CH281865A - Elektrischer Apparat. - Google Patents

Elektrischer Apparat.

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CH281865A
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housing
dielectric
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fluorocarbon
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Inventor
Corporation Westingho Electric
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Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
    • H01F27/18Liquid cooling by evaporating liquids

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  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)

Description


  Elektrischer Apparat.    Die vorliegende Erfindung bezieht sieh     auf     einen     elektrischen    Apparat mit einem in  einem dichten Gehäuse angeordneten und da  gegen isolierten elektrischen Leiter.  



  Es ist in der Elektroindustrie bekannt, in       geschlossenen    elektrischen Apparaten ein flüs  siges     Dielektrikum        anzuwenden,    in dein die  darin betriebenen elektrischen Elemente  untergetaucht sind, und zwar zur Kühlung  der elektrischen Elemente und zur elektri  schen Isolation der Elemente gegeneinander,  als auch von dem Gehäuse, in dem dieselben  untergebracht. sind.

   Es haben sieh jedoch da  bei     gewisse    Nachteile gezeigt, die bei der     Iler-          s        -tellung   <B>-</B>     und        beim        Gebrauch        solcher        durch        ein     flüssiges     Dielektrikum    isolierten Apparate       entstehen.    Ein Nachteil ist die Notwendigkeit,  grosse Mengen des flüssigen     Dielektrikums     verwenden     zit        müssen,    beispielsweise Öl,

   chlo  riertes     Diphenyl    oder dergleichen. Transfor  inatoren erfordern etwa 1,900 Liter des flüs  sigen     Dielektrikums    für 1,000<B>kV A</B>     Leistime:.     Die flüssigen     Dielektrika    erfordern     fiberwa-          ehung    und Wartung, da dieselben durch die  Reaktionen mit in den Transformator eindrin  gender Feuchtigkeit oder Luft verunreinigt  und geschädigt werden und dabei eine     Ver-          schlechterung    ihrer Isolationswerte erleiden.

    Ein elektrischer Lichtbogen, der sich inner  halb eines mit einem flüssigen     Dielektrikum     gefüllten Apparates     ausbildet,    führt entweder  zu einer Explosion oder zu Bränden, wenn  das flüssige     Dielektrikum    ein Mineralöl ist,    während andernfalls korrosive und schädi  gende Halogendämpfe entstehen, falls     ein     chloriertes     Flüssigkeitsdielektrikum    verwandt  ist, mindestens aber zu einer Korrosion des  Innern des Apparates.  



  Eine neuere Entwicklung elektrischer Ap  parate sind die sogenannten Trockentypen,  gasgefüllte oder luftgekühlte Transforma  toren, welche verschiedene Nachteile vermei  den, die beim     Gebrauell    flüssiger     Dielektrika     entstehen. Immerhin besitzt. auch der gas  gefüllte Transformator eine Anzahl beson  derer Nachteile,     beispielsweise    die Notwen  digkeit, in den     Wicklungen    entsprechende  Mittel zur     Eindringungs.    und     Durchfluss-          möglichkeit    der Luft oder     des    andern Gases  vorzusehen, um eine genügende Kühlung der  elektrischen Elemente zu gewährleisten.

   Da  bei sind feste     Isolierzwischenlagen    zwischen  den     Wicklungen    und geerdeten Teilen nur  beschränkt anwendbar, wegen der Notwendig  keit,     Luftleitungen    hinter den     Wieklungen     anzuordnen; beim Fehlen solch fester     Isolier-          zwisehenlagen    begrenzt aber die     h\berschlags-          oder        Durchschlagsspannung    zwischen den       Wieklungen    und den geerdeten Teilen die  anwendbaren Spannungen.

   Der Kern und die  Spule eines gasgefüllten Transformators sind  für eine bestimmte Nennleistung grösser als in  einem     flüssigketsgekühlten    Transformator.  Der Trockentransformator stellt auch be  trächtlich grössere Fertigungsprobleme als der  flüssigkeitsgekühlte Transformator. Dies be-      dingt eine bedeutend     sorfältigere,    konstruk  tive Vorarbeit. So müssen die festen Isolatio  nen in den     Wieklungen    viel schwerer aus  geführt werden als bei einem mit flüssigem       Dielektrikum    gefüllten Apparat.

