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Transformator Die Erfindung betrifft einen Transformator mit als Lagenwicklung
ausgeführter, sternpunktseitig starr geerdeter Hochspannungswicklung, die durch
eine feste Isolation hoher Dielektrizitätskonstante in je-
weils eine Stamm-
und Stufenwicklung unterteilt ist und bei der die Umleitungen der Stammwicklung
von einer Lage zur anderen an der Wicklungsstim entlang den dort verlaufenden Äquipotentiallinien
spannungsgleichen Niveaus verlegt sind.
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Es ist bekannt, die Wicklungen von Transformatoren mit Stufenschaltem
so aufzubauen, daß die Stammwicklung der Hochspannungswicklung als nächstliegende
Wicklung zur mittelbar auf den Schenkel aufgebrachten Unterspannungswicklung konzentrisch
angeordnet wird. In Reihe mit der Stammwicklung der Hochspannungswicklung liegt
die außenliegende Stufenwicklung, dievon der Stammwicklung durch einen Isolierstoff
hoher Dielektrizitätskonstante getrennt ist. Unabhängig von dem weiteren Aufbau
der einzelnen 'Wicklungen kann die Hochspannungswicklung sowohl als Scheibenspulenals
auch als Lagenwicklung hergestellt werden. Die Herstellung der Lagen kann derart
erfolgen, daß die einzelnen Lagen fortlaufend gewickelt werden, so daß der Anfang
und das Ende benachbarter Spulen in galvanischer Verbindung stehen. Durch diese
Herstellung der Lagen bzw. Verbindung der Lagenenden besteht zwischen den benachbarten
Lagen an einem Ende der Wicklung ein Potentialunterschied, der der doppelten Lagenspannung
entspricht, während am anderen Ende der Potentialunterschied Null ist. Da zwischen
den Lagen eine Isolation aufgebracht werden muß, die nach der doppelten Lagenspannung
ausgelegt ist, tritt eine unwirtschaftliche Ausnutzung der Isolation ein, die gleichbedeutend
mit der Vergrößerung des Raumes für die Wicklung ist. Zur weitgehenden Vermeidung
dieser Nachteile ist es auch bekannt, die Wicklung als Einfachlagenwicklung auszubilden,
wobei das Ende einer Lage mit dem auf der anderen Seite liegenden Lagenende der
darüber-oder darunterliegenden Lage verbunden wird. Die Enden der Lagen können dabei
so geführt werden, daß sie entweder aus der Spule herausgeführt und außerhalb geschaltet
werden, oder aber es findet eine Verbindung innerhalb der Isolation zwischen den
einzelnen Lagen statt. Bei der Verlegung der Leitungen innerhalb der Isolation zwischen
den einzelnen Lagen ist zwar entlang der ganzen Wicklung der der einfachen Lagenspannung
entsprechende Potentialunterschied konstant, jedoch wird der Raumbedarf zwischen
den einzelnen Lagen durch diese Verlegung der Leitungen erhöht. Bei der Führung
und Schal-e>
tung von Umleitungen außerhalb der Spule bereitet die Anordnung
große Schwierigkeiten, da die Umleitungen bei mehr als zwei Lagen sowohl gegeneinander
als auch gegen die Wicklung einwandfrei isoliert sein müssen. Werden jedoch die
Umleitungen von einer Lage zur anderen an der Wicklungsstirn entlang den dort verlaufenden
Äquipotentiallinien spannungsgleichen Niveaus gelegt, so zeichnet sich eine Lagenwicklung
mit derartig verlegten Umleitungen durch eine besonders günstige elektrische Festigkeit
aus.
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Durch die Erfindung werden nunmehr wesentliche Vorteile bei einem
Transformator erzielt, dessen Hochspannungswicklung aus einer Stamrawicklung und
aus einer Stufenwicklung besteht und bei der die Umleitunaen der Stammwicklung von
einer Lage zur anderen an der Wicklungsstirn entlang den dort verlaufenden Äquipotentiallinien
spannungsgleichen Niveaus verlegt sind. Die Vorteile kommen besonders in
einer erhöhten elektrischen Festigkeit, aber auch in der Gewinnung von Raum für
die Unterbringung der Wicklungen des Transformators mit aus Stamm-und Stufenwicklung
bestehender Hochspannungswicklung zum Ausdruck.
