DE1613528A1

DE1613528A1 - Transformator zur UEbertragung von Impulsen oder Leistung auf abgestuftes Hochspannungspotential

Info

Publication number: DE1613528A1
Application number: DE19671613528
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Hartmann
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1967-04-21
Filing date: 1967-06-28
Publication date: 1970-11-05
Also published as: SE335883B; DE1613528B2; CH471447A; FR1565803A; GB1226579A; DE1613528C3; DE6607390U; JPS5333733B1; US3524126A

Description

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Aktiengesellschaft Brown., Boverl & Cie., Baden (Schweiz)'

Transformator zur Uebertragung von Impulsen oder Leistung auf abgestuftes Hochspannungspotential

Die Erfindung betrifft einen Transformator zur Uebertragung von Impulsen oder Leistung auf abgestuftes Hoehspannungspotential, wie es bei Anlagen mit einer Mehrzahl hinterelnandergeschalteter aktiver Elemente, beispielsweise Gleichrichter,, Thyristoren oder Hälbleiterelemente und deren Zubehör-· ■ teilen vorkommt, insbesondere bei Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstrom-Uebertragung.

Ein Transformator üblicher Art mit entsprechenden Wicklungsanzapfungen würde sich für diesen Zweck im allgemeinen nicht eignen, da hierbei die Hochspannungspotentiale der einzelnen Stufen im Verhältnis zueinander festgelegt wären j ausserdem würde bei jeder Stufe nur ein Teil der vielen, zugehörige Windungen der Hochspannungswieklung benutzt werden. Ein Trans-

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formator mit galvanisch nicht miteinander verbundenen Sekundärspulen auf gemeinsamem Eisenkern würde es zwar ermöglichen, dass deren Potentiale sich an die Jeweiligen Hochspannungf:- stufen anpassen, aber die Induktivität einer solchen Anordnung wäre für die vorliegende Anwendung unerwünscht gross, so dass befepielsweise die Steilheit zu übertragender Impulse wesentlich vermindert würde. Ein weiterer Nachteil bekannter Anordnungen besteht darin, dass die Hochspannungswicklungen gegenüber der Primärwicklung und dem geerdeten Eisenkern zu lädieren sind, d.h. gegenüber einer Anordnung von erheblichem Durchmesser, so dass ein hoher Isolationsaufwand entsteht.

Der neue Transformator vermeidet diese Nachteile; er besteht aus einer mindestens teilweise vnn einer rohrförmigen IsolierhüTle umschlossenen, schleifenförmigen Erregerwicklung und aus auf die Isolierhülle aufgeschobenen Ringkernen, die je mindestens eine Sekundärwicklung tragen- Man sieht dann zweckmässigerweise für jede Hochspannungspotentialstufe einen solchen Ringkern mit Sekundärwicklung vor. Für die letztere genügt eine geringe Windungszahl, da diese im vorliegenden Falle für ihr zum Teil hohes Potential nicht massgebend ist.

Diese Anordnung besitzt eine bedeutend kleinere Induktivität als die bekannte mit Sekundär spulen auf gemeinsamem Eiirckern. Auch ermöglicht sie demgegenüber eine Einsparung an

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Isolation und damit an Gewicht und Abmessungen des gesamten Aktivteils, und um dies sicherzustellen, ist es vorteilhaft, dass jeder Ringkern mit der darauf befindlichen Sekundärwicklung in Potentialverbindung steht. Es genügt dann, dass die Ringkerne mit Sekundärwicklungen gegeneinander isoliert sind, etwa indem jeder Ringkern samt darauf befindlicher Sekundärwicklung mit Isoliermaterial umwickelt ist, oder auch durch Verwendung entsprechender Kappen und Hülsen oder Isolierflansehe, wobei die gegenseitige Isolation zwischen benachbarten Ringkernen mit Sekundärwicklungen mr gemäss der Potentialcifferenz zwischen benachbarten Hochspannungsstufen bemessen zu werden braucht.

