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In einen Giessharzkörper eingebettete Hochspannungswicklung für
Transformatoren, Wandler od. dgl.
Die Erfindung betrifft eine in einen Giessharzkörper eingebettete Hochspannungswicklung für Transformatoren, Wandler, Drosseln od. dgl. Bei derartigen Hochspannungswicklungen tritt das Problem auf, dass eine von Blasen, d. h. von Gas-und Feuchtigkeitseinschlüssen freie Giessharzisolation erzielt werden . muss, da derartige Einschlüsse beispielsweise infolge der durch sie verursachten Änderung der Dielektrizitätskonstante an den betreffenden Stellen zu Schäden, beispielsweise Glimmerscheinungen, im Giessharzkörper führen können. Wenn auch derartige Schäden nicht zu einer sofortigen Zerstörung der Hochspannungswicklung zu führen brauchen, so addieren sie sich jedoch in Abweichung von öhsolierten Wicklungen, bei denen in gewissem Masse eine Selbstheilung auftritt.
Werden Wicklungen in Giessharz eingebettet, treten durch den Reaktionsschwund und infolge Temperaturänderungen starke mechanische Kräfte auf, die zur Abtrennung der Lackisolation und zur Bildung von Hohlräumen führen können. Dieser Effekt tritt insbesondere bei den kompakten Trapezwicklungen auf und führt zu inneren Lagenschlüssen.
Die übliche Verwendung von Lagenisolationen beispielsweise in Form von Papierzwischenlagen erschwert den Austritt der beim Vergiessen auftretenden Gasblasen, die besonders an den Stirnflächen der Wicklung zu Glimmentladungen führen können.
Zur Entlastung der eingegossenen Wicklung von den starken mechanischen Spannungen ist es bekannt, als Polster wirkende Bandagen vorzusehen. Die Bandagen verursachen eine in vielen Fällen unerwünschte Vergrösserung der Abmessungen der Hochspannungswicklung und verhindern darüber hinaus die Bildung von Blasen an den Stirnflächen der Wicklung nicht.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist gemäss der Erfindung die Hochspannungswicklung aus mehreren einander koaxial umgebenden und aus in Achsrichtung aneinander gereihten von innen nach aussen gewickelten Spiralen mit dem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Spiralen aufrechterhaltenden Überleitungen bestehenden und elektrisch in Reihe geschalteten Spulen zusammengesetzt.
Dadurch wird erreicht, dass die Hochspannungswicklung blasenfrei vergossen ist ; denn weder die infolge des Reissens von Papierzwischenlagen und infolge einer starren Wicklung entstehenden Einschlüsse, noch Einschlüsse ausserhalb der eigentlichen Wicklung treten auf. Auch wird dadurch vermieden, dass im Giessharz Luftblasen vorhanden sind, die bei Verwendung von Papierzwischenlagen dadurch entstehen, dass an Papierzwischenlagen grundsätzlich Luft und Feuchtigkeit haften, die das Giessharz infolge seiner grösseren Affinität zur Papieroberfläche von dieser löst und in sich aufnimmt.
Es ist zwar bereits bekannt, die Hochspannungswicklung so tein in einzelne in chsnchtung aufeinanderfolgende Scheibenspulen aufzuteilen, dass innerhalb dieser Spulen beim Schrumpfen des Isolierstoffes keine Hohlräume entstehen. Ein solcher Aufbau bietet aber Schwierigkeiten bezüglich der kapazitiven Durchsteuerung bei Wandlern.
In Fig. l der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Hochspannungswicklung gezeigt, die aus mehreren einander koaxial umgebenden, im Pilgerschritt ohne Isolierzwischenlagen gewickelten und elektrisch in Reihe geschalteten Spulen zusammengesetzt ist. Unter Pilgerschrittwicklung ist eine solche zu verstehen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.
