Transformator mit von Erde isoliertem Nullpunkt. Die Erfindung betrifft Transformatoren, insbesondere Leistungstransformatoren, mit von Erde isoliertem Nullpunkt. Beider artigen Transformatoren ist es bekannt, die Wicklungen auf den .Schenkeln so anzuord nen, dass die gesamte Spannung der Hoch spannungswicklung längs den Schenkeln von einem Ende nach dem andern annähernd pro portional zunimmt.
Ein derartiger Spulenaufbau hat zur Folge, dass bei einphasigem Erdschluss eines in Stern geschalteten Drehstromtransformators zwi schen dem Nullpunkt der Hochspannungs- wicklung und dem gern bezw. der Nieder spannungswicklung ,die Phasenspannung und zwischen dem an das Netz angeschlossenen Ende der Hochspannungswicklung und dem gern bezw. Niederspannungswicklung die volle verkettete Spannung auftritt.
Bei einem einphasigen Transformator mit auf zwei Schenkel verteilter Wicklung nimmt im Erd- schlussfalle die Wicklungsmitte die halbe Spannung und das ans Netz angeschlossene Wicklungsende die volle Netzspannung ge genüber dem- gern bezw. der Niederspan nungswicklung an.
Im normalen Betriebe tritt zwar zwischen Sternpunkt bezw. Wick lungsmitte keine Spannungsdifferenz gegen über dem gern oder der Niederspannungs- wicklung auf, jedoch ist sie an den Wiek- lungsenden .gleich der Phasenspannung bezw. halben Netzspannung.
Gemäss der Erfindung sieht man für die Hochspannungswicklung einen lagenweisen Aufbau aus mehreren konzentrisch zueinan der und zur Niederspannungswicklung ange ordneten zylindrischen Röhrenspulen vor und schliesst die der Niederspannungswicklung radial unmittelbar benachbarte Spule an den Nullpunkt an.
Diese Anordnung hat die vor teilhafte Wirkung, .dass im Falle eines ein phasigen Erdschlusses zwischen der an den Nullpunkt angeschlossenen Röhrenspule der Hochspannungswicklung und dem gern bezw. der Niederspannungswicklung bei einem in Stern geschalteten Drehstromtrans- formator nur die um die Lagenspannung ver mehrte Phasenspannung und bei einem ein phasigen Transformator nur die halbe Netz spannung zuzüglich ,der Lagenspannung auf tritt;
während' im normalen Betrieb dazwi schen höchstens nur die Spannung einer Lage besteht. Man kommt also mit einer viel ge ringeren, nur für die Phasenspannung bezw. halbe Hochspannung bemessenen Isolation aus als bei der bisherigen Bauart. Ferner verhält sich die Anordnung besonders günstig gegen Überspannungen, da die benachbarten Lagen ,der Hoch- und Niederspannungswicklung und die Lagen der Hochspannungswicklung gegeneinander eine kondensatorartige Wir kung haben.
Zwischen .den einzelnen Lagen der Hoch- voltvvicklung ordnet man zweckmässigerweise Isolationsschichten aus saugfähigem Papier an, die zwischen den Enden zweier Lagen hervorstehen und weit ausladend winkel förmig abgebogen sind. Die Enden der einen Lage schmiegen sich hierbei mit Vorteil den Ecken der Isolation an. Auf diese Weise ist es möglich, an diesen Stellen die Gefahr des Glimmens zu vermeiden oder wesentlich zu verringern.
Damit die Enden der auf der andern Seite der Isolationszylinderwand, zum Beispiel innen befindlichen Spulen nicht völlig frei liegen (es können an ihnen Glimmentladungen unter Umständen leicht auftreten), so kann. der Isolationszylinder an seinen Enden nicht nur nach der Wick lung höheren Potentials, sondern auch nach dei Wicklung niedrigen Potentials umge bogen sein, so dass auch deren Enden von Isolationsmaterial abgedeckt sind. Die Her stellung eines solchen Isolierkörpers ist bei lagenweisem Aufbau .des Isoliermaterials, beispielsweise aus saugfähigem Papier, be sonders einfach.
