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Transformator oder Drosselspule mit besonders ausgeführter Isolation einer Wicklung Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator oder eine Drosselspule für hohe Spannung versehen mit einer Wicklung, die an ihren Stirnenden durch Potentialsteuerringe abgeschirmt und durch einen aus Lagen aus festem Isoliermaterial zusammengesetzten isolierenden Körper isoliert ist, der wenigstens mit einem mit der Wicklung verbundenen leitenden oder halbleitenden Schirm versehen ist und aus einem zu der Wicklung konzentrischen zylindrischen Teil und Flanschen besteht, die mindestens am einen Ende des zylindrischen Teiles durch axiale Einschneidung und Umbiegung der isolierten Lagen gebildet sind,
sich axial neben den betreffenden Stirnenden der Wicklung erstrecken und zwischen Druckringen und dem betreffenden Potentialsteuerring festgeklemmt sind.
Bei Transformatoren oder Drosselspulen dieser Bauart ergibt sich die Schwierigkeit, dass, wenn die Wicklung mit dem Isolierkörper und die Befestigungsorgane mit den Druckringen angeordnet sind, die Wicklung durch den Schrumpf der Isolation zwischen ihren Windungen und durch den auf sie ausgeübten Axialdruck in axialer Richtung schrumpft und dass dadurch die am Isolierkörper gebildeten Flanschen axial nach innen gedrückt werden.
Der Erfolg davon ist, dass die Lagen des Isolierkörpers sich in der Krüm- mung, die den übergang zwischen dem Zylinderteil dieses Körpers und einer Flansche desselben bildet, voneinanderspalten. Dies kann besonders in der unmittelbaren Nähe des das Stirnende der Wicklung abschirmenden Potentialsteuerringes wegen des dort vorhandenen grossen Potentialgradienten des elektrischen Feldes zu Isolationsschwierigkeiten Anlass geben. Denn in dieser Krümmung besteht in diesem Falle das Dielektrikum aus einer Reihenschaltung von Lagen aus Isoliermaterial mit verschiedenen dielektrischen Konstanten, z.
B. aus einer Reihenschaltung von festen und flüssigen Lagen, wodurch eine sehr ungünstige Potentialverteilung entsteht.
Die Erfindung hat den Zweck, diese Schwierig- keit in einfacher Weise zu beseitigen. Sie besteht darin, dass der sich im Zylinderteil des Isolierkörpers befindende, mit der Wicklung verbundene, leitende oder halbleitende Schirm sich mindestens am einen Stirnende der Wicklung bis in die eine der Flan- sehen erstreckt und dass die Flansche mit dem Schirm mittels eines gegen ihre Stirnfläche angeordneten Druckringes festgeklemmt ist, dessen dem Zylinderteil des Isolierkörpers zugekehrte Umfangsfläche in einer derartigen radialen Entfernung von diesem Teil ab liegt,
dass durch die Axialverschiebung dieses Druckringes infolge des darauf ausgeübten Druckes und des Schrumpfes der Isolation zwischen den Windungen der Wicklung der Schirm in dieser Flansche sich in eine fliessende doppelte Kurve legt und wenigstens die in bezug auf die Wicklung ausserhalb des Schirmes liegenden, zur selben Flansche gehörenden, isolierenden Lagen des Isolierkörpers straff an den Schirm gezogen werden.
Es hat sich gezeigt, dass, wenn die Flansche mit dem Metallschirm an einer Stelle, die ziemlich weit vom gebogenen LUbergang der Flansche in den Zylin- derteil des Isolierkörpers ab liegt, axial nach innen gedrückt wird, nur die Lagen aus Isoliermaterial, die sich zwischen dem Schirm und der Wicklung befinden, sich in der Krümmung voneinander spalten, aber dass die Lagen, die sich in bezug auf die Wicklung ausserhalb des Schirmes erstrecken, sich straff an den letzten hinlegen.