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Diese Vorteile werden dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Umleitung
von der äußersten Lage der Stammwicklung zur - in Richtung Wicklungsachse
gesehen - darunterliegenden Lage innerhalb eines in axialer Richtung verlaufenden
Schlitzes eines die Stammwicklung umgebenden zylindrischen Schildes liegt, der den
Hochspannungsanschluß der
äußeren Lage der Stammwicklung trägt,
und daß in den Lagen der StufenWi#kluÜg gärtelartige Ringe aus elektrisch leitendem
oder nichtleitendem Material eingelegt sind, in denen kreisförrnige Ausschnitte
für die Hochspannungsausleitung vorgesehen sind.
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Dabei besteht der in'der inneren Lage der Stufenwicklung ein',gele.gtö:.-A'ürtelartige
Ring aus elektrisch leitendem Material"-,W,,#llrend die in den äußeren Lagen der
StiffeÜ,#iää*#ng eingelegten gürtelartigen Ringe aus IsolierstäAies'tehen,# die
auch metallisiert sein können.
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Dadurch, daß der die Stammwicklung umgebende Schild den Hochspannungsanschluß
der äußeren Lage der Stammwicklung trägt, ergibt sich der Vorteil, daß für das Verlegen
des Hochspannungsanschlusses von der äußeren Lage zum kreisförmigen Ausschnitt innerhalb
der im Ringspalt der Lagen der Stufenwicklung eingelegten gürtelartigen Ringe kein
zusätzlicher Raum für die Unterbringung dieses Hochspann.ungsanschlusses aufgebracht
werden muß.
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Das trifft auch füf "'* die- i 'Üinleitung zu, die die Verbindung
zwischen der äußeren` Lage der Stammwicklung und der - in Richtung
-- Wicklungsachse gesehen -darunterliegenden Lage herstellt und innerhalb
eines in axialer. Richtung verlaufenden Schlitzes eines die Stammwicklung umgebenden
zylindrischen Schildes liegt.
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Es sind zwar schon Transformatoren bekannt, bei denen durch den Spalt
einer außenliegenden Wicklung die Zuleitung zu einer innenliegenden Wicklung geführt
wird. Abgesehen davon, daß dieser Transformator durch einen ganz speziellen Wicklungsaufbau
charakterisiert ist, bei dem die Oberspannungswicklung zwischen den beiden Hälften
einer Unterspannungswicklung angeordnet ist, ist die Führung der Zuleitung innerhalb
eines Ringspaltes einer Hälfte der Unterspannungswicklung bei diesem bekannten Transformator
mit dem Nachteil behaftet, daß im Bereich des Ringspaltes das homogene Feld zwischen
der Oberspannungswicklung und der außenliegenden Unterspannungswicklung unterbrochen
wird. Dadurch treten im Bereich des Ringspaltes hohe Feldstärken auf, die zu Gleitentladungen
zwischen der außenliegenden Unterspannungswicklung und der Oberspannungswicklung
führen können.
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Demgegenüber wird durch die Erfindung erreicht, daß durch den in der
inneren Lage der Stufenwicklung eingelegten gürtelartigen Ring aus elektrisch leitendem
Material ein Ausweichen der Äquipotentiallinien in den Bereich des gürtelartigen
Ringes vermieden wird, wodurch die Wicklung gefährdende Feldstärkeerhöhungen nicht
auftreten können.
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Zur Verlegung der Lagenverbindungen der Hälften einer jeden Lage der
Stufenwicklung sind die gürtelartigen Ringe in axialer Richtung geschlitzt, wobei
der in der inneren Lage der Stufenwicklung eingelegte gärtelartige Ring das Potential
der Lagenmitte trägt, Bestehen die in-den anderen Lagen der Stufenwicklung eingelegten
-gürtelartigen Ringe ebenfalls aus leitendem Material bzw. aus Isolierstoff, das
mit einer leitenden Schicht versehen ist, so tragen auch diese gürtelartigen Ringe
das Potential der Lagenmitte.
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Innerhalb des# *kieigförmigen Ausschnittes des inneren gürtelartigän
Ringes ist ein isolierter Strahlungsring angeordnet, und die durch die kreisförmigen
Ausschnitte der gürtelärtigen Ringe nach außen geführte Hochspannungsausleitung
ist koaxial von Hartpapierzylindem umgeben, die durch Winkelringe gegeneinander
distanziert sind. Hierdurch wird das elektrische Feld um die Hochspannungsausleitung
so gesteuert, daß die erforderliche Spannungsfestigkeit erreicht wird.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden-. In der Zeichnung zeigt Fig.-1 einen Schnitt durch den gesamten
Wicklungsaufbau im Bereich der von der Stammwicklung nach außen durch die Stufenwicklung
führenden Hochspannungsausleitung, F i g. 2 einen Schnitt durch den gesamten
Wijklungsaufbau außerhalb der durch die Stufenwicklung nach außen führenden Hochspannungsausleitung
und F i g. 3 eine Abwicklung des in den Lagen der Stufenwicklung eingelegten
gürtelartigen Ringes mit den angrenzenden Leitern einer Lage.