   Luftgefüllte       Transformatoren    haben eine sehr gerinne       Überlastungskäpazität,    was ihre Fähigkeit  zum Betrieb oberhalb ihrer     Nennwertska.pa-          zität    begrenzt. und ihre Zuverlässigkeit beein  trächtigt, im Gegensatz zu einem mit einem  flüssigen     Dielektrikum    gefüllten Apparat.  



  Der elektrische Apparat gemäss der vor  liegenden Erfindung kennzeichnet sieh da  durch, dass Mittel angeordnet sind zur Ver  teilung einer dünnen Schicht eines flüssigen,  Fluor und Kohlenstoff enthaltenden     Dielek-          i.rikums    über den elektrischen Leiter, so dass  die Kühlung des Leiters hauptsächlich     durch     Verdampfung des zugeführten, flüssigen       Dielektrikums    bewirkt wird, und die Dämpfe  des     Dielektrikums    zur Isolation des Leiters  dienen.  



  Ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel ist.  im     Zusammenhang    mit der beiliegenden Zeich  nung erläutert.  



       Fig.    1 ist ein Längsschnitt durch einen  Transformator gemäss der Erfindung.  



  Fis. ? ist eine graphische Darstellung der  Durchschlagsspannung in Kilovolt (Ordinate)  in Abhängigkeit des Druckes gewisser Gase in       Zentimeter-Quecksilbersäule    (Abszisse).  



  Fis. 3 ist eine graphische Darstellung der       Stossspannungfestigkeit    von     Dielektrika    in  Kilovolt in Abhängigkeit des Gasdruckes in       Zentimeter-Quecksilbersäule.     



  Ein geschlossener elektrischer Apparat,  gemäss der vorliegenden Erfindung, besitzt. in  vielen Hinsichten die Vorzüge der mit einem  flüssigen     Dielektrikum    gefüllten Bauart     und     ebenso die Vorzüge der gasgefüllten Bauart  elektrischer Geräte, während er nur wenige  Nachteile jedes dieser     Apparatetypen        auf-          weist,    und enthält darüber hinaus verschie  dene, nur ihm eigene Vorzüge. Im besonderen  werden die unter Strom stehenden Elemente  oder     Wicklungen    des Apparates durch ein  Übergiessen oder Übersprühen mit flüssigem         Fluorkohlenstoff    'gekühlt, dessen Siedepunkt.  zwischen 50 und 150  C bei Atmosphären  druck liegt.

   Der     Fluorkohlenstoff    kühlt die  elektrischen     Windungen    hauptsächlich     duren     seine Verdampfung. Die entwickelten Fluor  kohlenstoffdämpfe schlagen sieh entweder an  den Innenwänden des umschliessenden     (Tehäu-          ses    nieder, in     weleheiu    die     Wieklungen    ange  ordnet sind, und kondensieren durch die Be  rührung mit den verhältnismässig kalten Wän  den desselben, oder werden in einem besonde  ren Kühler oder     dergleielien    kondensiert.

   Der  kondensierte, flüssige     Fluorkohlenstoff    und  diejenige     Fluorkohlenstoffnienge,    welche  nicht.     verdampft        w2irde,    während sie über die  elektrischen     Wicklungen    gesprüht oder gegos  sen wurde, wird hernach gesammelt und aufs  Neue über die     Wieklun    gen gesprüht oder ge  gossen. Es hat sich gezeigt, dass eine geringe       ':Henge    flüssigen     Fluorkohlenstoffes    zu einer  wirksamen Kühlung eines gegebenen elektri  schen Apparates ausreicht.

   So sind beispiels  weise für einen Transformator mit einem  Nennwert von 1000     kVA    ungefähr 38 Liter       Fluorkohlenstoff    genügend. Ein grösserer Be  trag von     Fluorkohlenstoff    kann jedoch als  Sicherheitsfaktor angewandt werden.  



  Die     Fluorkohlenstoffdämpfe    haben ausser  gewöhnliche elektrische Isolationseigenschaf  ten. Sie sind denjenigen anderer Gase über  legen, beispielsweise in ihren elektrischen Iso  lationswerten wie     Durchlagsfestigkeit,        Dielek-          trizitätskonstante,        dielektrischer    Verlustfak  tor und dem Widerstand gegen die Bildung  von     Koronaeffekten.    Die     Fluorkohlenstoffe     sind überragend in ihrer Stabilität gegen  Zersetzung durch chemische und thermische  Einflüsse und werden darin lediglich von den  permanenten Gasen übertroffen.