Da der Schirm an einer bestimmten Stelle mit der Wicklung oder mit einem Potentialsteuerring derselben leitend verbunden ist, so wird das Dielektrikum zwischen dem Schirm und dem durch dessen Flansche bedeckten Potentialsteuerring elektrisch wenig oder gar nicht belastet werden. Es macht
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also wenig aus, ob in diesem Dielektrikum die Lagen aus festem Isoliermaterial wohl oder nicht voneinander gespalten sind.
Dagegen bilden die isolierenden Lagen des Isolierkörpers, die sich in bezug auf die Wicklung auf der Aussenseite des Schirmes in der Flansche und deren Krümmung befinden, eine nahezu homogene dicke Schicht, die der darin auftretenden hohen elektrischen Belastung widerstehen kann.
Um die Berührung zwischen dem Schirm und den isolierenden Lagen noch zu verbessern, kann man zwischen dem Schirm und der Wicklung einen Kranz elastischer Stützstreifen anordnen, welche Stützstreifen sich sowohl in oder längs dem Zylinderteil als auch in oder längs der betreffenden Flansche des Iso- lierkörpers erstrecken und den Schirm in der Krümmung zwischen diesem Zylinderteil und dieser Flansche gegen die ausserhalb des Schirmes liegenden Lagen des Körpers gedrückt halten.
Zur Erläuterung dient die Zeichnung, welche einen Axialschnitt eines Teiles der Wicklungen eines erfindungsgemässen Transformators in zwei verschiedenen Ausführungen darstellt.
In Fig. 1 der Zeichnung ist 1 die ein Wicklung und 2 die andere Wicklung eines Transformators. Die Wicklungen sind als Zylinderwicklungen ausgeführt und an ihren Stirnenden durch Potentialsteuerringe 3, 4 abgeschirmt. Zwischen den Wicklungen 1 und 2 ist ein aus Lagen aus festem Isoliermaterial gewickelter Körper angeordnet, der aus einem Zylinderteil 5 und Flanschen 6, 7, 8, 9, 10 besteht. Diese Flanschen sind durch Umbiegung von durch axiale Einschnei- dung der Enden der Lagen aus festem Isoliermaterial gebildeten Lippen erhalten. Im Isolierkörper 5-10 sind zwei Schirme 11, 12 aus Metall oder Kohlenstoff angeordnet.
Der Schirm 11 ist im vorliegenden Falle geerdet und der Schirm 12 erstreckt sich mit einer eigenen Flansche 12a bis in die erste Flansche 6 des Isolierkörpers. Der Schirm 12 ist durch eine Verbindung 13 mit dem Potentialsteuerring 4 verbunden.
Nachdem die Flanschen 6-10 unter Zwischenschaltung von Druckringen 14, 15, 16, 17 um den Potentialsteuerring 4 gezogen sind, kann dieser Poten- tialsteuerring mit den Flanschen und Druckringen sich infolge des Schrumpfes der Isolation zwischen den. Windungen der Wicklung 2 über einen gewissen Abstand nach unten bewegen.
Die Umfangsfläche 18 des Druckringes 14 ist nun so weit von der Krümmung 19 der Flansche 6 entfernt, dass durch die Axialbewegung des Potentialsteuerringes 4 die Flansche 12a des Schirmes 12 sich in eine fliessende doppelte Kurve legt undwenigstens dieLagen 6aderFlansche 6, die sich in bezug auf die Wicklung 2 ausserhalb des Schirmes 12, 12a befinden, sich als eine nahezu homogene Schicht straff an die Krümmung und die Flansche 12a des Schirmes 12 legen. Die sich innerhalb der Flansche 12a des Schirmes befindenden Lagen 6b der Flansche 6 werden sich infolge der Nachinnenbiegung der Flansche 12a voneinander spalten.