Man erkennt den auf den Spulenkörper 21 in bestimmter Weise gewickelten Draht 22. Die Wick-
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lung der Spule ist in zahlreiche in Achsrichtung aufeinanderfolgende schräge Lagen dadurch unterteilt, dass jeweils vom Boden 23 des Spulenkörpers ausgehend übereinander mehrere Windungen schräg zum
Spulenflansch hin hergestellt werden, an die sich in Achsrichtung weitere in dieser Weise hergestellte
Windungen anschliessen.
Da eine derartige im Pilgerschritt gewickelte Spule einen relativ lockeren Aufbau besitzt und damit ein für die Giessharzaufnahme poröses Gebilde darstellt, und da ferner Papierzwischenlagen wegen der geringen Spannung zwischen sich überlappenden Windungen nicht erforderlich sind, kann das Giessharz auch in zwischen den einzelnen Windungen bestehende Hohlräume eindringen und so die Spule fest im
Giessharzkörper verankern. Infolge der nachgiebigen Anordnung der einzelnen Windungen bei im Pilger- schritt gewickelten Spulen hat auch der Schrumpfdruck des Giessharzes keine nachteiligen Folgen.
Durch Zusammensetzen mehrerer derartiger Spulen ist es in einfacher Weise möglich, beispielswei- se Wandler verschiedener Spannungsreihe praktisch aus denselben Bauelementen baukastenartig durch
Verwendung einer entsprechenden Zahl von Spulen herzustellen.
Die verschiedenen Spulen werden erfindungsgemäss so zusammengesetzt, dass sie einander koaxial umgeben. Vorzugsweise wird man die Spulen als Hohlzylinder ausbilden. Um einen möglichst geringeren
Durchmesser für den die Hochspannungswicklung aufnehmenden Giessharzkörper zu erhalten, ist es zweck- mässig, in Weiterbildung der Erfindung die Spulen konisch, u. zw. vorzugsweise als Kegelstümpfe, aus- zuführen und in der Weise koaxial anzuordnen, dass zwischen den auf der gleichen Seite liegenden Enden je zweier benachbarter Spulen im Hinblick auf die Potentialdifferenz zwischen diesen Enden bemessene
Abstände bestehen.
Sind nämlich die naheliegenden Enden benachbarter Spulen miteinander elektrisch verbunden, so liegen diese Enden praktisch auf demselben Potential, während die entfernten Enden, zwi- schen denen eine relativ grosse Potentialdifferenz besteht, durch einen entsprechend grösseren, mit dem als Isolierstoff verwendeten Giessharz ausgefüllten blasenfreien Raum isoliert sind.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Hochspannungswicklung erfolgt in der Weise, dass die Lage der Spulen während des Giessens durch einen ebenfalls aus Giessharz bestehenden Ständer festgelegt wird, der mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Stirnseiten der Spulen ausgerüstet ist und sich mit dem Giessharzkörper fugenlos verbindet.
Die Spulen und bzw. oder die Spannungszuführungen können in an sich bekannter Weise zur Poten- tialsteuerungvonineinandergeschachteltenleitenden Umhüllungen umgeben sein, die vorzugsweise aus einem Drahtgeflecht bestehen. Die Kanten des Drahtgeflechtes werden zweckmässig mit leitenden Wulstringen abgeschlossen.
Ein mit der erfindungsgemässen Hochspannungswicklung ausgerüsteter Wandler kann auch im Freien eingesetzt werden, wenn er durch zusätzliche Massnahmen gegen Witterungseinflüsse geschützt wird. Die- se Massnahmen können beispielsweise darin bestehen, dass der Giessharzkörper mit einem keramischen Isolator umgebenund der Zwischenraum zwischen Giessharzkörper und Isolator mit Öl gefüllt wird. Man kann den Isolator auch durch Abdichten mittels Teer oder mittels eines feuchtigkeitsdichten Kunststoff- überzuges od. dgl. als wetterfeste Hülle ausbilden.
