DE1003346B - Hochspannungstransformator mit einpolig auf Kernpotential liegender doppelt-konzentrischer, lagenweiser Wicklung - Google Patents

Description

• Hochspannungstransformator mit einpolig auf Kernpotential liegender doppeltkonzentrischer, lagenweiser Wicklung Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung eines Hochspannungstransformators, insbesondere Prüftransformators, Spannungswandlers od. dgl.
• Es sind bereits Wicklungsaufbauten für Hochspannungszwecke, insbesondere Hochspannungsprüftransformatoren, bekanntgeworden, die sich einer doppeltkonzentrischen, lagenweisen Wicklung bedienen. Solche Hochspannungsprüftransformatoren sind meist einpolig mit auf Kernpotential liegender Wicklung ausgebildet. Es sind in dieser Ausführungsform auch bereits Kaskaden mit mehreren Transformatoren zusammengestellt worden.
• Des weiteren ist es bekannt, die lagenweisen, konzentrischen Wicklungen in ihrer Länge kontinuierlich abzustufen, so daß gegenüber dem Kern bzw. dem Gehäuse in radialer Richtung ein entsprechend gleichmäßiges Feld entsteht. Bei dieser Ausführungsform sind auch die Lagen bereits wechselweise miteinander verbunden worden, wodurch innerhalb des Kernfensters von innen nach außen, vorausgesetzt, daß der Hochspannungspol im Innern liegt, ein kontinuierlicher Potentialzuwachs entsteht, womit eine radiale Potentialsteuerung über den Querschnitt des Kernfensters gegeben ist.
• Diese Ausfüh.rungsforrn hat den besonderen. Vorteil, daß die Isolierstrecken zwischen den einzelnen Lagen kleiner gehalten werden können und dadurch günstigere Feldverhältnisse durch die gleichmäßige Spannungsverteilung zwischen Anfang und Ende jedes gegenüberstehenden, mit der Wicklung versehenen Isolierzylinders gegeben sind. Die radiale Potentialsteuerung über den Querschnitt des Kernfensters bringt jedoch nicht die notwendige gleichmäßige Feldverteilung, da axial zum Kern eine noch nicht genügende Potentialsteuerung vorhanden ist.
• Außerdem ist es bekannt, bei innen und außen mit Metallschilden versehepen Wicklungen an den Stirnseiten Schirmringe vorzusehen, um den störenden Einfluß der Erdkapazität der allseitig umschlossenen Wicklung zu vermeiden. Diese Schirmringe steuern zugleich das Feld in axialer Richtung.
• Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß die Verbindungen der innen und außen angeordneten Lagen mittels ringförmiger geschlitzter Scheiben erfolgt, die entsprechend der Lagenlänge dem Spannungszuwachs zugeordnete Abstände haben und so eine Potentialsteuerung innerhalb des Kernfensters in axialer Richtung bewirken. Die Schlitzung ist durchgeführt, damit eine Kurzschlußwindung vermieden ist. In axialer Richtung sind die Abstände der Scheiben so gehalten, daß eine gleichmäßige Feldverteilung gegeben ist.
• Die Scheiben sind zur Durchführung des Hochspannungsanschlusses mit Durchbrechungen versehen, die der Form und dem Durchmesser nach der Hochspannungsdurchführung angepaßt sind. DieAbstufung der Größe der Durchbrechungen richtet sich nach der Potentiallage, wobei die Öffnungen von innen nach außen größer werden. Die Scheiben können auch durchbrochen sein, damit die Ölzirkulation erhalten bleibt. Die Kanten der Scheiben werden zweckmäßigerweise abgerundet. Außerdem ist es zweckmäßig, die Scheiben der Form der Wicklung und des Kessels anzupassen. In ihrem Aufbau können die Scheiben aus Metall bzw. metallisiertem Isolierstoff bestehen oder aber mit Halbleiterschichten versehen sein, wobei die elektrische Verbindung der Spulen-enden durch einen aufgebrachten Leiter erfolgt. Es ist auch die Verwendung von Gießharzkörpern mit entsprechenden Ein- oder Auflagen möglich., des weiteren auch von leitenden Kunststoffteilen, z. B. von Markiten.
• Die Anordnung nach der Erfindung bietet wesentliche Vorteile, insofern als einmal durch die bekannte doppelt-konzentrische Wicklungsanordnung eine Erniedrigung der Kurzschlußspannung eintritt, zum anderen durch die Potentialsteuerung in axialer Richtung nach der Erfindung die Abstände im Transformator wesentlich verringert werden können. Der Transformator wird kleiner und spannungsfester und ist somit auch preiswerter herzustellen.
• Die Erfindung läßt sich an einschenkligen, aber auch an doppelschenkligen Transformatoren anwenden.
• Ein Transformator nach der Erfindung ist in den Abbildungen schematisch dargestellt.
• Abb. 1 a zeigt einen einpolig geerdeten Transformator mit Mantelkern in Seitenansicht; Abb. 1 b zeigt diesen in Draufsicht. Unmittelbar auf dem mittleren Schenkel 1 des Kernes 9 ist eine Hälfte der Niederspannungswicklung 2 als Zylinderspule angeordnet, darüber sind auf einer Anzahl konzentrisch angeordneter Isolierstoffzylinder die Oberspannungswicklungslagen 3, 4, 5, 6, 7, deren axiale Länge mit wachsendem Durchmesser etwa bis zur Fenstermitte abnimmt, dann aber bis zum Größtwert 3 wieder zunimmt, aufgebracht. Die Oberspannungswicklung ist in einzelnen Lagen aufgebracht. Über der äußersten Lage der Oberspannungswicklung ist isoliert die andere Hälfte der Niederspannungswicklung 8 als Zylinderspule angeordnet. Die beiden Niederspannungswicklung.steile 2 und 8 sind in Serie geschaltet. Das untere Wicklungsende der dem Kern 9 am nächsten liegenden Lage der Hochspannungswicklungslage 3 ist mit dem geerdeten Kern 9 im Punkt 10 verbunden. Die weitere Verbindung der einzelnen Lagen der Hochspannungswicklungerfolgt in an sich bekannter Weise so, daß das obere Ende der innersten Lage mit dem oberen Ende der äußersten Lage, das untere Ende der äußersten Lage mit dem unteren Ende der zweiten Lage vom Kern aus, das obere Ende dieser Lage wiederum mit dem oberen Ende der zweiten Lage von außen usw. weiter verbunden wird.
• Der Spannungsanstieg erfolgt so von beiden Spu.lenzylinderflächen her nach dem Spuleninnern zu in Stufen, die der jeweils doppelten Lagenspannung entsprechen, so daß die höchste Spannung am Ende der innersten Spulenlage 7 herrscht und von da aus herauszuführen ist.
• Zwischen jedem Punkt zweier konzentrisch übereinanderliegender Lagen herrscht praktisch somit die doppelte Lagenspannung. Die Potentialsteuerung erfolgt also von beiden Seiten aus nach dem Spuleninnern in radialer Richtung vom geerdeten Kern her. Da die Lagenlänge von innen nach den Kernteilen zu symmetrisch zunimmt, wächst auch der Abstand der Stirnseiten der mit der Wicklung versehenen Isolierzylinder von den Jochen des Eisenkernes her entsprechend der Spannungszunahme an.
• Die Verbindungsleitungen 11, 12 und 13 sind erfindungsgemäß als geschlitzte, ringförmige Scheiben ausgebildet und in ihren Abständen voneinander entsprechend den an ihnen liegenden Spannungen angeordnet und zur Potentialsteuerung herangezogen. Das bedeutet, daß eine axiale Steuerung im Kernfenster zu der radialen tritt, was eine wesentliche Verbesserung im Aufbau von Hochspannungswicklungen bedeutet. Auf der linken Seite des Kernfensters sind kreisförmige Durchbrüche angedeutet, durch die die Herausführung deshöchstenPotentials an derKlemme 14 erfolgt.
• Die Anordnung nach der Erfindung kann auch an einem mehrschenkligen einphasigen oder mehrphasigen Transformator erfolgen, der auch mit geerdetem Mittelpunkt versehen ist.
• In der Abb. 2 ist beispielsweise ein einphasiger zweischenkliger Transformator mit geerdetem Mittelpunkt nach Art der Erfindung schematisch dargestellt.
• Die Niederspannungswicklung beider Schenkel kann dabei in Serie oder aber auch parallel geschaltet sein.
• Die Abb. 2 bringt gegenüber den Abb. 1 a und 11), mit Ausnahme der Verdoppelung der Oberspannung, keine weiteren neuen Merkmale.

