CH487485A - Hochspannungs-Induktionsgerät - Google Patents

Hochspannungs-Induktionsgerät

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CH487485A
CH487485A CH138768A CH138768A CH487485A CH 487485 A CH487485 A CH 487485A CH 138768 A CH138768 A CH 138768A CH 138768 A CH138768 A CH 138768A CH 487485 A CH487485 A CH 487485A
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CH
Switzerland
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induction device
voltage
voltage induction
core
coils
Prior art date
Application number
CH138768A
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English (en)
Inventor
George Trump John
Lee Johnson Byron
Skillicorn Brian
Original Assignee
High Voltage Engineering Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/02Auto-transformers

Landscapes

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

Description


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    Hochspannungs-Induktionsgerät   Die Erfindung bezieht sich auf ein    Hochspannungs-      Induktionsgerät.   



  Der stets steigende Bedarf an elektrischer Energie in grösseren Mengen und zu billigeren Preisen bringt im Hinblick auf das Bestreben, den besiedelten Gebieten ihre Ansehnlichkeit zu erhalten,    immer   grössere technische und ästhetische Probleme mit sich. Um diesem zunehmenden Bedarf ohne zusätzliche Kraftanlagen und Leitungsnetze in den Städten und    Vorstadtge-      bieten   nachkommen zu können, bauen die Starkstromgesellschaften derzeit Kraftwerke in entlegenen Regionen, in unmittelbarer Nähe der Energiequellen, also entweder ergiebiger    Wasserkraftreserven   oder grosser    Kohlenvorkommen.   Der dort erzeugte Strom kann in die Verbraucherzentren auf wirtschaftliche Weise über Freileitungen übertragen werden.

   Wegen zunehmender Bevölkerungsdichte und mit Rücksicht auf die Bewahrung ästhetischer und wirtschaftlicher Werte der Landschaft sind jedoch die    Wegrechte   für die    Übertragung   immer schwerer zu erwerben. Es ist daher notwendig geworden, die    Kraftübertragungskapazität   der bestehenden Übertragungsleitungen um ein Mehrfaches zu vergrössern und für die Zukunft mit einem noch weit höheren Kraftbedarf zu rechnen. Aus diesem und anderen Gründen stellt sich die Starkstromindustrie in der    Energieübertragungstechnik   schnell auf Höchstspannungen    (EHV)   um. Spannungen zwischen den Leitern über 345    kV   werden als Höchstspannungen    (EHV)   betrachtet.

   Es wurden bereits    500-kV-Netze   gebaut und Projekte für    750-kV-Netze   angekündigt. Mit so hohen Spannungen lässt sich mehr Energie über ausgedehnte geographische Entfernungen übertragen. Diese Entwicklung    zur   Übertragung von höheren Spannungen ist für die Befriedigung des voraussichtlichen Strombedarfes der nächsten zwei Dekaden von    grundlegender   Bedeutung. Auch    Höchstspannungs-,   Zwischen- oder Gruppenverbindungen sind vorgesehen, um den Spitzenbedarf über weite Gebiete ausgleichen und die Zuverlässigkeit des ganzen Systems verbessern zu können.

   Obwohl für die Verwendung von Höchstspannungen wichtige technische und wirtschaftliche Gründe sprechen, sind bei der Konstruktion zuverlässiger, für diesen Spannungsbereich bestimmter Anschluss- und Leitungseinrichtungen ernste Schwierigkeiten aufgetreten. Eine blosse Erweiterung der bekannten Konstruktionskonzepte auf den    Höchstspannugsbereich   erweist sich als unzulänglich, und es zeigt sich in dieser Hinsicht klar die Notwendigkeit, mit neuen Gedanken zu kommen. Besonders gebraucht werden neue Transformatoren und Drosseln, die bei Höchstspannungen eine zuverlässige Isolierung aufweisen und sich durch wirksamere Material- und Raumausnutzung auszeichnen. 



  Ein    Transformator   besteht in    seiner   einfachsten Form aus zwei stromleitenden Wicklungen mit grosser gegenseitiger    Induktivität.   Die    Primärwicklung   ist diejenige, welche die elektrische Leistung aufnimmt und die Sekundärwicklung diejenige, welche die beim    Stromdurchfluss   der Primärwicklung in ihr induzierte Spannung als Leistung an den Verbraucher abgibt. Normalerweise werden diese Wicklungen auf einem aus magnetischem Material hergestellten Kern angebracht. Bei    Höchstspannungstransformatoren   werden durch die notwendige Verstärkung der Isolation zwischen den Hochspannungswicklungen und dem geerdeten Kern die    Betriebskennwerte,   die Kosten und die Zuverlässigkeit der Isolation ungünstig beeinflusst. 



  Darüber hinaus muss die Konstruktion von    Höchstspannungstransformatoren   beträchtlich grössere, durch Kurzschlüsse, Spannungsstösse,    SchaltvorgänÜe   u. dgl. verursachte Kräfte ausschliessen oder diesen standhalten. 



  Es wurden Versuche unternommen, diese Probleme mit bekannten Bauarbeiten, durch Verstärkung der Isolation und Vergrösserung der Funkenüberschlagstrecken zu bewältigen. Es stellte sich jedoch heraus, dass bei einer gewöhnlichen Erweiterung bekannter    Konstruktionen      ernsthafte   Probleme im Hinblick auf die Steuerung der Feldverteilung ungelöst bleiben, ferner dass eine solche    Höchstspannungsanlage   räumlich 

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 übermässig gross wird und unsichere    Isolationskenn-      werte   aufweist. 



  Diese    Misstände   bzw. Probleme blieben bis zur vorliegenden Erfindung ungelöst. Die Erfindung gibt nicht nur die Lösung dieser Probleme an, sondern ermöglicht die Schaffung eines neuen    Höchstspannungs-      transformators   mit grosser elektrischer Leistung und maximaler    Raumausnützung,   der, auch für noch höhere Spannungen als die bisher    erwogenen,   zuverlässig ausgelegt werden kann. 



  Grosse, mit    Massekern   ausgerüstete    Wechselstrom-      Transformatoren   der bisher bekannten    Bauart   sind hochleistungsfähige und praktische    Kraftübertragurtgs-      cinrichtungen,   die es    ermöglicht   haben, das    moderne      Wechselstromnetz      aufzubauen.   Wenn sie jedoch    in   herkömmlicher Bauweise für    einen   in der vorliegenden Erfindung in    Erwägung   gezogenen    Höchstspannungs-      betrieb   herangezogen werden, so wird die Frage der Spannungsisolation, die bei Niederspannungen leicht lösbar ist, zu einem schwierigen Problem,

   wobei gegebenenfalls auch katastrophale    Durchschläge   auftreten können. 



  Es ist ein Ziel der Erfindung, das Isolationsproblem für die angegebenen    Höchstspannungen   zu lösen. Eine Drossel oder    Reaktanz   für Starkstromnetze ist im wesentlichen eine    Hochspannungs-Induktionsspule   hoher Leistung, die als hohe, nacheilende    Leistungsfak-      torbelastung      verwendet   wird. Normalerweise bestehen solche Vorrichtungen aus einer Spule und einem Magnetkreis, die so angeordnet sind, dass sie einen hohen Blindwiderstand und niedrigen Wirkwiderstand aufweisen. Drosseln werden gewöhnlich in langen Leitungen als    Nebenschlussdrosseln   zur Nachlieferung oder Kompensation des Belastungsstromes der Leitung verwendet.

