Elektrisehe Vorrielitung mit einem aus Teilen zusammengesetzten Isolierkörper. Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung mit einem aus Teilen zusammen gesetzten Isolierkörper, zum Beispiel aus keramischem Material, wie Porzellan und dergleichen. Erfindungsgemäss sind die Iso- Tierkörperteile an ihren Stossflächen derart aufeinandergepasst, dass die elektrische Fe stigkeit der Fuge in der Grössenordnung der des nichtgefugten Materials liegt.
Die Erfindung soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiele näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen Hochspannungsstrom wandler, zum Teil im Schnitt; Fig. 2 zeigt denselben Wandler im Schnitt nach der Ebene A-ss der Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen Hochspannungswandler im Schnitt; die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Aus führungsform eines Messwa-ndlers in zwei zu einander senkrecht stehenden Schnitten; Fig. 6 und 7 zeigen ebenfalls einen Hoch spannungswandler in zwei zueinander senk recht stehenden Schnitten;
die Fig. 8 zeigt einen Hängeisolator im Achsialschnitt; die Fig. 9 zeigt einen Hochspannungs kondensator im Achsialschnitt.
Auf dem rohrförmigen Stützisolator 1 mit dem Fuss 2 ist die Fassung 3 befestigt. Auf dieser Fassung sitzt der lamellierte drei- schenklige Eisenkern 4, dessen mittlerer Schenkel die Öffnung 5 der ringförmigen Porzellankapsel 6 durchdringt. Im Hohl raum der Kapsel ist die Niederspannungs wicklung 7, ausserhalb der Kapsel die Hoch spannungswicklung 8 angebracht. Die An schlussleiter 9 der Wicklung 7 sind durch den Isolator 10 herausgeführt, dessen Achse pa rallel zur Achse der Ringkapsel 6 und zur Achse des Stützisolators 1 liegt.
Der Isola tor 10 ist innerhalb des rohrförmigen Stütz- isolators 1 angeordnet. Das eine Anschluss- ende 11 der Wicklung 8, das leitend mit dem Eisenkern 4 verbunden ist, führt zu dem als Anschlussklemme dienenden Winkelstück 12, (las andere Ende 13 zu dem ZÄrinkelstück 14, das unter Zwischenlage von Isoliermaterial 7 5 an dem Eisenkern 4 befestigt ist.
Die Ringkapsel 6 besteht aus zwei Tei len, aus einem ringförmigen Teil mit U-Profil und aus einem flachringförmigen Teil 6-0, der dielektrisch dicht mit dem andern Teil verbunden ist. An der in einer Ebene lie genden Fuge 61 sind die beiden Teile glatt geschliffen. Der Schliff ist so fein, dass die Fuge sehr eng ausfällt. Die Fugenstärke wird vorteilhaft 'hoo bis '/loo mm gemacht, wird aber vorteilhafter noch kleiner gewählt.
Je kleiner sie ist, um so grösser ist die elek trische Festigkeit der Fuge. Vorteilhaft wer den die an der Fuge zusammenstossenden Flächen der Isolierkörperteile durch eine dünne Haut aus dielektrischem Dichtungs material, wie Harz, Asphalt, Teer usw. mit einander verbunden. Die Haut soll dabei etwaige Unebenheiten der Fugenflächen aus gleichen.
Besonders vorteilhaft ist es, die Fuge der beiden Isolierkörperteile durch härtbares Kunstharz dielektrisch abzudichten. Zu die sem Zwecke werden beispielsweise die Stoss flächen der Isolierkörperteile in eine Lösung eder Schmelze des Harzes getaucht, zweck mässig unter gleichzeitiger Erwärmung. Hier auf werden die beiden Teile zusammen gesetzt und unter Anwendung von Druck an der Fuge zwecks Härtung des Harzes in einen beheizten Raum gebracht, wo sie je nach dem gewünschten Härtegrad mehr oder weniger lange verbleiben.
