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Spannungswandler mit Stumpfkern
Es sind Stumpfkernwandler bekannt, deren offener Eisenkern von einer zylindrischen Niederspannungswicklung und einer kegelstumpfförmigen aus Teilabschnitten bestehenden Hochspannungswicklung mit einer zwischen beiden Wicklungen vorgesehenen Papieröl-Isolation konzentrisch umgeben sind ; in die zwischenliegende Papieröl-Isolation sind spannungssteuemde Leitbeläge eingelegt, die an die Hoch- spannungswicklung angelenkt sind.
Bei einer solchen aus lagenweise gewickelten Teilabschnitten bestehenden Hochspannungswicklung treten zwischen den einzelnen Teilabschnitten ihrer Anzahl entsprechenden verhältnismässig hohe Poten- tialsprünge längs dieser Wicklung auf. Diese Potentialsprünge zwischen den Teilabschnitten bedingen es, dass neben der Lagenisolation in jedem Teilabschnitt auch noch zwischen den Teilabschnitten eine ihrem Potentialunterschied entsprechend verstärkte Isolation vorhanden sein muss.
Ausserdem stellt ein derartiger Wicklungsaufbau im Hinblick auf die Stossspannungsverteilung insofern kein homogenes Gebilde dar, als die kapazitive und induktive Kopplung, wenn sie auch innerhalb eines Teilabschnittes von Lage zu Lage gleichmässig ist, von Teilabschnitt zu Teilabschnitt einen vom Kopplungswert innerhalb eines Teilabschnittes wesentlich abweichenden Wert hat. Damit ist ein derartiger Aufbau einer Hochspannungswicklung in sich nicht mehr homogen. Es treten zwischen den Teilabschnitten bei Einziehen einer Stossspannungswelle Reflexionen ein, die sich ungünstig auf die Stossspannungsverteilung auswirken.
Um hier Verbesserungen zu erreichen, besteht gemäss der Erfindung die Hochspannungswicklung des Spannungswandlers mit Stumpfkern aus einer einzigen fortlaufend, in im Zuge des Kernes aufeinanderfolgenden Lagen derart gewickelten Spule, dass jede Lage von innen nach aussen oder lagenweise abwechselnd von innen nach aussen und aussen nach innen gewickelt ist.
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Erfindung dadurch erzielt, dass die Breite des Wickelraumes der Hochspannungswicklung zur Erdseite hin zunimmt.
Infolge der unvermeidlichen Erdkapazität der Wicklung ergibt sich eine pro Längeneinheit der Wicklung nicht gleichmässige Stossspannungsverteilung, da der Anfang der Wicklung pro Längeneinheit höher beansprucht ist als die zum erdseitigen Ende hin gesehenen weiteren Längeneinheiten. Dadurch, dass die Breite des Wickelraumes der Hochspannungswicklung zur Erdseite hin zunimmt, ist die Induktivität (Lageninduktivität) am kritischen hochspannungsseitigen Ende kleiner als am erdseitigen Ende ; sie nimmt ausserdem kontinuierlich zu, so dass der Spannungsabfall pro Längeneinheit der Hochspannungwicklung am hochspannungsseitigen Ende geringer gegenüber dem am erdseitigen Ende ist als bei einer Hochspannungswicklung mit gleichbleibendem Wicklungsaufbau.
Zur Erläuterung der Erfindung ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nur der offene Eisenkern l, die ihn konzentrisch umgebende zylinderförmige Niederspannungswicklung 2 und die ebenfalls konzentrisch um den Eisenkern 1 angeordnete kegelstumpfförmige Hochspannungswicklung 3 dargestellt, wobei die obere Stirnfläche des Eisenkernes 1 durch den Bauteil 4 und die Kappe (metallisch) sowie die Hochspannungswicklung 3 durch die konzentrisch angeordnete metallische Kappe 5 abgedeckt ist. Stützelemente finden hiebei keine Verwendung. Zur Isolation zwischen
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oder ein flüssiges bzw. gasförmiges Isoliermittel allein dienen.
Die Hochspannungswicklung 3 ist gemäss der Erfindung so gewickelt, dass zunächst die Lage. a von innen nach aussen, dann-nach Rückführung des Drahtes nach innen-die Lage b ebenfalls von innen nach aussen usw. gewickelt wird. In diesem Falle ist der Potentialunterschied zwischen an den Aussenseiten der Wicklung benachbart liegenden Drähten höchstens gleich der Lagenspannung.
Man kann aber auch beispielsweise nach dem Wickeln der Lage a von innen nach aussen sofort anschliessend die Lage b von aussen nach innen, dann die nächste Lage von innen nach aussen usw. wickeln. Dann ist der Potentialunterschied höchstens gleich der doppelten Lagenspannung.
Soll gemäss dem weiteren Merkmal der Erfindung die an sich schon durch den in Fig. 1 beispielsweise gezeigten Aufbau der Hochspannungswicklung 3 verbesserte Stossspannungsverteilung noch weiter verbessert werden, so kann die Breite des Wickelraumes der Hochspannungsspule 3, wie in Fig. 2 beispielsweise gezeigt ist, zur Erdseite hin zunehmen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Hochspannungsspule 3 so gewickelt, dass zunächst die Lage a von innen nach aussen, dann sofort anschliessend die Lage b von aussen nach innen, anschlie- ssend die Lage c von innen nach aussen usw. in entsprechender Wiederholung gewickelt ist.
Die Hochspannungswicklung kann z. B. durch an sich bekannte Verwendung von aushärtenden Isolerstoffen (Giessharz) als freistehende Spule ausgeführt sein.
Es sei noch bemerkt, dass die Niederspannungswicklung 2 nicht spiralförmig, wie in den Figuren gezeigt, über den gesamten Eisenkern 1 aufgebracht zu werden braucht ; sie kann auch als konzentrierte Wicklung kleiner Bauhöhe hergestellt werden und auf dem Kern an einer den geeigneten Übersetzungsfehler ergebenden Stelle, gegebenenfalls verschiebbar, angeordnet sein.
Sofern die Hochspannungswicklung 3 als freistehende, in sich steife Spule abgeführt ist und zur Isolation zwischen Niederspannungswicklung 2 und Hochspannungswicklung 3, wie an sich bekannt, ein flüssiges oder insbesondere gasförmiges Isoliermittel verwendet wird, entfallen besondere Stützelemente, so dass die erfahrungsgemässe Herabsetzung der Stoss-und Spannungsfestigkeit infolge Verwendung von Stützelementen im elektrischen Feld zwischen den hoch-und erdspannungsseitigen Bauteilen vermieden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spannungswandler mit Stumpfkern, dessen Hochspannungswicklung den Kern derart konzentrisch umgibt, dass der Abstand derselben von der Kemoberseite zur Erdseite hin abnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungswicklung (3) aus einer einzigen fortlaufend, in im Zuge des
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innen nach aussen oder lagenweise abwechselnd von innen nach aussen und von aussen nach innen gewickelt ist.