DE333785C

DE333785C - Transformer for high frequency and voltage, the high voltage winding of which is designed in the manner of the jackets of truncated cones

Info

Publication number: DE333785C
Application number: DE1919333785D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1919-03-23
Filing date: 1919-03-23
Publication date: 1921-03-05

Description

Transformator für hohe Frequenz und Spannung, dessen Hochspannungswicklung nach Art der Mäntel von Kegelstümpfen ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft Transformatoren für hohe Frequenz. und Spannung. Ihr Bau macht insofern erhebliche Schwierigkeiten, als die hohe Frequenz und die starken elektrischen Felder leicht große dielektrische Verluste bedingen, die die Haltbarkeit der Isolation stark gefährden. Auch können die unter den gegebenen Verhältnissen auftretenden großen scheinbaren und wirklichen Verluste ein wirtschaftliches Arbeiten des Transformators ausschließen.High frequency and voltage transformer, its high voltage winding is designed in the manner of the coats of truncated cones. The invention relates to transformers for high frequency. and tension. Their construction causes considerable difficulties to the extent that than the high frequency and strong electric fields easily large dielectric Cause losses that seriously endanger the durability of the insulation. Also can the great apparent and real appearing under the given circumstances Losses exclude an economical operation of the transformer.

Gemäß der Erfindung werden diese Mängel dadurch beseitigt oder wenigstens erheblich vermindert, daß die Sekundärwicklung, die in an sich bekannter Weise nach Art der Mäntel' von Kegelstümpfen ausgebildet ist, in einzelne achsparallele, in Kegelstumpfform gewickelte Lagen unterteilt ist, die derart konzentrisch einander umgeben, daß der Endkreis größeren Durchmessers einer inneren Wicklungslage sich an den Endkreis kleineren Durchmessers der folgenden äußeren Wirkungslage anschließt. Im Schnitt betrachtet erscheint demnach die neue Wicklung zickzackförmig geführt. Sie ist zweckmäßig über mehrere auf dem Umfang des Spulenkörpers verteilte Isolierstäbe in einer Lage gewickelt oder in Gestalt von Einzelspulen darauf angeordnet. Die Wicklung ist zweckmäßig in an sich bekannter Weise (Patent z92565) durch gitterartig, namentlich an den Stirnseiten vorgelagerte Körper großer und abgerundeter Oberfläche elektrostatisch abgeschirmt.According to the invention, these deficiencies are thereby eliminated, or at least at least considerably reduced that the secondary winding, which in a known manner after Kind of mantles' formed by truncated cones, in single axially parallel, in Truncated cone wound layers are divided, which are so concentric to each other surround that the end circle larger diameter of an inner winding layer adjoins the end circle of smaller diameter of the following external layer of action. When viewed in section, the new winding appears to be guided in a zigzag shape. It is expedient to use several insulating bars distributed around the circumference of the bobbin wound in one layer or arranged on it in the form of individual coils. the Winding is expedient in a manner known per se (patent z92565) by means of a grid, Specifically on the front sides in front of bodies of large and rounded surface electrostatically shielded.