Da im vorliegenden Falle der Metallschirm 12, 12a und der Potentialsteuerring 4 unmittelbar leitend miteinander verbunden sind, werden die Lagen 6b elektrisch nicht belastet werden. Auch, wenn der Schirm 12 an einer andern Stelle mit der Wicklung 2 verbunden wäre, so wird die Potentialdifferenz zwischen dem Schirm 12, 12a und dem Potentialsteuerring 4 verhältnismässig nur klein sein und kann die dort auf das Dielektrikum ausgeübte elektrische Belastung leicht aufgenommen werden. Ausserhalb der Schirmes 12, 12a bildet das feste Isoliermaterial eine dicke homogene Schicht 6a, die imstande ist, die hohe Belastung ausserhalb der Krümmung des Schirmes 12, 12a zu tragen.
Dadurch, dass man den Druckring 14 an einer ziemlich weit von der Krümmung zwischen den Flanschen und dem Zylinderteil des Isolierkörpers 5-10 liegenden Stelle auf die Flansche 6 des Schirmes 12a drücken lässt, wird verhindert, dass die isolierenden Lagen zwischen dem Schirm 12, 12a und Erde voneinander gespaltet werden, wenn die Wicklung 2 axial unter Druck gesetzt und der Potentialsteuerring 4 dadurch und auch durch den Schrumpf der Windungs- isolation ein wenig axial nach innen gedrückt wird.
Ein anderer Vorteil dieser Bauart ist, dass die Lagen aus festem Isoliermaterial in solche fliessende Krümmungen gelegt werden, dass man beim Andrücken der Wicklung nicht zu befürchten braucht, dass die Lagen an der Stelle der Krümmung zerknüllt und gegebenenfalls zerrissen werden.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwischen dem Schirm 12, .12a und der Wicklung 2 Stützstreifen 20 aus elastischem Material in einem Kranz angeordnet. Diese Stützstreifen drük- ken den Schirm 12, 12a besonders in der Krümmung 19 mit gewisser Kraft gegen die Lagen 6a aus Isoliermaterial, so dass eine noch bessere Berührung zwischen dem leitenden oder halbleitenden Schirm und den sich ausserhalb des Schirmes befindenden isolierenden Lagen erhalten wird.
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Transformer or choke coil with specially designed insulation of a winding The invention relates to a transformer or a choke coil for high voltage provided with a winding which is shielded at its front ends by potential control rings and insulated by an insulating body composed of layers of solid insulating material, which is at least is provided with a conductive or semiconductive screen connected to the winding and consists of a cylindrical part concentric to the winding and flanges which are formed at least at one end of the cylindrical part by axially cutting and bending the insulated layers,
extend axially next to the relevant end faces of the winding and are clamped between pressure rings and the relevant potential control ring.
In transformers or reactors of this type, the difficulty arises that when the winding with the insulating body and the fastening elements with the pressure rings are arranged, the winding shrinks in the axial direction due to the shrinkage of the insulation between its windings and due to the axial pressure exerted on it that as a result, the flanges formed on the insulating body are pressed axially inward.
The success of this is that the layers of the insulating body split from one another in the curve which forms the transition between the cylinder part of this body and a flange of the same. This can give rise to insulation difficulties, particularly in the immediate vicinity of the potential control ring shielding the end of the winding because of the large potential gradient of the electrical field that is present there. Because in this curvature the dielectric consists in this case of a series connection of layers of insulating material with different dielectric constants, e.g.
B. from a series connection of solid and liquid layers, which creates a very unfavorable potential distribution.
The invention has the purpose of eliminating this difficulty in a simple manner. It consists in the fact that the conductive or semiconducting shield located in the cylinder part of the insulating body and connected to the winding extends at least at one end of the winding into one of the flanges and that the flanges with the shield by means of a against its end face arranged pressure ring is clamped, whose peripheral surface facing the cylinder part of the insulating body is at such a radial distance from this part,
that due to the axial displacement of this pressure ring as a result of the pressure exerted on it and the shrinkage of the insulation between the turns of the winding, the shield in these flanges lies in a flowing double curve and at least those outside the shield with respect to the winding belong to the same flanges , insulating layers of the insulating body are pulled tightly against the shield.
