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Abgeschirmte Induktionseinrichtung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine abgeschirmte Induktionseinrichtung mit einer auf einem Schenkel des Kernes angeordneten elektrischen Wicklung und einem halogenhaltigen flüssigen oder gasförmigen Dielektrikum.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Erhöhung der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit für solche Apparate.
Es ist bereits bekannt, dass in elektrischen Einrichtungen, beispielsweise in Leistungstransformatoren, halogenhaltige, flüssige Verbindungen als dielek- trische Medien verwendet werden. Hierdurch wird eine Verbesserung der Isolationscharakteristiken erzielt. Eine typische Verbindung dieser Art ist Aska- rel. Seit neuestem werden auch gasförmige Verbindungen wie Schwefelhexafluorid (SF6), Oktafluor- propan (C3Fs) und Dekafluorbutan (C41710) in elektrischen Einrichtungen dieser Art verwendet und haben gute Erfolge gezeigt.
Im allgemeinen wächst die dielektrische Durchschlagsfestigkeit eines isolierenden Mediums, welches sich zwischen zwei Elektroden unterschiedlichen Potentials befindet, proportional mit dem Abstand zwischen den Elektroden. Obwohl schon bei nicht- halogenhaltigen dielektrischen Medien Abweichungen der Durchschlagsfestigkeit von der Proportionalität zwischen gleichförmigen und nichtgleichförmigen elektrischen Feldern bestehen, ist dieser Unterschied zwischen der Durchschlagsfestigkeit bei gleichförmigen Feldern und ungleichförmigen Feldern bei niederfrequenten Impulsbeanspruchungen und halo- genhaltigen Medien bei steigendem Elektrodenab- stand noch wesentlich grösser.
Es hat sich herausgestellt, dass das Proportiona- litätsgesetz auf halogenhaltige dielektrische Medien im Fall von gleichförmigen elektrischen Feldern zutrifft und ebenso für den Fall eines nichtgleichför- migen elektrischen Feldes niedriger Frequenz (60 Hz). Hingegen steigt die Impulsdurchschlagsfestigkeit eines halogenhaltigen Mediums in einem nichtgleichförmigen elektrischen Feld bei überschreiten eines bestimmten Elektrodenabstandes nicht mehr wesentlich an. Dieser kritische Elektrodenabstand liegt bei den vorher erwähnten halogenhaltigen Medien ungefähr bei 5 cm.
Obwohl somit die dielektrische Durchschlagsfestigkeit bei elektrischen Einrichtungen mit halogenhaltigen dielektrischen Verbindungen bezogen auf nichthalogenhaltige dielektrische Verbindungen relativ gross ist, kann die Impulsfestigkeit von halogenhaltigen Verbindungen in einem nichtgleichförmigen Feld durch Erhöhung des Elektro- denabstandes nicht verbessert werden. In einem elektrischen Apparat, beispielsweise einem Transformator mit einem magnetischen Kern und mehreren Wicklungen gibt es jedoch eine Reihe von Stellen, an denen die elektrischen Felder nichtgleichförmig sind. Dies hat jedoch zur Folge, dass halogenhaltige Medien in diesen Transformator für hohe Spannungen nicht ohne weiteres verwendet werden können.
Es ist somit ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Einrichtung zu schaffen, in welcher halogenhaltige Medien als dielektrische Isolierung verwendet werden können.
Die Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung -ist nun dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrisch mit dem Kern verbundener Abschirmkörper vorgesehen ist, der aus einem ebenen, senkrecht zur Schenkelachse gelegten und sich von der Verbindung zwischen Schenkel und Joch nach aussen erstreckenden Mittelteil und einem daran anschliessenden, von der Hochspannungswicklung weggekrümmten Aussenteil besteht, der in radialer Richtung mindestens so weit reicht wie die radial am
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weitesten vom Kern entfernten Teile der Hochspannungswicklung.