Bei .diesem Ver fahren ergibt sich ein um so wertvolleres Endprodukt, je dünner die Harzhaut in der Fuge ist, das heisst je besser die Isolierkör- perteile aufeinander passen und je langsamer die Härtung vollzogen wird. Nach vollende ter Härtung hat, wie Versuche gezeigt haben, die Isolierkörperwand an der Fuge dieselbe elektrische Festigkeit wie an den übrigen fugenfreien Stellen.
Versuche haben bezeigt, dass bei einer Wandstärke von rund 1 cm an der Fuge die Fuge eine elektrische Durch schlagsfestigkeit von 40 bis 50 kV und mehr hat, also die gleiche Festigkeit wie die fugen freie Wand des Isolierkörpers. Das Harz dichtet nicht bloss die Fuge dielektrisch ab, sondern bewirkt zugleich eine mechanisch äusserst widerstandsfähige Verbindung der Isolierkörperteile.
Hervorragend geeignet zur dielektrischen Dichtung der Fuge ist auch sogenannter plastischer Schellack. Er wird durch Versei fung von Naturschellack oder künstlichem Schellack hergestellt, wobei die Schellack moleküle oder ein Teil dieser Moleküle in Komponenten zerfallen, die eine dickflüssige, die nicht zerfallenden Moleküle lösende Masse bilden. Dieser plastische Schellack kann je nach Bedarf mehr oder weniger stark gehär tet werden. Die Härtung vollzieht sich rasch bei ungefähr 180 o C, ergibt aber dann kein einwandfreies Endprodukt.
Zwecks Verbin dung werden die Isolierkörperteile mit ihren Stossflächen in die Schellackmasse getaucht, dann aufeinander gesetzt und mit oder ohne Anwendung von Druck in einen Raum mit verhältnismässig niedriger Härtungstempera- tur, 100 o C oder weniger, gebracht. Auch hier wird das Endprodukt um so besser, je langsamer und vorsichtiger die Härtung des Schellacks vorgenommen wird.
Die grosse elektrische und auch mecha nische Festigkeit dieser Verbindungsart der Isolierkörperteile gestattet die Fuge auch in die elektrisch stark beanspruchten Teile des Isolierkörpers zu verlegen, ohne dass dabei die Gefahr eines Durchschlages besteht. Die Isolierkörperwand braucht dabei ün der Fuge nicht verdickt zu werden, da die elektrische Festigkeit der Fuge praktisch ebenso gross ist wie die des Isolierkörpers selbst.
Aus den oben angegebenen Gründen kann die Fuge bei den Isolierkörpern dex verschie densten Formen jeweils an die Stelle verlegt werden, die für den Zusammenbau des Iso- lierkörpers oder eines elektrischen Apparates am günstigsten ist und die günstigsten For men für die Einzelteile des Isolierkörpers ergibt. Dies ist von besonderem-Wert bei Por zellan als Isoliermaterial, weil hier auch sehr verwickelte Isolierkörper in einfache Teile zerlegt werden können, die leicht zu formen sind und sich beim Brennen nicht verziehen.
Auf diese Weise ist es auch möglich, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, Porzellankapseln höch ster elektrischer Festigkeit herzustellen, die sich dicht der Wicklung eines elektrischen Apparates anschmiegen. Wegen der hohen elektrischen Festigkeit und des geringen Raumbedarfes der Kapsel können in elek trischen Apparaten Teils mit sehr hohen Po tentialunterschieden sehr nahe nebeneinander in kleinem Raum angeordnet werden. Bei dem Stromwandler der Fig. 1 und 2 bietet dies noch den besonderen Vorteil, dass die mittlere Weglänge des Eisenkernes 4 sehr kurz ausfällt, was nach bekannten Gesetzen eine hohe 142essgenauigkeit bei Stromwandlern ergibt.
Um Glimmentladungen zu vermeiden, ist die Isolierkapsel 6 in Fig. 1 und 2 sowohl innen und aussen mit einem leitenden Belag versehen, der auch die Ränder der Fuge 61 überdeckt. Der Belag erstreckt sich auch noch ein Stück weit über den Ans chlussisola- tor 10. Über die aktiven Teile des Wandlers ist die Haube 16 gestülpt, die mit Durch trittsöffnungen 17 für die Luft versehen ist, die die Wicklungen und die Isolierkapsel kühlt.