Die rohrförmige Isolierhülle, welche nur die als Schleife ausgebildete Erregerwicklung mindestens teilweise umschliesst, muss εο bemeseen sein, dass aie Spannungsdifferenzen zwischen der Erregerwicklung und den Sekundärwicklungen beherrscht werden; sie besitzt bei einer vorteilhaften Ausbildung die Gestalt eines U, dessen offene -Seite der Sekundärwicklung mit dem niedrigsten Potential benachbart ist. Da die elektrische Beanspruchung nach dieser Richtung hin abnimmt, kann die IsolierhUlle an ihren offenen Enden eine reduzierte Wandstärke aufweisen. Dies ist insbesondere dann zweckmässig, wenn die Sekundärwicklung mit cemrledrigsten Potential an ErGe liegt.

Die Sekundärwicklung mit dem niedrigsten Potential kann aber

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auch eine beträchtliche Spannung gegenüber dem Erdpotential oder der Erregerwicklung aufweisen,, beispielsweise dann^ wenn mehrere der neuen Transformatoren kaskadenartig in Reihe geschaltet sind. Dann ist es vorteilhaft, wenn die Isolierhülle an ihren offenen Enden eine zusätzliche Isolation in Form von Isolierflanschen trägt, welche die benachbarten Sekundärwicklungen überdecken.

Der neue Transformator kann von einem Behälter umgeben sein, der mindestens teilweise aus isolierendem Material besteht; dann ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, die Sekundäranschlüsse durch die isolierende Behälterwand 2u führen. Der Behälter kann dann z.B. mit Isolieröl gefüllt sein. Der neue Transformator kann äjer auch in Kunstharz eingegossen sein.

Der neue Transformator wird durch die beigegeben« Zeichnungen veranschaulicht. Darin stellen dar: ^:

Pig.l eine Ausführung des neuen Transformators im Schnitt; Fig.2 ein Detail aus Fig.l;

Fig.J5 eine Abwandlung des Transformators nach Fig.l; Fig.4 eine Anordnung mit dem neuen Transformator und Halbleiter-Gleichrichtern in der Draufsicht. >

In Fig«l ist die schleifenförmige Erregerwicklung 1 von einer rohrförmigen Is^lierhülle 2 umgeben, welche d%e Gestalt eines U besitzt; in der linken Hälfte ist die Isolierhülle mit bis zum offenen Ende gleichbleibender Wandstärke gezeichnet, in der rechten Hälfte mit am offenen Ende reduzierter Wandstärke. Die IsolierhUlle kann innen und aussen Potentialbeläge 3 t ··.-.. 4 tragen. / uf die Isolierhülle sind Eisenkerne mit Sekunc'

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wicklung η 5 aufgeschoben, zwischen denen sich Zwischenlagen zur gegenseitigen Isolierung befinden können. Die Sekunärwicklungen sind über Ableitungen 7 mit Klemmen 8 verbunden, die als Durchführungen durch den isolierenden Teil 9 der Behälterwand dienen. Die aktiven Teile ruhen über Unterlagen 10, z.B. Ringen aus Holz, auf der Bodenplatte 11. Der Behälter ist oben durch den Deckel 12 mit EntlUftungsstutzen 13 abgeschlossen und enthält eine Isolierflüssigkeit 14, z.B. Transformatorenöl. Die zuunterst gezeichneten Sekundärspulen werden zweckmässigerweise mit der niedrigsten, die zuoberst gezeichneten mit der höchsten Stufe des Hochspannungspotentials verbunden; die in der rechten Hälfte von Pig.i gezeichnete verringerte Wandstärke der Isolierhülle kommt insbesondere dann in Betracht, wenn sich die unterste Sekundärwicklung im Betriebe ungefähr auf demselben Potential befindet wie die Erregerwicklung.

In Fig.2 ist das in Pig,1 mit ⁿa" bezeichnete Detail vergrössert herausgezelehnet und ein Schnitt durch einen Eisenkern mit Sekundärwicklung 5 dargestellt· Der ringförmige Kern JpI ist mit einer dünnen, isolierenden Zwischenlage 52 umgeben, auf der sich die Sekundärwicklung 53 befindet, die mit dem Eisenkern über die Potenttalverbindung 5^ leitend verbunden ist und mit der Isolation 55 umwickät ist,· welche zweckmässigerweise so bemessen ist, dass sie zusammen mit der isolierende den Umwicklung der Nachbarwicklung der Potentialdifferenz

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zwischen zwei benachbarten Hochspannungsstufen standhält. -Mit 7 sind wiederum die Ableitungen bezeichnet.