In den beiliegenden Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 den Querschnitt durch einen Transformator mit Abschirmeinrichtungen, Fig. 2 einen Schnitt durch den Transformator der Fig. 1 entlang der Linie 2-2, Fig. 3 einen Schnitt durch den Transformator der Fig. 1, entlang der Linie 3-3 in vergrössertem Massstab, Fig. 4 ein Diagramm der Impulsdurchschlagsspannung in KV bei einer Füllung des Spaltes (in Einheiten von 25 mm) zwischen den Elektroden mit Askarel, Fig. 5 ein Diagramm der Impulsdurchschlagsspannung in KV bei einer Füllung des Spaltes (in Einheiten von 25 mm)
mit Schwefelhexafluorid.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Transformator 10 dargestellt, welcher sich in einem mit einem halogen- haltigen Medium gefüllten Behälter 11 befindet. Der Transformator besitzt einen aus magnetischem Material bestehenden Kern, welcher am einen oberen und einem unteren Joch 13 bzw. 14 besteht, wobei die Joche durch drei parallele wicklungstragende Kernsäulen bzw. Schenkel miteinander verbunden sind, von denen eine in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Auf den Schenkeln befinden sich die Wicklungen 15, 16 und 17.
Die Wicklungen 15, 16 und 17 sind von aus isolierendem Material bestehenden Zylindern koaxial umgeben. Diese Zylinder besitzen an der einen Seite der Wicklungen sich axial erstreckende Öffnungen 21 und an der gegenüberliegenden Seite Zuführ- leitungen 22.
Ferner ist eine Kühlmittelzirkulations- einrichtung (nicht dargestellt) herkömmlicher Bauart vorgesehen, welches für den Umlauf eines dielek- trischen Mediums im unteren Teil des Behälters 11 sorgt. Das Medium wird dabei durch die Zufluss- öffnung 23 eingepumpt, durch die Zufuhrleitungen 22 nach oben gepresst, von wo es durch die Öffnungen 21 in den freien Raum des Behälters 11 und anschliessend durch die in dem oberen Teil des Behälters vorgesehene Abflussöffnung 24 zurück zu der Zirkulationseinrichtung gelangt.
In dem Behälter befindet sich ein Prallblech 25, welches verhindert, dass das Medium durch den Behälterraum unter Umgehung der Wicklungen nach oben strömt. Darüber hinaus können jedoch noch weitere Leit- flächen für das Medium vorgesehen sein. So können beispielsweise sich axial erstreckende Abstandsstücke vorgesehen sein, welche dem durchströmenden Medium einen Zickzackweg durch die Wicklung aufzwingen, wie dies beispielsweise in -der amerikanischen Patentschrift Nr. 2632041 beschrieben ist.
Die Enden der auf den Säulen angeordneten Wicklungen werden von den Jochen 13 und 14 mittels ringförmiger Isolierteile 26 in einem bestimmten Abstand gehalten, welche ihrerseits durch Isolier- blöcke 27 getrennt sind. Abschirmkörper 28 und 29 befinden sich von den Jochen 13 bzw. 14 und ebenso von den Wicklungen 15, 16 und 17 in einem vorgegebenen Abstand.
In Fig. 3 ist ein vergrösserter Querschnitt durch einen Teil des Transformators von Fig. 1 dargestellt, und zwar entlang der Linie 3-3 dieser Darstellung. In Fig. 3 sind die Abschirmteile und die Wicklungen im Querschnitt gezeigt, die Teile des Kernes jedoch aus Gründen der übersichtlichkeit nicht geschnitten. Eine Säule 30 der Kernes erstreckt sich koaxial durch die Wicklung 15. Ein Wickelkörper 31 aus isolierendem Material umgibt die Kernsäule 30, wobei sich auf diesem Körper eine Niederspannungswicklung 32 befindet.
Die Niederspannungswicklung 32 ist vorzugsweise in einzelne Lagen aufgeteilt, wie in Fig. 3 dargestellt, und kann mehrere radiale Abstandsstücke enthalten, es sind jedoch ebenso auch andere Wicklungsanordnungen anwendbar.