   Die flüssigen       Fluorkohlenstoffe    greifen die     handelsüblichen          Isolierwerkstoffe    und Lacke, wie sie bei der  Behandlung üblicher elektrischer Elemente.       beispielsweise    Wicklungen und Spulen, zur  Anwendung kommen, praktisch nicht an.  



  Für den vorliegenden Zweck geeignete       Fluorkohlenstoffe,    welche nur Fluor und  Kohlenstoff enthalten und deren Siedepunkte  innerhalb des Temperaturbereichs von 50 bis      150  C bei Atmosphärendruck liegen, sind bei  spielsweise:     Perfluorinethylcyclohexan,        Per-          fluordimethyleyelohexan,        Perfluorheptan,        Per-          fluorhexan,        Perfluortuluol,        Perfluorpropyl.-          c3-clohexan,        Perfluoräth,

  #-lej-clohezan    und     Per-          fluordiäthylcyclohexan.    Der     (lefrierpunkt     dieser     flüssigen        Fluorkohlenstoffe    liegt  wesentlich unter 0  C, so dass sie in  voller Sicherheit bei allen im Betrieb  erwarteten Umgebungsbedingungen anwend  bar sind.

   Die nachfolgende Aufstellung  bezieht sich insbesondere auf     Perfluor-          methylcy        clohexan    als Beispiel eines wirk  samen     Fluorkohlenstoffs,    doch sind auch an  der     Fluorkohlenstoffe    als Ganzes oder in Tei  len davon     einsetzbar    und Mischungen von  zwei, drei oder mehr     Fluorkohlenstoffen,     welche Siedepunkte     zwischen    50 und     150     C  besitzen, können wirksam angewandt werden.

    Die physikalischen     Eigenschaften    von Per  fluormethylcyclohexan sind:  Siedepunkt 76,3  C,       Verdampfungswärme    22 Kalorien pro  Gramm am Siedepunkt,  Spezifische Wärme 0,2 Kalorien pro  Gramm,  Spezifisches Gewicht 1,8,  Gefrierpunkt unter -50  C.    Zur Erläuterung der     Wirkungsweise    der  Erfindung diene     Fig.    1 der Zeichnung, die  einen     Transformator    10 mit einem dichten  Gehäuse 12 und einem Deckel 14 zeigt.

    Innerhalb des Gehäuses ist ein geerdeter  Tragrahmen 22 angeordnet, in welchem ein       bIagnetkern    20 und elektrische Spulen oder  Wicklungen 18 angeordnet sind, welche mit  einander zusammenarbeiten und so angeord  net sind, dass das Übergiessen oder über  sprühen derselben mit dem flüssigen     Dielek-          trikum    erleichtert ist. Feste     Isolierzwischen-          stücke    24 sind     zwischen    den Wicklungen und  dem geerdeten Rahmen 22 angeordnet. Die  Wicklungen sind mit Stromzuführungen 28       versehen,    welche durch den Deckel 14 mittels  Isolatoren 30 geführt sind.

   Der Boden 16 des  Gehäuses bildet, einen Sumpf 32, in welchem  ein Vorrat von     Fluorkohlenstoff,    beispiels-    weise     Perfluormethylcyclohexan,    ruht. Es ist.  zu beachten, dass der Vorrat von     Fluorkoh-          lenstoffen    in dem Sumpf 32 so klein gehalten  ist, dass er mit dem Kern 20 oder den     Wiek-          lungen    18 nicht. in Kontakt. kommt. Eine     ain     Grunde des Sumpfes 16 angeordnete Leitung  34 dient. zum Absaugen des     Fluorkohlen-          stoffes    von demselben durch die Pumpe 36.

