Isolation der Eingangsspulen von Transformatoren und Verfahren zu deren Herstellung. Die neueste Entwicklung des Transfor- matorenbaues strebt nach einer Isolation der Winklungen gegen das Eisen und gegenein ander durch einen festen Isolierstoff, vor zugsweise ölimprägniertes Papier von hervor- ra.gender elektrischer Festigkeit. Dabei will man aber die bereits allgemein angewandte Isolation der Wicklungsenden durch ringför mige, im Querschnitt z,. B.
winked- und U-för- mige Schirme beibehalten, da diese Form der Isolation sich für die am schwierigsten zu isolierenden Wicklunboenden am besten be währt hat und deren zweckmässiger Aufbau am meisten zur Verminderung. der Abmes sungen beiträgt.
Ein bekanntes derartiges Isolationssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Art Flanschen bildenden Schirmringe durch axiale Schnitte an den Enden dea aus einer Papier bahn gewickelten Zylinders und Herausbie- gen der so entstehenden Sektoren gebildet werden. Der Nachteil dieses Verfahrens be steht darin., dass bei Reparaturen unter Um- ständen die gesamte Isolation neu angefertigt werden muss,
da ein Herausnehmen von Spu len nicht möglich ist, ohne die Isolation zu zerschneiden. Aber da die Isolation zwischen ('en '#ÄTicklunöen fast völlig mit ölimprägnier- tem Papier grosser elektrischer Festigkeit ge füllt ist, kann .der Wicklungsabstand klein gehalten werden, worin ein Vorzug dieses Systems liegt.
Aus diesem Grunde hat man auch bereits Winkelringe auf die Enden der Isolierzylin- der satt aufgeschoben. Dabei war es notwen dig, die gesamten Eingangsspulen in gewis- sem Abstand von den Isolierzylindern und von den auf sie aufgeschobenen Winkelrin gen, von denen bei Höchstspannungen meh rere mit Ölzwischenraum hintereinander an gebracht werden, anzuordnen,
um sie allseitig mit Öl zu umspülen. Diese Anordnung be nötigt naturgemäss viel Raum: Nach der Erfindung werden die Nachteile der beiden genannten Isolierungen behoben, ohne auf die Vorteile der erstgenannten zu verzichten.
Die von wenigstens einem Isolier- zylinder getragene erfindungsgemässe Isola tion ist gekennzeichnet durch eine Anzahl n aus isolierendem Bond bestehender, ringför miger Schirme, von denen jeder, als k-ter Schirm bezeichnet, von den vom Wicklungs ende an zu zählenden Eingangsspulen -die k ersten Spulen mindestens auf der dem Trag zylinder und der (k -f- 1)-ten Spule zuge kehrten Seite umhüllt.
Man erkennt un schwer, dass der Raum zwischen den Wick lungen fast völlig mit festem Isolierstoff ge- füllt werden kann und- dass sich die durch Ausmontage der n äussersten Spulen herausnehmen lassen.
Gemäss dem ebenfalls Gegenstand der Er findung bildenden Verfahren wird die er wähnte Isolation hergestellt, indem zunächst die äusserste Eingangsspule allein, dann die zweite zusammen mit. der ersten, darauf die dritte zusammen mit den beiden vorher gehenden und weiterhin je eine Spule mehr bis zur Erschöpfung der n Eingangsspulen umbandelt wird, so dass eine nach dem Wick lungsende zu sich verstärkende, gestaffelte Isolation entsteht, und dass dann die Isolier- hüllen von wenigstens (n- 1)
Eingangs spulen längs ihrem Umfang in einer zur Spu- lenachse senkrechten Ebene aufgeschnitten und zu einem Schirm aufgebogen werden. Es müssen so viele Spulen von der Umwick lung erfasst werden, als Schirmringe ge- V"ünscht werden, und diese wieder hängen in ihrer Zahl ab von der Höhe der elektrischen Spannung, gegen die zu isolieren ist. Es kann darauf verzichtet werden, sämtliche Umban- delungen. .aufzuschneiden, da es unter Um ständen zweckmässig ist, wenigstens die erste geschlossen zu lassen.