Bei bekannten Transformatoren der hier in !Betracht kommenden Art wurde meist die Hochspannungswicklung aus scheibenförmig aufgewickelten Einzelspulen zusammengesetzt. Hierbei ergeben sich die eingangs geschilderten Nachteile. Es lag nun nahe, für die Wicklung als lange Hohlzylinder gewickelte Spulen konzentrisch zueinander mit entsprechend der Lagenspannung bemessenen Abständen anzuordnen. Hierbei ergibt sich infolge der großen radialen Abmessung der Wicklung eine schädlich große Induktivität; die erst gemäß der neuen Wicklungsart mit achsparallelen, konzentrisch zu einander angeordneten kegelstumpfförmigen Einzelspulen soweit gemindert wird, daß der damit ausgerüstete Transformator allen zu stellenden Anforderungen genügt. Zum besseren Verständnis dieser Behauptung veranschaulichen auf der Zeichnung die Fig. i und 2 in schematischer Weise eine aus zylindrischen und eine aus kegelstumpfartigen Spulen s,. bis s", zusammengesetzte Wicklung, die auf Eisenkernen k angeordnet sind. Nach .Fig. i sind die Einzelspulen durch Verbindungsleitungen v hintereinander geschaltet, nach Fig. 2 durch einfaches Weiterwickeln des Drahtes auf die anschließenden Spulenträger verbunden. Bezeichnet a den für die höchste gegenseitige Lagenspannung erforderlichen Isolationsabstand der Einzelspulen, n die Anzahl der Einzelspulen und r bzw. r' die radiale Abmessung der Hochspannungswicklung, so ergibt sich für die zylindrische Wicklung r-a (ia-i) und für die Zickzackwicklung Es folgt hieraus, daß bei Anwendung der Zickzackwicklung unbeschadet der Güte der Isolation und bei gleichen Spannungsverhältnissen eine räumliche Ersparnis in radialer Richtung von rund 45 v. H. bei den beispielsweise dargestellten io Lagen erreicht wird. Hierdurch werden aber die elektromagnetischen Streuräume der Wicklung und die davon beeinflußte Induktivität auch für die hier in Frage kommenden hohen Frequenzen derart vermindert, daß der Transformator den an ihn zu stellenden Anforderungen genügt.In known transformers of the type under consideration here, the high-voltage winding was usually composed of individual coils wound in the form of disks. This results in the disadvantages outlined at the beginning. It was now obvious to arrange coils, wound as long hollow cylinders, concentrically to one another with spacing corresponding to the layer tension. As a result of the large radial dimension of the winding, this results in a damagingly large inductance; which is only reduced according to the new type of winding with axially parallel, concentrically arranged frustoconical individual coils that the transformer equipped with it meets all requirements to be made. For a better understanding of this assertion, FIGS. I and 2 illustrate in a schematic manner one of cylindrical and one of frustoconical coils s ,. to s ", composite winding, which are arranged on iron cores k. According to .Fig. i the individual coils are connected in series by connecting lines v, according to FIG. 2 they are connected by simply winding the wire on to the subsequent coil carriers Layer voltage required isolation distance of the individual coils, n the number of individual coils and r or r 'the radial dimension of the high-voltage winding, this results in ra (ia-i) for the cylindrical winding and ra (ia-i) for the zigzag winding It follows from this that if the zigzag winding is used, regardless of the quality of the insulation and with the same voltage conditions, a spatial saving in the radial direction of around 45%. H. is achieved in the example shown io positions. As a result, however, the electromagnetic stray spaces of the winding and the inductance influenced by it are reduced, also for the high frequencies in question, in such a way that the transformer meets the requirements to be placed on it.

Die Fig. 3 und .I zeigen im Längsschnitt und Oberansicht ein Ausführungsbeispiel eines Transformators mit der neuen Hochspannungswicklung, der ungefähr für eine Spannung von ioo ooo Volt, eine Frequenz von i ooo und eine Leistung von io Kilovoltampere geeignet ist. Auf dem Eisenkern k ist zunächst die Niederspannung führende Primärwicklung p angeordnet. Auf der diese bedeckenden Isolationsschicht i sind rings um den Umfang keilförmige Isolierstäbe cl aus Holz, Hartgummi o. dgl. angeordnet. Über diese ist in einer Lage s1 ein Teil der Hochspannungswicklung gewickelt. Hierauf sind wieder keilförmige Isolierstäbe c, gelegt, so daß ihre Dicke im umgekehrten Richtungssinn wie bei den Stäben c,. zunimmt. Es folgen eine neue Lage s2 von Wicklungsdraht und Isolierstäbe bis zur achten Lage s$ und den äußeren Isolierstäben c9.3 and .I show an embodiment in longitudinal section and top view of a transformer with the new high-voltage winding, which is roughly for a Voltage of 100,000 volts, a frequency of 100,000 and an output of 100 kilovolt amperes suitable is. The primary winding carrying the low voltage is initially on the iron core k p arranged. On the insulation layer i covering these are all around the circumference Wedge-shaped insulating rods cl made of wood, hard rubber or the like. Arranged. About this is a part of the high-voltage winding is wound in a layer s1. Here are again wedge-shaped insulating rods c, placed so that their thickness in the opposite sense of direction as with bars c ,. increases. This is followed by a new layer s2 of winding wire and Insulating rods up to the eighth layer s $ and the outer insulating rods c9.

