<Desc/Clms Page number 1>
Spannungstransformator für Anlagen, in welchen dem einen Pol der Oherspannungswieklung ein hohes Potential aufgedrückt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator für Anlagen, in welchen dem einen Pol der einen Transformatorwicklung, in der Regel der Oberspannungswicklung, ein hohes Potential aufgedrüekt wird. Derartige Verhältnisse sind beispielsweise bei der Reihenschaltung der Oberspannungswicklungen mehrerer Transformatoren gegeben. Ebenso wird in Gleichrichterschaltungen nach Liebenow-Greinacher dem einen Pol der Oberspannungswicklung des dabei verwendeten Transformators ein hohes Potential aufgedrückt. Beträgt z. B. die Klemmenspannung der Oberspannungswieklung des Transformators 110 kV, dann wird dem einen Pol ein Potential von ebenfalls 110 k V aufgedriickt, so dass der andere Pol ein Grenzpotential von 220 ka gegen Erde führt.
Wollte man für derartige Zwecke Transformatoren verwenden, die in der üblichen Weise ein aus Metall bestehendes Transformatorgefäss besitzen, dann könnte man dieses Gefäss durch eine Potentialverbindung an den einen Pol der Sekundärwicklung, dem das hohe Ausgangspotential aufgedrückt wird, anschliessen und den andern Pol mittels einer Durchführung für 110 kV aus dem Transformatorgefäss herausführen.
In diesem Fall müsste jedoch das Transformatorgefäss, da es ein Potential von 110 k V gegen Erde besitzt, mittels Stützisolatoren von 110 k V gegen Erde isoliert werden und ausserdem müsste der Primärstrom des Transformators, der ja aus einer Niederspannungsstromquelle entnommen wird, ebenfalls durch für 110 ka bemessene Durchführungen in das Transformatorgefäss eingeführt werden. Man brachte also für eine solche Anordnung mindestens zwei Durchführungen und mehrere Stützisolatoren zum Aufsetzen des Transformatorgefässes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungstransformator zu schaffen, der bei einfachem Aufbau für die oben angegebenen Zwecke verwendbar ist. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelost, dass die mindestens auf einem Teil ihrer Höhe aus Isolierstoff bestehenden Seitenwandungen des Transformatorgehäuses das Ausgangspotential der Oberspannungswicklung gegen Erde isolieren und ein auf diesen Teil des Transformatorgehäuses folgender Isolierteil die Pole der Oberspannungswicklung gegeneinander isoliert. Bei dieser Ausführung kann man mit einer einzigen Durchführung auskommen, wenn man den Deckel des Behälters aus Metall herstellt und diesen Deckel gemeinsam mit dem Transformatorkern auf das aufgedrückt Anfangspotential bringt. Dabei kann man dann zweckmässig den Transformatorkern unmittelbar an dem Deckel befestigen.
In diesem Fall braucht lediglich noch die Oberspannungswieklung durch den Deckel mit Hilfe einer für die Oberspannung bemessenen Durchführung herausgeführt zu werden, während die Zuleitungen zur Unterspannungswicklung gegen den auf Erdpotential befindlichen Boden nur für Niederspannung isoliert zu werden brauchen.
Die Zuführung des der Oberspannungswieklung des Wandlers aufzudrückenden hohen Vorpotentials kann unmittelbar an den metallenen Deckel des Transformatorgehäuses erfolgen.
Man kann auch diese letzte Durchführung noch entbehrlich machen, wenn man auch den Deckel des Behälters aus Isoliermaterial herstellt und die Höhe des isolierenden Mantels so bemisst, dass sie zur Isolation der Summe der Oberspannung des Wandlers und der aufgedrückten Vorspannung hinreicht.
In diesem Fall kann man die Endausführung der Oberspannungswicklung unmittelbar durch den isolierten Deckel hindurchführen, so dass sämtliche teuren und platzraubenden Hoehspannungsausführungen vermieden sind.
