DE1227140B - Spannungswandler mit einem Stabkern - Google Patents

Description

• Spannungswandler mit einem Stabkern Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler mit einem Stabkern, einer darauf aufgebrachten Niederspannungswicklung und einer diese konzentrisch umgebenden Oberspannungswicklung sowie mit einem die Niederspannungswicklung und das obere Kernende umgebenden zylindrischen, oben mit einer Kugelkalotte abgeschlossenen, geerdeten PotentiaIschirm.
• Bekannte Wandler dieser Art weisen etwa glockenförmige, koaxial übereinandergestülpte Isolierkörper auf, die in Ausnehmungen die unterteilte Hochspannungswicklung aufnehmen. Die Oberflächen dieser Isolierteile sind mit einer leitenden, abschirmenden Schicht versehen; diese einzelnen Schichten dienen gleichzeitig zur elektrischen Verbindung der verschiedenen Teilwicklungen der Hochspannungswicklung und sind demgemäß mit den Enden derselben elektrisch leitend verbunden.
• Sofern bei der nach, Art einer Kondensatordurchführung unterteilten festen Isolationsanordnung bei der bekannten Konstruktion ein Durchschlag auftritt, vollzieht er sich zwischen den beiden jeweils von einem Isolierkörper getragenen leitenden Schichten, so daß durch den Durchschlag eine der Teilwicklungen der Hochspannungswicklung kurzgeschlossen ist und demgemäß die verbleibenden Teilwicklungen einer höheren Spannungsbelastung ausgesetzt sind.
• Dieser Nachteil wird. erfliidungsgemäß dadurch vermieden, daß die geerdete Kugelkalotte der Innenoberfläche der auf Hochspannungspotential befindlichen Kopfarmatur- so nahe gegenüberstehend angeordnet ist, daß die Stoßspannungsfestigkeit der dazwischenliegenden Isolierstrecke geringer als die Stoßspannungsfestigkeit der Oberspannungswicklung ist, so daß ein etwaiger Durchschlag im Innern des Wandlers an dieser Steile unter Umgehung der Oberspannungswicklung erfolgt, und daß als Hochspannungsisolation gegen Erde ausschließlich ein zweckmäßigerweise unter Überdruck stehendes, für Hochspannungsiselationen an sich bekanntes elektronegatives Gas dient. ' ', Durch eine derartige Konstruktion in.Verbindung mit der Verwendung "eines elektronegativen Gases als Hochspannungsisolation ist ein. Wandler geschaffen, der mit einer bis' zur Durchschlagsspannung erhöhten Spannung geprüft werden kann, ohne daß eine Zerstörung oder Beschädigung des Wandlers auftritt. Diese günstigen Eigenschaften beruhen darauf, daß der Durchschlag in einem lediglich mit dem sich selbst regenerierenden elektronegativen Gas gefüllten Raum erfolgt.
• Die Verwendung elektronegativer Gase an sich ist bei Spannungswandlern in anderer Bauweise bekannt. Wie eingehende Untersuchungen mit elektronegativen Gasen gezeigt haben, lassen sich bei der Verwendung derartiger Gase, insbesondere bei kleinen Elektrodenabständen, sehr hohe Durchschlagsgradienten von beispielsweise 400 kV/cm bei 4 atü erreichen. Das gilt um so mehr, wenn durch geeignete Formgebung der sich gegenüberstehenden, auf unterschiedlichen Potentialen liegenden Elektroden keine örtliche Feldkonzentration auftritt. Dies wird bei der Erfindung durch den die Niederspannungswicklung umschließenden zylindrischen Potentialschirm erreicht.
• Die den äußeren leitenden Belag des Zylinderkondensators bildende Oberspannungswicklung bewirkt infolge geeigneter Wahl des Wicklungsaufbaues in vorteilhafter Weise eine axiale induktive Spannungssteuerung. Zur Unterstützung der Spannungssteuerung wird in Weiterleitung der Erfindung vorgeschlagen, daß die den äußeren leitenden Belag bildende Oberspannungswicklung in an sich bekannter Weise zwecks Vergleichmäßigung der axialen Spannungssteuerung für Stoßspannungen eine zusätzliche unterteilte Kondensatorsteuerung aufweist. Diese Kondensatorsteuerung kann dadurch erreicht werden, daß die Oberspannungswicklung aus Teilspulen besteht und ihre Spulenkörper durch geeignete Metallisierung als parallel zu den Teilspulen liegende Steuerkondensatoren ausgebildet sind.
• Stellt man die Verbindung der Teilspulen und Steuerkondensatoren über Druckkontakte zwischen den Spulenkörpern her, so lassen sich die Teilspulen bequem auswechseln.
• Auswechselbare Spulen sowie die Verbindung von Spulen über Druckkontakte sind an sich bekannt. Die als Steuerkondensatoren ausgebildeten Spulenkörper bestehen im lEnblick auf eine günstige Steuerwirkung aus einem Werkstoff, dessen relative Dielektrizitätskonstante möglichst groß; und zwar größer als 10 ist.
• In F i g. 1 ist eine beispielsweise Ausführungsform eines Stabkern-Spannungswandlers nach der Erfindung dargestellt, wähiend F i g. 2 dinen Schnitt durch die Primärwicklung zeigt.