In .der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsformen der Erfindung dargestellt, denen allen gemeinsam ist, dass die Schirm ringe auf der dem Isolierzylinder zugewand ten Seite sa viele Isolierlagen bilden, als Schirme vorhanden sind, dass sie sich aiber in den Zwischenraum zwischen je zwei benach barten Eingangsspulen hinein einzeln als ZVinkelflan,chen fortsetzen. In allen Figuren sind nur die obersten sieben Spulen des Wick lungseinganges einer Transformatorsäule ver anschaulicht.
Von diesen geben das obere Joch hin lie genden Spulen 1-7 sind die vier obersten 1-4 als Eingangsspulen mit verstärkter Iso lation versehen, die mit einer ihrer zylindri- sehen Flächen satt am Haupt-Isolierzylinder 8 anliegt. Dieser umschliesst den. Eisenkern 17. Die Eingangsspulen 1-4 weisen verschie dene, entsprechend dem Durchmesser ihrer Einzelisolierhüllen abgestufte Innendurch messer auf. Der Gesamtunterschied der Spu- lenradien ist also gleich der radialen Gesamt dicke aller Schirmringe.
Die Fig. 1 und 2 erläutern die Herstel lung der Eingangss:pulenisolation. Die oberste, gegen das Joch hin liegende Spule 1 ist zu- sam:men mit dem auf ihr liegenden metal lischen Schutzring 16 mit, einer geschlossenen Isolierbandage 9 bewickelt.
Wie Fig. 1 zeigt, wird dann die so isolierte Spule 1 auf die Spule 2 gelegt und mit einem mehrteiligen Holzring 18 als Schablone bedeckt. Dieses ringförmige, aus zwei Spulen 1 und 3, der Isolation 9 und der Ringschablone 18 be stehende Gebilde wird nun wieder mit Ban dagen bewickelt, bis seine Isolierhülle 10 ent steht.
Dieser Ring wird nun mit Spule 3 und einer weiteren mehrteiligen Ringschablone 19 mit der Isolierbandhülle 11 bedeckt, und schliesslich umwiehalt man die Hülle 11 samt ihrem Inhalt, vermehrt um die Spule 4 und den Schablonenring 20 mit Bandlagen so lange, bis die Isolierhülle 1? fertig ist. Auf diese Weise entsteht die aus Fig. 1. ersicht liche Anordnung.
Nunmehr werden nacheinander die Isolier- hüllen 9-12 an ihrer untern, demIsolierzylin- der 8 abgewandten umlaufenden Kante längs der untern, äussern Kante der ihnen jeweils zugeordneten Spule auf-eschnitten, und zwar zuerst die Hülle 12. Sie wird, wie aus Fib. 2 zu ersehen, nach oben und aussen gebogen, wobei sich die einzelnen Papierbandlagen, entsprechend dem wachsenden Durchmesser, gegeneinander verschieben.
Nunmehr wird die Holzringsehablone 20 in einzelnen Teilen seitlich herausgenommen und durch kleinere Abstützklötze 15 ersetzt. Nacheinander wer den dann weiterhin die Isolierhüllen 11 und 10 aufgeschnitten und nach aussen flansch- förmig aufgebogen, jeweils unter Wegnahme der Ringschablonen 19 und 18 und Ersatz durch Abstützklötze 14 und 13. Die Isolier hülle 9 der obersten Spule 1 kann ebenfalls aufgeschnitten oder aber, wie in der Zeich nung dargestellt, geschlossen bleiben.