<Desc/Clms Page number 2>
Zur Erläuterung der Erfindung ist zunächst in der Fig. 1 der Zeichnung schematisch eine Schaltung dargestellt, bei welcher beispielsweise der Transformator gemäss der Erfindung zweckmässig angewendet werden kann. Es handelt sich um eine gebräuchliche Spannungsverdoppelungsschaltung. Von der Oberspannungswicklung O des Transformators werden über zwei Ventilröhren V zwei Kondensatoren a gespeist.
Der eine Zwischenpunkt zwischen Kondensator und Ventil ist geerdet. Infolgedessen nimmt im Betriebe der Knotenpunkt K1 ein der Oberspannung e des Transformators gleiches Potential an, so dass der Punkt K2 zwischen den Spannungsgrenzen 2e und Null pendelt. Die Unterspannungswicklung des Transformators hat in der üblichen Weise ein der Erde naheliegendes Potential. Verbindet man nun in der gestrichelt dargestellten Weise den Eisenkern mit dem Punkt Kl, dann entspricht der grösste Spannungsuntersehied zwischen dem Transformatorkern und einem Teil einer Wicklung nur der in der Oberspannungswicklung induzierten Spannung e.
Die sonst in der Transformatorenteehnik übliche Verbindung des Eisenkernes mit der Mitte der Oberspannungswieldung würde zwischen der Unterspannungswieklung und dem Eisenkern eine Isolation gegen 1, 5 e erfordern.
Ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 veranschaulicht. Die Seitenwandung 1 des Transformatorengefässes besteht aus Isolierstoff, beispielsweise Porzellan, während der Boden 2 und der Deckel 3 zweckmässig aus Metall gebildet sind. Der Transformatorenkern 4 ist an dem
EMI2.1
und 6 dienen dazu, die aus Isolationsstoff bestehende Seitenwand 1 des Gefässes zum Teil von dem Gewicht des Kernes 4 zu entlasten. 7 ist die Primärwicklung, deren Klemmen M, v durch den Boden 2 aus dem Transformatorengefäss herausgeführt sind. Die Hoehspannungswieklung 8 ist mit ihrem einen Pol V an den Kern 4 angeschlossen, der seinerseits mit dem Deckel. 3 leitend verbunden ist.
Der Kern 4 und der Deckel 3 besitzen somit stets das gleiche Potential wie der Pol V der Sekundärwicklung S. Der andere Pol U der Wicklung 8 ist mittels einer Durchführung 9 durch den Deckel 3 aus dem Transformatorengefäss herausgeführt. Der Boden 2 ist bei dem in der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiel geerdet.
Es sei angenommen, der dargestellte Transformator sei für eine Anlage bestimmt, bei deren Betrieb dem Pol V der Sekundärwicklung 8 ein Potential von 110 k V aufgedrückt wird. Der Transformator sei ausserdem so bemessen, dass zwischen den Klemmen U und V der Sekundärwicklung ein Spannungsunterschied von 110 @V herrsche. In diesem Falle wird die Seitenwandung 1 des Transformatorengefässes so bemessen, dass sie zur Isolation von 110 k V gegen Erde hinreicht, und weiterhin wird die Durchführung 9 ebenfalls für eine Isolation von 110 kV bemessen.
Wie sieh leicht aus der obigen Darstellung und der Zeichnung ergibt, ist so in einfacher Weise der Pol V der Hoehspannungswieklung S durch den Gefässteil 1 gegen Erde isoliert, während die beiden Pole U und V der Hochspannungswicklung 8 gegeneinander mittels der Durchführung 9 isoliert sind. Gleichzeitig ist auch der Pol U der Hoehspannungswieklung 8, an dem bei Betrieb der Anlage ein Potential von 220 kV auftritt, in zwei Stufen gegen Erde isoliert, wobei die eine Stufe von der Durchführung 9 und die andere Stufe von dem Teil 1 des Transformatorengefässes gebildet ist.
Da die dem Boden 2 zugekehrte Kernseite gegen den Boden das gleiche Potential wie der Deckel. 3 besitzt, ist es zweckmässig, wie in der Zeichnung angedeutet, die untere Kernseite dureh eine Metallhaube 10 und Isolierzylinder 11 und 12 gegen den Boden 2 abzuschirmen.
