DE1292744B

DE1292744B - Hochspannungswicklung fuer Transformatoren und Drosselspulen

Info

Publication number: DE1292744B
Application number: DEC34784A
Authority: DE
Inventors: Dierick Pierre
Original assignee: COMPANGNIE GENERALE D ELECTRIC
Current assignee: COMPANGNIE GENERALE D ELECTRIC
Priority date: 1964-01-10
Filing date: 1964-12-31
Publication date: 1969-04-17
Also published as: GB1071469A; US3327266A; NL6500250A; FR1392548A

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspan- entsprechenden Ende der Abschirmung der benachnungswicklung für Transformatoren und Drossel- barten, zur nächsten Doppelspule gehörenden spulen aus Scheibenspulen in Doppelspulenschaltung Scheibenspule über eine Impedanz elektrisch gekopmit zwischen den Windungen der einzelnen Scheiben- pelt ist.

spulen isoliert verlaufenden Leiterwindungen einer 5 Durch diese Ausbildung ist es gelungen, die bei elektrostatischen Abschirmung, die jeweils an ihrem bekannten Abschirmungen noch auftretenden Spaneinen Ende mit dem entsprechenden Ende der Ab- nungsschwingungen, die eine Gefahr für die dielekschirmung der innerhalb der gleichen Doppelspule irische Qualität der Isolation bildeten, zu beseibenachbarten oder einer übernächsten Scheibenspule tigen.
unmittelbar leitend verbunden ist. io Dabei erfolgt die Kopplung über eine Impedanz,

Im Fall einer Stoßspannungsbeanspruchung einer so daß ein Sekundärwicklungseffekt vermieden ist. Hochspannungswicklung, z.B. durch eine Wander- Die Kopplung wird vorteilhaft durch eine nichtwelle, hängt die Beständigkeit der Wicklung gegen lineare Impedanz gebildet, deren Widerstandswert mit einen Masse- oder einen Wicklungs- oder Windungs- ansteigender Klemmenspannung sinkt. Solche nichtdurchschlag weitgehend von der Kapazitätsverteilung 15 linearen Impedanzen, z. B. Widerstände, sind in der über die Wicklung ab. Die Stoßspannung verteilt sich Technik hinreichend bekannt, im wesentlichen auf kapazitivem Wege spontan über Vorzugsweise wird jedoch eine überwiegend kapa-

die ganze Wicklung. Lokale Überspannungen können zitive Impedanz gewählt. Diese stellt eine gute Koppnur durch eine gleichmäßige Verteilung der Span- lung für die hochfrequenten Spannungsschwingungen nung über die Wicklung vermieden werden. 20 dar, bildet jedoch galvanisch und für die Netzfrequenz

Für Scheibenspulen in Doppelspulenschaltung, wie eine weitgehende Trennung. Die kapazitive Impedanz sie für Hochspannungswicklungen in vielen Fällen kann insbesondere in platzsparender Weise durch bevorzugt verwendet werden, ist es bekannt, zwi- einen Ringkondensator, der zwischen je zwei Doppelschen den Leitern der Scheibenspule Abschirmleiter- spulen liegt und zur Vermeidung von Wirbelströmen Windungen einzufügen und die Abschirmleiterwin- 35 aus nebeneinanderliegenden spiraligen oder konzendungen der Einzelspulen innerhalb einer Doppelspule irischen Leitern besteht, oder durch leitende Hüllen, miteinander zu verbinden. Für sehr große Hochspan- die jeweils in an sich bekannter Weise die Windungen nungswicklungen ist es insbesondere bekannt, daß der entsprechenden Scheibenspule teilweise umgeben, sich zwischen allen Windungen Abschirmleiter- gebildet sein.

windungen befinden. Zur Vermeidung einer ge- 30 Eine leicht herzustellende kapazitive Kopplung für schlossenen Schleife der Abschirmwindungen sind geringe Kapazitäten und mit sehr kleinem Platzdiese hierbei in zahlreiche, gegeneinander isolierte bedarf besteht darin, daß eine leitende, bandförmige Teilabschnitte aufgeteilt. Sollen diese jeweils etwa zusätzliche Abschirmung verwendet wird, von der auf eine Windung umfassenden Abschnitte der Abschir- einer Seite ein kurzes Stück neben dem anzukoppelnmung insgesamt jede Flachspule von einem inneren 35 den Ende der Abschirmleiterwindung in die betref-Punkt bis nach außen durchsetzen, wobei einander fende Scheibenspule mit eingewickelt wird und die gegenüberliegende Abschnitte innerhalb einer Dop- am anderen Ende entweder ebenfalls neben das Abpelspule miteinander verbunden sind, so ergibt sich schirmleiterwindungsende gewiekelt ist oder mit dieein kaum vertretbarer Herstellungsaufwand. Man ist sem unmittelbar leitend verbunden ist. deshalb dazu übergegangen, die Abschirmungen, 40 Die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erohne elektrisch leitende Verbindungen zwischen findung ist an Hand von Ausführungsbeispielen, die ihren Einzelwindungen vorzusehen, ununterbrochen in der Zeichnung schematisch dargestellt sind, veranzwischen die Windungen der Spule einzulegen. Die schaulicht, und zwar zeigt