   Mit der Einführung von Höchstspannungen gewinnen die    Nebenschlussdrosseln   an Bedeutung. Zum Beispiel können in    Höchstspannungsnetzen   voreilende Ströme am Ende einer langen, wenig belasteten Leitung Überspannungen verursachen. Wenn keine Vorbeugung getroffen wird, so    könnnen   diese Oberspannungen in den angeschlossenen Anlagen    Unstabili-      täten   und Ausfälle hervorrufen.    Nebenschlussdrosseln   am Ende der Leitung würden solche    Unstabilitäten   verhindern. 



  Die früher    bekannten   Drosseln waren im allgemeinen entweder    sogenannte   Mantelkonstruktionen oder Konstruktionen mit unterbrochenem Kern. Eine Manteldrossel    besteht   aus einer von einem    magnetischen      ülantel   umgebenden Luftspule, während bei der zweiten Bauweise, die eine    Abänderung   der ersten    darstellt,   innerhalb der Spule ein durch Lagen aus steifem,    nichtmagnetischem   Material unterbrochener Eiserkern angeordnet ist. 



  Bei der    Mantelkonstruktion   sind die einen grossen Durchmesser    ausweisenden   und radial    atifgeL:aizten   Spulen einem starken Streufluss    ausgesetzt   und es entstehen schwere    Wirbelstromverluste.yBei   der Konstruktion mit    unterbrochenem   Kern führt der    niedrigere   magnetische Widerstand des    Magnetkreises   im allgemeinen    zti   kleineren    \'Vicklungsverlusten,   aber das Problem der Isolierung der Potentialdifferenz zwischen der Wicklung und dem Kern wird viel schwieriger.

   Eine Sättigung des Kerneisens muss vermieden werden, sowohl um die Verluste zu vermeiden als auch um eine gleichbleibende    Induktivität   im ganzen    Betriebsspan-      nungsbereiCh   zu sichern. Vor dieser Erfindung wurde die Konstruktion einer    Höchstspannungsdrossel   im Hinblick auf die Isolationsfestigkeit, Zuverlässigkeit,    Koronafreiheit   und den Störschutz immer schwieriger und unsicherer. Für diese Probleme, insbesondere im Bereich der höchsten Spannungen, war keine einwandfreie Lösung vorhanden. 



  Durch die vorliegende Erfindung wird ein Hochspar.nungs-Induktionsgerät mit mindestens zwei    martnetisch   leitenden und elektrisch isolierten Schenkeln geschaffen, deren Enden mit    magnetisch   leitenden Jochen zur    Bildung      wenigstenns   eines    geschlossenen      Magnetkreises   verbunden sind, die aus voneinander elektrisch    isolierten      Magnetkern-Abschnitten   bestehen und die    Gruppen   von in Serie    geschalteter   Spulen durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelabschnitte ebene Stirnflächen und zu einander im wesentlichen parallele    Stirnflächen      aufweisen,

     mit diesen gegen isolierende Schichten    abgestützt   sind und dass ein Teil dieser Schenkel mit dem    Hochspannung   führenden Ende der in    Serie   zu einer Gruppe zusammengeschlossenen Spulen, verbunden, die    Joche   jedoch an Erde gelegt sind. 



  Nicht nur die normalen    Wechselstrom-Betriebspo-      tentiale   werden in vorzüglicher Weise verteilt, sondern es wird mit der Erfindung auch eine    herrvorragende      Spannungsstossverteilung   erzielt. Die Erfindung    ermOj-      licht   eine relativ kompakte Wicklung mit wenigen    Win-      duri-er   und    verhältnismässig   niedrigen, auf den verminderten Streufluss zurückzuführenden Verlusten. Ferner    Nhrt   die Erfindung zu einer Verringerung sowohl der akustischen als auch der    magnetostriktiven   Geräusche. 



  Die Erfindung trägt auch dazu bei, dass eine    Sätti-      i;ung   der    @'Iassekernsegmente   vermieden, dadurch eine    irn   ganzen Spannungsbereich gleichbleibende    Induktivi-      tät   ermöglicht und ein Auftreten von harmonischen Oberschwingungen in den Strom der    Induktivität      ver-      ttindert   wird. 



  Ausserdem kann ein niedriger    HF-Störpegel      er-      reIchtwerden,   da die Verteilung der elektrischen Beanspruchung erfindungsgemäss richtig gesteuert ist und alle Teile der Vorrichtung unter dem Pegel gehalten werden können, bei dem die    Koronaerscheinungen   eintreten. Die Erfindung bietet auch die Möglichkeit, den    Rückschlussabschnitt   des Magnetkreises auf Erdpotential zu halten und so das Problem der Isolierung und der mechanischen Abstützung zu    vereinf@ich=n.   



  Diese    und   andere Vorteile werden bei    gleichzeitiger      VerrinL,Prun;   der    Gesamtati@ina#se   der    e forde-lichen   Einheit und der Herstellungskosten derselben, sowohl bei Transformatoren als auch hei Drosseln, durch An- :vendung des Prinzips eines isolierenden Kernes erzielt, dessen wirksame    Macnetkreisabschnitte   a    us      elektrisch   isolierten,    reit-   der sie    umgebenden   Spule elektrisch verbundenen Segmenten zusammengesetzt sind, wobei das    :

  'tnleren   der Spannung sowohl an die wirksamen Abschnitte des    1Vlagnetkernes   als auch an die diesen    zttge-      ordneten   Stromkreise in    systematischer   und    gleichmäs-      ,iger      Fole      vor   sich geht. 



  Die    Erfindun;   wird im    folcenden   an    Vand   von    :@,usiiihrungsbeispielen,   die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt    FiS.   1 eire schaubildliche Darstellung    eines   herkömmlichen Transformators, im Schnitt;    Fig.   2 einen schematischen Schnitt durch einen    erfindungsgemässen   Transformator;    Fig.3   

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 ein Detail eines Segmentes des isolierenden    Kernes   nach    Fig.   2;

      Fig.   4 eine Lamelle des in    Fig.   3 dargestellten Segmentes, im Detail;,    Fig.   5 eine schematische Anordnung der Spulen und Kerne des Transformators nach    Fig.2   mit    Isolierscheiben   im Schnitt;    Fig.6A   einen Schnitt durch eine    erfindungsge;nässe   Isolierscheibe;    Fig.   6B dieselbe Darstellung    für   eine andere Ausführung;    Fig.7   eine schaubildliche Darstellung einer    erfincl;tngseemäs@en   Vorrichtung als    Drehstrom-      transformator;      Fig.8   eine schaubildliche Darstellung einer herkömmlichen Drossel im Schnitt;

      Fig.9   dieselbe    Darstellung   für eine andere Ausführung;    Fig.   10 eine Ansicht einer    erfindungsgemässen   Drossel,    teil-      weisse   im Schritt;    Fig.11   eine schaubildliche Darstellung einer Betriebseinheit nach    Fi-.10;      Fie.   12 eine Detailansicht eines Elementes der Drossel, nach Linie 12-l2 der    Fig.   10;    Fig.   13 eine schematische Detailansicht    nach   Linie 13-13 der    Fig.12;      Fig.14   weitere Einzelheiten    nach      Fig.   10;

      Fig.   15 eine andere Darstellung der Betriebseinheit nach    Fig.10;      Fia.16   ein Schema einer    @rfindtingsgemässen   Schaltung;    Fig.17   ein Detail der Schaltung nach    Fig.l6;      Fig.18   ein Schema einer anderen    erfindungsgemässen   Schaltung;    Fig.   19 ein Detail der Schaltung nach    Fig.   18;    Fig.   20 eine    Ausführungsform   einer    Äquipotentialfläche   gemäss der Erfindung im Detail und    Fig.   21 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung. 



