DE2054317B2 - Impulstransformator - Google Patents

Description

2. Impulstransformator nach Anspruch 1 mit einem in Axialrichtung in mehrere Teilstücke unterteilten Isolierrohr, dadurch gekennzeichnet, daß in die Teilstücke (10 a und 10 b) des Isolierrohres, deren Endflächen nach außen kegel- bzw. trichterförmig ausgebildet sind, mindestens im Bereich dieser Endflächen fünfte bzw. sechste leitende Schichten (43 a bzw. 44 a) eingebettet sind, die jeweils sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gegeneinander versetzt sind (Fig. 3).

3. Impulstransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Isolierhüllen (40) für die Sekundärwicklungen (38, 38 a, 38 b, 38 c, 38 rf) als das Isolierrohr (10, 10 α, 10 b) mit radialem Abstand ^umgebende Ringkörper ausgebildet sind, an deren Innenseite und oberen wie unteren Stirnseiten die zweiten leitenden Schichten (39) angeordnet sind.

4. Impulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hie zweiten leitenden Schichten (39) in die äußeren Isolierhüllen (40) für die Sekundärwicklungen (38, 38a, 38b, 38c, 38d) eingebettet sind.

5. Impulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten leitenden Schichten (4L, 41a, 41b) in axialer Richtung jeweils an beiden Seiten bis über den der zugehörigen Sekundärwicklung (38, 38 a, 38 b, 38 c, 38 d) gegenüberstehenden Oberflächenbereich des Isolierrohres (10, 10 a, 10 b) hinausreichen.

6. Impulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten leitenden Schichten (41, 41a, 41b) über den gesamten Oberflächenbereich des Isolierrohres (10, 10 a, 10 b) durchlaufen.

7. Impulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärleiter (8) den Hohlraum eines von dem Isolierrohr (10, 10 a, 10 b) umgebenen Hohlzylinders (Zentralrohr 9) durchsetzt

Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulstransformator zum gleichzeitigen Zünden von mehreren Thyristoren mit einem an einen Impulsgenerator anschließbaren Primärleiter, mit einem den Primärleiter umgebenden und mindestens im Bereich seiner dem Primärleiter zugewandten Oberfläche eine erste leitende Schicht aufweisenden Isolierrohr und mit mehreren mit gegenseitigem Axialabstand um das Isolierrohr herumgelegten Magnetkernen, von denen jeder mindestens eine mit dem Steuerkreis jeweils eines der zu zündenden "thyristoren verbundene Sekundärwicklung trägt, die sowohl innen wie außen mit einer Tsolierhülle umgeben ist.

Ein Impulstransformator dieser Art ist in der schweizerischen Patentschrift 471447 beschrieben. Bei diesem bekannten Impulstransformator ist im Inneren eines U-förmig gebogenen Rohres aus Isoliermaterial ein Primärleiter untergebracht, der gegebenenfalls an einen Impulsgenerator angeschlossen werden kann. Auf seiner dem Primärleiter zugewandten inneren Oberfläche ist das Isolierrohr mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen, und auch auf einem Teil der äußeren Oberfläche des Isolierrohres gibt es eine solche leitende Schicht. Rund um das Isolierrohr bzw. dessen beide Schenkel sind mit axialem Abstand voneinander eine Anzahl von Magnetkernen angeordnet, die jeder eine Sekundärwicklung tragen, und diese Sekundärwicklungen sind zum einen elektrisch mit den Steuerkreisen verschiedener Thyristoren verbunden und zum anderen durch eingeschobene Isolierringe gegeneinander isoliert. Außerdem sind alle diese Sekundärwicklungen sowolil innen wie außen mit je einer Isolierhülle umgeben, die ihrer Isolierung gegenüber dem inneren Magnetkern bzw. gegenüber dem Außenraum dienen. Diese gesamte Konstruktion ist schließlich in ein äußeres Gehäuse eingesetzt, das dicht abgeschlossen und mit isolierendem öl gefüllt ist, das gleichzeitig der Isolierung der einzelnen Sekundärwicklungen voneinander und gegenüber dem Primär-

leiter sowie der Isolierung aller hochspannungführenden Teile des Impulstransformators gegenüber dem Außenraum dient

Der wesentliche Nachteil des bekannten Impulstransformators ist nun in der Notwendigkeit eben dieser isolierenden Ölfüllung zu sehen, da diese ebenso wie das dafür erforderliche äußere Gehäuse die Abmessungen des Impulstransformatocs in unerwünschtem Ausmaß vergrößert