Man braucht nur die ein zelnen Schichten an den Enden einzureissen und den einen Teil der so entstandenen Fah nen nach der Wicklung höheren Potentials und den andern Teil nach der Wicklung mit dem niedrigeren Potential umzulegen. Man erzielt ferner eine Ersparnis an Isolation, wenn man diese über die ganze Schenkel- länge nicht gleich stark ausführt, sondern nur mit wachsender Spannungsdifferenz stärker werden lässt. Damit die Hochspan nungswicklung genügende mechanische Fe stigkeit, insbesondere gegenüber Kurzschlüs sen, besitzt, können die einzelnen Lagen mit .den darunter befindlichen Isolierschichten durch ein geeignetes Klebemittel verklebt werden.
Werden Anzapfungen vorgesehen, so dienen diese zweckmässigerweise immer nur zum Zu- und Abschalten einer ganzen Lage. Man kann hierbei auch die zu verschiedenen Anzapfpunkten gehörenden Windungen in an sich bekannter Weise als eine über die ganze Schenkellänge verteilte mehrgängige Schraube gleichen Durchmessers ausführen. Vorzugsweise zapft man die der Niedervolt- wicklung zunächst .gelegenen Lagen an.
Um mit Rücksicht auf die Anzapfungen .den Jochabstand nicht grösser machen zu brau chen als unbedingt nötig ist, kann man ,die Abstände zwischen den flanschförmigen Isolationsteilen ausserhalb .des Kernfensters grösser ausführen als innerhalb desselben. Auf diese Weise wird ausreichender Platz für die Ableitungen gewonnen, ohne dass Kriech- und Überschlagswege an einer Stelle verringert zu werden brauchen.
Zweckmässig wird dabei der Jochquerschnitt im Fenster nahezu kreisförmig abgestuft, so dass der hierdurch entstehende Raum für die Vergrö sserung der Flanschabstände ausgenutzt wer den kann. Die Endender Isolationszylinder werden dann mit Vorteil so abgebogen, dass der Flansch nicht in einer Ebene, sondern beispielsweise auf einer Zylinderfläche liegt, deren Ase mit der Jochase zusammenfällt.
Besondere Vorteile ergeben sich bei Ver wendung von Aluminium als Wicklungs material, da zwischen benachbarten Windun- gen der Hochvoltwicklung nur verhältnis mässig geringe Spannungsdifferenzen auf treten und als Windungsisolation ein Über zug der Leiter mit einer Aluminiumosyd- schicht in den meisten Fällen ausreicht.
Wei terhin erhält man bei grösseren Leistungen eine bedeutende Ersparnis an Wicklungs- material und da-mit auch an Raum, wenn man die auf die .Streuung zwischen Hoch und Niedervoltwicklung zurückzuführenden Kupferverluste der dem Streukanal benach barten Lagen durch geeignete Mittel verrin gert.
Bei höheren Leistungen ist es schwierig eine genügende Wärmeabfuhr zu erzielen. Man ist daher genötigt, Ölkanäle vorzusehen. Damit nun die vorteilhafte kapazitive Wir- kung nicht erheblich vermindert wird, ordnet man zweckmässig die Wicklungslagen paar weise beiderseits eines festen Isolierzylinders an und trennt die Lagenpaare ausser durch einen festen Isolierzylinder noch durch einen Kühlkanal voneinander.
Auf diese Weise behält man zugleich im wesentlichen die Vor züge einer festen, zwischen zwei Wicklungen verschiedenen Potentials ohne Zwischenraum liegenden, homogenen Isolation bei, wobei es im Hinblick auf die zulässige Beanspruchung des Isoliermaterials von Vorteil ist, dass die ganze Spannung nicht auf einen einzigen Isolierkörper entfällt, sondern sich auf mehr- rere Isolationsschichten verteilt.
