Lufttransformator für hohe Spannungen. Bisher hat man Transformatoren für Span- tiungen über ungefähr 30,000 Volt in der Regel mit Ölisolation gebaut, in der an und für sich richtigen Voraussetzung, dali sie hohe Isolierfestigkeit eines guten Spezialöls gestat tet, die Dimensionierung der Isolierteile knapp zu bemessen'. Anderseits macht die Ölisola- tion insofern Schwierigkeiten, als sich die Glimmerscheinungen an den festen Isolier materialien, welche mit der Zeit zum Durch schlag des Transformators führen, nur sehr schwer und unter- Aufwendung erheblicher Kosten vermeiden lassen.
Einen weiteren Nachteil bei Öltransformatoren bietet die Un möglichkeit, den Beginn derartiger Glimm erscheinungen rechtzeitig zu beobachten und beheben zu können. Speziell bei Prüftrans formatoren mit sehr hohen Spannungen ist infolge des in der Regel kurzzeitigen Betriebs die Erwärmung der obern Ölschichten zu gering, um eine natürliche Ölzirkulation zu gewährleisten; die Folge davon ist, dass, wenn sich an einer stark beanspruchten Stelle eine Glimmstelle ausgebildet hat, dieselbe wegen der fehlenden Zufuhr frischen Öls weiterfressen und schliesslich zum Durchbruch führen kann.
Die Erfindung benutzt den neuen Gedan ken, einen Lufttransformator zu bauen, wel cher die unter Öl schädlichen Glimmerschei- nungen in der Luft zur Gewinnung sanfter Feldübergänge verwendet, von der Erwägung ausgehend, dass das der Jonisierung ausgesetzte Isoliermittel (Luft) stets erneuert wird, wäh rend die festen Isoliermittel bei richtiger Be messung der Stromdichte in der Streifenent ladung nicht angegriffen werden.
Diese Wir kung wird beim Lufttransformator mit ko axialer Hoch- und Niederspannungswick lung gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass ein die Niederspannungswicklung um hüllender Isolierhohlkörper und ein zweiter, von der Hochspannungswicklung umgebener Isolierhohlkörper grösserer Lichtweite vonein ander durch einen Luftmantel getrennt sind, welcher so bemessen ist, dass im Hochspan nungsfelde sich Gleitbüschel oder -funken nicht bilden zu können, sondern nur Streifen entladungen, die ein linear abfallendes Span nungsgefälle zwischen Hochspannungswicklung und Eisen zustande kommen lassen.
Eine derartige Ausbildung der Transformatoriso- lation findet ihr Analogon in der durch das deutsche Patent N 322687 bekannten Luft- marrteldurchführung, bei welcher durch Schaf fung einer Zone von möglichst niedriger di- elektrischer Leitfähigkeit an der Fassungs stelle das Auftreten von Gleitfunken verhin dert wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist durch Fig. 1 teilweise in senkrechtem Schnitt, teilweise in Seitenan sicht und durch Fig. 2 teilweise in wageech tem Schnitt, teilweise in Draufsicht zur Dar stellung gebracht.
Die Niederspannungswicklung a ist in gewohnter Weise über die Schenkel des Eisen kerns b geschoben. Über erstere kommt ein Isolierhohlzylinder c aus einem Material von hoher Dielektrizitätskonstante, welcher für einen gleichmässigen Austritt der elektrischen Kraftlinien in den nachher erwähnten Luft mantel sorgt. Durch Anordnung einer Metall einlage d in dem Isolierhohlzylinder c, welche geerdet ist, kann diese Wirkung noch ver bessert werden.
Um den Isolierholrlzylinder c erstreckt sich der Luftmantel f, welcher nach aussen durch den äussern Isolierhohlzy- linder g abgeschlossen ist. Dieser Isolierhohl- zylinder, welcher ebenfalls aus Material von hoher Dielektrizitätskonstante besteht und eine erheblich grössere Lichtweite als der Innenzylinder c aufweist, vermittelt einen gleichmässigen Eintritt des von der unregel mässig gestalteten Hochspannungswicklung<I>lt.</I> ausgehenden elektrischen Feldes in den Luft mantel f.
Die oberster) Spulen oder Spulen höchsterSpa)mungderHochspannungswicklung <I>lt,</I> werden durch einen gutleitenden Schirm ring !c mit innerer Isolierung in abgeschirmt.
Die Beanspruchung der Luft an den Punkten höchster Spannung der Hochspan nungswicklung h wird so gewählt, dass schon weit unterhalb der Höchstspannung des Trans formators Streifenentladungen am Aussenzylin der g auftreten, deren Gleichmässigkeit durch Anordnung eines am Aussenzylinder g aufliegen den gutleitenden Sprühringes i, welcher gleich zeitig die oberste Spule oder Spule höch ster Spannung der Hochspannungswicklung gegen Entladungen schützt, und durch einen gutleitenden Schlussring p am obern Ende des äussern Isolierzylinders c/ sichergestellt wird.
