DE481412C

DE481412C - Insulated conductor for alternating current windings, especially for high-voltage machines and transformers, in which the conductor or the conductor elements concentrically surrounding annular reinforcements made of electrically conductive material are embedded in the insulating sleeve

Info

Publication number: DE481412C
Application number: DEP50251D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-05-01
Filing date: 1925-04-10
Publication date: 1929-08-24

Description

Isolierter Leiter für Wechselstromwicklungen, insbesondere für Hochspannungsmaschinen und Transformatoren, bei welchem den Leiter oder die Leiterelemente konzentrisch umgebende ringförmige Bewehrungen aus elektrisch leitendem material in die Isolierhülle eingebettet sind Die Erfindung bezieht sich auf die Isolierung in elektrischen Maschinen, Transformatoren und ähnlichen Apparaten verwendeter und besonders hohe Spannungen führender Leiter.Insulated conductor for alternating current windings, in particular for high-voltage machines and transformers in which the conductor or conductor elements are concentric surrounding ring-shaped reinforcements made of electrically conductive material in the insulating sleeve are embedded The invention relates to the insulation in electrical machines, Transformers and similar apparatus used and particularly high voltages leading leader.

Bei derartigen Maschinen und Apparaten muß man die hohen Spannungen unterworfenen Leiter außerordentlich stark isolieren, damit sie den höchsten in ihnen erzeugten oder ihnen zugeführten Spannungen. standhalten können. Bei Hochspannungsmaschinen beispielsweise führt dies dazu, daB der an und für sich für die Isolation verfügbare Raum vergrößert oder der Querschnitt des Leiters verringert werden muß, was beides unerwünscht ist.With such machines and apparatus one must use the high voltages Insulate subject conductors extremely strongly, so that they can reach the highest in voltages generated or supplied to them. can withstand. With high voltage machines for example, this leads to the fact that the in and for itself is available for isolation Increased space or reduced the cross-section of the conductor, both of which is undesirable.

Um diesen Übelstand zu beseitigen, hat man eine oder mehrere leitende Bewehrungen. in die Isolierhülle des Hauptleiters oder der Leiterelemente eingebettet und mit Punkten verschiedenen Potentials verbunden. Hierbei ist aber das Potential zwischen den Bewehrungen und den Leiterelementen für jede Windung der Wicklung verschieden. Die Erfindung will die Spannungsdifferenz zwischen den= einzelnen Bewehrungen sowie zwischen :diesen und dem Leiter gleichförmig machen und sieht demgemäß einen isolierten Leiter vor, bei welchem in bekannter Weise den Leiter oder die Leiterelemente konzentrisch umgebende ringförmige Bewehrungen aus elektrisch leitendem Material in die Isolierhülle eingebettet sind, der aber dadurch gekennzeichnet ist, daß längs des Wicklungszüges unter Freilassung einer ersten die niederste Spannung des Leiters gegen Erde führenden Strecke die Zahl der - bei Maschinen vorzugsweise nur im Bereich der Nuten - den Leiter gleichzeitig umhüllenden Bewehrungen auf der zweiten Strecke, mit einer Bewehrung beginnend, in annähernd gleichen Längenabständen schrittweise wächst und die jeweils der gleichen Läge angehörigen ringförmigen Bewehrungen über die ganze Wicklungshänge in Reihe geschaltet sind.In order to remedy this malady one has one or more leaders Reinforcements. embedded in the insulating sheath of the main conductor or conductor elements and connected to points of different potential. But here is the potential different between the reinforcements and the conductor elements for each turn of the winding. The invention wants the voltage difference between the = individual reinforcements as well between: make this and the conductor uniform and accordingly see an isolated one Head before, in which in a known manner the head or the conductor elements concentrically surrounding ring-shaped reinforcements made of electrically conductive material in the insulating sleeve are embedded, but which is characterized in that along the winding train with the release of a first one, conducts the lowest voltage of the conductor to earth This is the number of ends - in the case of machines, preferably only in the area of the grooves Head at the same time enveloping reinforcement on the second route, with a reinforcement beginning, gradually growing at approximately the same length and each Ring-shaped reinforcements belonging to the same length over the entire winding slopes are connected in series.