Man erhält auf diese Weise nicht nur eine sehr über spannungsfeste, sondern auch eine sehr ge drungene Bauart, die erheblich kleiner ist, als wenn die Wicklungen durchweg von flüssigen oder abwechselnd festen und flüssigen Iso lierschichten getrennt sind.
In Abb. 1 und 2 ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Die dem Kern 1 zunächst liegende Niederspan nungswicklung 11 besteht aus übereinander gewickelten Lagen. Jene wird von einer Isolationsschicht 2 aus saugfähigem Papier umgeben, die für die Phasenspannung be messen ist und sich an dem Flanschteil 3 fort"etzt. Hierauf sind lagenweise die einzel nen Hochvoltspulen 21, 22, 23 gewickelt. Diese sind voneinander durch Isolations schichten 41, 42 getrennt, die an einem Ende winkelförmig nach aussen abgebogen sind.
Der Aufbau der Isolationsschichten 41, 42 ist aus Abb. 2 deutlicher zu erkennen. Sie bestehen aus verschieden langen Lagen Papier, und zwar ist aus fabrikatorischen Gründen die innerste Lage am kürzesten und die äusserste Lage am längsten ausgeführt, weil sich alsdann auf .die letztere die nächst- folgende Hochvoltspule besser aufbringen lässt.
Abb. 3 zeigt von einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel eine beiderseitig abgebogene Isolation zwischen Hoch- und Niedervoltwick- lung. 11 ist die Niedervoltwicklung bezw. eine Lage derselben. 21 ist eine Lage der Hochvoltwicklung. Beide Spulen besitzen an den Enden Abrundungskörper 4 und sind durch einen Isolationszylinder 2 aus geschich- tetem Material, vorzugsweise aus saug fähigem Papier, voneinander getrennt.
Die Enden des Isolationszylinders 2 sind nach beiden Wicklungen zu winkelförmig abge bogen, indem sie schichtweise eingerissen und die so erhaltenen Fahnen einzeln und unter Überlappung durch die Fahnen der nächsten Schichten umgelegt sind. Das so entstandene abgebogene Ende 3a der Isolation ragt nach der Seite -der Hochspannungwicklung weit vor, während das abgebogene Ende 3 b mit der Niederspannungsspule 11 abschneidet.
Es empfiehlt sich, den zwischen 3a und 3b entstandenen Zwickel mit entsprechenden ge formten Isolationsringen auszufüllen, damit die elektrischen Kraftlinien an dieser Stelle in festem Isoliermaterial verlaufen.. Diese Isolationsringe können gleichzeitig auch als Druckstücke wirken.
In Abb. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Kühlkanälen zwischen den paarweise zusammengefassten und beiderseits eines festen Isolationszylinders angeordneten Wicklungslagen dargestellt, und zwar zeigt die Abbildung den Wicklungs- und Iso lationsaufbau in schematischer Darstellung für ein Kernfenster. 1 ist wiederum die Be grenzung eines Schenkels, der zunächst von der aus fünf Zylinderlagen 11 bis 15 be- stehenden Niedervoltwicklung umgeben ist.
Auf die äusserste Lage 15 der Niedervolt wicklung ist ein aus einer Anzahl von Lagen saugfähigen Papiers bestehender Isolierzylin- der 2 aufgewickelt oder aufgeschoben, des sen verlängerte Endteile 3 flanschartig nach aussen umgebogen sind, so .dass sie mit dem zylindrischen Teil 2 zusammen im Quer schnitt Eine Schale bilden, die die Hochvolt wicklung aufnimmt und gegen Niedervolt und Kern abschirmt.
Der Isolierzylinder 2 kann auch ganz oder zum Teil aus Hart papier bestehen. Die Hochvoltwioklung be steht ebenfalls aus mehreren Lagen 21 bis 25. Die innerste Lage 21 ist auf den Zy linder 2 direkt aufgewickelt, und zwar der art, dass sie an ihm dicht anliegt. Zwischen den einander benachbarten Teilen der beiden Wicklungssysteme, das heisst also zwischen ,den Zylindern 15.
und 2'1, befindet sich nur festes Isoliermaterial, nämlich der aus öl- getränktem Papier bestehende Zylinder 2, und ferner bildet sich zwischen den genann ten Wicklungsteilen vermöge ihres homo genen Aufbaues als Röhrenspulen ein gleich mässig verteiltes Feld aus. Man kann daher die beiden Wicklungssysteme wesentlich näher aneinander heranrücken als bisher und kommt infolgedessen zu wesentlich kleineren Abmessungen für den ganzen Transformator.