In der Zeichnung sind zur Vereinfachung der Darstellung die Primärwicklung 7 und die Sekundär- wicklung 8 nur sehematiseh angedeutet. Bei der praktischen Ausführung des Transformators werden zweckmässig die einzelnen Spulen der Hochspannungswicklung 8 zur besseren Isolation mit Cellulosepapier bewickelt. Um den Abstand der Spulen von dem Kern 4 und gegeneinander unveränderlich zu machen und einen guten Ölumlauf herbeizuführen, werden vorteilhaft die Spulen an drei gleichmässig über den Spulenumfang verteilten Stellen mit einem schmalen Papierwickel versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel war angenommen, dass die Primärwicklung 7 an eine Stromquelle niedrigen Potentials angeschlossen ist und demgemäss die Zuführung zur Primärwicklung 7 ohne Verwendung besonderer Durchführungen durch den geerdeten Boden 2 des Transformators hindurchgeführt ist. Sofern jedoch die Primärwicklung 7 des Transformators aus einer Stromquelle höheren Potentials gespeist wird, kann der Transformator mit seinem Boden auf kleine Stützisolatoren aufgesetzt werden, die einen Teil des Potentials des Poles V der Wicklung 8 aufnehmen, so dass der Boden 2 gegen Erde ein bestimmtes Potential besitzt, das bei entsprechender Bemessung der einzelnen Teile dem Potential der die Primärwicklung speisenden Stromquelle entspricht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem auch die Hoehspannungsdurehführung g vermieden ist, ist in der Fig. 3 dargestellt. Mit 4 ist der Transformatorkern bezeichnet. Er ist mit Hilfe isolierender Stützen- 18 auf der metallischen Grundplatte 2 des Transformatorgehäuses aufgebaut und wird durch ebenfalls aus Isoliermaterial hergestellte Stützen 14 gegen den Deekel li des Gehäuses versteift. Der Deckel 15 ist ebenso wie die zylindrische Seitenwand 1 des Gehäuses aus Isolier- material hergestellt. Mit 8 ist die Oberspannungswicklung bezeichnet.
Diese ist zweckmässig saus Scheiben- spulen in der Weise hergestellt, dass die der Oberspannungsausführung durch den Deekel zunächst liegende Scheibenspule mitsamt Ausführungsleiter 16 von einer festen Isolierhülle umgeben wird. Diese Hülle wird zweckmässig aus bandförmigen Faserstoffen, z. B. in Form von Papierbändern, aufgebracht.
Danach
<Desc/Clms Page number 3>
werden die anstossenden Wiekelseheiben zunächst für sich je mit einer besonderen Isolierhülle versehen, und nach dem Anlegen einer oder mehrerer Wicklungsselheiben an die zuerst genannte wird jeweils wieder das so gebildete Scheibenpaket von einer gemeinsamen Isolierhülle umgeben, die sieh ebenfalls auf die Oberspannungsausführung erstreckt. Die äusserste IsolierhüHe umfasst demnach die gesamte Oberspan- nungsspule. Die Ausführung 16 endet in der üblichen Weise oberhalb des Deckels in einer die Strahlung ausschliessenden, zweckmässig kugelförmigen Kappe 17. Der andere Pol der Oberspannungswicklung ist durch einen Leiter 18 mit dem Kern 4 leitend verbunden.
Der Leiter 18 durchdringt den zylinderförmigen Isolierbehälter etwa auf halber Höhe und endet ebenfalls in eine strahlungssiehere Kugel 19, an die das dem Transformator aufzudrüekende Potential gelegt wird. Bei der Bemessung des Durch-
EMI3.1
sionierung Coronabildung ausgeschlossen wird. Unterhalb der Oberspannungswicklung ist die Unterspannungswicklung 7 angeordnet. Diese ist gegen den Kern in ähnlicher Weise wie die Oberspannungswicklung isoliert ; jedoch ist des geringen Spannungsabfalles in der Unterspannungswicklung wegen eine Aufteilung in Seheibenspulen unterblieben, so dass die gesamte Unterspannungsspule von einer einzigen, zweckmässig aus einer Mehrzahl von Schichten bestehenden Isolierhülle umfasst wird.