Die erfindungsgemässe Hochspannungswicklung sei nun im einzelnen an Hand des in Fig. l dargestellten Ausführungsbeispieles eines einpoligen Spannungswandlers erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Hochspannungswicklung aus drei im Pilgerschritt gewickelten Spulen l, 2 und 3 zusammengesetzt, die die Form von Hohlzylindern haben. Die Spulen 2 und 3 sind als Kegelstümpfe ausgeführt. Die so zusammengesetzte Hochspannungswicklung ist in den Giessharzkörper 4 eingebettet, der eine giessharzisolierte Durchführung 5 zur Aufnahme der Hochspannungszuführung 6 aufweist.
Die Hochspannungswicklung ist in diesem Ausführungsbeispiel von zwei leitenden Umhüllungen 8 und 9 umgeben, die auch die Hochspannungszuführung 6 umhüllen. Die Umhüllungen sind in bekannter Weise durch einen nicht gezeigten isolierenden Spalt unterbrochen, damit sie keine Kurzschlusswindungen darstellen.
Diese leitenden, aus Drahtgeflecht bestehenden Umhüllungen besitzen Kanten, die mit Wulstringen 10,11 an der in Fig. l hinteren Strinseite der Hochspannungswicklung, mit Wulstringen 12, 13 an der vorderen Stirnseite und mit Wulstringen 14,15 in der Durchführung 5 versehen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. l nur eine Spule und eine Umhüllung, nämlich Teil 1 und Teil 9, räumlich dargestellt. Im Giessharzkörper 4 ist ferner ein Querdurchgang 16 vorgesehen, der zur Aufnahme des Kerns und gegebenenfalls auch der Unterspannungswicklung des Spannungswandlers dient.
Die als Kegelstümpfe ausgeführten Spulen 2 und 3 umgeben sich derart koaxial, dass sie gegenläufig ineinandergesteckt sind. Die Reihenschaltung der Spulen ist dadurch erhalten, dass die naheliegenden Stirnseiten benachbarter Spulen durch Verbindungsdrähte 17 und 18 miteinander verbunden sind,
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so dass zwischen den naheliegenden Stirnseiten benachbarter Spulen eine kleine Potentialdifferenz und zwischen den entfernten Stirnseiten benachbarter Spulen, z. B. den in Fig. l vorderen Stirnseiten der Spulen 1 und 2 eine grosse Potentialdifferenz herrscht.
Der Abstand benachbarter Spulen ist daher über die Spulenlänge gesehen in Abhängigkeit von der
Spannung zwischen den Spulen an der jeweiligen Stelle gewählt, so dass ein möglichst kleiner Durchmesser für die Hochspannungswicklung erhalten wird.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Länge und Anordnung der einzelnen im Pilgerschritt gewikkelten Spulen in Achsrichtung so gewählt, dass die Hochspannungswicklung trapezförmigen Querschnitt besitzt. Man erkennt, dass infolge der nach aussen abnehmenden Längen der einzelnen Spulen 1, 2 und 3 und infolge ihrer entsprechenden Anordnung in Achsrichtung die Hochspannungswicklung die für eine Trapezwicklung charakteristischen geneigten Stirnseiten aufweist.
Bei Verwendung der in Fig. l dargestellten Hochspannungswicklung beispielsweise in einem Wandler kann dieser auch im Freien aufgestellt werden, wenn der Giessharzkörper durch eine geeignete Feuchtigkeitsabdichtung gegen Witterungseinflüsse geschützt ist, so dass ein in jeder Hinsicht vorteilhafter Wandler mit geringster Störanfälligkeit entsteht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. In einen Giessharzkörper eingebettete Hochspannungswicklung für Transformatoren, Wandler od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungswicklung aus mehreren einander koaxial umgebenden und aus in Achsrichtung aneinander gereihten von innen nach aussen gewickelten Spiralen mit dem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Spiralen aufrechterhaltenden Überleitungen bestehenden und elektrisch in Reihe geschalteten Spulen zusammengesetzt ist.