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Impulstransformator der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß für seine Isolierung keine einen hohen Platzbedarf verlangende Ölfüllung erforderlich ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste leitende Schicht im pnmärleiterseitigen Oberflächenbereich des Isolierrohres auf dem gleichen Potential liegt wie der Primärleiter, daß die äußeren Isolierhüllen für die Sekundärwicklungen zumindest in ihren dem Isolierrohr zugewandten Oberflächenbereichen je eine zweite leitende Schicht und das Isolierrohr zumindest im Bereich seiner den einzelnen Sekundärwicklungen zugewandten Oberfläche dritte leitende Schichten aufweisen, daß die zweiten und die dritten leitenden Schichten galvanisch miteinander verbunden sind, daß im Isolierrohr zwsichen der ersten leitenden Schicht einerseits \ηά jeder der dritten leitenden Schichten andererseits je ein Spannungsteilungskondensator aus radial und axial gegeneinander versetzten vierten leitenden Schichten angeordnet ist und daß die dritten leitenden Schichten jeweils mit einer im Isolierrohr weiter innen liegenden vierten leitenden Schicht des der jeweils folgenden Sekundärwicklung zugeordneten Spannungsteilungskondensators galvanisch verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Impulstransformators werden zum einen trotz fehlender Ölfüllung Korona-Entladungen zwischen auf verschiedenem Potential liegenden Teilen des Transformators verhindert, wobei sich die Isolationsabstände zwischen den einzelnen aus Magnetkernen und Sekundärwicklungen gebildeten Transformatoreinheiten verringern lassen und außerdem der Gradient des Oberflächenpotentials im Isolierrohr durch eine gleichmäßige Verteilung des absoluten Potentials ebenfalls vergleichmäßigt wird, so daß sich insgesamt eine große Anzahl von Transformatoreinheiten für die Zündung verschiedener Thyristoren auf engstem Raum unterbringen läßt.

Im Rahmen der Erfindung wird von der an sich bekannten Möglichkeit Gebrauch gemacht, eine Potentialsteuerung mit Hilfe von auf oder in Isolatoren angebrachten leitenden Schichten zu erreichen. Beispiele für die Realisierung dieses Prinzips beim Bau von Transformatoren finden sich für Transformatoren mit Ölfüllung in den schweizerischen Patentschriften 260 898 und 312 592, für Transformatoren mit einer Mehrzahl von Sekundärwicklungen in der USA.-Patentschrift 3 398 348 und für Transformatoren der Trockenbauart in der schweizerischen Patentschrift 297 344 und der deutschen Auslegeschrift 1 258 966 beschrieben. Alle diese bekannten Transformatoren sind jedoch in ihrem konstruktiven Aufbau gegenüber einem Transformator der eingangs erwähnten Art so unterschiedlich, daß die Anordnung isolierender Schichten bei den bekannten Transformatoren nicht ohne weiteres als Vorbild für eine zweckmäßige Gestaltung des Grundprinzips der Potent*alste«aerung mit Hilfe leitender Schichten bei einem Impulstransformator der eingangs erwähnten Art dienen kann. So ist im Falle der schweizerischen Patentschrift 260898 eine leitende Schicht lediglich dazu vorgesehen, um eine Weitergab s der zwischen einem Eisenkern und einer Spule entstehenden Spannung an einen Isoliermantel zu verhindern und diese Spannung auf einen Isolierkörper zu konzentrieren, ίο Die Gefahr einer Korona-Entladung zwischen Hochspannungsspulen und einem Eisenkern ist dagegen nicht gegeben, und ebensowenig kann sich eine solche Entladung zwischen verschiedenen Spulen einstellen, wie dies bei einem Impulstransformator der eingangs erwähnten Art ohne weiteres zu befürchten ist. Auch in der schweizerischen Patentschrift 312 592 erfolgt die Potentialsteuerung mit Hilfe von einem Isolierzylinder eingebetteten leitenden Schichten lediglich unter Ausnutzung des Potentials einer auf den Isolierzylinder aufgebrachten Transformatorspule. Auch hier ergeben sich durch eine Serfpnschaltung verschiedener Transformatorspulen nur geringe Spannungen dazwischen, was die Gefahr einer Ausbildung von Entladungen zwischen den einzelnen Spulen von vornherein praktisch ausschließt. Grundsätzlich andere Verhältnisse sind schließlich auch in der schweizerischen Patentschrift 279 344 gegeben, bei der in einem Isolierkörper koaxial um einen Leiter radial und axial gegeneinander versetzte leitende Schichten eingebettet sind, zwischen denen jedoch keine galvanische Verbindung vorgesehen ist, wie sie für die vorliegende Erfindung entscheidend ist.