Abschirmungen der beiden Einzelscheibenspulen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Abschnitt einer

einer Doppelscheibenspule werden hierbei lediglich 45 Hochspannungswicklung aus Scheibenspulen in Dopan einem ihrer nebeneinanderliegenden Enden mit- pelspulenschaltung mit einer bekannten Abschireinander verbunden. Das verbundene Ende ist die mung,

äußerste Windung, die neben den Enden der Doppel- Fig. 2 einen Schnitt durch einen Wicklungsab-

scheibenspule liegt. schnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten Hoch-

Der kapazitive Strom in den so angeordneten Ab- 50 Spannungswicklung, mit einer Abschirmungskopplung schirmungen mit vielen Windungen fließt entgegen- durch Ringkondensatoren,

gesetzt zum kapazitiven Strom in den benachbarten F i g. 3 einen Schnitt entsprechend F i g. 2 mit

Windungen des den Laststrom führenden Leiters. Es einem abgewandelt ausgebildeten Ringkondensator, hat sich jedoch herausgestellt, daß bei einer Stoß- F i g. 4 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf

Spannungsbelastung der Spule an den offenen Enden 55 einen Ringkondensator gemäß einer weiteren Ausder Abschirmung, die deren Verbindung mit einer führungsform,

anderen Abschirmung gegenüberliegen, Spannungs- F i g. 5 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf

Schwingungen auftreten. einen Ringkondensator gemäß einer weiteren abge-

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, wandelten Ausführungsform,

eine Hochspannungswicklung mit einer Abschirmung 60 F i g. 6 einen Schnitt durch einen Wicklungsabder genannten Art zu schaffen, bei welcher es zu schnitt mit einer Abschirmung, die eine abgewandelte einer möglichst vollkommenen und schwingungs- kapazitive Kopplung aufweist, freien Kompensation des kapazitiven Stroms in den Fig.7 eine Draufsicht auf die Wicklung gemäß

den Laststrom führenden Leitern kommt. F i g. 6,

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung im we- 65 F i g. 8 einen Schnitt durch einen Wicklungsabsentlichen dadurch gelöst, daß jeweils das dem un- schnitt mit einer Abschirmung, die einen zusätzmittelbar leitend verbundenen Ende der Abschirmung liehen Abschirmleiter verwendet, einer Scheibenspule entgegengesetzte Ende mit einem F i g. 9 einen Schnitt durch einen Abschnitt einer

gegenüber der Anordnung nach Fig. 8 abgewandelt durch Bespritzen oder Niederschlag von leitendem

ten Wicklung und Material auf einen Isolierkörper herstellbar sind. Die

F i g. 10 einen Schnitt durch einen weiteren Wick- Bespritzung oder der Niederschlag kann auch auf den

lungsabschnitt mit abgewandelter kapazitiver Kopp- einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibenspu-

lung der Abschirmung. 5 len BX und CX aufgebracht sein, wo die so gebüde-

Die Beispiele beziehen sich auf Hochspannungs- ten Ringscheiben an den Enden 4 der Abschirmung

wicklungen für Transformatoren, die um einen Ma- gen der Scheibenspulen angeschlossen werden.

gnetkern auf einem Isolierzylinder H montiert sind. Die Ringscheiben können in Ringsektoren unter-Die Wicklungen bestehen aus Scheiben-oder Flach- teilt sein, wenn die zu erhaltende Kapazität klein

spulen A, B, C, D, die aus einem flachen Leiter G io sein soll.

bestehen, der zwischen der Außen- und der Innen- Die Beläge des Ringkondensators sind in den folseite jeder Spule spiralförmig gewickelt ist. genden Beispielen unterteilt, um Verlustströme zu