Wenn der Isolierzylinder 2 nicht aus nachgiebigem Material, sondern zum Beispiel aus Hartpapier besteht, so ist es zweck mässig, um ein dichtes Anliegen der Win dungen an dem Isolierkörper sicherzustellen, entweder .die Isolation der einzelnen Wick lungsdrähte aus nachgiebigem Material her zustellen, oder zwischen dem Isolierzylinder und der Wicklung nachgiebige Zwischen- la,-en anzuordnen.- Zur Vergleichmässigung des Feldes an den Spulenenden können die Wicklungszylinder,
insbesondere die der Hochvoltwicklung, an den Stirnflächen wie derum Abrundungskörper erhalten.
Um eine gute Kühlung der einzelnen Wicklungslagen zu erzielen, was insbesondere für Transformatoren grosser Leistung wichtig ist, sind zwischen den einzelnen Lagen ent sprechende Kühlkanäle angeordnet. Man kann aber auch mehrere Lagen gruppenweise zusammenfassen und die Kühlkanäle nur zwischen je zwei Gruppen vorsehen. Beson ders vorteilhaft ist die in der Abbildung dar gestellte paarweise Zusammenfassung je zweier aufeinander folgender Lagen, wobei je eine Seite jeder Wicklungslage gekühlt ist.
Die Kühlungskanäle 31 bis 34 dienen zur Kühlung der Wicklungslagen 12 bis 15 bezw. 21 bis 24. Die zwischen den ein zelnen Lagenpaaren angeordneten Isolier- zylinder 41, 43 beeinträchtigen die Kühlung der von ihnen überdeckten Wicklungslagen nicht merklich, da sie ebenso wie der Isolier- zylinder 2 aus ölgetränktem Papier bestehen.
Da je zwei aufeinanderfolgende Wicklungs lagen an einem Ende miteinander verbunden ,sind, so brauchen die Zylinder 41 bis 44, ebenso wie bei der Anordnung der Abb. 1, nur an dem .der Verbindungsstelle der beiden zugehörigen Lagen abgekehrten En-de mit Flanschen versehen zu sein. So besitzt der Zylinder 41 seinen Flansch unten, da die Verbindungsstelle der Wieklungslagen 21 und 2,2 oben liegt. Der Isolierzylinder 42 hat dagegen seinen Flansch oben, weil die Wicklungen 22 und 23 am untern Ende mit einander verbunden sind.
An Stelle dieser Anordnung wäre es auch möglich, durch ge eignete Umleitungen die aufeinanderfolgen den Wicklungslagen derart miteinander zu verbinden, dass die Spannung in jeder Lage in,der gleichen Richtung, also zum Beispiel von unten nach oben ansteigt. In ,diesem Falle würde die Spannungsdifferenz zwi schen auf gleicher Höhe liegenden Punkten aufeinander folgender Lagen stets gleich sein, während sie bei der dargestellten Anordnung jeweils von Null bis zur doppelten Lagen spannung anwächst.
Es ist bei der Niedervoltwicklung nicht unbedingt erforderlich, einen röhrenartigen Wicklungsaufbau zu wählen. Man kann viel mehr in manchen Fällen auch einen scheiben artigen Aufbau verwenden. In diesem Falle ist es zweckmässig, zur Erzielung der er forderlichen Homogenität ,des Feldes die der Wicklung benachbarte Oberfläche des Iso- lierzylinders zu metallisieren und die Metall schicht mit einem Punkt der Scheibenwick lung zu verbinden.