Sich in axialer Richtung erstreckende Abstandsstücke 33 trennen die in radialer Richtung äussersten Flächen der Niederspannungswicklung von einem koaxialen Zylinder 34 aus isolierendem Material. In einem bestimmten Abstand von dem Zylinder 34 befindet sich ein weiterer Zylinder 35, ebenfalls aus isolierendem Material, wobei beide mittels sich axial erstreckender Abstandsstücke 36 gegeneinander abgestützt sind. Durch sich ebenfalls in axialer Richtung erstreckende Abstandsstücke 38 wird ein die Hochspannungswicklung tragender isolierender Zylinder 37 gehalten. Diese Hochspannungswicklung 39 besteht vorzugsweise aus mehreren in axialer Richtung voneinander getrennten scheibenartig ausgebildeten Wicklungsabschnitten und ist koaxial auf dem Zylinder 37 befestigt.
Jede dieser einzelnen Wicklungen besteht aus mehreren Windungen eines isolierten leitenden Bandes.
An dem einen Ende der Hochspannungswicklung befindet sich eine ringförmige Abschirmung 45, welche einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei die flache Seite zu der Wicklung hin gerichtet ist. Die Abschirmung kann dabei, wie in Fig.3 gezeigt ist, die letzte Spule 46 der Hochspannungswicklung umgeben und aus einem metallischen, um die äusserste Spule 46 gewickelten Band bestehen, wobei mehrere ringförmige Teile 47 aus isolierendem Material mit sich mit dem Abstand von der Wicklung 46 verringernden radialen Abmessungen auf der Wicklung 46 aufgestapelt sind. Die Abschirmung 45 ist mit einer Wicklung der letzten Spule 46 verbunden, wobei die in radialer Richtung äusserste Wicklung an die Zuführungsleitung 48 angeschlossen werden kann.
Der Schirmring 45 ist von einem isolierenden Material 49 umgeben, welches aus einem um die Abschirmung gewickelten Band bestehen kann.
Die Niederspannungswicklungen 32 erstrecken sich in axialer Richtung über die Hochspannungswicklungen hinaus, wobei an deren Enden abschliessende Zylinder 50 aus isolierendem Material vorgesehen sind. Der in radialer Richtung äussere
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isolierende Zylinder 50 besitzt eine ringförmige, leitende Abschirmung 51, welche sich vom äussersten Ende der Niederspannungswicklung aus über einen kurzen Teil des Zylinders 50 erstreckt und anschliessend nach innen mit ungefähr gleichbleibender Krümmung abgebogen ist. Die Abschirmung 51 kann auch aus einem metallischen Überzug auf dem äussersten isolierenden Zylinder 50 bestehen.
Zwischen den Enden der Zylinder 35 und 18 befindet sich eine ringförmige isolierende Platte 52, welche an der inneren Kante ihrer radialen Ausdehnung umgebogen ist und einen zylinderförmigen Körper bildet. Diese Abschirmung wird mittels eines isolierenden Abstandskörpers 53 gegen die Hochspannungswicklung 39 abgestützt. Eine ringförmige Isolierplatte 54 ist mittels eines weiteren isolierenden Abstandsstückes 55 gegen die isolierende Platte 52 abgestützt und besitzt ebenfalls an ihrer Innenkante cinen zylinderförmigen Teil, welcher mit dem isolierenden Zylinder 34 verbunden ist.
In ähnlicher Weise befindet sich zwischen der Isolierplatte 54 und einer weiteren ringförmigen Isolierplatte 56 ein Abstandskörper 57 aus isolierendem :Material, welcher sich innen an den äusseren isolierenden Zylinder 50 anschliesst. Eine weitere isolierende Platte 58 erstreckt sich schliesslich von dem innersten Ende der Niederspannungswicklung zu dem äussersten Ende der Hochspannungswicklung und wird mittels isolierenden Abstandsstücken 59 bzw. 60 von der Platte 56 und den Zylindern 50 in einem vorgegebenen Abstand gehalten.