Die Scheibenspulen A und B sind untereinander vermeiden,

an der Innenseite mittels eines Leiters 1 zusammen- Die beiden Doppelscheibenspulen gemäß Fig. 3

geschlossen, so daß eine Doppelscheibenspuie AB 15 entsprechen denen des vorhergehenden Beispiels, Die entsteht, deren eines Ende mittels eines Leiters 2 z. B. zwischen den Scheibenspulen BX und CX mit den an der Hochspannungseingangsklemme und deren an- Enden 4 der Abschirmungen E verbundenen Konderes Ende an der folgenden, durch die Scheiben- densatorbeläge bestehen jeder aus einem in einer spulen B und C gebildeten Doppelscheibenspule BC Ebene spiralförmig gewickelten Leiter 8, der mit angeschlossen ist. Jede dieser Doppelscheibenspulen ao einem Ende an das Ende 4 der jeweiligen Abscbirbesitzt eine bandförmige isolierte leitende Abschir- raung E angeschlossen ist.

mung E, die kapazitiv an jede der Scheibenspulen A, Die Beläge des Ringkondensators können auch aus B, C und D gekoppelt ist zwei in derselben Ebene spiralförmig gewickelten

Die bandförmige Abschirmung E besteht aus zwei Leitern bestehen, wobei die Windungen des einen Teilen, die mittels des Leiters 3 verbunden sind, der 25 zwischen den Windungen des anderen zu liegen vom Band selbst dargestellt sein kann. Die zwei Teile kommen.

der Abschirmung E sind spiralförmig in die Einzel- Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 bescheibenspulen gewickelt, und zwar über einen Teil stehen die mit einem Spalt versehenen, unterteilten jeder Scheibenspule vom Außenende bis zu inneren Ringbeläge oder -scheiben des Kondensators aus kon-Windungen mit dem Leiter G, dem benachbart das 30 zentrischen Leitern 9, die in den dargestellten Beiinnere Ende 4 der Abschirmung liegt. spielen isoliert sind, jedoch im Fall eines genügend Die Windungszahl der Abschirmungen E der ein- großen Abstandes voneinander auch unisoliert sein zelnen Scheibenspulen ist im allgemeinen von der können. Die Leiter 9 sind mit ihren Enden an einen Eingangs-Doppelscheibenspule an abfallend, um die Leiter 10 angeschlossen, der sie mit dem Ende 4 der kapazitive Serienenergie der Eingangswicklungen stu- 35 Abschirmung verbindet.

fenweise herabzusetzen. Bei der Ausführung gemäß F i g. 5 bestehen die

Auf diese Weise erzielt man eine günstige Ver- Ringscheiben aus zwei nebeneinanderliegenden konteilung der elektrischen Potentiale, Jedoch treten zentrischen Leitern XX, die mit ihren Enden an einen bei Stoßspannungsprüfungen Spannungssehwingungen Leiter 14 angeschlossen sind, der mit dem zugehöriauf, besonders bei nach ihrem Scheitelwert abge- 40 gen Ende 4 der Abschirmung verbunden ist. Zwei schnittenen Stoßwellen. Diese Spannungsschwingun- weitere nebeneinanderliegende konzentrische Leiter gen erscheinen in Teilen oder in der ganzen Wick- 12 befinden sich innerhalb der Leiter 11 und sind mit lung und hauptsächlich zwischen den freien Enden 4 ihren den angeschlossenen Enden der Leiter 11 entder Abschirmungen in den Scheibenspulen B und C gegengesetzt liegenden Enden an den Leiter 14 ange-(F i g. 1). Durch die Erfindung wird die maximale 45 schlossen.

Amplitude dieser Spannungssehwingungen erheblich Der erforderliche Abstand zwischen den Ringherabgesetzt. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung, scheiben der Kondensatoren ist eine Funktion der in gewissen Anwendungsarten die kapazitive Serien- Potentialverteilung in der Wicklung und somit von energie der Eingangsspulen zu erhöhen und dadurch deren Eigenschaften abhängig. Die geraden Sektionen die Spannungsverteilung zu verbessern. so der Beläge sollen so profiliert sein, daß die best-

Von einer Ausführungsform der Erfindung sind in möglich erreichbare Verteilung der elektrischen FeI-Fig. 2 zwei Doppelseheibenspulen AXBX und der auftritt,

ClDl gezeigt, die mit jenen AB und CD von Gemäß Fig. 6 und 7 ist die kapazitive Kopplung