     Fib.   1 zeigt einen Schnitt durch einen herkömmlichen Transformator mit einem    Magnetkreis   20 und zwei stromführenden Wicklungen 22 und 23, die in einem Gehäuse 24 untergebracht sind. In solchen Transformatoren besteht der Magnetkreis    gewöhnlich   aus einem geschlossenen, lamellierten, hohlen Kern    r;cliteclci#7er   Form, in dem quer angeordnete,    nichtma-      nnetisci,e      Unterbrech!Tngen   sorgfältig vermieden sind. 



  Diese Transformatoren arbeiten auf folgende Meise: Ein zeitlich veränderlicher    Alagnetisierungs-      stro:n   in    d r   an eine    Wecbselstromquelle   angeschlossenen    Pri      i,ärl":icl;Iting   22    erzeugt   im    \.lanetkrei:;   20 einen    s@,-nchron      wechselnden   magnetischen Fluss, der seinerseits in    cler      Sektrndärvvicic!ung   23 eine    e!elktroma-      gnetische      \:pa;inting   induziert.

   Der von der Wicklung 23    a'oiegebene   Belastungsstrom und die entsprechende Leistung    gleicher!   dem diesbezüglichen, von der    Pri-      nuärw!ckllln-   22    aufgenommenen      Ein-angsstrom   und der entsprechenden Leistung, zuzüglich der    zugehöri-      gen      Verluste.   Um die Belastungsverluste (I=R) auf ein    1-@iliimuni   zu    beschränken,   sollten die    Wic';lungen   dicht am    ;@lagnet! < rcis      rewicl < elt   sein.

   Die elektrische    Leitfähigkeit      und   die    grosse   -fasse des Kernes    erfor-      d,      rn   jedoch,    dass   der    Magnetkreis   an    Erdpotential      lie_tt;      follich   ist    zwischen      de.--i   Kern und den Wicklungen    eine   entsprechende Spannungsisolation    norivendig.   Da die    Betriebsspannungen   und die    voriibergelier"d-.@=i      Cberspannun-en   bei dieser Art von Vorrichtungen    1-rösser   sind, ist auch eine    zuverliissige,      -tiir!;

  ere      I,ola-      tion      notwendi".   Die    @Z':chlungen   haben einen um so    grösseren   Abstand vom Kern, je grösser die erwarteten    Wicklungsverluste   sind.    Isolierstege   werden eingesetzt, um die    Feldverteilung   und die Bewegung von    Raumla-      dun("en   und    clektr.,ierten   Teilchen zu steuern. Die    Verirösserung   der    Isolationsabstände      muss   der der    Nennspannuilen   voraneilen.

   Diese    Falttoren   bestimmen die geometrischen Abmessungen sowohl der Wicklungen als auch des Kernes und tragen    ausserdem      zur      Vergrösserung   des Gewichtes und der Verluste der Einheit bei. 



  Die Erfindung bringt eine    Verbesserung   der Isolation, indem der Kern und die Wicklung ohne Rücksicht auf die Nennspannung der Vorrichtung im wesentlichen ständig auf demselben Potential gehalten werden. Dies erfolgt durch Aufteilung des wirksamen, oder des die Wicklung tragenden Abschnittes des    :Magnetkreises   in Kernelemente und durch säulenförmige Aufstapelung derselben, wobei jedes    Kernelement   vom benachbarten durch eine entsprechende, jedoch verhältnismässig dünne Schicht eines hochwertigen    Dielektrikums   isoliert ist.

   Jedes dieser isolierten    magnetischen   Elemente ist von einem entsprechenden Teil der    Gesamtwicklung   dicht umgeben, wobei der Mittelpunkt oder ein anderer Punkt dieses Wicklungsteiles mit seinem    zugeordneten   Kernabschnitt elektrisch verbunden ist und dessen Potential jederzeit eindeutig    bestimmt.   Die Potentialverteilung in der Säule der isolierten Kernabschnitte ist daher fast    -enau   dieselbe, wie in der zugeordneten Wicklung und die elektrische Unvereinbarkeit der Wicklung und des Kernes. die für die herkömmlichen Konstruktionen der    Transformato-      ren   und Drosseln charakteristisch ist, ist beinahe vollkommen vermieden. 



  Eine    At;sfiihruncsform   wird nun an Hand der    Fig.   2 beschrieben. Hier ist ein einphasiger, als Autotransformator ausgebildeter    Abwärtstransformator   dargestellt, der Höchstspannungen umspannen kann.    Ge-      mäss      Fig.   2 umfasst der Magnetkreis 30 zwei in Segmenten geteilte, aus aufgestapelten magnetischen Kernabschnitten 35 und 38 zusammengesetzte, durch    Iso-      lierscheiben   36 voneinander isolierte Schenkel 33 und 34 und zwei magnetische    Ri.ickschlusswege   31 und 32, die diese Schenkel verbinden. 



  Jeder Schenkel ist von einem Paar stromleitender Wicklungen umgeben. Der dargestellte    Autotransfor-      niator   weist vier    hintereinandergeschaltete   Wicklungen 41, 42, 43 und 44 und vier    gemeinsame   Wicklungen 45, 46, 47 und 48 auf. Die in Reihe geschalteten Wicklungen 41 und 42 und die    gemeinsamen   Wicklungen 45 und 46 sind auf dem    @in   Segmente geteilten Schenkel    34,   die übrigen    Wicklungen   auf dem anderen Schenkel 33    angebracht.   Jede    Wicklung   besteht aus    ein r   Anzahl stromleitender Spulen 37, die einen    Kern-      bschnitt   35 umgeben und mit diesem elektrisch verbunden sind. 



  Ein in der Mitte jede. der beiden Schenkel angeordneter, keine Spule tragender Kernteil 38 dient zur Trennung der in Reihe    Geschalteten   Wicklungen und als Zuführungsstelle für die Oberspannung. Die Oberspannung wird den vier in Reihe geschalteten    Wicl < lun-      ben   und den Kernteilen 38 über eine    Obcrspannungs-      lcitting   39 zugeführt, die an eine    Wechselstromquelle   (nicht gezeichnet) angeschlossen ist.

   Die Stelle für den    Unterspannungsanschluss   40 ist der Knotenpunkt der Reihenwicklung und der gemeinsamen    Wicklung.   Auf der anderen Seite ist jede gemeinsame    Wicklung   mit dem    nächst#-,eler      enen   magnetischen Rückschluss 31    oder   32 und mit Erde verbunden. 