Ebenso ist es vorteilhaft, die äusserste Lage der Hochvoltwicklung elektrostatisch abzuschirmen; dies kann zum Beispiel durch Verwendung eines aus Metall bestehenden Schirmes oder auch eines me tallisierten Isolierzylinders geschehen, der die äusserste Wicklungslage 25 umgibt.
Zwischen den beiden Wicklungssystemen ist ein Streukanal für die magnetischen Kraftlinien bei Belastung des Transformators vorhanden, der vorzugsweise seinen Sitz im Isolationszylinder 2 hat. Die durch diesen Streukanal gehenden Kraftlinien verursachen in den Leitern der Wicklungssysteme unter Umständen eine starke Stromverdrängung, die zusätzliche Verluste und entsprechende Zunahme der Erwärmung zur Folge hat. Diese Nachteile lassen sich vermeiden, indem man die dem Streukanal benachbarten Leiter unterteilt und in jeder Lage min- destens einmal miteinander verschränkt.
Die Unterteilung ist beiden unmittelbar auf dem Isolationszylinder 2 befindlichen Wicklungen 15 und 21 am stärksten, und zwar ist jeder Leiter dieser Lagen und der Lagen 1,4 und 22 in drei Teile unterteilt. Die darauf fol genden Lagen 23, 24 bezw. 12, 13 besitzen zweifach unterteilte Leiter, während die äusserste Zage 25, sowie -die innerste Lage 11 je nur mit einem Leiter ausgeführt sind. Die Verschränkung der Leiter ist nicht weiter dargestellt.
Sie wird bei den .dreiteiligen Leitern zum Beispiel so vorgenommen, dass man die ganze Spule in drei Teile unterteilt und die Leiter in jedem Drittel verschiedene Lagen einnehmen lässt. Beiden zweifach un- terteilten Lagen erfolgt die Verschränkung mit Vorteil in der Mitte. Bei rechteckigem Querschnitt der Leiter erfolgt ihre Unter teilung zweckmässigerweise in radialer Rich tung, so dass die Leiter in Achsrichtung der Spulen die grössere Breite besitzen.
Da die Zusatzverluste infolge der Stromverdrängung nach dem Streukanal hin quadratisch zuneh men, so ist mit Vorteil die Unterteilung der Leiter in der Nähe des Streukanals am stärksten und nimmt mit .der Entfernung von demselben ab bezw. unterbleibt schliess lich ganz. Die gestaffelte Unterteilung der Leiter, gemäss welcher die äussern Lagen der Wicklung am wenigsten oder überhaupt nicht unterteilt werden, .gestattet im übrigen beim Wickeln einen starken Zug auszuüben und die .Spulen besonders fest zu wickeln.
Ein anderes Mittel zur Verringerung der Verluste am Streukanal besteht darin, dass man die spezifische Belastung der Leiter in der Nähe .des Streukanals durch Verrin gerung der radialen Höhe der Leiter grösser bemisst als bei den weiter davon entfernten Lagen. Wenn man ausserdem noch die Leiter unterteilt, so ergibt sich der Vorteil, dass die Querschnitte .der am meisten unterteilten Leiter schwächer ausfallen und infolgedessen leichter zu verschränken sind.
Schliesslich kann man die Verluste am Streukanal auch noch dadurch klein halten, dass man für .die in seiner Nähe befindlichen Lagen zwecks Verringerung der radialen Höhe der Leiter unter axialer Verbreiterung derselben, eine kleinere Windungszahl als in den vom Streukanal weiter entfernten Lagen ausführt. Die angegebenen Mittel zur Ver- ringerung der Verluste am Streukanal kann man im übrigen einzeln oder .auch kombiniert anwenden. Die beschriebenen und gezeich neten Ausführungsbeispiele und Varianten lassen zum Teil nicht alle im Patentanspruch erwähnten Merkmale erkennen.
Trotzdem sind letztere durchwegs als vorhanden zu be trachten.
Transformer with neutral point isolated from earth. The invention relates to transformers, in particular power transformers, with a zero point isolated from earth. Both transformers of this type are known to arrange the windings on the legs so that the total voltage of the high-voltage winding along the legs increases approximately proportionally from one end to the other.