    Die Pumpe 36 ist     innerhalb    eines Schutz  gehäuses 38 angeordnet, so dass sie gewartet  und gehandhabt werden kann, ohne das Ge  häuse 12 zu öffnen. Der von der Pumpe 36  kommende     Fluorkohlenstoff    geht durch das  Rohr 40 und von dort zu einer Sprüheinrich  tung 42 zur Verteilung des flüssigen Fluor  kolilenstoffes über     die    Spulen 18 und der.  Kern 20. Der Nebel 43 aus     flüssigem    Fluor  kohlenstoff verteilt sich als dünner Film über  die elektrischen Elemente und verdampft  frei, wenn Spule und Kern heiss sind, wobei  Spule und Kern gekühlt werden. Es hat sich  gezeigt, dass die so erzeugte Kühlung ausser  ordentlich     wirksam    ist.

   Die     entwickelten     Dämpfe des     Fluorkohlenstoffes    werden an  den Wandungen des Gehäuses 12 teilweise  kondensiert und der flüssige     Fluorkohlen-          stoff    fliesst zum Wiedergebrauch zurück in  den Sumpf 32. Die übrigen     Fluorkohlenstoff-          dämpfe    strömen     zu    einem Kühler 44, der am  Gehäuse 12 befestigt ist. Die Dämpfe treten  in den Kühler durch eine verhältnismässig  grosse     Einlassöffnung    46 und der konden  sierte, flüssige     Fluorkohlenstoff    läuft durch  einen kleineren     Auslass    48 in den Transfor  mator zurück.

   In manchen Fällen kann     auf     den Gebrauch eines Kühlers verzichtet wer  den, da die Wände des Gehäuses 12 und der  Deckel 14 genügen, um die entwickelte  Wärme an die Atmosphäre abzugeben.  



  Der in     Fig.    1 dargestellte Transformator  ist. gewichtsmässig leichter als ein mit einem  flüssigen     Dielektrikum    versehener     Eintauseli-          transformator    bei gleichem Nennwert. Die  elektrischen Elemente sind kompakter als in  einem luftgekühlten Transformator gleicher  Leistung. Ausserdem ist er feuersicher und  explosionssicher.     Cegenüber    der Konstruk  tion eines luftgekühlten Transformators ist.      die Bauweise bedeutend vereinfacht, da ein  massiver, geerdeter Kernträger 22 zur An  wendung gelangt und ausserdem keine Luft  leitungen erforderlich sind.  



  Ein mittlerer Transformator von 1000     kVA     entwickelt bei Vollast eine     Wärmemenge,    die  etwa 15 KW entspricht. Dieser Wärmebetrag  wird durch 5,5 Liter pro     -Minute    flüssiges       Perfluormethylcyclohexan    durch Verdamp  fung absorbiert. Dementsprechend muss die  Pumpe 36     mindestens    diesen Betrag von       Fluorkohlenstoff    der Sprüheinrichtung 42  zuführen. Vorzugsweise wird die Pumpe ge  nügend gross gewählt,     um    dieses Volumen  von flüssigem     Fluorkohlenstoff    zwei bis  viermal umzupumpen. Die     Begiessung    mit.

    einem Überschuss an     Fluorkohlenstoff    gibt  dem Gerät ein ganz besonderes Widerstands  vermögen gegen Überlastungen.  



  Die     Fluorkohlenstoffdämpfe    besitzen ausser  gewöhnliche elektrische Isolationseigenschaf  ten und     liefern    dementsprechend ein ausge  zeichnetes isolierendes Gas zur Isolation der  Wicklungen 18 gegeneinander, gegenüber  dem Gehäuse und gegenüber andern Teilen  des Apparates, wenn ein Potential zwischen       Wicklungen    und Gehäuse besteht. Gewöhn  lich ist das Gehäuse 12 mit. einem perma  nenten Gas gefüllt, beispielsweise Stickstoff  von ungefähr einer Atmosphäre Druck, ob  wohl je nach dem     Verwendungszweck    der  Druck wesentlich geringer oder grösser sein  kann.

   Bei ausgeschaltetem Apparat 10 bildet  das Stickstoffgas den grösseren Anteil des  Gases innerhalb des Gehäuses mit einem ge  ringen     Partialdruck    von     Fluorkohlenstoff-          dampf.    Wird der Transformator in Betrieb  genommen und steigt seine Temperatur über  die Umgebungstemperatur, so wird mehr und  mehr     Fluorkohlenstoffdampf    erzeugt und der  Druck innerhalb des Gehäuses 12 des Trans  formators steigt an.  