Unabhängig von einem Aufbau auf einem gemeinsamen und allgemein bekannten Grundprinzip für die Potentialsteuerung ist also die erfindungsgemäße Ausbildung des Impulstransformators eine sehr andersartige, als sie den verschiedenen bekannten Transformatoren entnommen werden kann. Bei einer für sehr viele verschiedene Sekundärwicklungen zur Steuerung einer Vielzahl von Thyristoren entsprechend langen Ausbildung des Isolierrohres und dessen aus konstruktiven Gründen bevorzugter Unterteilung in mehrere Teilstücke, die in Axialrichtung aufeinanderfolgen, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, daß in die Teilstücke des Isolierrohres, deren Endflächen nach außen kegel- bzw. trichterförmig ausgebildet sind, mindestens im Bereich dieser Endflächen fünfte bzw. sechste leitende Schichten eingebettet sind, die jeweils sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gegeneinander versetzt sind.

In der Zeichnung ist die Erfindung auch im Hinblick auf weitere Ausgestaltungen derselben an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht; dazei zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild für die Verbindung der einzelnen Sekundärwicklungen eines erfindungsgemäß ausgebildeten Impulstransformators mit den Steuerkreisen einer Vielzahl von Thyristoren in einem Hochspannungsthyristorumformer,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Impulstransformators,

F i g. 3 einen Teilschnitt
formator von F i g. 2 mit f
¹^iJt¹Se_n entsprechet Schnitt durch einen

Κ3£=

äeses res 9 in ständiger Verbindung mit dem Isolieröl 16

SäSSSSi

Sl,SSSärSSS

W und Ws₁ um- kels 25 am unteren Behälter 23. Die unteren Enaen ^kundärwicldungen der Impulstransformatorelemente 6A und 6B sind äSriher deich- 3= in diesen unteren Behälter 23 ähnlich wie beim obej

_Samtaufb eines Impuls- 35 Schlüssen 27_a und 27 b ist ein Impulsstromgenerr.or

r ErSndnns. bei dein ein leitend verbunden.

siSmen 2 mit Schrauben 3 an Am Boden des unteren Behälters 23 ist ein eine

itel befesdot ist. Der isolierende Stanse 29 und einen Flansch 30 umfassender λ οτ-

meo 2 besteht "ans einer Mehrzahl von sprung zum Aufhegen auf einer unteren Führung 33

Streben λ die auf der Gruadolane 1 «0 befestigt, die eine Feder ->2 m einem an der Granu-

hel^üeTeSL Querstiebem 4.'<fie die plane 1 montierten Zylinder 31 umfaßt. So wird der

den Streben 3 verbinden und verstärken. Impulstransformator 6 durch die oberen elastischen

κΓ-r^des K-~u7^äben * die die Ouerstre- Halterungen und die untere Fuhrung 33 zum Sen u ^

to 4^nd"£e boüerenden Streben 3 verbinden und gegen äußere Stöße elastisch gehalten.
v-roäAen Ein Stützla2er7 für emen ImprOsirans- 4; Der Pnmärieiter 8 ist entbehrlich, wenn man da*

formatoro ist auf dem'isolierenden Haltenmgsrah- Zentralrohr 9 aus einem guten Leiter herstellu se

Γ"» voT°-seh-n- Der Impulstransformator umfaßt daß es gleichzeitig als Primärleiter funktioniert. Der

"äiter 8, änai Isolietzjlinder 10 um den Aufbau der Isolierzylinder 10 und der Transiorma-

nnd eiiÄ Mehrzahl voa Traa^omia- ttHonheitll son mm im einzelnen unter Bezug- <fie um den isoBraz^ndCTlO hemm 50 nähme auf die Fig. 3 bis 6 beschrieben werden. Im

bh Ffl d lhti Vd Zatral

ärteten Bahn ans isoBerendean Geweb

Glasgewebe oder Palyädwienierephlbalal- s am inneren Umfang der Isolierzylinder 16a und 10» Eh^ Bns einer imaginären Längsachse angeordnet und

lasgewebe oder Palyädwienierephlb s g y

erfje. mäZosatz von Epasyhan^ Bns einer imaginären Längsachse angeordnet und

Tm Ansfühnmesböspiel uadi Fig. 2 sind zwei Im- leitend mit dem Zentralrohr9 verbunden, so daß der ^Stoe^ und 6δ mit jewefls Öfcpalt36 zwischen dem Zentralrohr9 und den Iso-