Such a coil structure has the consequence that in the event of a single-phase earth fault of a star-connected three-phase transformer between the zero point of the high-voltage winding and the like or. the low voltage winding, the phase voltage and between the end of the high voltage winding connected to the network and the like BEZW. Low-voltage winding the full line-to-line voltage occurs.
In the case of a single-phase transformer with a winding distributed over two legs, in the event of an earth fault, the center of the winding takes half the voltage and the end of the winding connected to the mains takes the full mains voltage. the low voltage winding.
In normal operation occurs between the star point and respectively. In the middle of the winding there is no voltage difference compared to the like or the low-voltage winding, but it is equal to the phase voltage or the low-voltage winding at the ends of the winding. half the mains voltage.
According to the invention, a layered structure of several concentrically zueinan and the low-voltage winding arranged cylindrical tubular coils is provided for the high-voltage winding and the coil immediately adjacent to the low-voltage winding is connected to the zero point.
This arrangement has the beneficial effect before. That in the event of a phase earth fault between the tube coil connected to the zero point of the high-voltage winding and the like or. the low-voltage winding with a star-connected three-phase transformer only has the phase voltage increased by the layer voltage and with a single-phase transformer only half the mains voltage plus the layer voltage occurs;
while in normal operation there is at most only the tension of one layer between them. So you come with a much lower, only BEZW for the phase voltage. half the high voltage rated insulation than with the previous design. Furthermore, the arrangement behaves particularly favorably against overvoltages, since the adjacent layers, the high and low voltage windings and the layers of the high voltage windings have a capacitor-like effect against one another.
Between the individual layers of the high-voltage winding, it is expedient to arrange insulating layers made of absorbent paper, which protrude between the ends of two layers and are bent in a wide angle. The ends of one layer nestle against the corners of the insulation with advantage. In this way it is possible to avoid the risk of smoldering at these points or to reduce it significantly.
So that the ends of the coils located on the other side of the insulating cylinder wall, for example on the inside, are not completely exposed (under certain circumstances, glow discharges can easily occur on them). the insulation cylinder must be bent at its ends not only after winding the higher potential, but also after winding the lower potential, so that its ends are also covered by insulation material. The manufacture of such an insulating body is particularly simple if the insulating material is built up in layers, for example from absorbent paper.
You only need to tear down the individual layers at the ends and turn one part of the resulting flags after winding the higher potential and the other part after the winding with the lower potential. Furthermore, insulation is saved if it is not made equally strong over the entire length of the limb, but rather only allows it to become stronger as the voltage difference increases. So that the high-voltage winding has sufficient mechanical strength, especially against short circuits, the individual layers can be glued to the insulating layers underneath with a suitable adhesive.
If taps are provided, these are expediently only used to switch an entire layer on and off. The turns belonging to different tapping points can also be designed in a manner known per se as a multi-start screw of the same diameter distributed over the entire length of the leg. It is preferable to tap into the locations next to the low-voltage winding.
In order not to need to make the yoke spacing larger than is absolutely necessary, taking into account the taps, the spacing between the flange-shaped insulation parts outside the core window can be made larger than inside it. In this way, sufficient space is gained for the discharges without the need to reduce creepage and rollover paths at one point.
The yoke cross-section in the window is expediently graduated in an almost circular manner, so that the space that this creates can be used to enlarge the flange spacings. The ends of the insulating cylinder are then bent with advantage so that the flange does not lie in a plane but, for example, on a cylinder surface whose axis coincides with the yoke base.
The use of aluminum as the winding material has particular advantages, since only relatively small voltage differences occur between adjacent turns of the high-voltage winding and a coating of the conductors with an aluminum oxide layer is sufficient in most cases as winding insulation.
Furthermore, with higher outputs, a significant saving in winding material and thus also in space is obtained if the copper losses of the layers adjacent to the scatter channel due to the scatter between the high and low voltage winding are reduced by suitable means.