Zum leichteren Verständnis wird im nachstehenden zuerst die Bauweise einiger Ausführungsformen des isolierten Leiters gemäß der Erfindung beschrieben und danach die Verwendung eines solchen Leiters bei einer Maschine.To make it easier to understand, the following first describes the construction some embodiments of the insulated conductor according to the invention and then the use of such a conductor on a machine.

Abb. i zeigt den Leiter im Querschnitt; Abb. 2 zeigt .den Leiter im Querschnitt mit einer ringförmigen Bewehrung; Abb. 3 zeigt den Leiter im Querschnitt mit zwei ringförmigen Bewehrungen; Abb. 4 zeigt den Leiter im Querschnitt mit drei ringförmigen Bewehrungen; Abb.5 ist eine andere Ausführungsform, bei der um jedes Leiterelement ringförmige Bewehrungen angeordnet sind; Abb. 6 ist eine Abänderung der Abb. 5, je eine ringförmige Bewehrung um die zwei Leiterelemente zeigend; Abb. i i bis 14 zeigen die Anwendung der Erfindung auf eine dreiphasige Wechselstrommaschine. Die vier Ansichten stellen, wenn sie zusammengesetzt werden, eine vollständige Abwicklung der Wicklung einer Phase dar; Abb.7 zeigt in größerem Maßstabe einen Schnitt durch einen Leiter der Abb. i i bis 14; Abb. 8 zeigt in größerem Maßstabe :einen Schnitt :durch einen Leiter der Abb. i i bis 14 mit einer Bewehrung; Abb.9 ist ein entsprechender Schnitt mit zwei Bewehrungen und Abb. Io ein entsprechender Schnitt mit drei Bewehrungen.Fig. I shows the conductor in cross section; Fig. 2 shows .the head in Cross-section with an annular reinforcement; Fig. 3 shows the conductor in cross section with two ring-shaped reinforcements; Fig. 4 shows the conductor in cross section with three annular reinforcement; Fig.5 is another embodiment in which around each Conductor element annular reinforcements are arranged; Fig. 6 is an alteration Fig. 5, each showing a ring-shaped reinforcement around the two ladder elements; Fig. i i through 14 show the application of the invention to a three-phase alternating current machine. The four views, when put together, constitute a complete development the winding of a phase; Fig.7 shows a section through on a larger scale a head of Figs. i i to 14; Fig. 8 shows on a larger scale: a section : by a ladder of Fig. i i to 14 with a reinforcement; Fig.9 is a corresponding one Section with two reinforcements and Fig. Io a corresponding section with three reinforcements.

Gemäß der in Abb. i bis 4 dargestellten Ausführungsform ist der isolierte Leiter aus zwei Leiterelementen a, b zusammengesetzt, die getrennte leitende Elemente mit einem Querschnitt von der Form eines zusammengedrückten Rücken an Rücken gelegten D darstellen, wobei Isolierstoff c zwischen den zwei leitenden Elementen und auch diese voll-'ständig umschließend vorgesehen ist. Man kann aber auch irgendeine geeignete andere Form verwenden, die ;ein oder mehrere metallische leitende Elemente umfaßt.According to the embodiment shown in Figs. I to 4, the insulated conductor is composed of two conductor elements a, b , which are separate conductive elements with a cross-section in the shape of a compressed back-to-back D, with insulating material c between the two conductive elements and this is also intended to be fully enclosed. However, any other suitable shape may be used which includes one or more metallic conductive elements.

Um die Isolation dieser leitenden Elemente a, b sind eine oder mehrere konzentrische, leitende Bewehrungen d, e; f, wie in Abb. 2, 3 und 4 gezeigt, die mit Isolierzwischenlagen c von vorzugsweise gleichförmiger Dicke abwechseln. Die äußere Bewehrung d ist schließlich von einer ;äußersten Isolationslage c umgeben. ` Die Leiterelemente a, b können aber auch je von einer oder mehreren getrennten Bewehrungen umgeben sein..To the insulation of these conductive elements a, b , one or more concentric, conductive reinforcements d, e; f, as shown in Figs. 2, 3 and 4, alternating with insulating spacers c of preferably uniform thickness. The outer reinforcement d is finally surrounded by an outermost insulation layer c. `The ladder elements a, b can also be surrounded by one or more separate reinforcements.