  Mit    Bezug   auf die    Fig.   3 bis 5 werden nun die    Ein-      der      be,#-^i-ztt2ten      Atisfiiliruncsform   beschrieben. Jedes Kernsegment ist aus einer Vielzahl von rechteckigen    Siliziumstahllamellen   50 zusammengesetzt, von    denen   jede mehrere Löcher aufweist. mittels welcher das ganze, ein Kernsegment bildende    Lamel-      Ienpaket   verbunden werden kann. Um eine -nagneti- 

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    sche   Sättigung an den Kanten des Kernsegmentes zu    verhindern   und die Verteilung des elektrischen Feldes zu verbessern, können die schmalen Enden 52 und 53 jeder Lamelle abgeschrägt oder abgerundet sein.

   Nach Zusammensetzen der Lamellen 50 können die Ecken jedes    Kernsegmentes   abgeschrägt und die Kanten bzw. Seiten 55 und 56 z. B. durch Schleifen abgerundet werden, damit sie ein ähnliches Profil aufweisen wie die Enden 52 und 53. Die Kernsegmente 35 könnten eventuell aus einem    einzigen,      spiralförmig   aufgewickelten Materialstreifen hergestellt werden. Die konkreten Abmessungen jedes Kernsegmentes hängen von der umzusetzenden Leistung ab. 



  Jede Spule ist, wie in    Fig.   5 gezeigt, dicht am betreffenden Kernsegment aufgewickelt. 



  Die Spulen können aus zwei Teilen 57 und 58 bestehen, die je aus isolierten, leitenden Streifen spiralförmig gewickelt sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden    Spulenhälften   57 und 58 gegenläufig zueinander gewickelt. Die zwei Hälften sind miteinander und mit dem anliegenden Kernsegment mittels eines geeigneten Leiters 59 elektrisch verbunden. Die    übereinanderliegenden   Spulen sind durch einen geeigneten Verbindungsstreifen 60 verbunden und bilden die Gesamtwicklung. 



  Zwischen den benachbarten    Spulen-Kern-Paaren   ist eine Isolierscheibe 36 vorgesehen, die dazu dient, jedes dieser Paare vom benachbarten elektrisch zu isolieren. Zwischen den    übereinanderliegenden   Spulenhälften ist eine zweite Isolierscheibe 61 eingelegt, auf der eine Haltevorrichtung 62 für    eine   die Spule umgebende ringförmige    Äquipotentialfläche   63 befestigt ist. Sowohl die Scheiben als auch die    Haltevorrichtung   62 können aus beliebigem geeignetem Isoliermaterial hergestellt sein. Ein solches Material ist z. B. harzimprägniertes Hartpapier oder kreuzverkettete Polyäthylenfolie.

   Um eventuellen, von den hohen elektrischen Querbeanspruchungen der Scheiben 61 herrührenden Unregelmässigkeiten in den Spulen und mechanischen Beschädigungen der Scheiben 61 vorzubeugen, kann jedes    Spulenpaar   57 und 58 mit einem halbelastischen    Spulendistanzhalter   umgeben sein. 



  Die meisten Schwierigkeiten, die bisher während der Versuche, zuverlässige    Höchstspannungstransfor-      matoren   herzustellen zu überwinden waren, sind durch die Notwendigkeit entstanden, die    Oberspannungswick-      lunb   von dem geerdeten, vom wirksamen magnetischen    Fluss   durchsetzten Eisenkern zu trennen und zu isolieren. 



  Die Teilung in Segmente und die elektrische Isolierung jedes    Kernse-mentes   von den benachbarten Segmenten löst das Problem der Spannungsisolation, da jedes Kernsegment und die dieses umgebende Spule dasselbe Potential aufweisen und beide die gleiche Isolationsfestigkeit aufweisen. Die Notwendigkeit grosser Abstände und starker Isolation. zwischen den Spulen und den    Kernen   fällt daher fort. Durch die Einführung von Isolierspalten wird jedoch das Ansteigen des magnetischen Widerstandes des Magnetkreises unterstützt und dies führt zur Notwendigkeit eines stärkeren    'i%"fagnetisierungsstromes   bzw.    grösserer   zugeführter Leistung, wodurch jedoch wieder eine grössere Streuung des    Magnetflusses   begünstigt wird.

   Ein grösserer Streufluss führt unter Belastung zu einer grösseren Abnahme der    Induktivität.   



  Diese Abnahme kann verringert werden, wenn an jedem Schenkel zwei parallelgeschaltete Wicklungen so angebracht sind, dass für eine gegebene Gesamtleistungsabgabe je Schenkel der Belastungsstrom je Wicklung halbiert wird. Gemäss    Fig.   2 wird mit dieser Anordnung der höchste Spannungspegel im Mittelpunkt jedes Schenkels erreicht und nur ein sehr kleiner Anteil des gesamten Magnetkreises liegt auf diesem hohen Potential. Diese Anordnung verdoppelt annähernd die wirksame Höhe des    Transformatorschenkels,   dennoch wurde ermittelt, dass der ganze Kern tatsächlich besser ausgenützt ist, da ein grösserer Anteil des Kernes wirksam für die Wicklungen verwendet wird. Ausserdem liegt jeder magnetische Rückschluss am Erdpotential und kann wirtschaftlicher und wirksamer    konstruiert   und abgestützt werden.

   Die erfindungsgemässe Konstruktion des    Kernes   und der Wicklungen weist ferner den wichtigen Vorteil auf, dass sie ein in Reihe geschaltetes Kapazitätssystem schafft, das eine bessere Verteilung der    Biberspannungen   über die Kern- und Wicklungssäulen sichert. Diese Überspannungen werden deswegen besser verteilt, weil die isolierte, in Segmente geteilte    Spulen-Kern-Anordnung   eine in Reihe geschaltete Kette von grossen, untereinander fast gleichwertigen Kapazitäten bildet. Demzufolge werden Wanderwellen fast vollkommen gleichmässig über die ganze Säule verteilt. Es wurden daher bessere    Isolier-      kennwerte   erzielt. 



  Da die normalen und vorübergehenden elektrischen Beanspruchungen zu einer grösseren Gleichmässigkeit    gesteuert   werden können,    kann   die    beschriebene   Vorrichtung für einen    Subkoronabetrieb   ausgelegt und es können dadurch Sprühentladungen und Funkstörungen ausgeschlossen werden. Es sei bemerkt, dass vorzugsweise die Spulen-, Kern- und Isolationsteile untereinander mechanisch gleichgestaltet sind und die gleiche physikalische Funktionsweise besitzen. Eine    serienmäs-      sige   Herstellung vollkommen gleicher Bauteile setzt die Kosten weiter herab und verbessert ausserdem die Qualität. 



  Die scheibenförmige Isolation 36 ist am Umfang so ausgebildet, dass Kriechströme unterdrückt oder vermieden werden. Zwei Ausführungsformen sind in den    Fig.   6A und 6B im Schnitt dargestellt. Die Scheibe    ge-      mäss      Fig.6A   ist eine aus Isoliermaterial gefertigte Planscheibe 70 mit einem erweiterten Rand 71, die an beiden Seiten einen dünnen leitenden Belag 72 aus einem Material mit mittelmässiger Leitfähigkeit aufweist. Normalerweise weist dieser Belag 72 einen Widerstand R von 800 bis 8000    R/cm -   auf und unterdrückt daher die Ausbildung übermässig grosser Wirbelströme. Über der Randerweiterung 71 und dem Rand der Beläge 72 ist eine Wulst 73 ausgebildet. Die Beläge 72 mit dem dazwischenliegenden Isoliermaterial 70 bilden einen Kondensator C.