Diese Streifenentladungen, welche sich auf die physikalische Entdeckung stützen, dass sie über einem Luftmantel nicht in Büschel- oder Gleitfunkenentladung umschla gen, sorgen für gleichmässiges Spannungsge fälle in axialer Richtung des Aussenzylinders und gestatten daher sehr kurze, freie Weg längen zwischen der Hochspannungswicklung und den Kernjochstücken. Von grossem Vor teil ist dabei der Schlussring p, welcher mit dein Joch des Eisenkerns verbunden ist, in dem er für eine gleichmässige Verteilung der Kriechströme auf der Oberfläche des Aussen zylinders g sorgt.
Um die Glimmspannungen zwischen der Hochspannungswicklung la und dem Ar)I'aen- zylinder g gänzlich zu beseitigen, können ferner noch die einzelnen Spulen der Hoch spannungswicklung mit gleich gelegenen, auf dein Aussenzylinder g angebrachten Metall ringen 2- dielektrisch verlötet sein. Diese Metallringe r zwingen alsdann in axialer Richtung eine gleichmässige Spannungsver teilung auf.
Dadurch, dass im Luftmantel f ein oder mehrere Isolierzylinder mit leitender Belegung, die mit passenden Punkten der Hochspan nungswicklung verbunden ist, angeordnet wer den, liesse sich die Spannungsverteilung fm Luftmantel in radialer Richtung willkürlich beeinflussen.
Air transformer for high voltages. Up to now, transformers for voltages over approximately 30,000 volts have usually been built with oil insulation, with the correct prerequisite that the high insulation strength of a good special oil allows the dimensioning of the insulating parts to be tight '. On the other hand, the oil insulation causes difficulties insofar as the glowing phenomena on the solid insulating materials, which lead to the breakdown of the transformer over time, can only be avoided with great difficulty and at considerable expense.
Another disadvantage of oil transformers is the impossibility of observing and remedying the onset of such glowing phenomena in good time. Especially in the case of test transformers with very high voltages, the heating of the upper oil layers is too low to ensure natural oil circulation due to the usually short-term operation; The consequence of this is that if a smoldering point has formed at a heavily stressed point, it can continue to eat due to the lack of fresh oil and ultimately lead to a breakthrough.
The invention uses the new idea of building an air transformer which uses the mica phenomena in the air, which are harmful under oil, to generate gentle field transitions, based on the consideration that the insulating agent (air) exposed to ionization is constantly renewed If the current density is correctly measured in the strip discharge, the solid insulating materials are not attacked.
This we effect is achieved in the air transformer with coaxial high and low voltage winding according to the invention in that a hollow insulating body enveloping the low voltage winding and a second hollow insulating body surrounded by the high voltage winding are separated from one another by an air jacket which is dimensioned in this way that gliding tufts or sparks cannot form in the high-voltage field, but only strip discharges, which cause a linearly decreasing voltage gradient between the high-voltage winding and the iron.
Such a design of the transformer insulation finds its analogue in the air mortar bushing known from German patent N 322687, in which the occurrence of sliding sparks is prevented by creating a zone of the lowest possible dielectric conductivity at the socket.
An embodiment of the subject invention is through Fig. 1 partially in vertical section, partially in Seitenan view and through Fig. 2 partially in wageech system section, partially in plan view to Dar position.
The low-voltage winding a is pushed in the usual way over the legs of the iron core b. Over the former comes an insulating hollow cylinder c made of a material with a high dielectric constant, which ensures a uniform exit of the electrical lines of force into the air jacket mentioned below. By arranging a metal insert d in the insulating hollow cylinder c, which is grounded, this effect can still be improved ver.
The air jacket f extends around the insulating wooden cylinder c and is closed off from the outside by the outer insulating hollow cylinder g. This insulating hollow cylinder, which is also made of material with a high dielectric constant and has a considerably larger clear width than the inner cylinder c, provides a uniform entry of the electrical field emanating from the irregularly shaped high-voltage winding into the air coat f.
The top) coils or coils of the highest voltage of the high-voltage winding <I> lt, </I> are shielded by a highly conductive shielding ring! C with internal insulation.
The stress on the air at the points of highest voltage of the high-voltage winding h is chosen so that strip discharges occur on the outer cylinder g far below the maximum voltage of the transformer, the evenness of which is achieved by the arrangement of a highly conductive spray ring i on the outer cylinder g, which at the same time the uppermost coil or coil of the highest voltage of the high-voltage winding protects against discharges, and is ensured by a highly conductive locking ring p at the upper end of the outer insulating cylinder c /.
These stripe discharges, which are based on the physical discovery that they do not change into brush or sliding spark discharge over an air jacket, ensure a uniform voltage drop in the axial direction of the outer cylinder and therefore allow very short, free paths between the high-voltage winding and the core yoke pieces . The locking ring p, which is connected to the yoke of the iron core, in which it ensures a uniform distribution of the leakage currents on the surface of the outer cylinder g, is of great advantage.
In order to completely eliminate the glow voltages between the high-voltage winding la and the Ar) I'aen-cylinder, the individual coils of the high-voltage winding can also be dielectrically soldered with the same metal rings attached to your outer cylinder g. These metal rings then force an even distribution of stresses in the axial direction.
Because one or more insulating cylinders with conductive coating, which are connected to suitable points on the high-voltage winding, are arranged in the air jacket f, the voltage distribution fm air jacket can be influenced arbitrarily in the radial direction.