lb Bid 10 106 f d lih Pttial

ffjnatoStoeatee^ und 6δ mit je p

!^Lea TraiisformattHCTiheitEnll rämülcb ne- Berz^imdern 10a. 106 auf dem gleichen Potential ineinander wrianfend in elektrischer Re&enschal- 60 gehalte» wird. Eine Transfonnatoreinheit 11 ist um i^anseordnet und in MetaJflialtenaiaen 13 miaels einen Isoüerz5«nder 10 α oder 106 hemm angebracht n*l2 ein^paßt, die an den oberen Enden und umfaßt einen magnetischen Eisenkern37 aus leVorsesehen sind. Me Metall- Mob/bdänpermanoy usw.. eine auf den magnetischen an dnem oberen Behälter 14 Eisenkern 37 gewickelte Sekundärwicklung 38, eine 15 befestigt $5 wenigstens auf dem dem Isolierzylinder 10 a oder

ist ehT^ierendes Medium 106 zugewandten Oberflächenteil der Sekundlrvdck-Ed j 38 bht litd Shih39 d ien

todberensSte ist ehT^

Ifi. Z.B IsöBeröL emgefäm. Die oberen Enden je- mng38 angebrachte leitende Schicht39 und einen dte entsiHecfaeiiden IsoBenohrs 1β, jedes Zentral· Isofierkörper 40 zum Isolieren und Eintonnen der

anüebracht sind. Der Isonerzyfinder 1· besieht ans Fall der gleichzeitigen Verwendung eines Zentral- j

^^r^aaf ein zentrales Rohr9- dnrch das der Pri- rohrs9 als Primärleiter umgeben hohle Isolierzylin-

t hmduTchreicht. gewicfceteai und warm- derlOe und 106. die vertikal unterteilt sind, das

Bahn ans isoBerendem Gewebe, wie Zentralrohr 9. Leitende Schichten 34 und 35 sind

Schicht 41 ist in dem der

Transfonna äsgsg

um eine Äquipotentialfläche zwischen

Leiters 42 verbunden um

Im oberen und im unteren

_{des s} „,_{Κ5 zwisdlcn} den beiden Zylindern dozasteHen!So L die Isolation im Verbindungsbereich "herden die innersten Elektroden de, Span-

densators und

des

icu Potential "ehalten, und die äußersten

bau im einzelnen unter Bezugnahme

läutert wird. Oberflächen-

Fig.4 zeigt einen Aufbau emesmuoern

teil de» isoücfrylmdc« Wa^n «n« Lage ^

einem *^aay°° ^?*^sJSSeUungskonten 11« und 116 &*^?^ΆάεΛ>τ 46 densators46. Der Spannungsteuungswu umfaßt leitende Schichten47a Ob und 47c die gegeneinander versetet^i^ien feinen Faar

benachbarten ^Tf^^rfo™^ai°Se^l"und 416 anentsprechenden leitenden Schichten 41 α und 41 an

geordnet sind Soannungsteilungskondensator

Die Zahl der den ^bP^an°^u"^g;>lc, ° beliebb ee-46 bildenden ^.tenden Schich en ^ ^⁰¹ ge ^^ zusammenhängend offen und am äußeren Umfang mit einer Dichtung49 hermetisch abgeschlossen. 5 vorstehenden Ausführungsbeispielen ist

Sekundärwicklung in jeder Transformatoreinheit gewickelt. Man kann jedoch auch entsprechend eine Mehrzahl von Sekundärwicklungen je Einheit aufikl (Fig 6) In Fig. 6 sind Sekundarwicklun-

^^ _{Eisenkem 37 angeor}dnet und jeweils mit Ausgangsanschlüssen 50 verbunden. Die Transfor- ^«^.^ _n ^ ^_{1 einem Isolierzy}ii_nder 10 über tor Kopplungsmittel 51a bis 51 d gekoppelt. Es ist klar, ee- 35 daß der vorstehende Aufbau eine Verringerung der ge 35 ^ _{Transfonnatoreinheiten und damit der} Ge-

^{d Ilft er}

41 verbunden.