Die Abschirmung 28 besitzt einen flachen zentralen Teil 65, welcher in einer zu der Achse der Kernsäule 30 senkrechten Ebene liegt und einen gekrümmten äusseren Teil 66, welcher sich mit im wesentlichen gleichbleibender Krümmung von der Hochspannungswicklung aus nach oben erstreckt. Der flache mittlere Teil der Abschirmung 28 erstreckt sich mindestens von dem äussersten Ende der Niederspannungswicklung zu dem äussersten Ende der Hochspannungswicklung und besitzt eine zentrale Öffnung, durch welche der Magnetkern verläuft. Der flache mittlere Teil 65 der Abschirmung 28 wird gegen die isolierende Platte 58 mittels einer Klemmvorrichtung gepresst, welche Unterlagen 70 mit Gewindebolzen 71 besitzt. Die Gewindebolzen sind dabei an Winkelstücken 72 befestigt, welche ihrerseits an dem Joch 13 befestigt sind.
Die Klemmvorrichtung erzeugt somit eine axiale Kraft, welche die Nieder- und die Hochspannungswicklungen in ihren Stellungen festhält.
Um an den Kanten der Hochspannungswicklung weiterhin runde Abschlussflächen zu bekommen und somit die überschlagsgefahr zwischen den Enden der Hochspannungs- und Niederspannungswicklung zu vermindern, besitzen mehrere Wicklungsabschnitte der Hochspannungswicklung am Ende der Gesamtwicklung ansteigenden radialen Abstand von der Niederspannungswicklung, und zwar derart, dass die äussersten Wicklungsabschnitte den grössten radialen Abstand vom Kern aufweisen. Dies kann, wie in Fig. 3 dargestellt ist, dadurch erreicht werden, dass ringförmige, isolierende Abstandsstücke 73 zwischen dem Zylinder 37 und den jeweiligen Wicklungsabschnitten 40 vorgesehen werden, deren radiale Abmessungen auf das Ende der Hochspannungswicklung zu zunehmen.
Die Formgebung des in radialer Richtung äussersten Endes der Hochspannungswicklung ist im Hinblick auf Funkenübersprünge nicht so gefährdet und kann, wie in Fig. 3 gezeigt ist, flach ausgebildet sein.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Transformator sind für ein dielektrisches Medium Zirkulationspfade durch die Wicklungen vorgesehen. Ein Teil des Mediums wird durch die Leitung 22 nach oben gepresst, von wo es horizontal über die Abschlussflächen der Hochspannungswicklung und von dort durch die Öffnung 21 strömt. Weitere Teile des Mediums werden zwischen den isolierenden Zylindern 35 und 37 nach oben gepresst, weiterhin zwischen den isolierenden Zylindern 34 und 35, ferner zwischen die Niederspannungswicklung und den Zylinder 34 und ebenso in den Spalt der Niederspannungswicklung.
Die axialen Abstandsstücke 33, 36 und 38 erstrecken sich vorzugsweise nicht über die Enden der Hochspannungswicklung hinaus, um so diejenige Beanspruchung des dielektrischen Mediums zu vermindern, welche aus dem Unterschied der Dielektrizitätskonstanten von dem Medium und dem festen Isolationsmaterial resultiert. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn gasförmige Isolationsmedien verwendet werden.
Die Kurven 80, 81 und 82 in dem in Fig. 4 gezeigten Diagramm stellen die Impulsdurchschlagsspannungen an einem Spalt für Askarel, 10-C-Öl und Luft bei Verwendung von Messingelektroden mit einer Fläche von 1,6 cm2 dar. Die Kurven 83 und 84 stellen ähnliche Versuchsergebnisse bei Askarel und Öl, jedoch bei der Verwendung von kugelförmigen Elektroden mit einem Durchmesser von 12,5 cm dar.
Die Spannungsimpulse dauerten jeweils 1,5 Mikrosekunden und waren jeweils durch eine Zeitspanne von 40 Mikrosekunden voneinander getrennt. Aus den Kurven ist ersichtlich, dass Askarel eine bessere Impulscharakteristik aufweist als Öl, wenn kugelförmige Elektroden verwendet werden, d. h. bei im wesentlichen gleichförmigen Feldbedingungen, während Öl bei nicht gleichförmigen Feldbedingungen, d. h. bei den quadratischen Elektroden gegenüber Askarel die besseren Impulscharakteristiken aufwies. Aus den Kurven ist ferner ersichtlich, dass die Impulsdurchschlagsfestigkeit von Askarel ausserhalb eines Elektrodenabstandes von 4,8 cm nur unwesentlich ansteigt.
