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Hochspannungstransformator mit Hochspannungskondensatordurchfiihrung und doppelkonzentrischer, lagenweiser Hochspannungswicklung Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einer lagenweise aufgebauten, doppelkonzentrischen Hochspannungswicklung, bei dem die Belege der Hochspannungskondensatordurchführung von der Hochspannungswicklung zwangsgesteuert werden.
Es ist bekannt, die lagenweise aufgebauten konzentrischen Wicklungen in ihrer Länge kontinuierlich abzustufen, so dass gegenüber den Kernen bzw. dem Gehäuse in axialer Richtung ein entsprechend gleichmässiges elektrisches Feld entsteht. Bei dieser Ausführungsform sind auch die Lagen meist wechselweise miteinander verbunden, wodurch innerhalb des Kernfensters von innen nach aussen ein kontinuierlicher Potentialzuwachs entsteht, womit eine radiale und axiale Potentialsteuerung über den Querschnitt des Kernfensters gegeben ist.
Weiterhin ist bekannt, bei doppelkonzentrischer lagenweiser Wicklungsanordnung das Potential in radialer Richtung zu steuern. Dies erfolgt, indem das eine Ende der innersten Lage mit dem gleichseitigen Ende der äussersten Lage, das andere Ende der äussersten Lage mit dem gleichseitigen Ende der zweiten Lage usw. verbunden wird.
Werden nun die Verbindungen als einfache Leiter ausgebildet, so ergeben sich an den Verbindungen Inhomogenitäten im elektrischen Feld, die gemäss einem älteren Vorschlag (schweiz. Patent Nr. 345690) dadurch vermieden werden, dass diese Verbindungen als geschlitzte ringförmige Scheiben ausgebildet werden. Diese geschlitzten ringförmigen Scheiben werden nun in einem solchen Abstand voneinander angebracht, dass eine gleichmässige Potentialverteilung auch in axialer Richtung erfolgt.
Zur He,rausführung der die Hochspannung führenden Enden der Wicklung durch die ringförmigen geschlitzten Scheiben werden in diese Scheiben von innen nach aussen grö- sser werdende Durchbruchsöffnungen vorgesehen. Erfindungsgemäss sind die Beläge der Hoch- spannungskondensatordurchführung mit den geschlitz- ten ringförmigen Scheiben leitend verbunden, welche ihrerseits an verschiedenen Punkten an die Hochspannungswicklung angeschlossen sind.
Durch die Erfindung kann ein spannungs- und überspannungssicherer Transformator bzw. Span- nungswandler geschaffen werden, der gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen wesentlich kleiner ist.
In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigen: Fig.l einen Einphasentransformator mit ölisola- tion in schematischer Darstellung und Fig. 2 einen einphasigen, zweischenkiigen Transformator mit geerdetem Mittelpunkt. Beim Transformator nach Fig.1 ist einem Gehäuse 1 der Kern 2 mit dem Wicklungsteil 3 untergebracht. Das Wicklungsteil 3 besteht aus der Niederspannungswicklung 4 und der Hochspannungswicklung 5. Die Teile der Wicklung 4 sind durch eine Querverbindung 6 miteinander verbunden.
Die Wicklung 5 ist als doppelkonzentrische lagenweise aufgebaute Wicklung mit radialer Potentialsteuerung ausgebildet. Die Einzelverbindungen 7, 8 und 9 zur Verbindung der innen und aussen angeordneten Lagen der Hochspannungswicklung sind als ringförmige Scheiben zur axialen Potentialsteuerung ausgebildet und weisen zur Vermeidung von Kurzschlusswindungen je einen Radialschlitz auf. An den Klemmen 10 wird die Primärspannung zugeführt, während die Hochspannung durch die im Deckel 11 angebrachte Öffnung 12 mittels Konden- satordurchführung 13 geführt wird.
Die Hochspannung kann zwischen Klemme 14 und ihrem mit dem Kern 2 gemeinsam geerdeten Anfang abgenommen
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werden. Die einzelnen konzentrischen Metallbeläge 15,16 und 17 der Hochspannungskondensatordurch- führung sind an den Punkten 18, 19 und 20 mit den geschlitzten ringförmigen Scheiben 7, 8 und 9 verbunden.
Die Kondensatordurchführung kann dabei so berechnet sein, dass die kapazitive Spannungsverteilung in der Durchführung der induktiven Spannungsverteilung der Wicklungsteile, an die die Beläge der Kon- densatordurchführung angeschlossen sind, entspricht.
Die Anzahl der Beläge der Kondensatordurchführung wird vorzugsweise nach der Zahl der geschlitzten ringförmigen Scheibe vorgesehen, jedoch ist es auch möglich, eine kleinere Anzahl zu wählen, wobei dann nicht jede Scheibe an einem Belag der Kondensator- durchführung angeschlossen wird, oder auch umgekehrt, wobei dann nicht jeder Kondensatorbelag der Durchführung mit einer Scheibe verbunden ist.