'tewedienden leitenden ^^ΪΓζϊ. Oberfläche des

tial im
men, und
jedem ^p,^a«. .

fr κίΐ
Schichten des K

Isolierzy inders 10a vert^ ^^g

tmlverteilung m dem Raum_q£^isct1^ _{h rational}

matoreinheiten ^^^^mJssungen dieses Raueine Verringerung in den Abmessungen u mes ermöglicht wird.

Der Isolierzylinder, auf dem formatoremheiten Pj^¹ ^ einzigen ^

jedoch te
ßighochi

rung ^«?,
rungsbeispiels nach

aufgeteilt sein.
ll

Poten- Weiter kann, wie Fig. 2 zeigt, der Primärleiter

r ₄o zur Verringerung der Höhe »umgefaltet« sein. Bei ^^ _{Auffeau erfolgt die Verbindung mit d}

Reihen-Thyristoren zwecks Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Transformator abwechselnd von der rechten Halbseite und der linken Halbseite.

i 1HR ih v

Wenn

™ S_icnte. aerzu

oder mehr Teüe

Im Fall ernes
zusätzlich ^
ladung an den

isolierzvlinders muß

und das untere Ende wie voisitn^uu ixsi,inii-uv.u «s., einem Impulstransformator zum Zünden von Hoch-_Sp_annungsthyristoren die Schwellenspannung zur Ermöglichung einer Korona-Entladung zwischen dem Primärleiter und dem Isolierzylinder, zwischen dem Trans- ₅o Isolierzylinder und den Transformatoreinheiten, zwi_schen ^_n Transformatoreinheiten usw. erfindungs-

gemäß erhöhen und dadurch eine Verminderung der Dicke der Isolierzylinder und/oder der Abmessungen einer Transformatoreinneit erreichen. Weiter kann ^ erfindungsgemäß die Oberflächenpotentialverteilung im Isolierzylinder in bevorzugter Form em- gttälen, um die Spannungswiderstandseigenschaft der Oberfläche zu verbessern. So läßt sich die Höhe eines Impulstransformators niedrig halten.

Daher läßt sich erfindungsgemaß ein kleiner Ln_pulstransformator des Trockentyps mit einer hohen isolationsfestigkeit zur Verwendung zum Zünden von Hochspannungsthyristoren schaffen.

y- 6o

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 520/242

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Impulstransformator zum gleichzeitigen Zünden von mehreren Thyristoren mit einem an einen Impulsgenerator anschließbaren Primärleiter, mit einem den Primärleiter umgebenden und mindestens im Bereich seiner dem Primärleiter zugewandten Oberfläche eine erste leitende Schicht aufweisendea Isolierrohr und mit mehreren mit gegenseitigem Axialabstand um das Isolierrohr herumgelegten Magnetkernen, von denen jeder mindestens eine mit dem Steuerkreis jeweils eines der zu zündenden Thyristoren verbundene Sekundärwicklung trägt, die sowohl innen wie außen mit einer Isolierhülle umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste leitende Schicht (34, 35) im primärleiterseitigen Oberflächenbereich des Isolierrohres (10, 10 a, 10 ό) auf dem gleichen Potential liegt wie der Primärleiter (8), daß die äußeren Isolierhüllen (40) für die Sekundärwicklungen (38, 38 a, 38 b, 38 c, 38 rf) zumindest in ihren dem Isolierrohr (10, 10 a, 10 b) zugewandten Oberflächenbereichen je eine zweite leitende Schicht (39) und das Isolierrohr (10, 10 a, 10 b) zumindest im Bereich seiner den einzelnen Sekundärwicklungen (38,38 α, 38 b, 38 c, 38 rf) zugewandten Oberfläche dritte leitende Schichten (41, 41a, 41b) aufweisen, daß die zweiten und die dritten leitenden Schichten (39 bzw. 41, 41a, 41b) galvanisch miteinander verbunden sind, daß im Isolierrohr (10, 10 a, 10 b) zwischen der ersten leitenden Schicht (34, 35) einerseits und jeder der dritten leitenden Schichten (41, 41a, 416) andererseits je ein Spannungsteilungskondensator (46) aus radial und axial gegeneinander versetzten vierten leitenden Schichten (45, 47 a, 47 b, 47 c) angeordnet ist und daß die dritten leitenden Schichten (41, 41a, 41b) jeweils mit einer im Isolierrohr (10, 10 a, 10 b) weiter innen liegenden vierten leitenden Schicht (45, 47 a, 47 b, 47 c) des der jeweils folgenden Sekundärwicklung (38, 38 a, 38 b, 38 c, 38 rf) zugeordneten Spannungsteilungskondensators (46) galvanisch verbunden sind.