CH345690A - High-voltage transformer with single-pole at core potential or at least approximately at core potential, double-concentric, layered winding - Google Patents

High-voltage transformer with single-pole at core potential or at least approximately at core potential, double-concentric, layered winding

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CH345690A
CH345690A CH345690DA CH345690A CH 345690 A CH345690 A CH 345690A CH 345690D A CH345690D A CH 345690DA CH 345690 A CH345690 A CH 345690A
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CH
Switzerland
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potential
core
disks
voltage
voltage transformer
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German (de)
Inventor
Bahrmann Karl
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Transform Roentgen Matern Veb
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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
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823Wires
    • H01F27/2828Construction of conductive connections, of leads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 Hochspannungstransformator mit einpolig auf Kernpotential oder mindestens annähernd auf Kernpotential liegender,    doppeltkonzentrischer,      lagenweiser   Wicklung Die vorliegende Erfindung    betrifft   einen Hochspannungstransformator, insbesondere Prüftransformator, Spannungswandler oder dergleichen. 



  Es sind bereits    Wicklungsaufbauten   für Hochspannungszwecke, insbesondere für    Hochspannungs-      Prüftransformatoren,   bekanntgeworden, die sich einer    doppeltkonzentrischen,      lagenweisen   Wicklung bedienen. Solche    Hochspannungs-Prüftransformatoren      sind   meist    einpolig   mit auf Kernpotential liegender Wicklung ausgebildet. Es sind in dieser    Ausführungsform   auch bereits Kaskaden mit mehreren Transformatoren zusammengestellt worden. 



  Des weiteren ist bekannt, die    lagenweisen,   konzentrischen Wicklungen in ihrer Länge kontinuierlich abzustufen, so    däss   gegenüber dem Kern bzw. dem Gehäuse in radialer Richtung ein entsprechend gleichmässiges Feld entsteht. Bei dieser Ausführungsform sind auch die Lagen bereits wechselweise miteinander verbunden worden, wodurch innerhalb des Kernfensters von innen nach aussen, vorausgesetzt,    dass   der Hochspannungspol im Innern liegt, ein kontinuierlicher Potentialzuwachs entsteht, womit eine radiale Potentialsteuerung über den Querschnitt des Kernfensters gegeben ist. 



  Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass die Isolierstrecken zwischen den einzelnen Lagen kleiner gehalten werden können und dadurch günstigere Feldverhältnisse durch die gleichmässige    Spannungsverteilung   zwischen Anfang und Ende jedes gegenüberstehenden, mit der    Wicklung   versehenen Isolierzylinders gegeben sind. Die radiale Potentialsteuerung über den Querschnitt des Kernfensters bringt jedoch nicht die notwendige gleichmässige Feldverteilung, da axial    zum   Kern eine noch nicht genügende Potentialsteuerung vorhanden ist. 



  Ausserdem ist es bekannt, bei    innen   und aussen mit Metallschilden versehenen Wicklungen an den Stirnseiten Schirmringe vorzusehen, um den störenden    Einfluss   der Erdkapazität der allseitig umschlossenen Wicklung zu    vermeiden.   Diese Schirmringe steuern zugleich das Feld in axialer Richtung. 



  Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen,    dass   die Verbindungen der innen und aussen angeordneten Lagen mittels ringförmiger geschlitzter Scheiben erfolgt, die entsprechend der    Lagenlänge   dem Spannungszuwachs zugeordnete Abstände haben und so eine Potentialsteuerung innerhalb des Kernfensters in axialer Richtung bewirken. Die    Schlitzung   ist durchgeführt, damit eine    Kurzschlusswindung   vermieden ist. In axialer Richtung können die Abstände der Scheiben so gehalten werden, dass eine gleichmässige Feldverteilung gegeben ist. 



  Die Anordnung nach der Erfindung bietet wesentliche    Vorteile   insofern, als    einmal   durch die bekannte,    doppeltkonzentrische   Wicklungsanordnung eine Erniedrigung der    Kurzschlussspannung   eintritt, zum andern durch die Potentialsteuerung in axialer Richtung die Abstände im Transformator wesentlich verringert werden können. Der Transformator wird kleiner und spannungsfester und ist somit auch preiswerter herzustellen. 



  Die Erfindung    iässt   sich an    einschenkligen,   aber auch an    doppelschenkligen   Transformatoren anwenden. 