Die Bandlagen der Schirme 10, 11 und 12 glemäss Fig.2 können dann noch ganz oder teilweise, auch punktweise untereinander ver klebt oder zusammengebacken werden, falls sie nieht in sich steif genug sind. Hierzu kann mit Vorteil ein härtbarer Kunststoff verwendet werden. Das. Aufschneiden und Aufbiegen der Umbandelungsteile zu Schir men kann vor oder nach dem Aufschieben der vier Eingangsspulen auf den Isolierzylin der vorgenommen werden. Wie erwünscht, werden -auf diese Weise die Eingangsspulen um so stärker isoliert, je näher sie am Joch liegen.
An Stelle von Papier können für die Um bandelung der Eingangsspulen auch andere elektrisch hochwertige, durchschlagsfeste Fo lien verwendet werden, z. B. Presss pan, kunst stoffgetränkte Faserstoffbänder oder Kunst stoffolien, vorzugsweise solche thermoplasti scher Art. Auch der Isolierzylinder 8 kann aus aufgerolltem Papier oder aus Hartpapier, aber auch aus einem innern Hartpapierzylin- der und darauf gewiekeltem Papier bestehen.
Um das elektrische Feld gegen den Eisenkern 17 günstig zu gestalten, kann der Zylinder 8 nahe an seiner innern Oberfläche eine lei tende, mit dem Eisenkern elektrisch verbun dene Schicht enthalten.
In Fig. 3 ist eine Isolation zweier konzen trischer Wicklungsenden gegeneinander und Segen Eisen dargestellt. Das Herstellungs verfahren ist sinngemäss dasselbe wie im Bei spiel der Fig. 1 und 2., nur sind es hier gröss tenteils nicht Winkelringe, sondern U-för- mige Ringe, die als Schirme im Endfeld der Wickhingen dienen. Die Zahl der Schirme wird praktisch meist grösser sein als in Fig. 3, in der der Klarheit wegen nur je drei Schirme dargestellt sind. Es können z.
B. in gleicher Weise wie Schirm Nr. 31 auch von der innern Wicklung aus solche Winkelschirme aus gehen, welche die innere und die äussere Wioklung zusammen gegen das Joch ab schirmen.
In Fig.3 bedeuten: 1-7 Spulen der innern Wicklung, 21-27 Spulen der äussern Wicklung, 9-11 Schirme der innern Wicklung, 29-31 Schirme der äussern Wicklung, 8, 35, 36 Isolierzylinder, 17 Eisenkern, 28 Joch.
Zwischen den U-förmigen Schirmen 10 und 11 und dem zylindrischen Schirm 3,6 sind Distanzstücke 32- und 3!3 angebracht. Die U-Schirme können durch Verklebung der Pa piere oder auch nur durch Schnurbandagen 34 in ihrer Form festgehalten werden.
Bei dem Beispiel nach Fig. 4 ist eine aus zwei Spulengruppen 1-7<B>...</B> und 2-1-27<B>...</B> bestehende Hochspannungswicklung gegen zwei Niederspannung wicklungen 3,7 und 38 und gegen Eisen 17 zu isolieren. Die eine Niederspannungswicklung 37 liegt innerhalb, die andere 38 ausserhalb der Hochspannungs wicklungen. Die Isolation ist aus den Zylin dern 8 und 35, den Bandagen 9 und 29 und den Winkelringen 10, 11, 12 und 30, 31 auf gebaut.
Aus den Fig. 2-4 ist erkennbar, dass die Winkel- und U-Schirme sich bei allfällig nötig werdender Demontage des Transforma tors durch axiale Verschiebung auf den Hauptis olierzylindern herausnehmen lassen. Nach der Erfindung ist es möglich und zweckmässig, die Schirme so zu formen, dass sie im wesentlichen überall senkrecht zu den elektrischen Feldlinien stehen.
