nahe den Eckkanten der vier Beine des Transformatorkernes verlaufen. Durch die Platten werden Kanäle zwischen diesen und dem Gehäuse und auf der Innenseite der Wände gebildet. Die oberen Enden dieser Wände sind mit einem dielektrischen Trichter M verbunden, und letzterer ist mit einem Schornstein 82 verbunden, welcher in den Dom hineinragt und im Abstand von dem oberen Teil desselben und in einer Ebene, die durch untere Teile der Öffnungen 6 geht, aufhört.
Die Wände 80, der Trichter 81 und der röhrenförmige Teil 82 bilden mit Bezug auf den Trans- formater einen Schornstein, welcher Zug erzeugen und die Strömung der Gase verbessern soll.
Nachdem der Transformator, die Wände 80 und der Schornstein 82 montiert sind, wird der Boden 3, wie in Fig. 8 gezeigt, in Stellung gebracht und mit dem Gehäuse durch Schweissen od. dgl. befestigt.
Die Transformatorverluste werden als Hitze verteilt, durch Strahlung, Leitung und Strömung.
Diese drei Arten der Wärmeverteilung sind allen Transformatoren, welche ein flüssiges Kühlmittel haben, gemeinsam. Die Erfindung betrifft die Mittel, um eine erhöhte Wirksamkeit zu erhalten.
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Der Betrag der ausgestrahlten Wärme ist abhängig von der Natur und Ausdehnung der Flächen und ist unabhängig von der Gegenwart des dielektrischen Gases in der Nähe der Flächen. Dies trifft nicht zu für Transformatoren, welche ein flüssiges dielektrisches Mittel, wie Öl, enthalten.
Der grösste Teil der Wanne wird durch Leitung und Strömung verteilt, durch Leitung durch den verhältnismässig feststehenden Gasfilm nahe der Transformatorflächen und durch Strömung nahe der inneren Flächen des Gehäuses und durch Leitung durch die Gasschicht.
Da der grössere Teil der Windungen nicht umhüllt ist, ist die thermische Widerstandsfähigkeit der Leitungen, durch welche die Hitze durch Leitung übertragen wird, bedeutend herabgemindert.
Wie oben angedeutet, wird die Strömung bedeutend vermehrt durch die Zugwirkung der Elemente 80, 81 und 82 (Fig. 8).
Der Pfad dieser Strömungen verläuft wie folgt : Durch die verschiedenen Kanäle, welche nahe den Spulen und dem Kern vorgesehen sind, und innerhalb des unteren Teiles des Schornsteines und nach oben durch das offene Ende des Röhrenteiles 82, dann nach unten durch den Raum, der durch den röhrenförmigen Teil 82 und die gegenüberliegende Innenwand des Domes 2 gebildet wird ; ein Teil des. Gases strömt nach aussen durch die Öffnungen 6 und nach unten durch die Kanäle, welche durch die Glieder 8 gebildetwerden. Der nach unten gerichtete Gasstrom bewegt sich durch den Raum zwischen den Wänden ? und den äusseren Teilen des Gehäuses 1 und verläuft nach innen unterhalb der unteren Kante der Wände 80 und dann wieder nach oben usw.
In Fig. 20 der Zeichnungen ist diagrammatisch in gestrichelten Linien die Hochspannungs-und Niederspannungsspule 86 bzw. 87 innerhalb des Gehäuses dargestellt, und die Verbindungen derselben mit den entsprechenden Klemmschrauben und ihr Zusammenhang mit den Mitteln zum Herbeiführen der Zirkulation des gasartigen dielektrischen Kühlmittels. Irgendein passendes Gas kann Verwendung finden, vorzugsweise ein Gemisch aus Stickstoff und Helium, jedoch hat Stickstoff allein gute Ergebnisse gezeigt. Das Gas wird unter Druck verwendet und findet ein Druck bis zu 50 Atm. Verwendung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Transformator mit einem nicht oxydierbaren, unter Druck befindliehen Gas als dielektrisches Kühlmittel, das im Kreislauf durch das Transformatorgehäuse strömt, dadurch gekennzeichnet, dass
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im Abstand voneinanderliegenden Drähte frei vom Gas umspült werden können, und dass der ganze Transformator in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse (1) angeordnet ist, in welchem durch Einbau eines zweiten Gehäuses (80, 81, 82) innere Kanäle zum Aufsteigen der die Transformatorwicklungen umspülenden Gase und aussen am Umfang des Gehäuses befindliche Kanäle für die Strömung der Gase nach unten gebildet werden.