  Zwei Transformatoren sind als Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: 

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    Fig.l   einen einpolig geerdeten Transformator mit    Mantelkern   in    Seitenansicht,      F!-.2   den Transformator nach    Fig.   1 in Draufsicht und    Fig.   3 einen    zweischenkligen   Transformator. Unmittelbar auf dem mittleren Schenkel 1 des Kernes 9 ist eine Hälfte der Niederspannungswicklung 2 als Zylinderspule angeordnet.

   Darüber sind auf einer Anzahl konzentrisch angeordneter    Isolierstoffzylinder   die    Oberspannungswicklungslagen   3, 4, 5, 6, 7, deren axiale Länge mit wachsendem Durchmesser etwa bis zur Fenstermitte abnimmt, dann aber bis zum    Grösstwert   3 wieder zunimmt, aufgebracht. Die    Oberspannungswicklung   ist in einzelnen Lagen aufgebracht. Über der äussersten Lage der    Oberspannungswicldung   ist isoliert die andere Hälfte der Niederspannungswicklung 8    als   Zylinderspule angeordnet. Die beiden    NRederspannungs-      wicklungsteile   2 und 8    sind   in Serie geschaltet.

   Das untere Wicklungsende der dem Kern 9 am nächsten liegenden Lage der    Hochspannungswicklungslage   3 ist mit dem geerdeten Kern 9 im Punkt 10 verbunden. Die weitere Verbindung der    einzelnen   Lagen der Hochspannungswicklung erfolgt in an sich bekannter Weise so, dass das obere Ende der innersten Lage mit dem obern Ende der äussersten Lage, das untere Ende der äussersten Lage mit dem untern Ende der zweiten Lage vom Kern aus, das obere Ende dieser Lage wiederum mit dem    obern   Ende der zweiten Lage von aussen usw. verbunden wird. 



  Der Spannungsanstieg    erfolgt   so von beiden    Spulenzylinderflächen   her nach dem    Spuleninnern   zu in Stufen, die der jeweils doppelten Lagerspannung entsprechen, so dass die höchste Spannung am Ende der innersten    Spulenlage   7 herrscht und von da aus herauszuführen ist. 



  Zwischen jedem Punkt zweier konzentrisch übereinanderliegender Lagen herrscht praktisch somit die    doppelte   Lagerspannung. Die Potentialsteuerung erfolgt also von beiden Seiten aus nach dem Spuleninnern    in   radialer    Richtung   vom geerdeten Kern her. Da die Lagerlänge von innen nach den Kernteilen zu symmetrisch zunimmt, wächst auch der Abstand der Stirnseiten der mit der Wicklung versehenen    Isolierzylinder   von den Jochen des Eisenkernes her entsprechend der Spannungszunahme an. 



  Die Verbindungsleitungen 11, 12 und 13 sind als geschlitzte ringförmige Scheiben ausgebildet und in ihren Abständen    voneinander      entsprechend   den an ihnen    liegenden   Spannungen angeordnet und zur Potentialsteuerung herangezogen. Das bedeutet, dass eine    axiale   Steuerung im    Kernfenster   zu der radialen tritt, was eine    wesentliche   Verbesserung    im   Aufbau von Hochspannungswicklungen    bedeutet.   Auf der linken Seite des Kernfensters sind kreisförmige Durchbrüche angedeutet, durch die    :die   Herausführung des höchsten Potentials an der Klemme 14 erfolgt.

   Die Scheiben sind zur Durchführung des Hochspannungsanschlusses mit    Durchbrechungen   versehen, die der Form und dem Durchmesser nach der Hochspannungsdurchführung angepasst sind. Die Abstufung der Grösse .der    Durchbrechungen   richtet sich nach der Potentiallage, wobei die    Öffnungen   von innen nach aussen grösser werden. Die Scheiben können auch    durchbrochen   sein, damit die    Ölzirkula-      tion   erhalten bleibt. Die Kanten der Scheiben werden    zweckmässigerweise   abgerundet. Ausserdem ist es    zweckmässig,   .die Scheiben der Form der Wicklung und des Kessels anzupassen.

   In ihrem Aufbau können die Scheiben aus Metall    bzw,   metallisiertem Isolierstoff bestehen, oder aber mit    Halbleiterschichten   versehen sein, wobei die elektrische Verbindung der    Spulenenden   durch einen aufgebrachten Leiter erfolgt. Es ist auch die Verwendung von Giessharzkörpern mit entsprechenden Ein- oder Auflagen möglich, des weiteren auch von leitenden Kunststoffteilen, z. B. von    Markiten.   