  In     Fig.    2 der Zeichnung sind die Durch  sehlagswerte dargestellt bei einem Abstand  von 5 mm zwischen Kugeln von 13 mm  Durchmesser von einzelnen und gemischten  Gasen, welche innerhalb eines grossen Druck  bereiches im Transformator vorhanden sind.    Kurve     ca    gilt für Stickstoff,     Kurre   <I>b</I> für       Perfluormethylcvclohexan,    und Kurve c für  ein Gemisch von beiden Stoffen. Beim aus  schliesslichen     Vorhandensein    von     Stickstoff     (Kurve     a)    bleibt die     Durchschlagsspannunn     bei einer Atmosphäre Druck unter ungefähr  1.0 Kilovolt.

   Wird     zii    Stickstoff bei Atmos  phärendruck (760 mm     Hg)        Perfluormethyl-          cyelohexan    zugeführt, wie im Punkt. A dar  gestellt, so ergibt sich ein scharfes Ansteigen  der     Durehschlagsfestigkeit    (Kurve c). Wird  noch mehr     Perfluormetlivlev        clohexan    zuge  geben, so steigt die     Durehsehlagsspannung     sprungartig, so     da.ss    bei einem     CTesamtdruck     von ungefähr 850 mm     Hg    die Durchschlags  festigkeit des Gemisches ungefähr 30 Kilovolt  beträgt..

   Bei zwei Atmosphären Druck,     glei-          eherweise    bestehend aus Stickstoff und     Per-          fluormethvlc@#clohexan-Dämpfen,    beträgt die  Durchschlagsfestigkeit ungefähr 73 Kilovolt.  



  Eines der kritischen     -Merkmale    eines       Transformators    ist seine     Stossspa.nnungsfe-          stigkeit.Werden    solche     hohen    Stossspannun  gen nicht beherrscht, so     %vird    dadurch das  Anwendungsfeld eines Transformators erlieb  lieh     eingeschränkt;    er erleidet. Schaden, wenn  ein Blitzstrahl oder     andere    Hochspannungs  stösse den     Transfoiniatorstromkreis    treffen.

         Fluorkohlenstoffgase    haben eine ausgezeich  nete     Stolspannungsfestigkeit,    und die mit  denselben versehenen Transformatoren wider  stehen allen normalerweise vorkommenden  Stossspannungen. In     I'ig.    3 der Zeichnung  ist die     Stossspannungsfestigkeit    von Stick  stoff- und     Perfliiorniethvleveloiiexan-Stielz-          stoff-Gasgemischen    dargestellt, welche mit.       Vierkantelektroden    von 13 mm Seitenlänge,  die im Abstand von 51. mm innerhalb des Ga  ses angeordnet waren, gemessen wurde.

   Die  Kurven a' und a" gelten für Stickstoff. und  c' und c" für ein     Stiekstoff-Perfluormethv    1  cyclohexan-Gemiseli, wobei die voll ausgezo  genen. Kurven     a'    und c' sieh auf die positive       Stossspannungsfestigkeit,    und die gestrichel  ten Kurven     a"    und c" auf die negative Stoss  spannungsfestigkeit     beziehen.    Die positive       Stossspannungsfestigkeit    von Stickstoffgas al  lein wird, bei Zusatz von Perfluormethyl-           cyclohexan,    ungefähr verdreifacht, während  die negative     Stossspannungsfestigkeit    sogar  noch mehr verbessert wird.  



  Die Anwendung von     Fluorkohlenstoff    als  Kühlmittel zur     t\bersprühung    - elektrischer  Apparate     steigert    das mögliche     kV        A-Verhä.lt-          nis    bei der     Heisstellung    von     feuer-    und explo  sionssichern Apparaten. Sie ermöglicht wei  terhin eine Steigerung der Spannung von der       gegenwärtigen    Grenze von ungefähr     13,000     Volt für luftgekühlte Transformatoren auf  30,000 Volt und darüber.  



  Ist das Gehäuse 1.2 genügend stark kon  struiert, um Drücken     zu    widerstehen, so kann  die innere Atmosphäre lediglich aus     Fl        uor-          kohlenstoffdämpfen,    beispielsweise     Perfluor-          metliy        ley        elohexan    bestehen.