Fig.3 stimmt im wesentlichen mit Fig.l überein, abgesehen davon, dass die offenen Enden der Isolierhülle Isolierflansche tragen. Diese Massnahme kommt dann in Betracht, wenn zwischen der untersten Sekundärwicklung und der Erregerwicklung oder der Bodenplatte des Behälters im Betriebe eine gehörige Potentialdifferenz auftritt. Zusätzlich sind in Fig.3 Steuerkapazitäten 15 angedeutet, die angeordnet werden können, wenn eine Potentialsteuerung erwünscht ist. Im übrigen sind Oelfüllung und Entlüftungsstutzen nicht gezeichnet; man kann sich aen Behälter beispielsweise mit einem Isoliergas gefüllt denken.

Fig.4 zeigt den neuen Transformator mit abgehobenem Deckel in Draufsicht, in einer Anordnung zusammen mit Halbleitergleichrichtern 16, die sich in vier Säulen ringsum verteilt befinden. Auch hier können, wenn es für den Betrieb der Anordnung zweckmässig ist, Steuerkapazitäten 15 vorgesehen sein, hier als eine Säule gemeinsam für beide Schenkel des Transformators gezeichnet. Entsprechend zunehmendem Potential unter zyklischer Vertauschung der Gleichrichtersäulen ist es bei dieser Anordnung vorteilhaft, wenn die Klemirsn 8, nach zunehmendem Potential geordnet, rings um den Behälterteil 7 eine aufsteigende Spirale bilden.

Ist der Transformator in Kunstharz eingegossen, so ändert

dies am Aufbau des aktiven Teils nichts Wesentliches, und 009845/0412

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an die Stelle des Behälters mit OeI tritt der uingossene Kunstharzblock in bekannter Weise, weshalb dies in den Zeichnungen nicht besondere dargestellt ist. Man kann aber auch den Behälter belassen - etwa wie in Fig.3 dargestellt, aber ohne Deckel - und ihn, mit dem Aktivteil darin, mit Kunstharz ausgiessen.

Anhand der Zeichnungen, etwa bei Betrachtung von Fig.l, wird ein charakteristischer Vorzug des neuen Transformators deutlich, der auf der Schleifenform der Erregerwicklung und der besonderen Anordnung der Sekundärwicklungen auf der U-förmigen Isolierhülle beruht: Durchläuft man die Anordnung vom einen offenen Ende des U zum anderen, eo beginnt man beim niedrigsten Potential und kehrt wieder zu diesem, dem Ausgangspotentlal,zurück. So wird eine besonders kleine Schleifenfläche und auch hierdurch eine besonders kleine Induktivität erzielt.

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Claims

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1. Transformator zur üebertragung von Impulsen oder Leistung auf abgestuftes Hochspannungspotential, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer mindestens teilweise von einer rohrförmigen Isolierhülle umschlossenen, schielfenförmigen Erregerwicklung und aus auf die IsolierhUlle aufgeschobenen Ringkernen besteht, die Je mindestens eine Sekundärwicklung tragen.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeaer Ringkern mit der darauf befindlichen Sekundärwicklung in Potentialverbindung steht.

3· Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkerne mit Sekundärwicklungen gegeneinander isoliert sind.

4. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Isolierhülle die Gestalt eines U besitzt, dessen offene Seite der Sekundärwicklung mit dem niedrigsten Potential benachbart ist.

5. Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die IsolierhUlle an ihren offenen Enden eine reduzierte Wandstärke aufweist.

6. Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierhülle an ihren offenen Enden eine zusätzliche Isolation in Form von Isolierflanschen trägt.

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7. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichftet, dass er von einem Behälter umgeben ist, der mindestens teilweise aus isolierendem Material besteht, ur.-i dass die Sekundäranschlüsse durch die Isolierende Behälterwand geführt sine.

8. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekenns. chnet,

dass er in Kunstharz eingegossen ist.

Aktiengesellschaft BROWN, BOVERI & CIE.

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