   Die sich daraus ergebende Zeitkonstante    (RC)   wird im allgemeinen in der Grössenordnung von 0,001 s sein. 



  Die in    Fig.6B   gezeigte Ausführungsform besteht im wesentlichen ebenfalls aus einer Planscheibe aus Isoliermaterial. Die Umfangserweiterung weist hier jedoch einige    Wellungen   78 auf, so dass die so ausgebildete Oberfläche den elektrischen Weg zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Scheibe verlängert. Diese Scheibe trägt ebenfalls Beläge 72, mit den oben angegebenen Widerstandswerten. 



  Der glatte, leitende Belag 72 liegt eng am festen    Dielektrikum,   bildet eine Begrenzung des elektrischen Feldes und verhindert dadurch Unregelmässigkeiten in den Lamellen der Kerne, die von Stellen mit hoher 

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 elektrischer Beanspruchung herrühren könnten. Der leitende Belag dient zur gleichmässigen Verteilung des elektrischen Potentials über die ganze Oberfläche der l    soüerscheibe   36, wobei die elektrische Beanspruchung an den Rändern. verringert ist. 



  Unter bestimmten Umständen kann es erforderlich sein, die Isolierscheibe 36 zweiteilig auszubilden, wobei der eine Teil als    N-littelscheibe   z. B. nach    Fig.   6A oder 6B ausgeführt werden kann, an dem die Kernsegmente anliegen. Der zweite Teil kann als ein mit dieser Mittelscheibe konzentrischer, zur gegenseitigen Isolierung der Spulen dienender Ring, z. B. gemäss    Fig.   6A oder 6B ausgebildet sein. Eine Zusammensetzung der    Iso-      lierscheibe   36 aus    zwei   Teilen hat den    Vorteil,   dass die Kerne und die Spulen voneinander unabhängig bewegt werden können. 



  Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist auch für Drehstromkreise geeignet. Eine solche Konstruktion für    dreiphasigen   Strom ist in    Fig.7      dareestellt   und weist drei in Segmente geteilte Kernschenkel 80, 81 und 82 auf. Jeder Schenkel trägt die notwendige Anzahl von Spulen und ist mit den übrigen zwei Schenkeln oben und unten durch dreieckige magnetische    Rückschlusswege   83 verbunden. 



  Die vorliegende Erfindung kann mit Vorteil auch als eine Drossel verwendet werden. 



  Der Bedarf an    Nebenschluss-Drosseln   ist durch die Länge der    übcrtragungsleitung,   ihre Belastung und das allgemeine Problem der    Blindleistungssteuerung   bestimmt. Sie können auch sehr wirksam bei der Begrenzung von kurzdauernden Überspannungen verwendet werden. Bei vielen    Höchstspannungsnetzen   wird der Bedarf an    Generatorersatz   oder die Inanspruchnahme der Interessengemeinschaften so gross sein, dass die Leitungen die meiste Zeit in Bereitschaft werden sein müssen. In solchen Fällen werden die    Nebenschluss-      drosseln   bei der    Steuerung   des Netzes von wesentlicher Bedeutung sein. 



  Der tägliche Belastungszyklus wird ebenfalls die Verwendung der    Blindleistungskompensation      Iheeinflus-      sen.   Auch    während   voller Belastung können für viele Leitungen ständig angeschlossene    Höchstspannungs-      drosseln   erforderlich sein. Bei kleiner Belastung wird eine zusätzliche    Blindleistungskompensation   notwendig sein, da die Klemmenspannungen zunehmen. 



  Die früher bekannten Drosseln waren mit    soge-      nanntem      Mantel-   oder Rahmenjoch    konstruiert.   Die    Hauptbestandteile   einer solchen Drossel sind in    Fig.   8 dargestellt. Eine Spule 86 in Form eines hohlen Zylinders ist von einem    lamellierten   Rahmenjoch 87 umgeben. Die Spule weist an einem Erde einen    Hochspan-      nungsanschluss   84 und am anderen Ende einen    Nie-      derspannungsanschluss   85 auf. Da bei einer guten Konstruktion das Joch 87 an    Erdpotential   liegen muss, ist es notwendig, das Hochspannungsende der Spule sowohl am Ende als auch seitlich gegen das Joch 87 hinreichend    zri   isolieren.

   Gleichzeitig muss dieser Ab- ,;tand klein gehalten werden, wenn die magnetischen Kraftlinien die bevorzugte Richtung, d. h. parallel zur    Spulenachse   einhalten sollen. Solche Forderungen erschweren im allgemeinen die Anwendung dieser Konstruktion für Höchstspannungen.    Darüber   hinaus wurde bei der Konstruktion der Drosseln ermittelt, dass der    Voltampere-Nennwert   (EI) dem Produkt    @=V   proportional ist, wobei    ,3   die magnetische Felddichte in der Spule, und V das von der Spule umschlossene Volumen bedeutet. Der    Wert   (EI) wächst mit dem Quadrat der magnetischen Felddichte, jedoch nur linear mit dem Volumen des Magnetfeldes.

   Für eine gedrängte Bauart ist es daher vorteilhaft, die magnetische Felddichte    ss   gross zu wählen. 



  Die in    Fig.8   gezeigte    Luftkern-Manteltype   der Drossel schliesst wegen des hohen magnetischen Widerstandes des Luftkernes hohe Werte magnetischer Felddichte aus. Folglich ist das Volumen V gross und die Felddichte    ss   verhältnismässig klein. Auch ist die Spule gross und an gewissen Stellen praktisch dem vollen Wert des Magnetfeldes ausgesetzt. Diese Umstände führen dazu, dass die Drossel hohe Widerstands- und    Wirbeistromverluste   aufweisen wird. 



  In    einem   Versuch, diese Probleme zu lösen, wurden Drosseln der Manteltype mit unterbrochenem Kern und der Kerntype mit unterbrochenem    Kern   einer Prüfung unterzogen. Die Manteltype mit unterbrochenem Kern ist in    Fiä.   9 veranschaulicht und weist einen unterbrochenen Eisenkern 88 auf, der in der Achse der Spule 86 angeordnet ist. Dieser Kern 88 ist mit dem Joch 87 magnetisch gekoppelt. Die    Spalten,   die den Kern    unterbrechen,   sind mit sehr steifem    unmagneti-      schem   Füllmaterial 89 ausgefüllt, damit die Kernsegmente 79 in einem Abstand gehalten werden.

   Bei dieser Konstruktion können solche Werte von    ss   verwendet werden, die sich jenen zur Sättigung des Eisens benötigten    nähern.      Folglich   ist    das   Volumen V    kleiner.   Diese Konstruktion löst weder das Problem der Hochspannungsisolation zwischen der Spule und dem Joch, noch erreicht sie eine gute Verteilung der kurzzeitigen Überspannungen. Die ganze Einheit nimmt unerwünscht in ihrer Länge zu, wenn sie für Höchstspannungen ausgelegt wird. Durch diese Zunahme der Länge vergrössern sich natürlich die Gesamtausmasse und das Gewicht. 