Dies ist in einem Ausführungsbeispiel in Abb.5 dargestellt, bei der eine Bewehrung g, h um jedes leitende Element a, b gezeigt ist. In diesem Falle kann, wie in Abb. 6 gezeigt, eine Erdungsplatte k zwischen den benachbarten Elementen a, b vorgesehen seid, was einer Bewehrung mit Erdpotential entspricht. Oder der isolierte Leiter kann, wie in Abb. 7 bis Io gezeigt, ein leitendes Element enthalten und mit einer, zwei oder drei leitenden Bewehrungen versehen sein.This is shown in an exemplary embodiment in Figure 5, in which reinforcement g, h is shown around each conductive element a, b. In this case, as shown in Fig. 6, an earthing plate k can be provided between the adjacent elements a, b , which corresponds to a reinforcement with earth potential. Or the insulated conductor can, as shown in Fig. 7 to Io, contain a conductive element and be provided with one, two or three conductive armouring.

Die leitenden Bewehrungen werden vorzugsweise aus dünnem Blattmetall in der Form dünner Bänder, aus dünnen Drähten oder durch Aufspritzen von Metall, wie beispielsweise Blei o. dgl., hergestellt, können aber auch aus jedem anderen leitenden Material, wie beispielsweise Graphitfarbe, bestehen.The conductive armor is preferably made of thin sheet metal in the form of thin strips, of thin wires or by spraying on metal, such as lead or the like, but can also be made from any other conductive material such as graphite paint.

Die ringförmigen Bewehrungen können aus einem ganzen, die leitenden Elemente umgebenden Teil. bestehen, sie können aber auch zur Verringerung von Wirbelstromverlusten zerteilt oder in Spiralen zerschnitten sein und müssen auch nicht ringförmig sein.The annular reinforcement can consist of a whole, the conductive Elements surrounding part. exist, but they can also reduce eddy current losses be divided or cut in spirals and do not have to be ring-shaped.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das auf einen 3o ooo-Volt-Generator angewendet ist, ist schematisch in Abb. i i bis 14. dargestellt, die, wenn sie bei A-A, B-B, C-C zusammengesetzt werden, die Abwicklung einer vollständigen Wicklung einer der drei Phasen zeigen. Die anderen zwei Phasenwicklungen sind übereinstimmend ausgebildet.An embodiment of the invention based on a 30,000 volt generator is applied, is shown schematically in fig. i i to 14. which, if at A-A, B-B, C-C are put together, the development of a complete winding show one of the three phases. The other two phase windings are the same educated.

DieserWechselstromgeneratorhat 24o Nuten und einen Leiter pro Nut, der ein leitendes Element enthält. Die Wicklungen jeder Phase werden auf 8o Nuten verteilt, und zwar liegt in jeder Nut ein leitendes Element. Die leitenden Elemente sind der Einfachheit halber mit fortlaufenden Ziffern bezeichnet. Die -Enden der Hauptwicklung sind mit T1 und T2 bezeichnet. Um das eigentliche Leiterelement sind nach der in Abb. 7 bis io dargestellten Art Bewehrungen vorgesehen, aber es bestehen keine Verbindungen zwischen den Bewehrungen und den Hauptwicklungen, sondern die Bewehrungen selbst sind miteinander in Serie derart verbunden, daß sie vollständige Hilfswicklungen bilden.This alternator has 24o slots and one conductor per slot, which contains a conductive element. The windings of each phase are on 8o slots distributed, namely in each groove a conductive element. The conductive elements are marked with consecutive digits for the sake of simplicity. The ends of the Main windings are labeled T1 and T2. To are the actual ladder element according to the type shown in Fig. 7 to 10 reinforcements are provided, but exist no connections between the reinforcements and the main windings, but the Reinforcements themselves are connected to each other in series so that they complete Form auxiliary windings.