Diese Hülle erstreckt sieh ebenfalls auf die beiden Stromausführungen aus der Unterspannungswicklung. Auch diesen muss mit Rücksicht auf ihre hohe Spannung gegen den Eisenkern ein entsprechender Durchmesser gegeben werden. Infolge der geringen Spannung gegeneinander kann man sie jedoch von einer gemeinsamen Isolierhülle umschliessen und unter Umständen z. B. den einen Leiter rohrförmig ausbilden und den andern durch das Innere dieses Rohres isoliert hindurehführen. Die Zuleitungen zur Unterspannungswicklung werden durch den Boden des Behälters geführt und enden an den Klemmen 20 und 21. Um die Potentialverteilung über die einzelnen Wandlerteile möglichst günstig zu gestalten, kann man von allen in der Hoehspannungstechnik zu Gebote stehenden Mitteln Gebrauch machen. Z.
B. kann man insbesondere die Potentialverteilung längs der Ausführungen dadurch beeinflussen, dass man in der die Ausführungen umgebenden Isolation leitende Schichten nach Art der Kondensatordurchführungen anordnet und deren Länge so staffelt, dass der gewünschte Potentialverlauf erzielt wird. Dabei kann man diese leitenden Schichten wenigstens bei der Unterspannungsspule auch in der die Spule umgebenden Isolation fortsetzen und so ein gewünschtes Spannungsgefälle innerhalb dieser Isolation sichern.
Die oben angegebene neue Ausführung des Transformators kann selbstverständlich, sofern entsprechend Verhältnisse vorliegen, auch für Messwandler gewählt werden, ohne dass die grundsätzliche
EMI3.2
lung 7 als Sekundärwicklung verwendet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Spannungstransformator für Anlagen, in welchen dem einen Pol der Oberspannungswicklung ein höheres Potential aufgedrückt wird, welches das Ausgangspotential für die in der Wicklung erzeugte oder wirksame Spannung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens auf einem Teil ihrer Höhe aus Isolierstoff bestehenden Seitenwandungen des Transformatorgehäuses das Ausgangspotential der genannten Oberspannungswicklung gegen Erde isolieren und ein auf diesen Teil des Transformatorgehäuses folgender Isolierteil, z. B. eine einen metallischen Deckel des Transformatorgehäuses durchsetzende Durchführung, die Pole der Oberspannungswicklung gegeneinander isoliert.
<Desc / Clms Page number 1>
Voltage transformer for systems in which one pole of the voltage balance has a high potential.
The invention relates to a transformer for systems in which a high potential is applied to one pole of one transformer winding, usually the high-voltage winding. Such conditions exist, for example, when the high-voltage windings of several transformers are connected in series. Likewise, in rectifier circuits according to Liebenow-Greinacher, a high potential is applied to one pole of the high-voltage winding of the transformer used. Is z. B. the terminal voltage of the high voltage voltage of the transformer 110 kV, then a potential of 110 kV is also impressed on one pole, so that the other pole has a limit potential of 220 ka to earth.
If you wanted to use transformers for such purposes that have a metal transformer vessel in the usual way, you could connect this vessel to one pole of the secondary winding, to which the high output potential is applied, by means of a potential connection, and the other pole by means of a bushing for 110 kV out of the transformer vessel.
In this case, however, the transformer vessel, since it has a potential of 110 k V to earth, would have to be isolated from earth by means of post insulators of 110 k V and, in addition, the primary current of the transformer, which is taken from a low-voltage power source, would also have to pass through for 110 ka-sized bushings are introduced into the transformer vessel. For such an arrangement, at least two bushings and several post insulators were brought in to place the transformer vessel.