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In der dargestellten erfindungsgemäßenWicklungsanordnung ist mit
1 die dem Kein 2 nächstliegende Unterspannungswicklung und mit
3 die aus der Staminwicklung 4 und der Stufenwicklung 5 bestehende
Hochspannungswicklung bezeichnet. Während die Umleitungen 6 der Stufenwicklung
5 in an sich bekannter Weise an den Lagenenden so verbunden sind, daß -jeweils
Anfang und Ende benachbarter Lagen in galvanischer Verbindung stehen, sind die Umleitungen
7 der Stammwicklung 4 in die zwischen Stamm- und Stufenwicklung aus
Zylindern bestehende Isolation 8 entlang den dort verlaufenden Äquipotentiallinien
spannungsgleichen Niveaus gelegt, wobei die Umleitung von der äußersten Lage
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zur - in Richtung Wicklungsachse gesehen - darunterliegenden
Lage in einem in axialer Richtung verlaufenden Schlitz eines die Starumwicklung
umgebenden, die Stoßspannung verteilenden Schildes 10
liegt. Das Ende
11 der äußeren Lage 9 der Stammwicklung 4, das den Hochspannungsanschluß
darstellt, steht mit dem Schild 10 in Verbindung und wird als Hochspannungsausleitung
12 -über kreisförmige Ausschnitte 13, die sowohl innerhalb eines in der inneren
Lage 14 der Stufenwicklung 5 eingelegten gürtelartigen Ringes 15 als
auch in den äußeren Lagen 16 und 17 der Stufenwicklung 5 eingelegten
gärtelartigen Ringes 18 vorgesehen sind, nach außen geführt.
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Der in der inneren Lage 14 eingelegte, mit dieser Lage auf dem gesamten
Umfang mitgeführte gürtelartige Ring 15 ist, wie aus der F i g. 3
hervorgeht, nicht nur mit einem kreisförmigen Ausschnitt 13 für die nach
außen führende Hochspannungsausleitung 12 versehen, sondern besitzt auch eine ebenfalls
aus F i g. 3 ersichtliche Unterbrechung 19 zur Verlegung des die beiden
Hälften der Lage 14 verbindenden Leiters 20, wobei dieser Leiter an den gürtelartigen
Ring 15 angelenkt ist. Auch die in den äußeren Lagen 16 und
17 der Stufenwicklung 5 eingelegten gürtelartigen Ringe
18, die mit diesen Lagen auf dem gesamten Umfang mitgeführt sind, sind nicht
nur mit dem kreisförmigen Ausschnitt 13 versehen, sondern besitzen ebenfalls
eine Unterbrechung 19 zur Verlegung des Leiters 20, der jeweils die beiden
Hälften der Lagen 16 und 17 verbindet. Im Gegensatz zum gürtelartigen
Ring 15, der elektrisch leitend ist, bestehen die gürtelartigen Ringe
18 vorzugsweise aus Hartpapier.
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Umgeben ist die Hochspannungsausleitung 12 innerhalb der kreisförmigen
Ausschnitte 13 der
gürtelartigen Ringe 15 und
18 und der Isolation 8
von Hartpapierzylindem 21, die durch Winkelringe
22 gegeneinander distanziert sind und zusammen mit dem innerhalb des gürtelartigen
Ringes 15 angeordneten Strahlungsring 23 das elektrische Feld um die
Hochspannungsleitung 12 so steuern, daß die erforderliche Spannungsfestigkeit erreicht
wird. Bei diesem Aufbau sowohl der Stammwicklung 4 als auch der Stufenwicklung
5 ist die äußere Lage 17 der Stufenwicklung stempunktseitig starr
geerdet, und die innere Lage 14 der Stufenwicklung steht mit der dem Hauptstreukanal
24 nächstliegenden Lage 25 der Stammwicklung 4 in Verbindung.
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Mit 26 sind Schirinringe bezeichnet, die ebenfalls das elektrische
Feld um die Hochspannungsausleitung 12 steuern. Diese Schirmringe sind dann eingesetzt,
wenn die gürtelartigen Ringe 18 aus leitendem Material bestehen bzw. aus
Isolierstoff, der mit einer leitenden Schicht versehen ist, wobei dann die gürtelartigen
Ringe 18 und die Schirmringe 26 das Potential der Lagenmitte tragen.