Der weitere Verlauf der Kurven 80 und 82 zeigt ferner, dass bei einem Abstand der Elektroden über 33 cm die Impulsdurchschlagsfestigkeit von Luft bei einem nicht gleichförmigen elektrischen Feld besser ist als die von Askarel. In Fig. 5 zeigen die Kurven 85 und 86 die Impulsdurchschlagsfestigkeit bei einem Spalt von kugelförmigen und quadratischen Elektroden mit
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Schwefelhexafluorid. Diese Kurven zeigen, dass Schwe- felhexafluorid wie Askarel kein Anwachsen der Durchschlagsfestigkeit mit wachsendem Elektrodenabstand oberhalb von 5 cm und quadratischen Elektroden zeigt,
während die Impulsfestigkeit in einem gleichförmigen Feld eine lineare Funktion des Elek- trodenabstandes ist.
Im Hinblick auf die Charakteristiken bei halo- genhaltigen dielektrischen Medien wurden bei dem dargestellten Beispiel Mittel vorgesehen, welche die Ungleichförmigkeit des elektrischen Feldes an den hochbeanspruchten Teilen der stationären elektrischen Induktionseinrichtung vermindern, um .somit deren Impulsdurchschlagsfestigkeit zu erhöhen.
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Shielded Induction Device The present invention relates to a shielded induction device with an electrical winding arranged on one leg of the core and a halogen-containing liquid or gaseous dielectric.
The present invention aims to increase the dielectric strength for such apparatus.
It is already known that in electrical devices, for example in power transformers, liquid compounds containing halogens are used as dielectric media. An improvement in the insulation characteristics is achieved in this way. A typical connection of this type is Ascarrel. Recently, gaseous compounds such as sulfur hexafluoride (SF6), octafluoropropane (C3Fs) and decafluorobutane (C41710) have also been used in electrical equipment of this type and have shown good success.
In general, the dielectric strength of an insulating medium which is located between two electrodes of different potential increases proportionally with the distance between the electrodes. Although dielectric media that do not contain halogens already have deviations in dielectric strength from the proportionality between uniform and non-uniform electrical fields, this difference between dielectric strength with uniform fields and non-uniform fields with low-frequency pulse loads and halogen-containing media is even greater with increasing electrode spacing .
It has been found that the law of proportionality applies to halogen-containing dielectric media in the case of uniform electrical fields and also in the case of a non-uniform electrical field of low frequency (60 Hz). In contrast, the pulse breakdown strength of a halogen-containing medium in a non-uniform electric field no longer increases significantly when a certain electrode distance is exceeded. This critical electrode distance is approximately 5 cm for the aforementioned halogen-containing media.
Although the dielectric strength of electrical devices with halogen-containing dielectric compounds is relatively high in relation to non-halogen-containing dielectric compounds, the pulse strength of halogen-containing compounds in a non-uniform field cannot be improved by increasing the electrode spacing. However, in an electrical apparatus such as a transformer having a magnetic core and multiple windings, there are a number of locations where the electric fields are non-uniform. However, this has the consequence that media containing halogens cannot easily be used in this transformer for high voltages.
It is therefore an aim of the present invention to create an electrical device in which media containing halogen can be used as dielectric insulation.
The device according to the present invention is now characterized in that at least one shielding body is provided, which is electrically connected to the core and consists of a flat central part placed perpendicular to the leg axis and extending outward from the connection between leg and yoke and an adjoining central part , from the high-voltage winding curved outer part, which extends in the radial direction at least as far as the radial on
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the most distant parts of the high-voltage winding from the core.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the accompanying drawings. In detail: FIG. 1 shows the cross section through a transformer with shielding devices, FIG. 2 shows a section through the transformer of FIG. 1 along the line 2-2, FIG. 3 shows a section through the transformer of FIG. 1 along the line 3-3 on an enlarged scale, Fig. 4 shows a diagram of the pulse breakdown voltage in KV when the gap is filled (in units of 25 mm) between the electrodes with Askarel, Fig. 5 shows a diagram of the pulse breakdown voltage in KV when the gap is filled (in Units of 25 mm)
with sulfur hexafluoride.