Die Kondensatordurchführung wird bei Öltransformatoren zweckmässigerweise so ausgebildet, dass als Di- elektrikum vorwiegend Öl bzw. Isolierflüssigkeit dient, das heisst, dass die Kondensatordurchführung entweder aus Hartpapierzylindern mit metallischen Be- dägen oder aber aus Metallzylindern, die durch Abstandsstücke in der richtigen Lage gehalten werden, einzeln aufgebaut wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Montage der Kondensatordurchfüh- rung von aussen besser durchführbar ist.
Findet eine Kondensatordurchführung Verwendung, bei der Festkörper als Dielektrikum vorgesehen sind, so müssen an der Kondensatordurchführung und/oder an den geschlitzten ringförmigen Scheiben besondere Kontaktorgane vorgesehen sein, die beim Aufsetzen der Kondensatordurchführung die elektrische Verbindung zwischen den Kondensatorbelägen und den Scheiben herstellen. Der Transformator nach Fig.2 verwendet die Erfindung in dem Sinne, d!ass bei diesem zwei Kon- densatordurchführungen erforderlich sind.
Die Mitte der Hochspannungswicklung ist bei 21 an den Kern gelegt, während zwischen den Klemmen 22 und 23 die Hochspannung abgenommen wird. Die Teile der Primärwicklung 4 können in Serie oder auch parallel geschaltet sein.
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High-voltage transformer with high-voltage capacitor bushing and double-concentric, layer-wise high-voltage winding The invention relates to a transformer with a layer-wise, double-concentric high-voltage winding, in which the high-voltage capacitor bushing is positively controlled by the high-voltage winding.
It is known to continuously graduate the length of the concentric windings built up in layers so that a correspondingly uniform electrical field is created in the axial direction with respect to the cores or the housing. In this embodiment, the layers are also usually alternately connected to one another, as a result of which a continuous increase in potential arises within the core window from the inside to the outside, whereby a radial and axial potential control is given over the cross section of the core window.
It is also known to control the potential in the radial direction with a double-concentric layered winding arrangement. This is done by connecting one end of the innermost layer to the end of the outermost layer on the same side, the other end of the outermost layer to the end of the second layer on the same side, and so on.
If the connections are now designed as simple conductors, inhomogeneities in the electrical field result at the connections, which according to an older proposal (Swiss Patent No. 345690) are avoided by designing these connections as slotted annular disks. These slotted, ring-shaped disks are now attached at such a distance from one another that a uniform potential distribution also takes place in the axial direction.
In order to lead out the ends of the winding carrying the high voltage through the ring-shaped slotted disks, through-openings that become larger from the inside to the outside are provided in these disks. According to the invention, the linings of the high-voltage condenser bushing are conductively connected to the slotted ring-shaped disks, which in turn are connected to the high-voltage winding at various points.
The invention makes it possible to create a voltage-proof and overvoltage-proof transformer or voltage converter which is considerably smaller than the previously known constructions.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the accompanying drawings. The figures show: FIG. 1 a single-phase transformer with oil insulation in a schematic representation and FIG. 2 a single-phase, two-legged transformer with a grounded center point. In the transformer according to FIG. 1, the core 2 with the winding part 3 is accommodated in a housing 1. The winding part 3 consists of the low-voltage winding 4 and the high-voltage winding 5. The parts of the winding 4 are connected to one another by a cross connection 6.
The winding 5 is designed as a double-concentric winding built up in layers with radial potential control. The individual connections 7, 8 and 9 for connecting the inner and outer layers of the high-voltage winding are designed as ring-shaped disks for axial potential control and each have a radial slot to avoid short-circuit turns. The primary voltage is fed to the terminals 10, while the high voltage is fed through the opening 12 made in the cover 11 by means of a condenser bushing 13.
The high voltage can be tapped between terminal 14 and its beginning, which is grounded together with core 2
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will. The individual concentric metal coatings 15, 16 and 17 of the high-voltage capacitor bushing are connected to the slotted annular disks 7, 8 and 9 at points 18, 19 and 20.
The capacitor bushing can be calculated in such a way that the capacitive voltage distribution in the bushing corresponds to the inductive voltage distribution of the winding parts to which the pads of the capacitor bushing are connected.
The number of layers of the condenser bushing is preferably provided according to the number of the slotted annular disk, but it is also possible to choose a smaller number, in which case not every disk is connected to a layer of the condenser bushing, or vice versa not every capacitor plate in the bushing is connected to a disk.
In oil transformers, the condenser bushing is expediently designed in such a way that primarily oil or insulating liquid serves as the dielectric, i.e. the condenser bushing is made either from hard paper cylinders with metallic coverings or from metal cylinders that are held in the correct position by spacers, is built up individually. This has the particular advantage that the assembly of the capacitor bushing can be carried out more easily from the outside.
If a capacitor bushing is used in which solid bodies are provided as dielectric, then special contact elements must be provided on the capacitor bushing and / or on the slotted annular disks, which establish the electrical connection between the capacitor linings and the disks when the capacitor bushing is placed. The transformer according to FIG. 2 uses the invention in the sense that it requires two condenser bushings.
The middle of the high-voltage winding is connected to the core at 21, while the high voltage is removed between terminals 22 and 23. The parts of the primary winding 4 can be connected in series or in parallel.