In Fig. 3 ist die Isolierkapsel .des Span= nungswandlers aus zwei annähernd .symme trischen Hälften 62, 63 zusammengesetzt. 61 ist die Stossfuge. In die Hälfte 63 ist der eine Teil 18, in .die andere Hälfte 62 der andere Teil 19 der Hochspannungswicklung eingebracht, deren Anschlussleiter 20, 21 durch die abgebrochen dargestellten Isolato ren 22, 23 herausgeführt sind.
Die Isolato ren können, linke Hälfte der Fig. 3, mit einem Teil der Kapsel aus einem einzigen Stück bestehen, sie können aber auch aus einem besonderen Teil bestehen, der mittelst Fuge 610 dielektrisch dicht an die Kapsel angesetzt ist. 24 ist die Niederspannungs wicklung. Der Hohlraum des Isolierkörpers, Teile fit, 63, kann mit 01 oder Isoliermasse aus- gegossen werden, um das Glimmen begünsti gende Hohlräume zu vermeiden. Die Isola toren können dabei gleich als Expansions gefässe für die Füllmasse dienen.
In Fig. 4 und 5, die im wesentlichen den Fig. 1 und 2 entsprechen, besteht der Stütz isolator aus einem topfförmigen Isolierkörper 25, an dessen Boden die Isolierkapsel 26 dielektrisch dicht angeschlossen ist. Die Fuge ist mit 27 bezeichnet. 28 ist der Kap seldeckel, der ebenfalls mittelst einer dielek- trisch dichten Fuge 29 mit dem Kapselkör per 26 verbunden ist. 4 ist wieder der Eisen kern, 7, 8 sind die beiden Wicklungen.
Die Fuge 27 wird von ,den Schraubenbolzen 30, die zugleich die Anschlussleiter für die Wick lung 7 bilden, durchdrungen. Auf den Bol zen sitzen die Muttern 31. Durch Anziehen der Muttern können die Isolierteile 25, 26 an der Fuge 27 fest aufeinander gepresst werden.
Während bei Fig. 4 und 5 die aktiven Wandlerteile auf der Aussenseite des topf- förmigen Stützisolators 25 angebracht sind, sind sie in den Fig. 6 und 7 im Innern dieses Topfes angebracht.
Hier ist wieder 4 der Eisenkern, 7, 8 sind die beiden Wicklungen, 28 ist der Kapseldeckel, 26 der Kapselteil mit U-förmigem Profil, mit den nach unten gerichteten Öffnungen ,26,0, durch die die An schlussleiter für die Wicklung 7 heraus geführt sind. Der Teil 26 besteht mit dem Isolator 32 aus einem Stück, der Boden des Teils 32 hat eine durch die Platte 33 mit- telst Fuge 34 dielektrisch dicht abgeschlos sene Einstecköffnung für die Bleche des Ei senkernes 4, die abwechselnd von oben und von unten her eingeschachtelt werden.
Diese Wandlerform zeichnet sich durch besonders kleine Abmessungen und geringe Bauhöhe aus.
In Fig. 8 ist ein Hängeisolator der so genannten Kappentype dargestellt. 35 ist der Klöppel mit dem Kopf 36. Die Kappe be steht aus dem Topf 37 und dem mittelst Ge winde eingeschraubten Deckel 38 mit der Aufhängeöse 39. Der Isolierkörper ist aus dem Tragteil 40, dem Deckel 41 und dem Scherben 42 zusammengesetzt. An den Stoss fugen 43, 44 sind die Isolierteile geschliffen und in der oben angegebenen Weise dielek- trisch gegeneinander abgedichtet. Die Teile 40, 41 werden unter Zwischenlage des Pol sters 45 mechanisch von den Teilen 37 und 38 zusammengehalten, die Teile 42 und 40 durch den Klöppel 35 und der auf einem Gewinde des Klöppels sitzenden Spannmut ter 46.
Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass auch bei Hängeisolatoren der Isolierkörper so un terteilt werden kann, wie es für :den Zusam menbau und den technischen Zweck am vor teilhaftesten ist, und dass man durch die Un terteilung einfache, leicht herstellbare Por zellanteile erhält, an Stelle der sonst ver wickelten Isolatorformen.