It has been shown that when the flange with the metal shield is pressed axially inwards at a point which is quite far from the curved transition of the flange into the cylinder part of the insulating body, only the layers of insulating material that are between the screen and the winding are split from one another in the curvature, but that the layers which extend outside the screen with respect to the winding lie tightly against the last one.
Since the screen is conductively connected at a certain point to the winding or to a potential control ring of the same, the dielectric between the screen and the potential control ring covered by its flanges will be subjected to little or no electrical load. It does
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So it does not matter whether the layers of solid insulating material in this dielectric are split or not.
In contrast, the insulating layers of the insulating body, which are located on the outside of the screen in the flange and its curvature, form an almost homogeneous thick layer that can withstand the high electrical load that occurs therein.
In order to further improve the contact between the screen and the insulating layers, a ring of elastic support strips can be arranged between the screen and the winding, which support strips extend both in or along the cylinder part and in or along the relevant flanges of the insulating body and hold the screen in the curvature between this cylinder part and these flanges against the layers of the body lying outside the screen.
The drawing, which shows an axial section of part of the windings of a transformer according to the invention in two different designs, serves for explanation.
In Fig. 1 of the drawing, 1 is one winding and 2 is the other winding of a transformer. The windings are designed as cylinder windings and shielded at their front ends by potential control rings 3, 4. Between the windings 1 and 2 is a body wound from layers of solid insulating material, which consists of a cylinder part 5 and flanges 6, 7, 8, 9, 10. These flanges are obtained by bending over lips formed by axially cutting the ends of the layers of solid insulating material. Two screens 11, 12 made of metal or carbon are arranged in the insulating body 5-10.
The screen 11 is grounded in the present case and the screen 12 extends with its own flange 12a into the first flange 6 of the insulating body. The screen 12 is connected to the potential control ring 4 by a connection 13.
After the flanges 6-10 have been drawn around the potential control ring 4 with the interposition of pressure rings 14, 15, 16, 17, this potential control ring with the flanges and pressure rings can move as a result of the shrinkage of the insulation between the. Turn turns of the winding 2 downwards over a certain distance.
The circumferential surface 18 of the pressure ring 14 is now so far removed from the curvature 19 of the flange 6 that the axial movement of the potential control ring 4 causes the flanges 12a of the screen 12 to move into a flowing double curve and at least the layers 6are flanges 6, which are in relation to the Winding 2 are located outside the screen 12, 12a, are laid tightly against the curvature and the flanges 12a of the screen 12 as an almost homogeneous layer. The layers 6b of the flanges 6 located within the flanges 12a of the umbrella will split from one another as a result of the inward bending of the flanges 12a.
Since in the present case the metal shield 12, 12a and the potential control ring 4 are connected to one another in a directly conductive manner, the layers 6b will not be electrically loaded. Even if the screen 12 were connected to the winding 2 at a different point, the potential difference between the screen 12, 12a and the potential control ring 4 will only be relatively small and the electrical load exerted there on the dielectric can easily be absorbed. Outside the screen 12, 12a, the solid insulating material forms a thick, homogeneous layer 6a, which is capable of bearing the high load outside the curvature of the screen 12, 12a.
The fact that the pressure ring 14 can be pressed onto the flanges 6 of the screen 12a at a point located quite far from the curvature between the flanges and the cylindrical part of the insulating body 5-10 prevents the insulating layers between the screen 12, 12a and earth are split from one another when the winding 2 is placed under axial pressure and the potential control ring 4 is pressed a little axially inward as a result of this and also due to the shrinkage of the winding insulation.
Another advantage of this type of construction is that the layers of solid insulating material are laid in such flowing curves that when pressing the winding there is no need to fear that the layers will be crumpled at the point of curvature and possibly torn.
In the exemplary embodiment according to FIG. 2, support strips 20 made of elastic material are arranged in a ring between the screen 12, 12a and the winding. These support strips press the screen 12, 12a particularly in the curve 19 with a certain force against the layers 6a of insulating material, so that an even better contact is obtained between the conductive or semiconductive screen and the insulating layers located outside the screen.