   Selbst. bei gerin  gen     Umgebungsteml)eraturen    entwickelt     Per-          fluormethylcyclohexan    einen merklichen     CTas-          druck.    Aus der     Peilluormetlivlevclohexän-          kurve    in     Fig.        \?    geht hervor, dass dasselbe  eine     sehn    hohe Durchschlagsfestigkeit selbst  bei geringen Drücken aufweist, so dass bei  einem absoluten Druck von 1.00     inin        IIg    die       Perfluormethyleyclohexandämpfe    eine Durch  schlagsfestigkeit von ungefähr 15 Kilovolt  besitzen,

   welche diejenige des Stickstoffs bei       Atmosphärendruck        übertrifft.    Selbst, bei 0  C  beträgt der Dampfdruck ungefähr 10 mm     IIg     und die     Durchschlagsfestigkeit    etwa 10 Kilo  volt. Der Dampfdruck und die Durchschlags  festigkeit von     Perfluornietliylcyclohexan     steigt sprunghaft an, sobald die Temperatur  des Transformators ansteigt, so dass der  Transformator in allen Fällen vorschrifts  mässig isoliert ist.

   Bei einem ungefähren Ab  solutdruck von 700 mm     H-    ist die Durch  schlagsfestigkeit von     Perfluormethylcy        clo-          hexandämpfen    gleich derjenigen von     Trans-          formatoröl    bei einer Funkenstrecke von 5 mm.  Ferner gewährleisten     Mischungen    aus zwei  oder mehreren     Fluorkohlenstoffen,    von denen  wenigstens einer einen hohen Dampfdruck bei  niedrigen Temperaturen besitzt, einen gleich  wertigen Isolationswiderstand selbst bei sehr  niedrigen     Umgebungstemperaturen.     



  Die im     Vorstehenden    beschriebene Anord  nung kann weiterhin     dadurch    verbessert wer-    den, dass Mittel zur Verdrängung eines nicht       kondensierbaren    Gases in einen Raumteil des  Gehäuses vorgesehen sind, der entfernt von  den arbeitenden     Betätigungselementen    ange  ordnet ist, so dass die     Fluorkohlenstoffdämpfe     zu den Gehäusewandungen strömen können  und dabei schneller kondensieren.

   In diesem  Zusammenhang sei erwähnt, dass das     Tran,3-          formatorgehäuse,    vorzugsweise zu Beginn,  mit Stickstoff oder einem andern, relativ trä  gen, nicht     kondensierbaren    Gas, beispiels  weise Helium, Argon, Neon, Kohlendioxyd,       Sehwefelhexafluorid    oder     Gernisehen    dersel  ben gefüllt wird, welche Gase ihre Funktion  als     Isolierungsgas    bei Atmosphärendruck hin  länglich erfüllen und auch die erforderlichen  elektrischen Eigenschaften hierzu besitzen.  Die Dichte dieser Gase sollte     zweckniä        ssiger-          weise    geringer sein als diejenige des Fluor  kohlenstoffdampfes.

   Der Druck des     St.iek-          stoffes    im Gehäuse beispielsweise, kann im  wesentlichen gleich dein atmosphärischen sein,  d. h. also 760 mm     Hg    oder weniger,     wenn    das  Gehäuse 12 teilweise einem     Vaeuum    und zu  andern Zeiten einem etwas grösseren als dem  Atmosphärendruck festigkeitsmässig wider  stehen kann.

   Eine Füllung eines typischen  flüssigen     Fluorkohlenstoffes,    beispielsweise  Per     fluorniethylcy        elohexan    wird dann in das  Gehäuse eingefüllt und übt einen     Teildruck     von wenigen hundert mm     Hg,    selbst bei  Temperaturen von unter 0  C aus. Wird der  Transformator 10 durch Stromzuführung zu  den Spulen 18 in Betrieb genommen, so steigt  die Temperatur von Spule und Kern mit der  angelegten Belastung. Die steigende Tempe  ratur von Spule und Kern allein bewirkt  schon eine Steigerung des Druckes der einge  schlossenen Gasatmosphäre.

