Anordnung zur Verbesserung der Stoiapannungsverteilung bei Transformatorwicklungen. Beim Auftreffen stossartiger Spannungen auf die Wicklungen von Transformatoren tritt eine durch die Wicklungskapazitäten allein bedingte Anfangsspannungsverteilung auf, was eine sehr grosse Beanspruchung der am Wicklungsanfang gelegenen Spulen bedeu tet. Es sind bereits viele Vorschläge gemacht worden, um die Spannungsverteilung über die Wicklung beim Auftreffen einer Stossspan nung günstiger zu gestalten.
Um eine günstige Anfangsverteilung der Stossspannung zu er reichen, ist bei Zylinderwicklungen beispiels weise vorgeschlagen worden, die zu schüt zende Wicklung zwischen platten- oder zylin- derförmigen Elektroden einzubauen. Dabei ergeben sich aber unförmige Konstruktionen und ausserdem noch der Nachteil, dass die Wicklung treppenförmig gestaltet werden muss.
Die häufig vorgeschlagenen kapazitiv wirkenden Schirme, welche an den Wicklungs anfang angeschlossen werden, beanspruchen ebenfalls viel Raum und können in der Re gel nur bei einfachkonzentrischen Anordnun gen ausserhalb der Oberspannungswicklung angebracht. werden. Die Ränder dieser Schirme müssen nämlich, da sie das Potential des Wicklungseinganges führen, an der dein Wicklungseingang abgewendeten Seite gegen über der Wicklung hochwertig isoliert bzw. von ihr weit abstehend angebracht sein. Wird dies nicht genügend berücksichtigt, so erleidet die Spannungsfestigkeit bei Betriebsfrequenz wegen des grossen Potentialunterschiedes ge gebenenfalls eine erhebliche Einbusse.
Inein- andengeschobene zylindrische Steuerorgane weisen wegen den bei Betriebsfrequenz auf tretenden Spannungsgradienten und scharfen Belagrändern ebenfalls Nachteile auf. Bei andern Ausführungen mit kapazitiv wirken den Schirmen bilden die Anschlussstellen der Schirme an den Wicklungen und die Verbin dungsleitungen von den Wicklungen zu den Schirmen schwer vermeidbare, elektrisch schwache Punkte. Das Gleiche gilt von dem Vorschlag, die Stossspannungsverteilung durch Verlagerung von Windungen der Wicklung zu beeinflussen, weil dabei elektrisch nach teilige Auskreuzungen der Windungen ent stehen.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Anordnung zur Verbesserung der Stossspan- nungsvert.eilung bei Transformatorwicklungen mit im Einzugsgebiet der Stossspannung in zwei koaxialen Lagen ohne Zwischenraum voneinander angeordneten, isolierten, metal lischen Ringen, von welchen die Ringe einer Lage an der Oberspannungswicklung des Transformators unmittelbar anliegen.
Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, dass lediglich der dem Einzugsgebiet der Stoss spannung am nächsten gelegene Ring galva nisch mit der Oberspannungswicklung ver bunden ist und dass ferner die Ringe beider Lagen in der Achsenrichtung sich mit ihren Rändern überdecken.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung schematisch im Teil- schnitt durch ein Wicklungsende eines ein- fachkonzentrischen Transformators darge stellt.
Mit a ist die zunächst der Kernsäule b des Magnetgestelles angeordnete zylindrische Unterspannungswicklung bezeichnet, c ist die aussen gelegene Oberspannungswickhing, die aus Scheibenspulen aufgebaut und ebenfalls zylindrisch ist.
Zwischen den Wicklungen a, c befindet sich die aus Lagenpapier gewickelte Isolation d, die über die Stirnenden der Ober- spannungswicklung verlängert ist. e, ist ein Endschutzring. Zwischen der Oberspannungs- wicklung c und dem Isolierwickel d sind zwei koaxiale Lagen von isolierten, metallischen Ringen dl, g;
ohne Zwisehenratun vonein ander angeordnet, von welchen die eine Lage mit den Ringen g2 an der Oberspannungswick- limg c und die andere Lage mit den Ringen g, an dem Isolierwickel d anliegt.
Nur der dem Einzugsgebiet der Stossspannungen am näch sten gelegene Ring g, ist mit der Oberspan nungswicklung galvanisch durch den Leiter h verbunden. Alle übrigen Ringe g1, g2 der bei den koaxialen Lagen überdecken sich mit ihren Rändern in der Axenrichtung, so dass die Ringe beider Lagen abwechselnd ohne me tallische Verbindung so gekoppelt sind, dass die angestrebte Anfangsverteilung der Stoss spannung erreicht ist.
Dabei speist die der Oberspannungswicklung abgewendete Ring lage die innerhalb derselben liegenden, ein fremdes Potential führenden Teile, so dass die Wicklung selbst diesen Kapazitätsstrom nicht führen muss und deswegen zwischen den Wicklungsteilen keine hohen Spannungsgra dienten auftreten können. Darüber hinaus wird zufolge der selbsttätigen Einstellung der Potentiale das Auftreten ungünstiger Span- nungsunterschiede auch bei Betriebsfrequenz vermieden. Durch Wahl der Länge der Überdeckung der Ringe der beiden Lagen kann die Kapa zität zwischen den Lagen in gewünschter Weise verändert werden.