At higher powers it is difficult to achieve sufficient heat dissipation. It is therefore necessary to provide oil channels. So that the advantageous capacitive effect is not significantly reduced, the winding layers are expediently arranged in pairs on both sides of a fixed insulating cylinder and the layer pairs are separated from one another not only by a fixed insulating cylinder but also by a cooling channel.
In this way, one essentially retains the advantages of a solid, homogeneous insulation between two windings of different potential without a gap, whereby it is advantageous with regard to the permissible stress on the insulating material that the entire voltage does not apply to a single insulating body does not apply, but is distributed over several insulation layers.
In this way, you not only get a very high voltage, but also a very compact design that is considerably smaller than when the windings are consistently separated from liquid or alternating solid and liquid insulating layers.
In Fig. 1 and 2 an embodiment example of the invention is shown. The low-voltage winding 11 initially lying on the core 1 consists of layers wound one on top of the other. The latter is surrounded by an insulating layer 2 made of absorbent paper, which is measured for the phase voltage and which continues on the flange part 3. The individual high-voltage coils 21, 22, 23 are wound on this in layers. These are separated from one another by insulating layers 41, 42 separated, which are bent angularly outward at one end.
The structure of the insulation layers 41, 42 can be seen more clearly from FIG. They consist of layers of paper of different lengths, and for manufacturing reasons, the innermost layer is the shortest and the outermost layer is the longest, because the next high-voltage coil can then be better placed on the latter.
Fig. 3 shows a second embodiment example of an insulation bent on both sides between high and low voltage windings. 11 is the low voltage winding respectively. a layer of the same. 21 is a layer of high voltage winding. Both coils have rounded bodies 4 at the ends and are separated from one another by an insulating cylinder 2 made of layered material, preferably made of absorbent paper.
The ends of the insulation cylinder 2 are bent to angular abge after both windings by tearing in layers and the flags thus obtained are folded over individually and with an overlap by the flags of the next layers. The bent end 3 a of the insulation thus produced protrudes far towards the side of the high-voltage winding, while the bent end 3 b with the low-voltage coil 11 cuts off.
It is advisable to fill the gusset formed between 3a and 3b with appropriate shaped insulation rings so that the electrical lines of force run in solid insulation material at this point. These insulation rings can also act as pressure pieces at the same time.
In Fig. 4, an embodiment of the invention with cooling channels between the paired combined and arranged on both sides of a solid insulation cylinder winding layers is shown, namely the figure shows the winding and insulation structure in a schematic representation for a core window. 1 is again the limitation of a leg which is initially surrounded by the low-voltage winding consisting of five cylinder layers 11 to 15.
An insulating cylinder 2 consisting of a number of layers of absorbent paper is wound or pushed onto the outermost layer 15 of the low-voltage winding, the extended end parts 3 of which are bent outwards in a flange-like manner, so that they intersect with the cylindrical part 2 together Form a shell that houses the high-voltage winding and shields it from the low-voltage and core.
The insulating cylinder 2 can also consist entirely or partially of hard paper. The Hochvoltwioklung be also consists of several layers 21 to 25. The innermost layer 21 is wound onto the cylinder 2 directly, in such a way that it lies tightly against him. Between the parts of the two winding systems that are adjacent to one another, that is to say between the cylinders 15.
and 2'1, there is only solid insulating material, namely the cylinder 2 made of oil-soaked paper, and furthermore an evenly distributed field is formed between the mentioned winding parts due to their homogeneous structure as tube coils. The two winding systems can therefore be moved much closer to each other than before and as a result, the dimensions of the entire transformer are much smaller.
If the insulating cylinder 2 is not made of flexible material but, for example, made of hard paper, it is useful to ensure a tight fit of the windings on the insulating body, either .the isolation of the individual winding wires made of flexible material, or between to arrange flexible intermediate la, -en between the insulating cylinder and the winding. To even out the field at the coil ends, the winding cylinders,
in particular that of the high-voltage winding, received on the end faces as in turn rounded bodies.
