DE3605629C2

DE3605629C2 -

Info

Publication number: DE3605629C2
Application number: DE3605629A
Authority: DE
Inventors: Guenter 4300 Essen De Menge
Original assignee: Thomson CGR GmbH and Co
Current assignee: General Electric CGR Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1988-10-27
Also published as: DE3605629A1; US4814733A; EP0258362A1; WO1987005148A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungstransformator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie er im wesentlichen durch das DE-GM 78 21 220 bekannt ist.

Das DE-GM 78 21 220 beschreibt einen Hochspannungs- und einen Heiztransformator für einen Röntgengenerator, die durch einen Wechselrichter gespeist werden, und wobei die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators zwei Teilwicklungen aufweist. Es soll bei dem Heiztransformator das Auftreten von Kriechströmen und Überschlägen zwischen der Sekundärwicklung und dem Kern ver mieden werden. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Sekundär wicklung in einem Isolierkörper angeordnet ist, welcher von einer Kappe allseitig umschlossen wird.

Eine Isolierung für einen Hochspannungsformator ist mit der US- PS 30 70 766 bekanntgeworden. Es wird ein Isolierschutz für eine Hochspannungsspule dadurch erreicht, daß ein Paar unter schiedlicher Präzisionsisolierteile ineinandergeschoben wird. Dadurch entsteht ein sehr langes Labyrinth, welches Spannungs überschläge verhindert.

Transformatoren durch isolierende Abdeckungen zu verschließen ist mit dem DE-GM 72 06 349 bekanntgeworden.

Die FR-PS 12 90 274 beschreibt eine Zündspule, bei der durch keil- bzw. kegelstumpfförmige Einlagen oder Gehäuseränder die Wicklungen in einem Isoliergehäuse festgehalten sind. Die Primärwicklung der Zündspule ist trapezförmig aufgebaut. Die einzelnen Papier isolierungen gehen über die Wicklungslagen hinaus. Diese über stehenden Papierenden werden durch die Keile bzw. kegelstumpfförmigen Teile, welche auf die Wicklungsenden gedrückt werden, zusammengedrückt. Es wird dadurch eine Längs- und Querverkeilung der Spuleneinheit zum Gehäuse hin erreicht.

Von einem Hochspannungstransformator kann verlangt werden, daß er nicht nur den gestellten Bedingungen und Forderungen ent spricht, sondern er muß auch im Werkstoffverbrauch günstig und in der Herstellung billig sein. Von ausschlaggebender Bedeutung für den sparsamen Bau von Transformatoren sind die Verluste der Bleche. Je kleiner diese sind, um so höher kann die Induktion gewählt werden, ohne daß die Eisenverluste das zulässige Maß übersteigen. Bei der vorliegenden Erfindung wird deshalb ein Schnittbandkern (1) verwendet, der mit einem Spannverschluß (2) zusammengehalten wird.

Ausschlaggebend für die Verwendung dieser relativ kleinen Trans formatorkerne ist die Hochfrequenz-Wechselrichtertechnik. Sie ermöglicht erst den kompakten Aufbau des Hochspannungstransfor mators. In der Regel sind die Wechselrichter so aufgebaut, daß der Lastkreis aus einem Parallel- oder Reihenschwingkreis be steht. Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises wird durch die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters bestimmt. Die Grenzfrequen zen, in denen der Wechselrichter arbeiten kann, werden durch die verwendeten Halbleiter bestimmt. Frequenzen bis 100 KHz werden heute problemlos von Thyristoren bewältigt.

Wie oben erwähnt, kann ein Transformator aufgrund des verwendeten Kerns und Kernmaterials sowie der Frequenz des Wechselrichters relativ klein werden.

Bei den Betrachtungen stellt man schnell fest, daß eine weitere Komponente, nämlich die Isolation von Primär- und Sekundärwick lung und Transformatorkern von ausschlaggebender Bedeutung ist, will man einen Hochspannungstransformator mit kleinen Ausmaßen aufbauen.

Grundvoraussetzung bei der Erfindung war es, ein Material zu finden, welches eine hohe Durchschlagfestigkeit (70-90 kV/mm), eine gute Kriechstromfestigkeit und eine hohe Dielektrizitäts konstante (21, 4) ähnlich wie beim Transformatorenöl (2, 3) auf weist. Durch die gute Dielektrizitätskonstante ergibt sich eine gleiche Beanspruchung aller Isolierstrecken. Da der Transforma tor mit hohen Frequenzen betrieben werden soll, sollte der di elektrische Verlustfaktor klein sein.

Das Material, welches all diese Forderungen erfüllt, ist Poly propylen. Die Eigenschaften, die Polypropylen bei geringen Wand stärken aufweist, werden von keinem anderen Material erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung ist, einen Hochspannungstransfor mator zu schaffen, dessen Primärwicklung allseitig sicher zum Transformatorkern gekapselt ist. Dieses wird durch eine ent sprechende Formgebung des Polypropylens erreicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Beispiel eines Hochspannungstransformators mit zwei Kammern komplett montiert,

Fig. 2 Spulenkörper eines Hochspannungstransformators mit mehreren Kammern für die Sekundärwicklung im Schnitt, mit Halbschalenabdeckung,

Fig. 3 Spulenkörper im Detail mit Darstellung der Lagen anordnung einer Sekundärwicklung,

Fig. 4 Detail einer Halbschale zur Abdeckung der Sekun därwicklung,

Fig. 5 Darstellung der Labyrinthdichtung im zusammenge bauten Zustand von Halbschale und Spulenkörper,

Fig. 6 Darstellung der Halbschalen zur Verschließung der Sekundärwicklung.