F i g, 1 identisch sind. Die Enden 4 der bandförmigen zwischen zwei Abschirmungsenden zweier aufein-Abschirmungen, die sich in den einfachen aufein- 55 anderfolgender Scheibenspulen so ausgeführt, daß anderfolgenden Seheibenspulen B X und CX befinden, diese Enden an leitende Umhüllungen angeschlossen sind miteinander über eine Impedanz elektrisch ge- sind, die jede Scheibenspule umschließen,
koppelt. Die Kopplung kann kapazitiv sein, wie an Die dargestellten Scheibenspulen entsprechen den den zwei aufeinanderfolgenden Doppelscheibenspu- vorerwähnten Beispielen und besitzen zwei isolierte len AXBX und CXDX, z. B. zwei Doppeleingangs- 60 bandförmige leitende Abschirmungen E in den Dopspulen erläutert ist. pelscheibenspulen AXBX und CXDX. Die Abschir-Die Enden 4 der Abschirmungen E der Scheiben- mungsenden 4 sind je an eine bandförmige leitende spulen BX und CX sind jeweils an einen der ge- Umhüllung 15 angeschlossen, die im dargestellten gebenenfalls von einem Dielektrikum 7 getrennten Beispiel in fortschreitenden Windungen um einen Teil Belägen 6 eines Ringkondensators angeschlossen. 65 der entsprechenden Scheibenspule gewickelt ist.

Die Beläge dieses Kondensators können aus mit Die Umhüllung 15 kann die gesamte Scheibenspule

einem Spalt versehenen Ringscheiben aus Leitmetall, oder nur einen Teil der Windungen oder nur einen wie Aluminium, Kupfer oder Neusilber, bestehen, die Sektor umgeben und aus einem Metall oder einem

metallisierten Isolierband bestehen oder durch unmittelbares Metallisieren der Außenseite der Scheibenspule hergestellt sein. Die Oberflächen der Umhüllungen 15 liegen sich auf den Scheibenspulen Bl und Cl gegenüber und haben gleiche oder Verschie- -5 dene Abmessung.

Gemäß einer anderen Kopplungsart zwischen zwei Abschirmungsenden wird nach Fig. 8 eine bandförmige leitende zusätzliche Abschirmung 16 verwendet. Zwei Doppelscheibenspulen AlBl und ClDl entsprechen den vorher beschriebenen und sind je mit einer isolierten, bandförmigen leitenden Abschirmung versehen. Die Abschirmungsenden 4, die sich in den Scheibenspulen B1 und Cl befinden, sind miteinander kapazitiv durch eine zusätzliche Abschirmung 16 gekoppelt, die ebenfalls aus einem gegebenenfalls isolierten, bandförmigen Leiter besteht. Diese zusätzliche Abschirmung 16 ist spiralförmig in der Scheibenspule B1 neben die Abschirmung E, beginnend bei derem Ende 4, gewickelt und erstreckt sich etwas weiter als eine Windung. Außerdem ist die Abschirmung 16 auch in der Scheibenspule Cl neben die Abschirmung E von derem Ende an gewickelt. Das Wickeln der zusätzlichen Abschirmung in die Scheibenspulen kann nicht nur am Ende 4, sondern auch an einem Punkt im Verlauf der Abschirmung E angefangen und von dort an deren Ende 4 gelangen.

Bei einer abgewandelten Kopplung mittels zusätzlicher Abschirmung gemäß F i g. 9 werden mit denen des vorerwähnten Beispiels entsprechende Abschirmungen E verwendet. Die zusätzliche Abschirmung, die mit 17 bezeichnet ist, ist hierbei einerseits unmittelbar leitend an das Abschirmungsende 4 der Scheibenspule Cl angeschlossen und andererseits mit der Abschirmung E der Scheibenspule B1 gemäß dem Beispiel von F i g. 8 kapazitiv gekoppelt, also vom Ende 4 an spriralf örmig zwischen den Windungen der Scheibenspule Bl neben die Abschirmung E gewickelt.

Eine Abwandlung der Kopplung mittels zusätzlicher Abschirmung gemäß Fig. 10 wird bei einer Wicklung anderer Bauart angewandt.

Diese Wicklung besteht aus Doppelspulen, die aus Einzelscheibenspulen Al, Bl bzw. Cl, Dl aufgebaut sind, die je zwei parallelgeschaltete Leiter Gl und Gl aufweisen, die zwischen der Innen- und Außenseite der Scheibenspule nebeneinander spiralförmig aufgewickelt sind. Die Scheibenspulen A1 und Bl sowie Cl und Dl sind miteinander in bekannter Weise durch die Leiter 1 zu Doppelspulen verbunden, die ihrerseits miteinander durch die Leiter 2 verbunden sind.