  Die vorliegende Erfindung löst das Isolationsproblem, besonders wenn die Vorrichtung im Höchstspannungsbetrieb verwendet wird, und die Werte von    ss   hoch sind, wodurch das Gewicht und die Abmessungen der Drossel verringert werden. Diese Verringerung setzt nicht nur die Herstellungskosten herab, sondern vermindert auch die elektrischen Verluste und das natürliche    magnetostriktive   Geräusch. Die elektrischen Verluste erreichen nur die Hälfte derjenigen in herkömmlichen Drosseln. Die beschriebene Konstruktion ermöglicht ferner die Anwendung von gewaltigen    Druckkräften   in    Richtung   des induzierten Magnetfeldes, die zur Sicherung der    mechanischen   Stabilität der Einheit und zum Abschwächen der hörbaren Geräusche dienen. 



  Ausserdem wird durch die Erfindung der magnetische Streufluss verringert und die von unerwünschten Wanderwellen oder Stromstössen herrührende überspannung besser und gleichmässiger verteilt, wodurch örtliche Bereiche einer übermässigen Beanspruchung durch Hochspannung vermieden werden. 



  Diese und andere Vorteile werden dadurch erzielt, dass die Drossel mit einem Paar paralleler Wicklungen. versehen ist, die einen Magnetkreis umgeben, der ein Paar magnetischer Rückschlüsse und mit diesem gekoppelte, isolierte    1\lagnetkernschenkel   umfasst und die Wicklungen mit den isolierten Kernschenkeln elektrisch stufenweise verbunden sind, wobei entlang der Schenkel eine systematische und gesteuerte Verteilung der angelegten Spannung erzielt wird. 

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 Eine Drossel ist in teilweise geschnittener Darstellung aus    Fig.   10 ersichtlich. Diese Drossel weist ein Gehäuse 90 in Form eines im wesentlichen zylindrischen Kessels auf, das mit Füssen 94 gegen Polster 95 abgestützt ist.

   Der Oberteil des Gehäuses ist nach innen von einer Hochspannungsdurchführung 91 und einer Niederspannungsdurchführung 92 durchsetzt. Diese    Durchführungen   können als übliche Durchführungskondensatoren aufgebaut sein und sind mechanisch, thermisch und elektrisch an eine im Gehäuse 90 untergebrachte Betriebseinheit 97 angepasst. An den Seiten des Kessels 90 und mit dessen Innerem durch    Durchlasswege   verbunden, ist    eine   Anzahl radial sich erstreckender hohler Kühlblöcke 93 befestigt. Eine geeignete Isolierflüssigkeit 96 befindet sich in einer Menge im Kessel 90, deren Menge zum Überdecken der Betriebseinheit 97 und zum Umlauf durch die Kühlblöcke bzw. Radiatoren 93, zwecks Wärmeabgabe ausreicht.

   Diese    Konvektionsströmung   wird in der Flüssigkeit durch die Erwärmung der Betriebseinheit 97 bei Stromzufuhr hervorgerufen; sie kann ausserdem durch eine    Pumpaniage   unterstützt werden. Der Kessel weist die übliche (nicht gezeichnete), bei Drosseln normale Ausrüstung auf. Diese Ausrüstung enthält einige Thermometer, Alarmschaltungen,    Reduzierventile,   u. dgl., Mann- und Schaulöcher und    Ablasshähne      u.   dgl. 



  Die Neuheit der Drossel bezieht sich in erster Linie auf die Betriebseinheit 97, deren Einzelheiten in den    Fig.   11, 12, 13, 14 und 15 dargestellt sind. 



  Diese Betriebseinheit 97 umfasst hauptsächlich einen Magnetkreis    (Fig.   11, 12, 13, 14) bestehend aus einem Paar lamellierter,    magnetischer      Rückschlüsse   100 und 101, die durch ein Paar isolierender Kernschenkel 102 und 103 verbunden sind. Jeder isolierende Kernschenkel weist eine    Anzahl      Kernsegmente   104 auf, die voneinander durch Scheiben 106 und Distanzhalter 107 isoliert sind. Jedes Kernsegment ist aus Lamellen zusammengebaut, wie im Zusammenhang mit den    Fig.3   und 4 beschrieben wurde.

   Jedes in dieser Drossel    verwendete   Kernsegment 104 kann zur Verhinderung der Kernsättigung und um einen Betrieb der Vorrichtung bei optimaler Felddichte zu ermöglichen, ein an allen Seiten abgeschrägtes oder abgerundetes Profil aufweisen. 



  Jedes Kernsegment 104, mit Ausnahme des an beiden Schenkeln vorgesehenen mittleren Kernteiles 104A ist von einer stromdurchflossenen Spule 108 umgeben. Diese Spulen sind miteinander und mit dem Kernsegment, welches sie umgeben, elektrisch verbunden. jedes    Spulen-Kern-Paar   ist von seinem benachbarten    Spulen-Kern-Paar   durch Scheiben 106 und Abstandhalter 107 isoliert. Diese Scheiben und Abstandhalter helfen ferner bei der Einstellung des gegenseitigen Abstandes der Kerne und Spulen. Die Scheiben und Abstandhalter können aus beliebigem geeignetem Isoliermaterial gefertigt sein, so z. B. aus mit    Epoxyharz   imprägniertem Hartpapier oder aus Presspan.

   Jede Scheibe 106 kann an ihrem Umfang eine ringförmige    Aquipotentialfläche   110 tragen, die, wenn mit den Spulen und Kernteilen an irgendeiner Seite derselben entsprechend elektrisch verbunden, die    Verteilung      von   Überspannungen oder Spannungsstössen über die Betriebseinheit 97 unterstützt. Nach Zusammenbau hält die ganze Einheit unter Druck zusammen, wozu eine Anzahl von Zugelementen, wie Verbindungsstangen 98, dient, die durch dazu vorgesehene, an jedem der beiden magnetischen Rückschlüsse 100, 101 befestigte Konsolen 99 durchgeführt sind, um die mittels dieser Verbindungsstangen 98 auf die Einheit ausgeübten Druckkräfte auszugleichen, kann eine den mittleren Kernteil 104A umgebende Blindspule 111 verwendet werden.

   Bei den meisten    Ausführungsformen   kann jedoch dieser mittlere Kernteil 104A und die Blindspule 111 fortfallen. Zusätzlich lässt sich ein Ausgleich dadurch erzielen, dass die Abstandhalter 107 aus elastischem Material gefertigt sind, das eine gewisse seitliche Bewegung zwischen jeder Spule und dem dieser zugeordnetem Kernsegment zulässt. 



  Wenn die zusammengebaute Betriebseinheit 97 im Gehäuse 90 so untergebracht ist, dass der Magnetkreis zur Basis des Kessels parallel liegt, so stehen die Abstandhalter 107 zu dieser Basis senkrecht und zwischen diesen Abstandhaltern 107 bleiben offene vertikale Strömungswege 118. Diese Wege ermöglichen eine freie Strömung der Isolierflüssigkeit 96. Die diese Wege 118 durchströmende    Flüssigkeit   kühlt und isoliert die Spulen und die Kernteile. Infolge unvermeidbarer Verluste erwärmt sich die Einheit.