In FIGS. 1 and 2, a transformer 10 is shown, which is located in a container 11 filled with a halogen-containing medium. The transformer has a core made of magnetic material, which consists of an upper and a lower yoke 13 and 14, the yokes being connected to one another by three parallel winding-carrying core columns or legs, one of which is shown in FIG. 2 by the dashed lines is indicated. The windings 15, 16 and 17 are located on the legs.
The windings 15, 16 and 17 are coaxially surrounded by cylinders made of insulating material. These cylinders have axially extending openings 21 on one side of the windings and supply lines 22 on the opposite side.
Furthermore, a coolant circulation device (not shown) of conventional design is provided, which ensures the circulation of a dielectric medium in the lower part of the container 11. The medium is pumped in through the inflow opening 23, pressed up through the supply lines 22, from where it passes through the openings 21 into the free space of the container 11 and then through the outflow opening 24 provided in the upper part of the container back to the Circulation device arrives.
In the container there is a baffle plate 25 which prevents the medium from flowing upwards through the container space, bypassing the windings. In addition, however, further guide surfaces can be provided for the medium. For example, axially extending spacers can be provided which force a zigzag path through the winding of the medium flowing through, as is described, for example, in American patent specification No. 2632041.
The ends of the windings arranged on the columns are held at a certain distance from the yokes 13 and 14 by means of annular insulating parts 26, which in turn are separated by insulating blocks 27. Shielding bodies 28 and 29 are located at a predetermined distance from the yokes 13 and 14 and also from the windings 15, 16 and 17.
FIG. 3 shows an enlarged cross section through part of the transformer from FIG. 1, specifically along the line 3-3 of this illustration. In Fig. 3 the shielding parts and the windings are shown in cross section, but the parts of the core are not cut for the sake of clarity. A column 30 of the core extends coaxially through the winding 15. A winding body 31 made of insulating material surrounds the core column 30, a low-voltage winding 32 being located on this body.
The low voltage winding 32 is preferably divided into individual layers, as shown in FIG. 3, and can contain a plurality of radial spacers, but other winding arrangements can also be used.
Spacers 33 extending in the axial direction separate the outermost surfaces of the low-voltage winding in the radial direction from a coaxial cylinder 34 made of insulating material. At a certain distance from the cylinder 34 there is a further cylinder 35, likewise made of insulating material, the two being supported against one another by means of axially extending spacers 36. An insulating cylinder 37 carrying the high-voltage winding is held by spacers 38, which likewise extend in the axial direction. This high-voltage winding 39 preferably consists of a plurality of winding sections which are separate from one another in the axial direction and which are disk-like and are fastened coaxially on the cylinder 37.
Each of these individual windings consists of several turns of insulated conductive tape.
At one end of the high-voltage winding is an annular shield 45 which has a substantially semicircular cross-section, the flat side being directed towards the winding. The shield can, as shown in FIG. 3, surround the last coil 46 of the high-voltage winding and consist of a metallic band wound around the outermost coil 46, with several ring-shaped parts 47 made of insulating material spaced apart from the winding 46 reducing radial dimensions are stacked on the winding 46. The shield 45 is connected to a winding of the last coil 46, the outermost winding in the radial direction being able to be connected to the supply line 48.
The shield ring 45 is surrounded by an insulating material 49, which can consist of a tape wound around the shield.
The low-voltage windings 32 extend in the axial direction beyond the high-voltage windings, with closing cylinders 50 made of insulating material being provided at their ends. The outer one in the radial direction
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insulating cylinder 50 has an annular, conductive shield 51 which extends from the outermost end of the low-voltage winding over a short part of the cylinder 50 and is then bent inwards with an approximately constant curvature. The shield 51 can also consist of a metallic coating on the outermost insulating cylinder 50.
Between the ends of the cylinders 35 and 18 there is an annular insulating plate 52 which is bent over at the inner edge of its radial extent and forms a cylindrical body. This shielding is supported against the high-voltage winding 39 by means of an insulating spacer 53. An annular insulating plate 54 is supported against the insulating plate 52 by means of a further insulating spacer 55 and also has a cylindrical part on its inner edge which is connected to the insulating cylinder 34.