Der Vorteil des Isolators nach Fig. 8 be steht insbesondere darin, dass er durchwegs nur auf Druck beansprucht ist"dass ein Her ausfallen des Klöppels aus dem Isolierkörper und ein Lockern des Isolierkörpers in der Kappe unmöglich ist. Da die Fugen 43, 44 die gleiche elektrische Festigkeit haben wie die Isolierkörperwand, kann sie unbedenklich auch an die elektrisch stark beanspruchten Stellen des Isolierkörpers verlegt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 9. Hier handelt es sich um einen Hochspannungskondensator mit Porzellan als Dielektrikum, bei dem auf kleinem Raum eine grosse Kapazität untergebracht werden soll. Hier ist der sehr verwickelte Isolier körper durch Fugen in eine Reihe von ein fachen Schalen oder Schirmen 47, unterer Teil Fig. 9, oder in flach gedrückte Flan schen 48, mittlerer Teil, oder in kurze Rohr stücke mit breiten Endflanschen 49, oberer Teil, zusammengesetzt. Die Fugen sind mit 50 bezeichnet.
Auch hier sind die Fugen in der angegebenen Weise dielektrisch abgedich tet. Die einzelnen Teile des Isolators werden dureh den Gewindebolzen 51 und die Mut- tern 52 mechanisch fest zusammengehalten. Der Bolzen 51 ist durch den Anschlussisola- tor 53 zu dem einen Pol 54 des Kondensators herausgeführt.
Die Isolierkörperteile sind mit Ausnahme der Fugenfläohe innen und aussen mit dicht aufsitzenden leitenden Be lägen, zum Beispiel aus Graphit und Wasser glas oder dergleichen bedeckt, die innern Be läge sind an den Bolzen 51 angeschlossen, die äussern Beläge an das Metallgehäuse 55, das mit dem andern Pol 56 des Kondensators verbunden ist.
Vor bekannten, ebenfalls aus platten- oder schalenförmigen Teilen zusammengesetzten Kondensatoren hat der der Fig. 9 den Vor teil voraus, dass die ganze Oberfläche der Isolierkörperteile mit Einschluss ihrer Rän der für die Unterbringung der Beläge aus genutzt ist, während bei bekannten Konden satoren die Ränder der Isolierkörper freiblei- ben und der freibleibende Teil besonders bei Hochspannungskondensatoren sehr gross aus fällt, für .eine bestimmte Kapazität also ein viel höherer Aufwand an Isoliermaterial er forderlich ist.
Ein weiterer erheblicher Vor teil besteht darin, dass Kriechströme, die über die Ränder der Isolierkörperteile wan dern, vermieden werden, da der Isolierkör- per trotz seiner verwickelten Form ein voll ständig geschlossenes, Innen- und Aussen beläge trennendes Gefäss bildet. Da das Di- elektrikum des Kondensators aus Porzellan, einem Material mit sehr hoher Dielektrizi- tätskonstante und hoher elektrischer Festig keit, besteht, hat der Kondensator verhält nismässig grosse Kapazität und ist auch elek trischen Überbeanspruchungen gewachsen.
Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei andern als den in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen angewendet wer den und wird insbesondere immer dort ganz erhebliche Vorteile bieten, wo es sich um ver wickelte Körperformen handelt und wo es darauf ankommt, nachträglich in Hohlräume eines fertig gebrannten Isolierkörpers Wick lungen, leitende Beläge, Tragteile und der gleichen einzubringen. Immer wird sich eii) umständliches Durchfädeln der Wicklungs leiter, ein unsicheres Einkitten von Trag- teilen, eine Inanspruchnahme der Isolierkör- perteile auf Zug bei geeigneter Zusammen setzung des Isolierkörpers aus einzelnen Tei len beseitigen lassen.
Dadurch wird die An wendung hochwertiger Dielektrika, wie Por zellan, auch für solche Vorrichtungen ermög licht, für die bisher zur Isolation 01, Isolier masse, geschichtetes Faserstoffmaterial und dergleichen verwendet worden ist.