Um dem Isolationsmittel, Luft, 01, Isoliermasse, den Durchtritt in achsialer Richtung zwischen den Spulenlagen zu ermöglichen, ist jede folgende Lage etwas kürzer als die darunter liegende. Auch können zum gleichen Zweck die- Wicklungslagen an den Enden durch entsprechende Gestaltung der Isolierstäbe voneinander abgebogen oder die Gesamtdurchmesser der Wicklungslagen etwas vergrößert sein. Die elektrische Verbindung erfolgt durch je einen Draht v.In order for the insulation medium, air, 01, insulation compound, the passage in To enable axial direction between the coil layers is every subsequent layer slightly shorter than the one below. The winding layers can also be used for the same purpose bent from each other at the ends by appropriate design of the insulating rods or the overall diameter of the winding layers can be increased slightly. The electric Connection is made by a wire v.

Zur elektrostatischen Abschirmung der Spulen s,, bis s. sind deren letzte Windungen beiderseits durch Drähte größeren Querschnittes d gebildet. Diesen nebeneinander liegenden Drahtwindungen benachbarte; Wicklungslagen ist paarweise je ein weitere Draht- oder Rohrring d,, vorgelagert, de wesentlich größeren Durchmesser besitzt Diese äußeren Schirmringe d,_ sind leiten mit den inneren Schirmringen d verbunder und an einer Stelle unterbrochen, damit keine Kurzschlußströme darin entstehen. Auch sie können als Windung ausgebildet sein, indem ihre Enden an die benachbarten Schutzringe d angeschlossen sind. Der Querschniti der Schirmringe richtet sich jeweils nach den örtlich auftretenden Spannungen. Auf den äußeren Isolierstäben c, ist über einen Teil der Länge oder die ganze Länge das Ende der Hochspannungswicklung in Gestalt eines starken Rohres d2 angeordnet. Auch dieses dient zur elektrostatischen Abschirmung, ferner noch als Schutz gegen hochfrequente Spannungswellen.For the electrostatic shielding of the coils s ,, to s. Are their last turns formed on both sides by wires of larger cross-section d. This one adjacent wire windings adjacent; Winding layers is in pairs each a further wire or pipe ring d ,, upstream, de much larger diameter These outer screen rings d, _ are in contact with the inner screen rings d connected and interrupted at one point so that no short-circuit currents arise in it. They can also be designed as a turn by attaching their ends to the neighboring ones Guard rings d are connected. The cross section of the shield rings depends on each case according to the locally occurring tensions. On the outer insulating rods c, is over part of the length or all of the length the end of the high voltage winding in Arranged in the shape of a strong tube d2. This is also used for electrostatic purposes Shielding, as well as protection against high-frequency voltage waves.

Fig. 5 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Es sind dabei anstatt der fortlaufenden Windungen Spulengruppen vorgesehen. Diese werden von schmalen zylindrischen Spulen z gebildet, die nebeneinander auf die gezahnten Isolierstäbe c,, bis c, aufgeschoben und leitend verbunden sind. Die elektrostatische Abschirmung wird, durch den Enden der Spulenlagen vorgelagerte und damit leitend verbundene, unterbrochene Schutzringe d,_ bewirkt.Fig. 5 shows a further embodiment in section. There are instead of the continuous windings, coil groups are provided. These will formed by narrow cylindrical coils z, which are next to each other on the toothed Insulating rods c ,, to c, are pushed on and conductively connected. The electrostatic Shielding is placed in front of the ends of the coil layers and thus conductive connected, interrupted guard rings d, _ causes.

Claims

PATENT CLAIMS '. i. Transformer for high frequency and voltage, whose high-voltage winding is designed in the manner of the jackets of truncated cones. is, characterized in that the high-voltage winding in individual axially parallel, in the shape of a truncated cone wound layers (s ,. to s8, Fig. 3) is subdivided in such a way surround each other concentrically, that the end circle of larger diameter an inner one Winding layer is attached to the smaller diameter end circle of the following outer Winding layer spatially and conductively.

2. Transformer according to claim i, characterized in that the layers of the high voltage winding of wedge-shaped Insulating rods (c ,, to c3) are carried, which are distributed on the circumference of the winding are.

3. Transformer according to claim z and 2, characterized in that each; Position of the high-voltage winding continuously in the shape of a truncated cone over the insulating rods is wound (s1 to s8, Fig. 3). q ..

Transformer according to claim i and. 2, thereby marked that the individual layers of the high-voltage winding consist of multilayer individual coils of increasing diameter (Fig. 5).

5. Transformer according to claim r or the subclaims, characterized in that the individual Layers of the high voltage winding are arranged such that between the adjacent End turns free circular openings for the passage of the insulating agent stay.