The invention is based on the object of creating a voltage transformer which, with a simple structure, can be used for the purposes indicated above. This object is achieved according to the invention in that the side walls of the transformer housing, which are made of insulating material at least over part of their height, isolate the output potential of the high-voltage winding from earth and an insulating part following this part of the transformer housing insulates the poles of the high-voltage winding from one another. In this embodiment, you can get by with a single implementation if you make the lid of the container from metal and bring this lid together with the transformer core to the pressed initial potential. The transformer core can then expediently be attached directly to the cover.
In this case, only the high voltage voltage needs to be brought out through the cover with the help of a bushing dimensioned for the high voltage, while the leads to the low voltage winding only need to be isolated for low voltage from the ground at ground potential.
The high pre-potential to be applied to the transformer's high voltage voltage can be supplied directly to the metal cover of the transformer housing.
This last implementation can also be dispensed with if the lid of the container is made of insulating material and the height of the insulating jacket is dimensioned so that it is sufficient to isolate the sum of the high voltage of the transducer and the applied bias voltage.
In this case, the final version of the high-voltage winding can be passed directly through the insulated cover, so that all expensive and space-consuming high-voltage versions are avoided.
<Desc / Clms Page number 2>
To explain the invention, a circuit is first shown schematically in FIG. 1 of the drawing, in which, for example, the transformer according to the invention can be suitably used. It is a common voltage doubling circuit. Two capacitors a are fed from the high-voltage winding O of the transformer via two valve tubes V.
One intermediate point between the condenser and the valve is grounded. As a result, the node K1 assumes a potential equal to the upper voltage e of the transformer during operation, so that the point K2 oscillates between the voltage limits 2e and zero. The low-voltage winding of the transformer has a potential close to earth in the usual way. If the iron core is now connected to the point Kl in the manner shown in dashed lines, the greatest voltage difference between the transformer core and part of a winding corresponds only to the voltage e induced in the high-voltage winding.
The connection of the iron core with the middle of the high voltage circuit, which is otherwise common in transformer technology, would require an insulation against 1.5 e between the low voltage circuit and the iron core.
A constructive embodiment of the invention is illustrated in FIG. The side wall 1 of the transformer vessel consists of insulating material, for example porcelain, while the base 2 and the cover 3 are expediently made of metal. The transformer core 4 is on the
EMI2.1
6 and 6 serve to relieve part of the weight of the core 4 on the side wall 1 of the vessel made of insulating material. 7 is the primary winding, the terminals M, v of which are led out of the transformer vessel through the base 2. The Hoehspannungswieklung 8 is connected with its one pole V to the core 4, which in turn with the cover. 3 is conductively connected.
The core 4 and the cover 3 thus always have the same potential as the pole V of the secondary winding S. The other pole U of the winding 8 is led out of the transformer vessel by means of a bushing 9 through the cover 3. The bottom 2 is grounded in the embodiment shown in the drawing.
It is assumed that the transformer shown is intended for a system in which the pole V of the secondary winding 8 is operated with a potential of 110 kV. The transformer is also dimensioned so that there is a voltage difference of 110 @V between the terminals U and V of the secondary winding. In this case, the side wall 1 of the transformer vessel is dimensioned so that it is sufficient to isolate 110 kV from earth, and the bushing 9 is also dimensioned for an insulation of 110 kV.
As you can easily see from the above illustration and the drawing, the pole V of the high voltage wave S is isolated from ground by the vessel part 1, while the two poles U and V of the high voltage winding 8 are isolated from one another by means of the bushing 9. At the same time, the pole U of the high voltage voltage 8, at which a potential of 220 kV occurs when the system is in operation, is isolated in two stages from earth, one stage being formed by the bushing 9 and the other stage by part 1 of the transformer vessel .
Since the core side facing the base 2 has the same potential as the cover against the base. 3, it is expedient, as indicated in the drawing, to shield the lower core side from the base 2 by means of a metal hood 10 and insulating cylinders 11 and 12.