   Diese Wärme wird durch Ableitung der Flüssigkeit 96    abgeführt.   Wenn die Flüssigkeit im Strömungsweg 118 genügend warm wird, bildet sich in der Flüssigkeit eine    Konvek-      tionsströmung   aus und die Flüssigkeit steigt in den Strömungswegen 118 zum Kopfende der Radiatoren 93 empor, strömt unter gleichzeitiger Abkühlung durch dieselben hindurch und am unteren Ende wieder in den Kessel zurück. Diese    Konvektionsströme   kühlen die Einheit und halten sie auf der vorgegebenen Temperatur. 



  Es wurde jedoch nachgewiesen, dass beim Zusammentreffen der Einheit mit einem starken elektrischen Feld einer Höchstspannung in der Flüssigkeit sich    Dauerleitungsketten   aus    Kohlenwasserstoffen   ausbilden können. Das Vorhandensein solcher Ketten ist für die Einrichtung schädlich und kann einen elektrischen Durchschlag zwischen Abschnitten der Einheit und dem Kessel 90 verursachen. Um solchen Fällen vorzubeugen sind an der äusseren Seite und um die Einheit herum    Isolierwände   125 aus Presspan oder anderem Material vorgesehen, wie in    Fig.   15 veranschaulicht ist. 



  Jede Spule 108 ist nicht nur mit jeder benachbarten Spule sondern auch mit ihrem zugeordneten Kernteil l03 elektrisch verbunden. Da diese Verbindungen eine Reihen-, eine Reihenparallel- oder eine Parallelschaltung sein können, sei dieser Umstand in Zusammenhang mit den    Fig.   16, 17, 18, 19 und 20    kurz   behandelt. Die    Fig.   16 und 17 zeigen die Spulen 108, die auf jeder Scheibe elektrisch mit den benachbarten Spulen verbunden sind, so dass auf jedem isolierenden Kernschenkel zwei parallele Wicklungen, im ganzen daher vier parallele Wicklungen entstehen. Wie gezeigt wird die Hochspannung dem Mittelpunkt der Anordnung über die Leitung 109 zugeführt.

   Dadurch, dass die Hochspannung dem Mittelpunkt der Einheit zugeführt, jede Spule gemäss    Fig.   17 mit ihrem zugehörigen Kernteil verbunden, dagegen jedes Kernsegment von dem nächsten in der Säule isoliert wird, kann das    Rah-      menjoch   ausgeschaltet werden, da der    Magnetfluss   auf die    magnetischen   Rückschlüsse 100    und   101 sowie auf die isolierenden Kernschenkel 102 und 103 beschränkt ist. Dadurch, dass das Joch ausgeschlossen ist und die Spulen mit den Kernteilen verbunden sind, ist auch das bisher existierende Problem der Isolation zwischen der Wicklung und dem Joch beseitigt. Die Nie- 

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    derspannung   wird über die Leitung 105 abgenommen.

   Eine erfindungsgemäss aufgebaute Hochspannungsdrossel weist ein kleines Gewicht und beträchtlich kleinere Gesamtabmessungen auf, als eine herkömmliche Drossel derselben    Spannungs-   und der halben Leistungsbemessung. Noch wichtiger ist, dass ihre    Isola-      tions-Zuverlässigkeit   natürlich höher ist. 



  Die    Fig.   18 und 19 zeigen die auf jeder Scheibe    hintereinandergeschalteten   Spulen 105. Die bei Verwendung der früher bekannten Vorrichtungen für Hochspannungsbetrieb sich ergebenden Schwierigkeiten sind behoben und eine allmähliche, systematische und vorzugsweise gleichmässige Potentialverteilung über jeden isolierenden Schenkel von seinem Mittelpunkt bis zu jedem der beiden magnetischen Rückschlüsse ist erreicht, und zwar infolge der grossen auch unter Oberspannungsbedingungen auftretenden gegenseitigen Kapazitäten zwischen den Kernteilen. Es versteht sich von selbst, dass die Spulen in allen Fällen und auf jedem Segment einen solchen Wicklungssinn besitzen müssen, dass die Richtung des Spannungsgefälles des magnetischen Feldes in einer geschlossenen Schlaufe verläuft, wie durch die Pfeile 114 angedeutet. 



  Aus    Fig.20   sind eine modifizierte Ausführung der Spulen 108, deren gegenseitige Verbindung und die Isolierscheibe erkennbar. Die Spulen 108, die jedes Kernsegment 104 umgeben, sind    in   zwei einander entgegengesetzt gewickelten Hälften 119 und 120 geteilt. Das Kernsegment 104 ist mit dem Mittelpunkt zwischen den beiden    Spulenhälften   verbunden, wobei jede    Spulenhälfte   gegen die andere    Spulenhälfte   isoliert ist. Ausserdem kann die Scheibe 106 geschichtet sein und zwei Schichten geeigneten Isoliermaterials 130 und 131 mit einem leitenden Netz 116 als Zwischenlage aufweisen.

   Das Netz 116 dient zur Verkleinerung der Wirbelströme.    Eine   derartige geschichtete Scheibe könnte bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen, einschliesslich des Transformators, verwendet werden. Das zwischengelegte, leitende Netz 116 wirkt so, dass jedes Kernsegment mit seinen benachbarten Kernsegmenten    kapazitiv   gekoppelt und auf diese Weise die Empfindlichkeit der Einheit auf    überspan-      nungen   und    Spannungsstösse   weiter erhöht ist. 



     Fig.   20 zeigt eine andere Modifikation, die in jeder der oben erwähnten Vorrichtungen    Verwendung   finden könnte. In dieser Abänderung ist die ringförmige    Äqui-      potentialfläche   110 durch eine die Scheibe umgebende halbringförmige Fläche ersetzt, die aus Isoliermaterial gefertigt ist und einen leitenden Belag trägt. 



  Die in    Fig.   15 gezeigten Isolierwände 125 sind so geformt, dass sie annähernd den    Äquipotentialflächen   des elektrischen Feldes entsprechen, das zwischen den an jedem isolierenden Kernschenkel angebrachten ringförmigen    Aquipotentialflächen   entsteht. Um zu gewährleisten, dass jede erzeugte Kohlenwasserstoffkette unterbrochen wird, ist an den Wänden 125 eine angemessene Anzahl Trennstreifen 126 willkürlich angebracht. Eine ausreichende Strömung wird durch zahlreiche, in jeder Wand 125 ausgebildete Öffnungen 127 hervorgerufen. Diese Kombination von Öffnungen, Trennstreifen und Wänden erzeugt eine beträchtliche Turbulenz in der Flüssigkeit, welche die Bildung von schädlichen, leitenden Ketten verhindert. 



  Für die Hochspannungsleitung 109 ist eine    einzige   grosse Öffnung vorgesehen. 



  Am Ende jeder Verbindungsstange 98 können    Druckfedern   128 verwendet werden, um zu gewährlei-    sten,   dass die isolierenden Kernschenkel jederzeit einer gleichbleibenden Spannkraft ausgesetzt sind. Die Spannstangen 98 können mit einer zylindrischen Isolation überzogen werden. 



