Einriehtung <B>zur</B> Wärmeableitung bei in Isolationsmasse eingegossenen Hochspannungsspulen. Es ist bekannt, dass die unter Hochspan nung stehenden Spulen von Transformatoren und dergleichen statt durch die allgemein ver wendete Ölisolation auch durch Eingiessen in Isolationsmasse isoliert werden können.
Die gebräuchlichen Isolationsausgussmassen besitzen im festen Zustande ein bedeutend grösseres Isolationsvermögen als die Trans formatorenöle und ermöglichen demgemäss ge ringere Isolationsabstände und kleinere Ab messungen der Spule oder des Transformators.
Demgegenüber besitzen die Ausgussmassen aber den Nachteil der geringeren Wärme leitung und besteht die Gefahr lokaler über mässiger Erwärmungen, welche Zerstörung der Spulenisolation herbeiführen können.
Die nachbeschriebene Einrichtung ermög licht nun die Beseitigung dieses Nachteils und die Gleichstellung der Masseisolation mit der Olisolation.
Das Grundprinzip der Einrichtung besteht darin, die Ausgussmasse ausschliesslich zur elektrischen Isolation zu benützen, zur Ab leitung der Wärme dagegen gutleitende Wärmewege einzubauen. Bei dein Einbau gut wärmeleitender Teile besteht die Gefahr, dass die Isolation gestört wird, da die gut leitenden Materialien im allgemeinen auch gute elektrische Leiter sind. Die Anordnung wird für Hochspannungsspulen verwendet, so dass bei der Verteilung der wärmeableitenden Körper darauf Rücksicht zu nehmen ist, dass in der Richtung der Spulenachse ein hohes elektrostatisches Potentialgefälle besteht.
Dieses Potentialgefälle nimmt von einem Ende der Spule bis zu dem andern Ende in der Richtung der Spulenachse linear zu. Es werden sich somit innerhalb der Spule und in deren Nähe . elektrostatische Kraftlinien ausbilden, die nahezu parallel zur Spulen achse verlaufen. Baut man in die Spule und in deren Nähe Metallteile ein, die einen Teil der Kraftlinien kurzschliessen, d. h. die Kraft linien verkürzen, so wird hierdurch die Be anspruchung des Isoliermaterials wesentlich erhöht.
Baut man dagegen Metallteile derart ein, dass sie senkrecht zu der Richtung der elektrostatischen Kraftlinien stehen, so tritt keine Veränderung in deren Verlauf und Länge ein, so dass der Höchstwert der Durchschlags festigkeit der Isolation der Spule, der bei der gegebenen Dimension der Spule zu erreichen ist, erhalten bleibt. Begründet ist dies da durch, dass derart angeordnete Metallteile die elektrostatischen Kraftlinien an Stellen glei cher Potentialhöhe schneiden. Nun stellt eine Fläche, die durch die Punkte gleicher Poten tialhöhe . hindurchgeht, eine Äquipotential- fläche des elektrostatischen Feldes dar.
Es werden deshalb gemäss der Erfindung zur Kühlung Aletallplatten verwendet, die senk recht zu den elektrostatischen Kraftlinien, also in Äquipotentialflächen, liegen, verwendet.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegen stand in einem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Quer schnitt veranschaulicht; Fig. 3 zeigt die An ordnung der Kühlflächen in grösserem Dlass- stabe, und in Fig. 4 ist schematisch der Ver lauf der elektrostatischen Kraftlinien und die Lage der Äquipotentialflächen dargestellt.
In Fig. 1 und 2 ist eine auf einen Eisen.. kern 7v aus mehreren in Reihe geschalteten Teilenspulen si, s_, sa, s.4, l::, bestehende Hoch spannungsspule, die in das Isoliergehäuse i eingebaut ist, dargestellt.
Die Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes stehen angenähert senkrecht zur Spulen ase. Zur Ableitung der in der Spule erzeug ten Wärme an die Wand des Isoliergehäuses werden nun Platten l aus gut wärmeleiten dem Material, z. B. Kupfer, zwischen die ein zelnen Teilspulen si, s2 usw. gelegt.
Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist zum Bei spiel das 1000- bis 2000-fache derjenigen der Ausgussmasse. Wenn somit die Dicke der Platten l etwa '/:.,o der Höhe des mit Masse erfüllten Zwischenraumes zwischen zwei Plat ten beträgt, so verbessert die Einrichtung die Wärmeleitung um das<B>50-</B> bis 100-fache, d. 1i. die Wärmeleitung wird fast ausschliesslich von den Platten<B>1</B> übernommen; und die Ausguss- masse bestreitet ausschliesslich die Isolation zwischen den Flächen gleichen Potentials 1 in der Feldrichtun'-.