Um die Lagenspannung bzw. die Kopfspannung der Sekundärwicklung (3) möglichst klein zu halten, wird die Sekundärwicklung in Sektoren oder Kammern aufgeteilt (4).

Ein Beispiel zeigt die Fig. 2. Die Wicklung innerhalb einer Kammer (4) ist trapezförmig aufgebaut, d. h. die Windungen in den einzelnen Lagen nehmen nach oben hin ab. In Fig. 3 wird in einem Ausschnitt der Spulenkörper (5) mit einer Kammer (4) gezeigt. Die Wicklung (3) dieser Kammer zeigt die sich nach oben hin verjüngenden Lagen. Die Isolierung der einzelenen Lagen geht aber über die gesamte Breite der Kammer. Wird nun die Kammer mit den Halbschalen (7) verschlossen, so werden die Isolationslagen (6) durch den Vorsprung (8) der Labyrinthdichtung zusätzlich, d. h. zum Grund des Spulenkörpers hin, verschlossen. Die größte Spannung, die im Kopf der Wicklung vorhanden ist, wird somit auch von der größten Masse an Isoliermaterial umschlossen. Der Kriechweg (9) ist "unendlich" lang durch die Labyrinthdichtung ge worden. Durch die engen Toleranzen der einzelnen Teile entsteht quasi eine homogene Umhüllung, mit einer mindesterforderlichen Wandstärke. Aufgrund der engen Toleranzen sind die Fugen (9) absolut dicht, es kann daher nicht zum Spannungsüberschlag kommen. Eine weitere Labyrinthdichtung (9) befindet sich an den Enden der Halbschalen (7). Die Halbschalen sind derart ausgebildet, daß sie mit ihren Enden auf Umschlag ineinander passen. Es entsteht hier ein sogenannter "snap-in"-Verschluß. Nachdem die beiden Halb schalen für eine Kammer unter hohem Druck zusammengefügt worden sind, entsteht auch hier eine homogene Verbindung, die einen langen Kriechweg für die Spannung der Sekundärwicklung nach außen bildet. Eine zerstörungsfreie Trennung ist nicht mehr möglich.

Dadurch, daß die Abflachung (10) der Halbschalen (7) für die Aufnahme des Transformatorkerns (1) außerhalb der Mitte liegt, treffen die beiden Kriechwege (11) und (12) von zwei Kammern nicht aufeinander. Durch die gewählte Konstruktion wird ein Überschlagen der Hochspannung von einer Kammer auf die andere unmöglich.

Damit das Isolieröl, mit welchem der Hochspannungstransformator im Vakuum gefüllt wurde, auch in die Sekundärwicklung eindringen kann, sind in den Halbschalen Bohrungen (13), die gleichzeitig als Anschlußführung zur Sekundärwicklung gebraucht werdem, vor handen.

Sollten sich trotz der engen Fertigungstoleranzen bei den einzelen Teilen des Spulenkörpers (5) und der Halbschalen (7) in der Fertigung zu große "Spalten" ergeben, so schließen sich diese "Spalten" beim anschließenden Vakuumprozeß, dem der Hochspannungstransformator bei 80°C unterzogen wird. Innerhalb dieses Prozesses tempert das Polypropylen zu einem homogenen Gebilde.

Claims

1. Hochspannungstransformator für Röntgendiagnostikgeneratoren und Hochspannungsnetzteile, der durch einen Wechselrichter hoher Frequenz gespeist wird, dessen Sekundärwicklung in mehrere Teilwicklungen aufgeteilt wird, wobei die einzelnen Sekundärwicklungen trapezförmig ausgebildet sind und sich in einem Gehäuse mit Isolieröl befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die ein zelnen Kammern des Spulenkörpers (5) durch Halbschalen (7), welche mit einer Labyrinthdichtung versehen sind, die eine gleichmäßige Wandstärke gewährleisten und eine Verlängerung der Kriechstrecke (9) darstellen, derart verschlossen sind, daß die sekundäre Wicklung (3) gegenüber dem Transformatorenkern (1) allseitig überschlagsicher abgekapselt ist, und somit die Verwendung von kleinstmöglichen Eisenkernen mit gering sten Eisenweglängen möglich wird, wobei die Wicklungsköpfe der Sekundärwicklung (3) durch den Verschluß mit den Halbschalen (7) eine zusätzliche Isolation dadurch erhalten, daß der Vorsprung (8) der Halbschalen die überstehenden Iso lierlagen (6) beim Verschließen zum Grund des Spulenkörpers (5) hinunterdrückt und gleichzeitig komprimiert.

2. Hochspannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spu lenkörper (5) mit den, geometrisch gleich ausgebildeten, Halbschalen (7) ver setzt verschlossen wird.