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Transformator oder Drosselspule für hohe Spannung Die Erfindung betrifft
einen Transformator oder eine Drosselspule für hohe Spannung mit einer an den Stirnenden
durch Potentialsteuerringe abgeschirmten Lagen- bzw. Zylinderwicklung oder einer
Scheibenspulenwicklung, deren Endspulen wie Potentialsteuerringe wirken; zur Wicklungsisolierung
dient ein aus festen Isolierstoflagen bestehender Isolierkörper, der aus einem zur
Wicklung konzentrischen Zylinderteil und wenigstens einem an einem Zylinderende
durch Einschneiden der Lagen und Umbiegen der Fahnen gebildeten Flansch besteht,
welcher zwischen Druckringen und dem benachbarten Potentialsteuerring bzw. der Endscheibenspule
festgeklemmt ist. Der Zylinderteil weist wenigstens einen mit der Wicklung verbundenen
leitenden oder halbleitenden, sich mindestens in einen der Flansche hinein erstreckenden
Schirm auf.
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Bei Transformatoren oder Drosselspulen dieser an sich bekannten 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 nachgibt und dadurch die am Isolierkörper gebildeten
Flansche axial nach innen gedrückt werden. Dadurch spalten sich die Lagen des Isolierkörpers
in der Krümmung, die den Übergang zwischen dem Zylinderteil dieses Körpers und einem
seiner Flansche bildet, voneinander. 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 Isoliersto
fflagen, wodurch eine sehr ungünstige Potentialverteilung entsteht.
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Die Erfindung verfolgt den Zweck, diese Schwierigkeit in einfacher
Weise zu beseitigen. Gemäß der Erfindung ist der Flansch mit dem Schirm von den
Druckringen auf dem Potentialsteuerring nur in einer weit genug vom Zylinderteil
des Isolierkörpers entfernten Ringzone festgeklemmt, um bei einer durch Druck oder
Schrumpfen bewirkten axialen Verkürzung der Wicklung den Schirm in eine fließende
Doppelkurve zu drücken und die außerhalb des Schirmes liegenden Isolierlagen straff
an den Schirm zu ziehen. Um zu erreichen, daß der Schirm eine fließende Doppelkurve
bildet, ist es lediglich erforderlich, die Druckringe, mit denen die Isolierstofflagen
des Flansches auf ihre Unterlage gepreßt werden, derart zu formen, daß das Festklemmen
bzw. Aufpressen der Isolierstofflagen in einer Ringzone erfolgt. Die Druckringe
müssen innen also weit genug ausgeschnitten sein.
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Um zu erreichen, daß der Schirm sich vom Zylinderteil glatt in den
Flanschteil erstreckt, sieht man genügend viele Einschnitte im Flanschteil vor.
Nach Fertigstellung des Transformators kann aber eine Axialverschiebung des Flansches
auftreten, sei es durch einen in axialer Richtung wirkenden Druck, sei es durch
ein Schrumpfen der Wicklungsisolation. Dieser Verschiebung des Flansches muß der
Schirm nachgeben können, ohne daß sich Falten bilden oder die Schirmfolie knittert.
Nur wenn eine fließende Doppelkurve erzeugt wird, können die auf der konvexen Seite
des gekrümmten Schirms aufliegenden Isolierlagen bei einer Axialverschiebung des
Flansches straff auf dem Schirm verbleiben, was bekanntlich für die Spannungsbeanspruchung
bei Hochspannungswicklungen sehr wichtig ist.
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Wenn der Flansch mit dem Metallschirm an einer Stelle, die ziemlich
weit vom gebogenen Ubergang des Flansches in den Zylinderteil des Isolierkörpers
entfernt liegt, axial nach innen gedrückt wird, so spalten sich die Lagen aus Isoliermaterial,
die sich zwischen dem Schirm und der Wicklung befinden, in der Krümmung auseinander;
die Lagen außerhalb des Schirmes jedoch legen sich straff auf den letzteren. Da
der Schirm an einer bestimmten Stelle mit der
1@'icklung oder mit
einem Potentialsteuerring leitend verbunden ist, wird das Dielektrikum zwischen
dem Schirm und dem von dessen Flansch bedeckten Potentialsteuerring elektrisch wenig
oder gar nicht beansprucht. Es macht also wenig aus, ob in diesem Dielektrikum die
einzelnen Lägen aus festem Isoliermaterial voneinander gespalten sind oder nicht.
Dagegen bilden die isolierenden Lagen des Isolierkörpers, die sich auf der Außenseite
des Schirmes im Flansch und in dessen Krümmung befinden, eine nahezu homogene Isolierschicht,
die der dort auftretenden hohen elektrischen Belastung zu widerstehen vermag.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird die Bildung
einer fließenden Doppelkurve durch Einbringen eines Kranzes elastischer Stützstreifen
zwischen Schirm und Wicklung gefördert, die sich vom Zylinderteil in den Flanschteil
erstrecken und den Schirm vornehmlich an der Stelle seiner größten Krümmung abstützen.