Auch besteht die Möglichkeit, die Um- bandelung (10) der Eingangsspulen entspre chend Fig. 5 im Raume ausserhalb der Spu len in mehrere dünnere Schirme (39, 40!, 41) aufzuspalten, die voneinander distanziert sind. So werden die gesamten Feldlinien- längen von Schirm zu Schirm klein, wodurch die Schirmwirkung besonders günstig wird.
Isolation of the input coils of transformers and methods of their manufacture. The latest development in transformer construction aims to isolate the angles from the iron and from each other by means of a solid insulating material, preferably oil-impregnated paper of excellent electrical strength. But you want the already generally used insulation of the winding ends by ringför shaped, in cross section z. B.
Retain winked and U-shaped shields, as this form of insulation has proven itself best for the winding ends that are most difficult to isolate and their appropriate structure mostly for reducing them. contributes to the dimensions.
A known insulation system of this type is characterized in that the shielding rings, which form a type of flanges, are formed by axial cuts at the ends of a cylinder wound from a paper web and by bending out the sectors thus created. The disadvantage of this process is that, in the event of repairs, the entire insulation may have to be rebuilt,
as it is not possible to remove coils without cutting the insulation. But since the insulation between ('en' # ÄTicklunöen is almost completely filled with oil-impregnated paper of great electrical strength, the winding distance can be kept small, which is one of the advantages of this system.
For this reason, angle rings have already been pushed onto the ends of the insulating cylinders. It was necessary to arrange the entire input coils at a certain distance from the insulating cylinders and from the angle rings pushed onto them, several of which are placed one behind the other with oil gaps at high voltages.
to rinse them with oil on all sides. Naturally, this arrangement requires a lot of space: according to the invention, the disadvantages of the two types of insulation mentioned are eliminated without sacrificing the advantages of the former.
The insulation according to the invention carried by at least one insulating cylinder is characterized by a number n of ring-shaped shields consisting of insulating bond, each of which, referred to as the k-th shield, of the input coils to be counted from the winding end - the k first Coils wrapped at least on the side facing the support cylinder and the (k -f- 1) -th coil.
It is easy to see that the space between the windings can be filled almost completely with solid insulating material and that the outermost coils can be removed by removing them.
According to the method, which is also the subject of the invention, the insulation mentioned is produced by first using the outermost input coil alone, then the second together with. the first, then the third together with the two preceding ones and one more coil each is wrapped around until the n input coils are exhausted, so that a staggered insulation is created that becomes stronger after the end of the winding, and then the insulating sheaths of at least (n- 1)
Input coils are cut open along their circumference in a plane perpendicular to the coil axis and bent open to form a screen. As many coils have to be covered by the winding as shielding rings are desired, and the number of these again depends on the level of the electrical voltage to be isolated from. It is possible to dispense with all Umban - cut open, since it may be useful to keep at least the first one closed.
In .der drawing various embodiments of the invention are shown, all of which have in common that the screen rings on the side facing the insulating cylinder sa form many insulating layers, as screens are available that they over in the space between two neighbors revealed Continue in the input coils individually as Z angled flanges. In all figures, only the top seven coils of the winding input of a transformer column are illustrated.
Of these, the upper yoke lying down coils 1-7, the four top coils 1-4 are provided as input coils with reinforced insulation, which with one of its cylindrical surfaces lies snugly on the main insulating cylinder 8. This encloses the. Iron core 17. The input coils 1-4 have different inner diameters, graduated according to the diameter of their individual insulating sleeves. The total difference in the coil radii is therefore equal to the total radial thickness of all shield rings.
Figs. 1 and 2 explain the produc- tion of the input: coil insulation. The uppermost coil 1, which lies against the yoke, is wound together with the metallic protective ring 16 lying on it with a closed insulating bandage 9.
As FIG. 1 shows, the thus insulated coil 1 is then placed on the coil 2 and covered with a multi-part wooden ring 18 as a template. This annular, consisting of two coils 1 and 3, the insulation 9 and the ring template 18 be standing structure is now again wound with Ban dagen until its insulating sleeve 10 is ent.