Zur Ableitung der im Eisenkern erzeugten Wärme kann die an das Isoliergehäuse an schliessende Flüche des Eisenkernes durch die Flügel h vergriWert und somit die Wärme- ableitung und der Warmeübergang zur Ge häusewand verbessert werden.
Zur Verringerung des Übergangsgefälles an der Gehäusewand können die wärmeleiten den Platten mit einem verbreiterten Rand r nach Fig. 3 versehen werden.
Die beschriebene Anordnung ist prinzipiell nicht auf Apparate mit Isoliergehäuse be schränkt, doch ergibt sieh bei letzterem die zwangsloseste Anordnung des Wärmeweges.
Raising <B> for </B> heat dissipation in the case of high-voltage coils cast in insulation compound. It is known that the high-voltage coils of transformers and the like can also be isolated by pouring them into insulation compound instead of the generally used oil insulation.
The usual Isolisolausgussmassen have in the solid state a significantly greater insulating capacity than the transformer oils and accordingly enable smaller isolation distances and smaller dimensions of the coil or transformer.
In contrast, the pouring compounds have the disadvantage of lower heat conduction and there is a risk of local over-moderate heating, which can destroy the coil insulation.
The device described later made it possible to eliminate this disadvantage and to equate the ground insulation with the oil insulation.
The basic principle of the device is to use the pouring compound exclusively for electrical insulation, but to build in highly conductive heat paths to dissipate the heat. When installing parts that conduct heat well, there is a risk that the insulation will be disturbed, as the materials that conduct well are generally good electrical conductors. The arrangement is used for high-voltage coils, so that when distributing the heat-dissipating bodies, it must be taken into account that there is a high electrostatic potential gradient in the direction of the coil axis.
This potential gradient increases linearly from one end of the coil to the other end in the direction of the coil axis. It will thus be inside the coil and in its vicinity. Form electrostatic lines of force that run almost parallel to the coil axis. Metal parts are built into the coil and in its vicinity that short-circuit part of the lines of force, i.e. H. If the lines of force are shortened, this will considerably increase the stress on the insulating material.
If, on the other hand, metal parts are installed in such a way that they are perpendicular to the direction of the electrostatic lines of force, there is no change in their course or length, so that the maximum value of the dielectric strength of the insulation of the coil can be achieved with the given dimension of the coil is preserved. The reason for this is that metal parts arranged in this way intersect the electrostatic lines of force at points with the same potential level. Now represents an area that is tialhöhe through the points of equal potential. is an equipotential surface of the electrostatic field.
Therefore, according to the invention, aluminum plates are used for cooling that are perpendicular to the electrostatic lines of force, that is to say in equipotential surfaces.
In the drawing, the subject of the invention was in one embodiment in Fig. 1 in longitudinal section and in Fig. 2 in cross-section; 3 shows the arrangement of the cooling surfaces in a larger Dlass rod, and in FIG. 4 the course of the electrostatic lines of force and the position of the equipotential surfaces is shown schematically.
In Fig. 1 and 2 is an iron .. core 7v of several series-connected part coils si, s_, sa, s.4, l ::, existing high-voltage coil, which is built into the insulating housing i, is shown.
The equipotential surfaces of the electric field are approximately perpendicular to the coil ase. In order to dissipate the heat generated in the coil th on the wall of the insulating housing, plates l are now made of good thermal conductivity from the material, for. B. copper, placed between the individual sub-coils si, s2, etc.
The thermal conductivity of copper is, for example, 1000 to 2000 times that of the pouring compound. Thus, if the thickness of the plates is about 1/1 of the height of the mass-filled space between two plates, the device improves heat conduction by 50 to 100 times, i.e. . 1i. heat conduction is almost exclusively taken over by the plates <B> 1 </B>; and the pouring compound only denies the insulation between the surfaces of the same potential 1 in the field direction.
To dissipate the heat generated in the iron core, the surface area of the iron core that adjoins the insulating housing can be increased by the wings h, thus improving heat dissipation and heat transfer to the housing wall.
To reduce the transition gradient on the housing wall, the heat-conducting plates can be provided with a widened edge r according to FIG.
The arrangement described is in principle not restricted to apparatus with insulating housing, but the latter results in the most informal arrangement of the heat path.