   Ferner steigt  durch die Verdampfung des flüssigen Fluor  kohlenstoffes der     Partialdruck    des Fluor  kohlenstoffes schon bei geringen Temperatur  änderungen wesentlich an. Da die     Fluorkoh-          lenstoffdämpfe    eine beträchtlich grössere  Dichte besitzen als Stickstoff, und da Fluor  kohlenstoffdämpfe an der Oberfläche von  Spule und Kern w'a'hrend des Betriebes lau  fend erzeugt werden, so wird das Stickstoff-      gas innerhalb des Gehäuses aufwärts getrie  ben. Der     Stickstoff    sammelt sich dabei in den  obern Teilen des Gehäuses an, und zwar un  gefähr proportional der Temperatur der       Wicklungen    bzw. des Gasdruckes.  



  Um eine wirksame Verdrängung des nicht       kondensierbaren    Gases, beispielsweise Stick  stoff, von den     Fluorkohlenstoffdämpfen    zu  ermöglichen, damit die     Fluorkohlenstoff-          dämpfe    ungehindert zu den Wänden 12 und  dem     Kühler        44    strömen können, und um da  mit die im Kern und Spule erzeugte     Wärme     wirksam abzuleiten, ist vorzugsweise ein ge  nügend grosser Raum oder ein entsprechender  Gasbehälter im obern Teil des Gehäuses für  den Stickstoff vorgesehen.

   Im untern Teil  des Gehäuses, also     um    den Kern und die  Spulen, herrschen dabei nur     Fluorkohlen-          stoffdämpfe,    die grundsätzlich frei von nicht       kondensierbarem        Stickstoff    sind. In manchen  Fällen ist das Gehäuse 12 genügend hoch  ausgeführt., so dass zur Verdrängung des       Stiekstoffes        genügend    freier Raum vorhan  den ist.

   Ein perforiertes Blech kann einige  Zentimeter über dem Sprührohr 42 ange  bracht werden,     Ein    den darunter befindlichen       Raum,    der jetzt. mit     Fluorkohlenstoffdämpfen     gefüllt ist, von dem     darüber        befindliehen,    mit  nicht     kondensierbarem    Gas gefüllten Raum  teilweise abzuschliessen. Das perforierte Blech       erschwert    die Mischung des nicht     kondensier-          baren    Gases mit den in     Bewegung    befindli  chen     Fluorkohlenstoffdämpfen.     



       Fig.    1 der Zeichnung zeigt ein Beispiel  einer     Gasverdrängungsvorrichtung.    In     die-          Beim        Betrieb        des        Transformators        wird     sem Ausführungsbeispiel ist am obern Teil  des Gehäuses entweder ein mit dem Gehäuse  zusammen aus einem Teil bestehender oder  auf dem Äussern desselben befestigter Gasbe  hälter 50 angeordnet, der mit dem Innern  des Gehäuses 12 durch die drosselnden  Durchgangsbohrungen 52 in Verbindung  steht.

   Das     Fassungsvolumen    des Gasbehälters  50 ist vorzugsweise wenigstens halb so gross  wie der     CTasraum    des übrigen Teil: des     CTe-          häuses,    obwohl es für manche Zwecke gleich  gross und in andern Fällen grösser sein kann.    aus dem Gehäuse 1.2 durch die Durch  gangsbohrungen 52 in den Behälter 50 abge  drängt, und zwar infolge der Steigerung des       Gesamtgasdruckes,    herrührend von der Tem  peratursteigerung, und durch die kontinuier  liche Verdampfung des     Fluorkohlenstoffes,     wobei Dämpfe erheblich grösserer Dichte als  diejenige des Stickstoffgases erzeugt werden.

    Das Gas innerhalb des Gasbehälters 50 ent  hält einen viel kleineren Betrag an Fluor  kohlenstoff als die Gesamtatmosphäre inner  halb des     Gehäuses    12, zufolge der kontinuier  lichen     Anreieherung    der Dämpfe im untern  Teil des Gehäuses durch die Entwicklung der       Fluorkohlenstoffdämpfe.    Gewöhnlich ist der  Gasbehälter 50 kühler als der übrige Teil des  Transformators und alle darin befindlichen  überschüssigen     Fluorkohlendämpfe    (über dem       Partialdruck    des     Fluorkohlenstoffes    bei der  zugehörigen Temperatur) neigen dazu, darin  zu kondensieren und tropfen in den Sumpf  16 zurück.

   Daraus folgt, dass der     CTasdi-iick     des     Fluorkohlenstoffdampfes    im Gasbehälter  50 ein anderer wird, als derjenige innerhalb  des Gehäuses 12.  