Claims (5)

1. PATENTANSPRACHE: 1. Hochspannungstransformator mit einpolig auf Kernpotential liegender doppelt-konzentrischer, hagenweiser Wicklung mit kontinuierlich abgestuften Lagenlängen, bei der die Lagen wechselweise so miteinander verbunden sind, daß innerhalb des Kernfensters von innen nach außen der Potentialzuwachs erfolgt, so daß vom Kernpotential aus gesehen an der innersten Lage die höchste Spannung auftritt und dadurch eine radiale Potentialsteuerung im Kernfenster erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der innen und außen angeordneten Lagen mittels ringförmiger geschlitzter Scheiben erfolgt, die entsprechend der Lagenlänge dem Spannungszuwachs zugeordnete Abstände haben und so eine Potentialsteuerung innerhalb des Kernfensters in axialer Richtung bewirken.
2. 2. HochspannungstransformatornachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen, geschlitzten Scheiben an den Stellen, an denen die Hochspannung herausgeführt wird, von innen nach außen entsprechend der Potentiallage größer werdende Durchbruchsöffnungen besitzen.
3. 3. Hochspannungstransformator nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben Durchbrechungen für die Ölzirkulation besitzen.
4. 4. Hochspannungstransformator nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben als metallisierte Isolierstoffscheiben ausgebildet sind.
5. 5. Hochspannungstransformatornach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffscheiben mit Halbleiterbelag versehen sind unter Verwendung einer leitenden Verbindung zur Stromleitung zwischen den Spulen oder daß die Scheiben aus leitendem Kunststoff bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 883 312, 762 230, 735367.