• In F i g. 1 bedeutet 1 den Kein, der auf dem Sokkel 2 befestigt ist. Konzentrisch dazu sind die Niederspannungswicklung 3, im Beispiel die Sekundärwicklung, mit dem zylindrischen Potentialschirm 4 und die Spulen 5 der die Oberspannungswicklung darstellenden Primärwicklung angeordnet. Den oberen Abschluß des Potentialschirmes 4 bildet die geerdete kugelkalottenartige Elektrode 4a in solcher Anordnung bezüglich des Deckels 8, daß ein etwaiger Überschlag bei der Prüfung zwischen diesen Teilen unter Umgehung der Hochspannungswicklung erfolgt.
• Die Primärwicklung kann zwecks guter Kopplung mit der Sekundärwicklung in an sich bekannter Weise auch konisch'#äusgeführt werden. Der Spulenkörper 6 für die Spulen 5 der Primärwicklung sind als Kondensatoren ausgebildet (s. F i g. 2), die die Spannungsbeanspruchung der Primärwicklung bei Stoß vergleichmäßigen. Das Wandlessystem befindet sich in einem Isolierzylinder 7 aus Hartpapier,- der gasdicht mit dem Sockel 2 und dem Deckel 8 verbunden ist. Konzentrisch dazu, ist ein Porzellanisolator 9 angeordnet. Das Ende der obersten Spule 5 der Primärwicklung ist über den Abstützzylinder 10 mit dem Deckel 8 und damit auch mit dem Anschluß 11 v#rbunden,-während das Ende der untersten Spule mit, dem- Sockel 2 in Verbindung steht. Die Verbindunz zwischen den Spulen und Kondensatoren erfolgt über Druckkontakte, die durch den elastischen Ring 13 (s. -F i g. 1) aufeinandergepreßt werden. Der Innenraum des Wandlers ist mit einem elektronegativen Gas-12 unter Überdruck gefällt, z. B. mit SF6 bei etwa 4 atü.
• Die spezielle Art der Spannungssteuerung ist aus F i g. 2 ersichtlich. Es bedeutet 6 den isolierenden Spulenkörper, der zusammen mit den metallischen Belägen 21 und 22 einen Kondensator bildet. 5 ist eine Teilspule der Oberspannungswicklung, deren Anfang a mit dem Belag 21 und deren Ende e mit dem weiteren Belag 22 verbunden ist. Die Größe der Kapazität ist neben der Wanddicke des Spulenkörpers 6 vornehmlich durch seine relative Dielektrizitätskonstante er bestimmt. Für große Kapazitäten eignen sich speziell kerainische rutil- oder magnesiumtitanhaltige Massen mit er = 40 bis 80.
• In den F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die HersteRung eines Spannungswandlers nach der Erfindung denkbar einfach ist. Die- Sekundärwicklung kann in einfacher Weise maschinell auf den Kein 1 aufgebracht werden. Die Isolationsbeansprachung ist nur gering. Die Spulen der Sekundärwicklung werden zweckmäßigerweise auf einer Mehrfachwickelmaschine in einem Arbeitsgang hergestellt. Bei einigermaßen guter "-S-pannungssteuerung durch die Kondensatoren gemäß F i g. 2 ist auch hier die # Beanspruchung der Windungsisolation nur gering. Ein besonderer Vorteil ist darin zu erblicken, daß bei einem allfälligen Durchschläg der Hochspannungswicklung diese sich in einfacher Weise ganz oder auch nur teilweise auswechseln läßt. Zudem kann bei der Prüfung des Wandlers gegen Erde die Spannun- unbedenklich bis zum inneren Durchschlag gesteigert werden, ohne daß die Wicklungen dabei gefährdet sind.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Spannungswandler mit einem Stabkem, einer darauf aufgebrachten Niederspannungswicklung und einer diese konzentrisch umgebenden Oberspannungswicklung sowie mit einem die Niederspannungswicklung und das obere Kernende umgebenden zylindrischen, oben mit einer Kugelkalotte abgeschlossenen, geerdeten -Potentialschirm, dadurch gekennzeichnet, daß die geerdete Kugelkalotte der Innenoberfläche der auf Hochspannungspotential befindlichen Kopfarmatur so nahe gegenüberstehend ange-' ordnet ist, daß die Stoßspannungsfestigkeit der dazwischenliegenden- Isolierstrecke geringer als die Stoßspannungsfestigkeit der Oberspannungswicklung ist, so daß ein et ' waiger Durchschlag im Innern des Wandlers an dieser Stelle unter Umgehung der Oberspannungswicklung erfolgt, und daß als Hochspannungsisolation, gegen Erde ausschließlich ein zweckmäßigerweise unter überdruck stehendes, für Hochspannungsisolationen an sich bekanntes elektronegatives Gas dient.
2. 2. Spannungswandler nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, daß die Oberspannungswicklung in an sich bekannter Weise zwecks Vergleichmäßigung der axialen Spannungssteuerung für Stoßspannungen eine zusätzliche unterteilte Kondensatorsteuerung aufweist. 3. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die -Oberspannungswicklung in an sich bekannter Weise aus Teilspulen besteht und ihre Spulenkörper durch geeignete Metallisierung als parallel zu den Teilspulen liegende Steuerkondensatoren ausgebildet sind. 4. Spannungswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Teilspulen und Steuerkondensatoren in an sich bekannter Weise über Druckkontakte zwischen den Spulenkörpern erfolgt, so daß die Teilspulen auswechselbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften-. Deutsche Patentschriften Nr. 692 298, 688 166; deutsche Auslegeschrift Nr. 1094 357; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1767 896; französische Patentschriften Nr. 1083 488, 1066 717; .schweizerische Patentschrift Nr. 294 051.