  Es ist sehr     zweckmässig,    dass eine solche  Verdrängung von nicht     kondensierbarem    Gas  aus der Atmosphäre in dem Gehäuse 12 statt  findet, wenn die     elektrischen    Wicklungen  und der Kern Strom führen und Wärme ent  wickeln, zum Unterschied von der gemisch  ten Gasatmosphäre im Gehäuse, wenn der Ap  parat kalt und stromlos ist. Neben der Erzie  lung einer besseren     Wärmeübertragung    wird  damit die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses  12 steigend reicher an     Fluorkohlenstoffdämp-          fen,    welche weit höhere     dielektrische    Werte  als Stickstoff besitzen.  



  Obwohl die Zeichnung als Ausführungs  beispiel einen Transformator darstellt, so ist  dessen     ungeachtet    die Erfindung auch auf  andere Arten elektrischer Apparate, beispiels  weise Schalter, Kondensatoren, Generatoren,  Drosselspulen und dergleichen anwendbar.  Ferner kann der flüssige     Fluorkohlenstoff     dein Innern der Wicklungen zugeführt wer  den und durch die Spalten zwischen den  Windungen der     Wicklungen    austreten. In      der Praxis hat sieh die Anwendung der     über-          sprühung    am besten bewährt, doch sind auch  andere Mittel zur Aufbringung einer dünnen  Schicht des     Fluorlcohlenstoffes    auf die zu  kühlenden elektrischen Leiter anwendbar.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Elektrischer Apparat, mit einem in einem dichten Gehäuse angeordneten und dagegen isolierten elektrischen Leiter, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel angeordnet sind zur Verteilung einer dünnen Schicht eines flüs sigen, Fluor und Kohlenstoff enthaltenden Dielektrikums über den elektrischen Leiter, so dass die Kühlung des Leiteis hauptsäeh- lieh durch Verdampfung des zugeführten, flüssigen Dielektrikums bewirkt wird, und die Dämpfe des Dielektrikums zur Isolation des Leiters dienen. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.
    Apparat. nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum aus einem Fluorkohlenstoff mit einem Siede punkt von wenigstens 50 C bestellt.. 2. Apparat nach Patentansprueli und Un teranspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass der Fluorkohlenstoff einen Siedepunkt zwi schen 50 und 15011 C besitzt.. 3.
    Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ini untern Teil des Ge häuses ein Sumpf des flüssigen Dielektri- kunis enthalten ist, dass ferner eine Sprüh einrichtung und eine Pumpe zum Abzug des flüssigen Dielektrikums aus dem Sumpf und zur Zufuhr zur Sprüheinrichtung vorhanden sind. 4.
    Apparat nach Patentansprueli und Un teranspruch 3, mit einem Magnetkern und wenigstens einer Transformatoinvieklung in nerhalb des dichten Gehäuses, dadurch gekenn zeichnet, dass der Sumpf derart bemessen und angeordnet ist, dass der Kern und die Wick lung in dem flüssigen Gemisch nicht unter getaucht sind, wenn die gesamte Menge an flüssigem Dielektrikum sich im Sumpf be findet, dass ferner die versprühte Flüssigkeit zum Kühlen des Kerns und der Wicklung hauptsächlich durch Verdampfung dient und die entwickelten Dämpfe ein isolierendes Gas innerhalb des Gehäuses bilden. 5.
    Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiebnet, dass das Gehäuse ausser dem Fluor und Kohlenstoff enthaltenden Dielek- trikum ein permanentes Gas enthält. 6. Apparat, nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil des Gehäuses mit einem Be hälter derart versehen ist, dass bei steigendem CTasdruck innerhalb des Gehäuses, zufolge der Erwärmung des elektrischen Leiters, das per manente Gas in diesen Behälter verdrängt wird. 7. Apparat nach Patentanspruch und Un teransprüchen 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Volumen des Gasbehälters wenigstens die Hälfte des übrigen Gasrau mes beträgt. B.
    Apparat nach Patentansprueli und Un teransprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeich- tiet, dass der Gasbehälter mit dem Gehäuse durch mehrere Öffnungen für das Gas ver bunden ist. 9. Apparate nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das permanente Gas aus Stickstoff besteht.
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