  In der    Fig.3   ist beispielsweise ein einphasiger    zweischenkliger   Transformator mit geerdetem Mittelpunkt schematisch dargestellt. Der Transformator könnte aber auch mehrphasig sein. Die Niederspannungswicklung beider Schenkel kann dabei in Serie oder aber auch parallel geschaltet sein. 



  Die    Fig.3   unterscheidet sich im übrigen gegen- über den    Fig.1   und 2 mit Ausnahme der Verdoppelung der Oberspannung nicht wesentlich.



   <Desc / Clms Page number 1>
 High-voltage transformer with single-pole at core potential or at least approximately at core potential, double-concentric, layer-wise winding. The present invention relates to a high-voltage transformer, in particular a test transformer, voltage converter or the like.



  Winding structures for high-voltage purposes, in particular for high-voltage test transformers, have already become known which use a double-concentric, layered winding. Such high-voltage test transformers are usually single-pole with a winding at core potential. In this embodiment, cascades with several transformers have already been put together.



  It is also known to continuously graduate the length of the concentric windings in layers, so that a correspondingly uniform field is created in the radial direction with respect to the core or the housing. In this embodiment, the layers have already been alternately connected to one another, whereby a continuous increase in potential arises within the core window from the inside to the outside, provided that the high-voltage pole is inside, whereby a radial potential control is given over the cross-section of the core window.



  This embodiment has the particular advantage that the insulating distances between the individual layers can be kept smaller and thereby more favorable field conditions are given by the even voltage distribution between the beginning and the end of each opposing insulating cylinder provided with the winding. However, the radial potential control over the cross section of the core window does not produce the necessary uniform field distribution, since there is not yet sufficient potential control axially to the core.



  It is also known to provide shield rings on the end faces of windings provided with metal shields on the inside and outside in order to avoid the disruptive influence of the earth capacitance of the winding which is enclosed on all sides. These shield rings also control the field in the axial direction.



  According to the invention it is now proposed that the inner and outer layers be connected by means of ring-shaped slotted disks, which have spacings associated with the increase in voltage according to the layer length and thus effect a potential control within the core window in the axial direction. The slots are made so that a short-circuit turn is avoided. In the axial direction, the spacing between the disks can be kept so that a uniform field distribution is given.



  The arrangement according to the invention offers significant advantages in that, on the one hand, the short-circuit voltage is reduced by the known, double-concentric winding arrangement, and on the other hand, the distances in the transformer can be substantially reduced by the potential control in the axial direction. The transformer becomes smaller and more voltage-resistant and is therefore also cheaper to manufacture.



  The invention can be applied to single-leg, but also to double-leg transformers.



  Two transformers are shown schematically as exemplary embodiments of the subject matter of the invention in the accompanying drawing. Show it:

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    1 shows a side view of a single-pole earthed transformer with jacket core, FIG. 2 shows the transformer according to FIG. 1 in a plan view, and FIG. 3 shows a two-legged transformer. Immediately on the middle leg 1 of the core 9, one half of the low-voltage winding 2 is arranged as a cylinder coil.

   Above this, the high-voltage winding layers 3, 4, 5, 6, 7 are applied to a number of concentrically arranged insulating material cylinders, the axial length of which decreases with increasing diameter approximately to the center of the window, but then increases again up to the maximum value 3. The high-voltage winding is applied in individual layers. The other half of the low-voltage winding 8 is arranged as a solenoid over the outermost layer of the high-voltage winding. The two N-spring tension winding parts 2 and 8 are connected in series.

   The lower winding end of the layer of the high-voltage winding layer 3 closest to the core 9 is connected to the earthed core 9 at point 10. The further connection of the individual layers of the high-voltage winding takes place in a manner known per se so that the upper end of the innermost layer with the upper end of the outermost layer, the lower end of the outermost layer with the lower end of the second layer from the core, the upper The end of this layer is in turn connected to the upper end of the second layer from the outside, etc.



  The voltage increase thus takes place from both coil cylinder surfaces towards the inside of the coil in steps which correspond to double the bearing tension in each case, so that the highest tension prevails at the end of the innermost coil layer 7 and is to be led out from there.



  Between every point of two concentrically superimposed layers there is practically twice the bearing stress. The potential control therefore takes place from both sides after the inside of the coil in the radial direction from the earthed core. Since the bearing length increases too symmetrically from the inside towards the core parts, the distance between the end faces of the insulating cylinder provided with the winding from the yokes of the iron core increases in accordance with the increase in voltage.