To simplify the illustration, the primary winding 7 and the secondary winding 8 are only indicated schematically in the drawing. In the practical implementation of the transformer, the individual coils of the high-voltage winding 8 are expediently wrapped with cellulose paper for better insulation. In order to make the distance of the coils from the core 4 and from one another unchangeable and to bring about a good oil circulation, the coils are advantageously provided with a narrow paper roll at three points evenly distributed over the coil circumference.
In the exemplary embodiment, it was assumed that the primary winding 7 is connected to a current source of low potential and accordingly the lead to the primary winding 7 is passed through the earthed base 2 of the transformer without using special bushings. If, however, the primary winding 7 of the transformer is fed from a current source of higher potential, the transformer can be placed with its base on small post insulators, which absorb part of the potential of the pole V of the winding 8, so that the base 2 has a certain potential to earth has, which corresponds to the potential of the current source feeding the primary winding with appropriate dimensioning of the individual parts.
A further exemplary embodiment of the invention, in which the high stress duration guide g is also avoided, is shown in FIG. The transformer core is denoted by 4. It is built on the metal base plate 2 of the transformer housing with the aid of insulating supports 18 and is stiffened against the Deekel li of the housing by supports 14, which are also made of insulating material. The cover 15, like the cylindrical side wall 1 of the housing, is made of insulating material. With 8 the high-voltage winding is designated.
This is expediently produced from disc coils in such a way that the disc coil, which is initially located in the high-voltage version through the cover, together with the execution conductor 16, is surrounded by a solid insulating sleeve. This shell is expediently made of ribbon-shaped fibrous materials, e.g. B. in the form of paper tapes applied.
After that
<Desc / Clms Page number 3>
the abutting rocker disks are initially each provided with a special insulating cover, and after one or more winding pulleys are placed on the first-named one, the thus formed disk pack is again surrounded by a common insulation cover, which also extends to the high-voltage version. The outermost insulating layer therefore includes the entire high-voltage coil. The embodiment 16 ends in the usual way above the cover in a radiation-excluding, expediently spherical cap 17. The other pole of the high-voltage winding is conductively connected to the core 4 by a conductor 18.
The conductor 18 penetrates the cylindrical insulating container about halfway up and also ends in a radiation-safe sphere 19 to which the potential to be applied to the transformer is applied. When dimensioning the diameter
EMI3.1
sioning corona formation is excluded. The low-voltage winding 7 is arranged below the high-voltage winding. This is isolated from the core in a similar way as the high-voltage winding; However, due to the low voltage drop in the low-voltage winding, there was no division into disc coils, so that the entire low-voltage coil is encompassed by a single insulating sleeve, suitably consisting of a plurality of layers.
This cover also extends to the two current leads from the low-voltage winding. In view of their high tension against the iron core, these must also be given a corresponding diameter. Due to the low voltage against each other, however, they can be surrounded by a common insulating sleeve and, under certain circumstances, z. B. form the one head tubular and the other through the interior of this tube isolated hindurehführung. The leads to the low voltage winding are led through the bottom of the container and end at terminals 20 and 21. In order to make the potential distribution over the individual converter parts as favorable as possible, all means available in high voltage technology can be used. Z.
B. in particular the potential distribution along the designs can be influenced by arranging conductive layers in the insulation surrounding the designs according to the type of capacitor bushings and staggering their length so that the desired potential profile is achieved. At least in the case of the undervoltage coil, these conductive layers can also be continued in the insulation surrounding the coil, thus ensuring a desired voltage gradient within this insulation.
The above-mentioned new version of the transformer can of course also be selected for instrument transformers, provided that the conditions are appropriate, without the fundamental one
EMI3.2
ment 7 is used as the secondary winding.
PATENT CLAIMS:
1. Voltage transformer for systems in which a higher potential is applied to one pole of the high-voltage winding, which forms the output potential for the voltage generated or effective in the winding, characterized in that the side walls of the transformer housing made of insulating material at least over part of their height isolate the output potential of said high-voltage winding from earth and an insulating part following this part of the transformer housing, e.g. B. a metallic cover of the transformer housing penetrating implementation, the poles of the high-voltage winding isolated from each other.