  Die Erfindung schafft nicht nur eine verbesserte, für Höchstspannungen betriebsfähige Drossel, sondern bietet gleichzeitig bedeutende Gewichts- und    Kosten-      einsparungen.   Es ist daher möglich, eine Drossel mit wesentlich kleineren Abmessungen zu konstruieren, da bei angelegter voller Betriebsspannung jeder Wicklungsabschnitt, unter normalen sowie unter kurzzeitigen extremen Bedingungen, nur den der Gesamtspannung    proportionalen   Anteil erhält. Durch Verbindung jedes    SegmentEs   des isolierenden    Kernes   mit den Wicklungen fällt ferner die Notwendigkeit einer weitgehenden Isolation zwischen den Spulen und den Kernsegmenten weg.

   Durch diese Kopplung der Kernsegmente mit den sie umgebenden Spulen wird die Spannung entlang jedes Schenkels derart gleichmässig geändert, dass der Potentialgradient längs jedes Schenkels konstant bleibt und die Schenkellänge für Isolationszwecke in höchstem Masse ausgenützt wird. 



  Da alle Kernsegmente, Isolierscheiben und Spulen untereinander vollkommen gleich sind, ist die Einheit für eine Serienfertigung gut geeignet und in der Herstellung wirtschaftlich. 



  Das Material der    Isolierscheiben   bietet sowohl elektrische Isolierung als auch mechanische Abstützung und zwischen den Scheiben entsteht eine beträchtliche Kapazität, die bei    überspannungsstössen   zur    Gleich-      mässigkeit   der Spannungsverteilung entlang jedes Schenkels beiträgt. Dies schwächt den vorübergehenden Hochspannungsstoss ab. 



  Die Anwendung eines isolierenden Kernes weist zusätzliche Vorteile auf, weil sie eine genaue Steuerung der    Induktivität   mit sich bringt. Da ausserdem dieser Grundgedanke ein gleichmässiges Aufbringen der magnetisierenden    Amperewindungen   über den ganzen isolierenden    Kern   ermöglicht, führt er zur Verringerung des magnetischen Streuflusses. 



  Die Vorteile der beschriebenen mechanischen Anordnung bestehen darin, dass die Einheit bei horizontaler Aufstellung durch    Konvektionsströme   selbstgekühlt werden kann und dass gleichzeitig durch die angewendeten grossen Druckkräfte sowohl das akustische als auch das    magnetostriktive   Geräusch    verringert   wird. 



  Eine Drossel lässt sich für    Drehstrombetrieb   anpassen, wobei 3 Schenkel benutzt werden, die je eine    Hochspannungs-Zufuhrleitung   in ihrer    Nlitte   aufweisen. 



  Der profilierte Kern 104 kann noch mehr als in    Fig.   21 gezeigt ist, von einem geformten, festen    Dielek-      trikum   117 ummantelt sein, das die Form eines    Spu-      lenkörpers   aufweist. Die Spulen werden auf diese Körper aufgewickelt und die ganzen    Spulenkörper   gestapelt, so dass isolierende Kernschenkel entstehen. Eventuell könnte das leitende Netz 116 (FiG. 20) zwischen die    Spulenkörper   eingelegt und mit einer    äquipotentia-      len   den    Spulenkörper   umgebenden    Äquipotentialfläche   verbunden werden.

   Unter der in dieser Beschreibung verwendeten Bezeichnung Spule können auch solche Spulen verstanden werden, die aus einer Anzahl kleinerer Spulen, z. B. Scheibenspulen, bestehen sowie solche Spulen, deren Leiter Gekreuzt oder in irgend einer anderen vorgegebenen Folge gewickelt sind, zur Herabsetzung der durch Wirbelströme verursachten Verluste. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Hochsspannungsinduktionsgerät mit wenigstens zwei magnetisch leitenden und elektrisch isolierten Schenkeln, deren Enden mit magnetisch leitenden Jochen zur Bildung wenigstens eines geschlossenen Magnetkreises verbunden sind, die aus voneinander elektrisch isolierten Magnetkern-Abschnitten bestehen und die Gruppen von in Serie geschalteter Spulen durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelabschnitte ebene Stirnflächen und zueinander im wesentlichen parallele Stirnflächen aufweisen, mit diesen gegen isolierende Schichten (36; 106; 130, 131) abgestützt sind und dass ein Teil (38, 104A) dieser Schenkel mit dem Hochspannung führenden Ende der in Serie zu einer Gruppe zusammengeschlossenen Spulen (37, 108), verbunden, die Joche (31, 32;
    100, 101) jedoch an Erde gelegt sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Schichten zur Vergrösserung der Oberfläche von der ebenen Gestalt abweichende Randzonen (73, 76) aufweisen. 2. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Schichten zur Schaffung von Äquipotentialflächen mit elektrisch leitenden Ringen (63, 110) umgeben sind. 3.
    Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte isolierende Schichten miteinander zu einem einen Schenkelabschnitt (104) umschliessenden Spulenkörper (117) verbunden und auf diesen eine Spule (108) aufgebracht ist. 4. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass isolierende Schichten (36) wenigstens längs eines Teiles ihrer ebenen Flächen mit Auflagen (72) aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material abgedeckt sind. 5. Hoclispannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass isolierende Schichten in zwei benachbarte Teilchichten unterteilt und zwischen diesen ein elektrisch leitendes Gitter (1l6) eingelegt ist. 6.
    Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schenkelabschnitten (104) und den isolierenden Schichten (106) stabförmige Abstandhalter (107) vorgesehen und hierdurch Strömungskanäle (118) geschaffen sind (Fig. 13). 7. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass isolierende Schichten (106) mittels isolierender Wände (125) paarweise miteinander verbunden, diese Wände mit Durchbrechungen (127) versehen, zwischen einer innersten und einer äussersten in Abständen voneinander angeordnet und in den Räumen zwischen benachbarten \;fänden Stützen (126) vorgesehen sind (Fig. 15).
    B. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen aus in entgegengesetztem Sinn gewickelten Wicklungen (57, 58) bestehen, die mittels Isolierscheiben (61, 65) voneinander getrennt sind, hiedurch eine seitliche Relativbewegung zwischen den Schenkelabschnitten (35) und den Spulen ermöglicht ist, und dass die Spulen mit den zugehörigen Schenkelabschnitten elektrisch verbunden sind. 9. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen jedes Schenkels zur Bildung wenigstens zweier Wicklungen verbunden sind, von welchen die eine eine Primär-, die andere eine Sekundärwicklung bildet. 10.
    Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von in Serie geschalteten Spulen parallel geschaltet sind. 11. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (35, 104) wenigstens zweier Schenkel von gemeinsamen, durch den Raum zwischen diesen Schenkeln erstreckten isolierenden Schichten (36; 106;
    130, 131) getrennt sind (Fig. 2, 15 und 20). 12. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsenden der Spulen in praktisch gleichen Abständen der geerdeten Joche angeordnet sind. 13. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule mit ihrem entsprechenden Kernabschnitt elektrisch verbunden ist. 14. Hochspannungsinduktionsgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernabschnitte und die zwischen diesen angeordneten Schichten aus Isoliermaterial von Spannungsvorrichtungen zusammengespannt sind. 15.
    Hochspannungsinduktionsgerät nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagen (72) aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Ntate- rial einen vorbestimmten Widerstandswert aufweisen und zur Bildung einer Kapazität mit den Schichten aus Isoliermaterial herangezogen sind, wobei die Zeitkonstante RC etwa 0,001s beträgt.
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WO2009138095A1 (de) * 2008-05-13 2009-11-19 Abb Technology Ag Trockentransformator
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