  The connecting lines 11, 12 and 13 are designed as slotted ring-shaped disks and are arranged at their distances from one another according to the voltages applied to them and used for potential control. This means that there is axial control in the core window to radial control, which means a substantial improvement in the construction of high voltage windings. On the left-hand side of the core window, circular openings are indicated, through which: The highest potential is led out at terminal 14.

   The disks are provided with openings for the high-voltage connection, which are adapted to the shape and diameter of the high-voltage lead-through. The gradation of the size of the openings depends on the potential position, with the openings becoming larger from the inside to the outside. The disks can also be perforated so that the oil circulation is maintained. The edges of the panes are expediently rounded. It is also advisable to adapt the disks to the shape of the winding and the boiler.

   In terms of their structure, the disks can consist of metal or metallized insulating material, or they can be provided with semiconductor layers, the electrical connection of the coil ends being made by an attached conductor. It is also possible to use cast resin bodies with appropriate inserts or pads, as well as conductive plastic parts, e.g. B. of awnings.



  In FIG. 3, for example, a single-phase two-legged transformer with a grounded center point is shown schematically. The transformer could also be multi-phase. The low-voltage winding of both legs can be connected in series or in parallel.



  FIG. 3 does not differ significantly from FIGS. 1 and 2 with the exception of the doubling of the upper tension.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Hochspannungstransformator mit einpolig auf Kernpotential oder mindestens annähernd auf Kernpotential liegender, .doppeltkonzentrischer, lagerweiser Wicklung mit kontinuierlich abgestuften Lagerlängen, bei der die Lagen wechselweise so miteinander verbunden sind, dass innerhalb des Kernfensters von innen nach aussen der Potentialzuwachs erfolgt, so dass vom Kernpotential aus gesehen an der innersten Lage die höchste Spannung auftritt und dadurch eine radiale Potentialsteuerung im Kernfenster erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen der innen und der aussen angeordneten Lagen mittels ringförmiger geschlitzter Scheiben erfolgt, PATENT CLAIM High-voltage transformer with single-pole at core potential or at least approximately at core potential, double-concentric, layer-by-layer winding with continuously graduated storage lengths, in which the layers are alternately connected to one another in such a way that the potential increase takes place within the core window from the inside to the outside, so that from the core potential seen at the innermost layer, the highest voltage occurs and a radial potential control takes place in the core window, characterized in that the connections between the inner and outer layers are made by means of annular slotted disks, die entsprechend der Lagerlänge dem Spannungszuwachs zugeordnete Abstände haben und so eine Potentialsteuerung innerhalb des Kernfensters in axialer Richtung bewirken. UNTERANSPRÜCHE 1. Hochspannungstransformator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen, geschlitzten Scheiben an den Stellen, an denen die Hochspannung herausgeführt wird, von innen nach aussen entsprechend der Potentiallage grösser werdende Durchbruchsöffnungen besitzen. 2. Hochspannungstransformator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben Durchbrechungen für die Ölzirkulation besitzen. <Desc/Clms Page number 3> 3. which have distances assigned to the increase in voltage according to the bearing length and thus effect a potential control within the core window in the axial direction. SUB-CLAIMS 1. High-voltage transformer according to claim, characterized in that the annular, slotted disks at the points where the high voltage is led out, have openings that become larger from the inside to the outside according to the potential position. 2. High-voltage transformer according to dependent claim 1, characterized in that the disks have openings for the oil circulation. <Desc / Clms Page number 3> 3. Hochspannungstransformator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben als metallisierte Isolierstoffscheiben ausgebildet sind. 4. Hochspannungstransformator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier- stoffscheiben mit Halbleiterbelag versehen sind, unter Verwendung einer leitenden Verbindung zur Stromleitung zwischen den Spulen, oder dass die Scheiben aus leitendem Kunststoff bestehen. High-voltage transformer according to dependent claim 1, characterized in that the disks are designed as metalized insulating disks. 4. High-voltage transformer according to dependent claim 1, characterized in that the insulating material disks are provided with a semiconductor coating, using a conductive connection to conduct electricity between the coils, or that the disks are made of conductive plastic.
CH345690D 1956-10-29 1956-10-29 High-voltage transformer with single-pole at core potential or at least approximately at core potential, double-concentric, layered winding CH345690A (en)

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