In a similar manner, a spacer 57 made of insulating material is located between the insulating plate 54 and a further annular insulating plate 56, which is connected to the outer insulating cylinder 50 on the inside. Another insulating plate 58 extends from the innermost end of the low-voltage winding to the extreme end of the high-voltage winding and is held at a predetermined distance from the plate 56 and the cylinders 50 by means of insulating spacers 59 and 60, respectively.
The shield 28 has a flat central portion 65 which lies in a plane perpendicular to the axis of the core column 30 and a curved outer portion 66 which extends upwardly from the high voltage winding with a substantially constant curvature. The flat central part of the shield 28 extends at least from the extreme end of the low voltage winding to the extreme end of the high voltage winding and has a central opening through which the magnetic core extends. The flat central part 65 of the shield 28 is pressed against the insulating plate 58 by means of a clamping device which has supports 70 with threaded bolts 71. The threaded bolts are fastened to angle pieces 72 which in turn are fastened to the yoke 13.
The clamping device thus generates an axial force which holds the low and high voltage windings in their positions.
In order to continue to get round end surfaces at the edges of the high-voltage winding and thus to reduce the risk of flashover between the ends of the high-voltage and low-voltage windings, several winding sections of the high-voltage winding at the end of the overall winding have an increasing radial distance from the low-voltage winding, in such a way that the outermost winding sections have the greatest radial distance from the core. As shown in FIG. 3, this can be achieved in that annular, insulating spacers 73 are provided between the cylinder 37 and the respective winding sections 40, the radial dimensions of which increase towards the end of the high-voltage winding.
The shape of the outermost end of the high-voltage winding in the radial direction is not so jeopardized with regard to spark jumps and, as shown in FIG. 3, can be made flat.
In the transformer shown in FIG. 3, circulation paths for a dielectric medium are provided through the windings. Part of the medium is pressed up through the line 22, from where it flows horizontally over the end faces of the high-voltage winding and from there through the opening 21. Further parts of the medium are pressed up between the insulating cylinders 35 and 37, furthermore between the insulating cylinders 34 and 35, furthermore between the low-voltage winding and the cylinder 34 and also into the gap of the low-voltage winding.
The axial spacers 33, 36 and 38 preferably do not extend beyond the ends of the high voltage winding so as to reduce the stress on the dielectric medium which results from the difference in dielectric constants of the medium and the solid insulation material. This is particularly important when gaseous insulation media are used.
Curves 80, 81 and 82 in the diagram shown in FIG. 4 represent the pulse breakdown voltages at a gap for askarel, 10-C oil and air when using brass electrodes with an area of 1.6 cm 2. Curves 83 and 84 show similar test results with Askarel and Oil, but when using spherical electrodes with a diameter of 12.5 cm.
The voltage pulses each lasted 1.5 microseconds and were each separated from one another by a period of 40 microseconds. It can be seen from the curves that Askarel has better impulse characteristics than oil when spherical electrodes are used, i.e. H. under substantially uniform field conditions, while oil under non-uniform field conditions, i.e. H. the square electrodes had better pulse characteristics than Askarel. It can also be seen from the curves that the pulse dielectric strength of Askarel increases only insignificantly outside an electrode spacing of 4.8 cm.
The further course of curves 80 and 82 also shows that if the distance between the electrodes is more than 33 cm, the pulse breakdown strength of air with a non-uniform electric field is better than that of Askarel. In FIG. 5, curves 85 and 86 show the pulse breakdown strength with a gap of spherical and square electrodes
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Sulfur hexafluoride. These curves show that, like Askarel, sulfur hexafluoride does not show any increase in dielectric strength with increasing electrode spacing above 5 cm and square electrodes,
while the pulse strength in a uniform field is a linear function of the electrode spacing.
With regard to the characteristics of halogen-containing dielectric media, means were provided in the example shown which reduce the non-uniformity of the electrical field at the highly stressed parts of the stationary electrical induction device in order to increase their pulse breakdown strength.