Ein derartiger Aufbau ist zweckmäßig, wenn der Schirm selbst nur eine geringe Steifigkeit
besitzt, also z. B. aus einer äußerst dünnen Metallfolie besteht. In einem solchen
Falle genügen wohl die elektrischen Eigenschaften der Abschirmung den hier zu stellenden
Anforderungen, ihre mechanischen Eigenschaften jedoch nicht. Durch das Einbringen
solcher Stützstreifen nehmen diese die mechanische Beanspruchung auf und verhindern,
daß die Folie knittert oder Falten bildet. Auch dünne Folien können daher bei Anwendung
solcher Stützstreifen benutzt werden, da sie dem Schirm besonders an der Stelle
seiner größten Krümmung die erforderliche Festigkeit geben.
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Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung, «-elche einen Axialschnitt
eines Teiles der Wicklungen eines erfindungsgemäßen Transformators in zwei verschiedenen
Ausführungen darstellt.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist 1 die eine Wicklung und 2 die andere Wicklung
eines Transformators. Die Wicklungen sind als Zvlinderwicklungen ausgeführt und
an ihren Stirnenden durch Potentialsteuerringe 3, 4 abgeschirmt. Zwischen den Wicklungen
1 und 2 ist ein aus Lagen aus festem Isoliermaterial g "vickelter Körper e angeordnet,
der aus einem Zylinderteil 5 und Flanschen 6, 7, 8, 9, 10 besteht. Diese Flansche
sind in an sich bekannter Weise durch Umbiegen von durch axiales Einschneiden der
Enden der Lagen aus festem Isoliermaterial gebildeten Lippen erhalten. Im Isolierkörper
5 bis 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 einem
eigenen Flanschteil 12d bis in den ersten Flansch 6 des Isolierkörpers. Der Schirm
12 ist durch eine Verbindung 13 mit dem Potentialsteuerring 4 verbunden.
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Nachdem die Flansche 6 bis 10 unter Zwischenschaltung von Druckringen
14, 15, 16, 1.7 um den Potentialsteuerring 4 gezogen sind, kann der Potentialsteuerring
mit den Flanschen und den Druckringen sich bei Schrumpfen der Isolation zwischen
den Windungen der Wicklung 2 über einen gewissen Bereich nach unten bewegen. Erfindungsgemäß
ist nun die Umfangsfläche 18 des Druckringes 14 so weit von der Krümmung 19 der
Flansche 6 entfernt, daß durch die Axialbewegung des Potentialsteuerringes 4 die
Flanschteile 12a des Schirmes 12 sich in eine fließende doppelte Kurve legen und
wenigstens die Lagen 6 a der Flansche 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 anlegen. Die sich innerhalb der Flanschteile
12a des Schirmes 12 befindlichen Lagen 6 b der Isolierflansche 6 werden sich infolge
der Nachinnenbiegung der Schirmflansche 12 voneinander spalten. Da im vorliegenden
Falle der Metallschirm 12, 12a und der Potentialsteuerring 4 unmittelbar leitend
miteinander verbunden sind, werden die Isolierlagen 6 b elektrisch nicht belastet
werden. Auch, wenn der Schirm 12 an einer anderen Stelle mit der Wicklung 2 verbunden
wäre, so würde doch die Potentialdifferenz zwischen Schirm 12, 12a und Potentialsteuerring
4 nur verhältnismäßig klein sein. Die dort auf das Dielektrikum ausgeübte dielektrische
Belastung kann leicht aufgenommen werden. Außerhalb des Schirmes 12, 12a bildet
das feste Isoliermaterial eine dicke homogene Schicht 6 a, die imstande ist, die
hohe dielektrische Belastung außerhalb der Krümmung des Schirmes 12, 12a auszuhalten.
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Dadurch, daß der Druckring 14 an einer ziemlich weit von der Krümmung
zwischen den Flanschen und dem Zvlinderteil des Isolierkörpers 5 bis 10 liegenden
Stelle auf die Flansche 6 des Schirmes 12a drückt, 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 Windungsisolation ein wenig axial nach innen gedrückt wird.
Ein anderer Vorteil dieser Bauart besteht darin, daß die Lagen aus festem Isoliermaterial
in solche fließende Krümmungen gelegt werden, daß man beim Andrücken der Wicklung
ein Zerknüllen der Lagen an der Stelle der Krümmung und gegebenenfalls ein Zerreißen
nicht zu befürchten braucht.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwischen dem Schirm 12, 12a
und der Wicklung 2 Stützstreifen 20 aus elastischem Material kranzartig angeordnet.
Diese Stützstreifen drücken den Schirm 12, 12a besonders in der Krümmung 19 mit
einer gewissen Kraft gegen die Lagen 6 a 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.