In order to achieve good cooling of the individual winding layers, which is particularly important for high-performance transformers, appropriate cooling channels are arranged between the individual layers. But you can also combine several layers in groups and provide the cooling channels only between two groups. Particularly advantageous is the paired combination of two consecutive layers shown in the figure, with one side of each winding layer being cooled.
The cooling channels 31 to 34 are used to cool the winding layers 12 to 15 respectively. 21 to 24. The insulating cylinders 41, 43 arranged between the individual layer pairs do not noticeably impair the cooling of the winding layers covered by them, since they, like the insulating cylinder 2, consist of oil-soaked paper.
Since two consecutive winding layers are connected to one another at one end, the cylinders 41 to 44 need to be flanged only at the end facing away from the junction of the two associated layers, just as in the arrangement in Fig. 1 his. The cylinder 41 has its flange at the bottom, since the junction of the weighing layers 21 and 2, 2 is at the top. The insulating cylinder 42, however, has its flange at the top because the windings 22 and 23 are connected to one another at the lower end.
Instead of this arrangement, it would also be possible, by means of suitable diversions, to connect the successive winding layers to one another in such a way that the voltage in each layer increases in the same direction, for example from bottom to top. In this case, the voltage difference between tween points at the same level in successive layers would always be the same, while in the illustrated arrangement it increases from zero to twice the layer voltage.
With the low-voltage winding, it is not absolutely necessary to choose a tubular winding structure. One can use a disk-like structure much more in some cases. In this case it is advisable to metallize the surface of the insulating cylinder adjacent to the winding and to connect the metal layer to a point of the disc winding to achieve the required homogeneity of the field.
It is also advantageous to electrostatically shield the outermost layer of the high-voltage winding; this can be done, for example, by using a screen made of metal or also a metalized insulating cylinder that surrounds the outermost winding layer 25.
A stray channel for the magnetic lines of force when the transformer is loaded is present between the two winding systems and is preferably seated in the insulating cylinder 2. The lines of force going through this scattering channel may cause a strong current displacement in the conductors of the winding systems, which results in additional losses and a corresponding increase in heating. These disadvantages can be avoided by dividing the conductors adjacent to the scattering channel and interlacing them with one another at least once in each layer.
The subdivision is strongest in the two windings 15 and 21 located directly on the insulating cylinder 2, and indeed each conductor of these layers and layers 1, 4 and 22 is divided into three parts. The fol lowing layers 23, 24 respectively. 12, 13 have two-way subdivided conductors, while the outermost bracket 25 and the innermost layer 11 are each designed with only one conductor. The entanglement of the ladder is not shown further.
In the case of three-part conductors, for example, it is carried out in such a way that the entire coil is divided into three parts and the conductors occupy different layers in each third. Both layers, which are divided into two parts, are advantageously interlaced in the middle. In the case of a rectangular cross section of the conductors, their subdivision is expediently carried out in the radial direction so that the conductors have the greater width in the axial direction of the coils.
Since the additional losses due to the current displacement towards the scattering channel increase quadratically, the division of the conductors is advantageously strongest in the vicinity of the scattering channel and decreases with the distance from the same. is ultimately omitted entirely. The staggered subdivision of the conductors, according to which the outer layers of the winding are least or not at all subdivided, also allows a strong pull to be exerted during winding and the coils to be wound particularly tightly.
Another means of reducing the losses at the scattering channel is to make the specific load on the conductors in the vicinity of the scattering channel greater than in the layers further away by reducing the radial height of the conductors. If you also subdivide the conductors, there is the advantage that the cross-sections of the most subdivided conductors turn out to be weaker and, as a result, are easier to cross.
Finally, the losses on the scattering channel can also be kept small by making a smaller number of turns for the layers located in its vicinity in order to reduce the radial height of the conductors while axially widening them than in the layers further away from the scattering channel. The specified means for reducing the losses at the scattering channel can also be used individually or in combination. The described and drawn designated exemplary embodiments and variants do not allow some of the features mentioned in the claim to be recognized.
Nevertheless, the latter are consistently to be considered as present.