Der gleiche Zweck wird erreicht, wenn die sich mit den Rändern überdeckenden Ringe mit unterschiedlicher axialer Länge oder unterschiedlicher Dicke der Ringisolation ausgeführt werden. Durch den Wegfall der innern .galvanischen Verbin dungen der Ringe untereinander und der Ringe mit den Spulen werden schwache Punkte weitgehend beseitigt.
Die erfindungsgemässe Anordnung ist auch bei Transformatoren mit doppelkonzentrischer Wicklung anwendbar. In diesem Falle werden auf jeder Seite der zylindrischen Oberspan nungswicklung zwei koaxiale Lagen isolierter leitender Ringe in der oben beschriebenen Weise so angeordnet, dass die Ringe der einen Lage an der Wicklung anliegen und die Ringe der andern Lage den Teilen mit einem ihr fremden Potential zugewandt sind. Anstatt die Ringe g1, g2 aus z. B. antima gnetischem Stahl herzustellen, kann man sie auch aus metallisiertem Hartpapier herstel len. Die Ringe werden zweckmässig geschlitzt.
Das Einzugsgebiet der Stossspannung kann sowohl am Ende der zu schützenden Wickhmg als auch in der Mitte derselben liegen. Unter Einzugsgebiet der Stossspannung ist der Teil der Wicklung zu verstehen, der der Oberspan nungsklemme benachbart ist.
Arrangement to improve the shock voltage distribution in transformer windings. When sudden voltages hit the windings of transformers, an initial voltage distribution occurs solely due to the winding capacities, which means that the coils located at the beginning of the winding are subjected to very high loads. Many proposals have already been made to make the voltage distribution over the winding more favorable when a surge voltage occurs.
In order to achieve a favorable initial distribution of the surge voltage, it has been proposed, for example, for cylinder windings to install the winding to be protected between plate-shaped or cylinder-shaped electrodes. However, this results in misshapen constructions and also the disadvantage that the winding has to be designed in a stepped manner.
The frequently proposed capacitive screens, which are connected to the beginning of the winding, also take up a lot of space and can usually only be attached outside the high-voltage winding in the case of single-concentric arrangements. will. The edges of these screens must namely, since they carry the potential of the winding input, on the side facing away from your winding input, be insulated to a high quality from the winding or attached far away from it. If this is not sufficiently taken into account, the dielectric strength at the operating frequency may suffer a considerable loss because of the large potential difference.
Cylindrical control elements pushed into one another also have disadvantages because of the stress gradients and sharp pavement edges that occur at operating frequency. In other designs with a capacitive effect, the shields' connection points to the windings and the connecting lines from the windings to the screens form electrically weak points that are difficult to avoid. The same applies to the proposal to influence the surge voltage distribution by shifting the turns of the winding, because electrically after part cross-overs of the windings arise.
The invention now relates to an arrangement for improving the surge voltage distribution in transformer windings with insulated, metallic rings arranged in two coaxial layers without a gap in the catchment area of the surge voltage, of which the rings in one layer are in direct contact with the high-voltage winding of the transformer .
The characteristic of the invention is that only the ring closest to the catchment area of the surge voltage is galvanically connected to the high-voltage winding and that the rings of both layers in the axial direction also overlap with their edges.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically in partial section through a winding end of a single concentric transformer.
With a, the cylindrical low-voltage winding initially arranged on the core column b of the magnet frame is designated, c is the high-voltage winding located on the outside, which is made up of disc coils and is also cylindrical.
Between the windings a, c there is the insulation d, wound from layer paper, which is extended over the front ends of the high voltage winding. e, is an end protection ring. Between the high-voltage winding c and the insulating winding d are two coaxial layers of insulated, metallic rings dl, g;
arranged without Zwisehenratun vonein other, of which the one layer with the rings g2 on the high voltage winding c and the other layer with the rings g on the insulating coil d.
Only the ring g closest to the catchment area of the surge voltages is galvanically connected to the high voltage winding through the conductor h. All other rings g1, g2 of the coaxial layers overlap with their edges in the axial direction, so that the rings of both layers are alternately coupled without a metallic connection so that the desired initial distribution of the surge voltage is achieved.
The ring layer facing away from the high-voltage winding feeds the parts that lie within it and carry an external potential, so that the winding itself does not have to carry this capacitance current and therefore no high voltage gradients can occur between the winding parts. In addition, as a result of the automatic setting of the potentials, the occurrence of unfavorable voltage differences is avoided even at the operating frequency. By choosing the length of the overlap of the rings of the two layers, the capacity between the layers can be changed as desired.
The same purpose is achieved if the rings that overlap with the edges are designed with different axial lengths or different thicknesses of the ring insulation. By eliminating the inner .galvanischen connections between the rings and the rings with the coils weak points are largely eliminated.
The arrangement according to the invention can also be used in transformers with double concentric winding. In this case, two coaxial layers of insulated conductive rings are arranged on each side of the cylindrical high-voltage winding in the manner described above so that the rings of one layer lie against the winding and the rings of the other layer face the parts with a potential foreign to them . Instead of the rings g1, g2 from z. B. produce anti-magnetic steel, you can herstel len from metallized hard paper. The rings are conveniently slotted.
The catchment area of the surge voltage can be either at the end of the Wickhmg to be protected or in the middle of it. The catchment area of the surge voltage is to be understood as the part of the winding that is adjacent to the high voltage terminal.