Diese beiden Doppelspulen enthalten zwei isolierte leitende bandförmige Abschirmungen El bzw. El, die sich in den Scheibenspulen zwischen den zwei parallelen Leitern Gl und Gl befinden und durch ihre beiden Oberflächen mit den zwei Leitern gekoppelt sind. Die Abschirmung El ist in den Scheibenspulen A1 und Cl bis zu deren Außenenden spiralförmig gewickelt. Die Abschirmung El ist auf gleiche Weise in den Scheibenspulen Bl und Dl bis an deren Außenenden gewickelt.

Bei dieser Anordnung ist eine zusätzliche Abschirmung 18 gemäß den vorerwähnten Beispielen jeweils zwischen zwei Leiter Gl und Gl verschiedener Windung eingesetzt. Die zusätzliche Abschirmung 18 ist in die Scheibenspulen Bl und Cl eingewickelt, und zwar von solchen Punkten an, die sich vor den Enden 4 der Abschirmung El bzw. El befinden. Die gewickelte Länge ist durch den erforderlichen Kopplungsgrad zwischen den Abschirmungen El und El an deren Enden 4 bestimmt.

Man kann auch in derselben Wicklung mehrere verschiedene Kopplungsarten zwischen den Abschirmungsenden anwenden, indem man die jeweils geeignetste der vorerwähnten Kopplungsarten aussucht. Diese verschiedenen Kopplungsarten können nicht nur getrennt in verschiedenen Zonen der Wicklung angewandt werden, sondern sie können auch zwischen zwei Abschirmungsenden kombiniert werden.

Die leitenden Abschirmungen können auch aus leitenden Umhüllungen bestehen, die mindestens teilweise die Leiter G der Scheibenspulen umgeben.

Claims

Patentansprüche:

1. Hochspannungswicklung für Transformatoren und Drosselspulen aus Scheibenspulen in Doppelspulenschaltung mit zwischen den Windungen der einzelnen Scheibenspulen isoliert verlaufenden Leiterwindungen einer elektrostatischen Abschirmung, die jeweils an ihrem einen Ende mit dem entsprechenden Ende der Abschirmung der innerhalb der gleichen Doppelspule benachbarten, oder einer übernächsten Scheibenspule unmittelbar leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das dem unmittelbar leitend verbundenen Ende der Abschirmung (E) einer Scheibenspule (Sl) entgegengesetzte Ende (4) mit einem entsprechenden Ende der Abschirmung der benachbarten, zur nächsten Doppelspule gehörenden Scheibenspule (Cl) über eine Impedanz elektrisch gekoppelt ist.

2. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung über eine nichtlineare Impedanz, deren Widerstandswert mit ansteigender Klemmenspannung sinkt, erfolgt.

3. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung über eine überwiegend kapazitive Impedanz erfolgt.

4. Hochspannungswicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als kapazitive Impedanz ein Ringkondensator (6 bis 12) dient, der zwischen nebeneinanderliegenden Doppelspulen (AlBl und ClDl) angeordnet ist und dessen Beläge vorzugsweise jeweils aus einem oder mehreren nebeneinanderliegenden spiralförmigen (11, 12, Fig. 5) oder konzentrischen ringförmigen (9, F i g. 4) Leitern bestehen.

5. Hochspannungswicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Impedanz durch zwei miteinander kapazitiv gekoppelte, jeweils an das entsprechende Ende einer der Abschirmungen angeschlossene leitende Hüllen (15, F i g. 6 und 7) gebildet ist, von denen jede die Windungen der entsprechenden Scheibenspule zumindest teilweise umgibt.

6. Hochspannungswicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kurzes Stück einer leitenden, bandförmigen zusätzlichen Abschirmung (16, Fig. 8) neben jedes der beiden elektrisch miteinander zu koppelnden Enden der Abschirmungsleiterwindungen in den beiden Scheibenspulen gewickelt ist.

7. Hochspannungswicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende, bandförmige zusätzliche Abschirmung (17, F i g. 9) einerseits an eines der beiden elektrisch miteinander zu koppelnden Enden der Abschirmung un-

mittelbar leitend angeschlossen ist und andererseits ein kurzes Stück dieser zusätzlichen Abschirmung (17, F i g. 9) neben das andere der elektrisch miteinander zu koppelnden Enden der Abschirmungsleiterwindungen gewickelt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

909516/830