This ring is now covered with the coil 3 and a further multi-part ring template 19 with the insulating tape sleeve 11, and finally how one encircles the sleeve 11 and its contents, increased by the coil 4 and the template ring 20 with layers of tape until the insulating sleeve 1? is done. In this way, the arrangement shown in FIG. 1 arises.
Now, one after the other, the insulating sleeves 9-12 are cut open at their lower circumferential edge facing away from the insulating cylinder 8 along the lower, outer edge of the coil assigned to them, namely first the sleeve 12. It is, as in Fib. 2, bent upwards and outwards, whereby the individual layers of paper tape move against each other according to the growing diameter.
Now the wooden ring template 20 is removed laterally in individual parts and replaced by smaller support blocks 15. One after the other, who then continue to cut the insulating sleeves 11 and 10 and outwardly flanged upward, removing the ring templates 19 and 18 and replacing them with support blocks 14 and 13. The insulating sleeve 9 of the uppermost coil 1 can also be cut open or, as shown in the drawing, remain closed.
The tape layers of the screens 10, 11 and 12 glemäss Fig.2 can then still completely or partially, also pointwise ver glued or baked together, if they are not rigid enough in itself. A hardenable plastic can advantageously be used for this purpose. The. Cutting and bending of the Umbandelungsteile to Schir men can be done before or after sliding the four input coils onto the Isolierzylin. In this way, as desired, the closer they are to the yoke, the more insulated the input coils.
Instead of paper, other electrically high-quality, puncture-resistant foils can be used for the order of the input coils, eg. B. Presss pan, plastic impregnated fiber strips or plastic films, preferably those thermoplastic shear type. The insulating cylinder 8 can also consist of rolled paper or hard paper, but also of an inner hard paper cylinder and paper wrapped on it.
In order to make the electric field against the iron core 17 favorable, the cylinder 8 can contain a lei tend, electrically verbun dene layer on its inner surface close to the iron core.
In Fig. 3, an isolation of two concentric winding ends from each other and blessing iron is shown. The manufacturing process is analogously the same as in the example of FIGS. 1 and 2, only here it is mostly not angled rings, but U-shaped rings that serve as screens in the end section of the Wickhingen. In practice, the number of screens will mostly be greater than in FIG. 3, in which only three screens are shown for the sake of clarity. It can e.g.
B. in the same way as screen no. 31 also go from the inner winding from such angle screens, which shield the inner and outer Wioklung together against the yoke.
In Fig. 3: 1-7 coils of the inner winding, 21-27 coils of the outer winding, 9-11 screens of the inner winding, 29-31 screens of the outer winding, 8, 35, 36 insulating cylinder, 17 iron core, 28 yoke .
Spacers 32- and 31 are attached between the U-shaped screens 10 and 11 and the cylindrical screen 3, 6. The U-umbrellas can be held in shape by gluing the paper or only by cord bandages 34.
In the example according to FIG. 4, one of two coil groups 1-7 <B> ... </B> and 2-1-27 <B> ... </B> existing high-voltage winding against two low-voltage windings 3.7 and 38 and to insulate against 17 iron. The one low-voltage winding 37 is inside, the other 38 outside of the high-voltage windings. The isolation is made of the Zylin countries 8 and 35, the bandages 9 and 29 and the angle rings 10, 11, 12 and 30, 31 built on.
From Figs. 2-4 it can be seen that the angle and U-screens can be removed by axial displacement on the main insulating cylinders if the transformer is to be dismantled. According to the invention it is possible and expedient to shape the screens in such a way that they are essentially perpendicular to the electric field lines everywhere.
There is also the possibility of splitting the wrapping (10) of the input coils according to FIG. 5 in the space outside the coils into several thinner screens (39, 40! 41) which are spaced apart from one another. The entire field line lengths from screen to screen are small, which makes the screen effect particularly favorable.