Die Nuten i bis 40 enthalten die ungerade numerierten Leiterelemente a, die Nuten 121 bis 16o die gerade numerierten. Die ungerade numerierten Leiterelemente i bis 23 und die gerade numerierten Leiterelemente 2 bis 24 haben keine Bewehrungen, sind also, wie in Abb. 7 dargestellt, ausgebildet. Die unge# rade numerierten Leiterelemente 25 bis 43 und die gerade numerierten Leiterelemente 26 bis 44 sind, wie in Abb. 8 gezeigt, mit einer Bewehrung versehen. Die ungerade numerierten Leiterelemente 45 bis 63 und die gerade numerierten Leiterelemente 46 bis 64 haben, wie in Abb.9 gezeigt, zwei Bewehrungen id und e, während die ungerade numerierten Leiterelemente 65 bis 79 und die gerade numerierten Leiterelemente 66 bis 8o, wie in Abb. i o gezeigt, mit drei Bewehrungen d, e, f versehen sind. Die innersten Bewehrungen f um die Leiterelemente 65 bis 8o sind durch die Verbindungsstücke f 1 in Serie verbunden, die inneren Bewehrungen e um die Leiterelemente 45 bis einschließlich 64 sind durch die Verbindungsstücke ei in Serie verbunden, und die Bewehrungen d um die Leiterelemente 2 5 bis einschließlich 44 sind durch die Verbindungsstücke dl in Serie verbunden. Diese drei Gruppen sind in Serie verbunden, so daß sie eine vollständige Hilfswicklung FI, SI, wie in Abb. I I bis 14 gezeigt, bilden.The grooves i to 40 contain the odd-numbered conductor elements a, the grooves 121 to 16o the even-numbered ones. The odd-numbered conductor elements i to 23 and the even-numbered conductor elements 2 to 24 have no reinforcement, so they are designed as shown in FIG. The odd-numbered conductor elements 25 to 43 and the even-numbered conductor elements 26 to 44 are, as shown in Fig. 8, provided with a reinforcement. The odd-numbered conductor elements 45 to 63 and the even-numbered conductor elements 46 to 64, as shown in Fig. 9, have two reinforcements id and e, while the odd-numbered conductor elements 65 to 79 and the even-numbered conductor elements 66 to 8o, as shown in Fig .io shown are provided with three reinforcements d, e, f . The innermost reinforcements f around the conductor elements 65 to 8o are connected in series by the connection pieces f 1, the inner reinforcements e around the conductor elements 45 up to and including 64 are connected in series by the connection pieces ei, and the reinforcements d around the conductor elements 2 5 to including 44 are connected in series by the connecting pieces dl. These three groups are connected in series so that they form a complete auxiliary winding FI, SI, as shown in Fig. II to 14.

Die mittleren Bewehrungen e um die Leiterelemente 65 bis einschließlich 8o - sind durch die Verbindungsstücke eI in Serie verbunden, die äußeren Bewehrungen d um die Leiterelemente 45 bis einschließlich. 64 sind durch die Verbindungsstücke dl in Serie verbunden, und diese zwei Gruppen sind in Serie verbunden, um :eine zweite vollständige und getrennte Hilfswicklung F°, S', wie in Abb. I I bis 14 gezeigt, zu bilden.The middle reinforcements e around the conductor elements 65 up to and including 8o - are connected in series by the connectors eI, the outer reinforcements d around the conductor elements 45 up to and including. 64 are through the connectors dl connected in series, and these two groups are connected in series to create: one second complete and separate auxiliary winding F °, S ', as shown in Fig. I I to 14, to build.

Die äußeren Bewehrungen d um die Leiterelemente 65 bis einschließlich 8o sind durch die Verbindungsstücke dl in Serie verbunden, um eine dritte vollständige und getrennte Hilfswicklung F3, S3, wie in Abb. i i bis 14 gezeigt, zu bilden.The outer reinforcements d around the conductor elements 65 up to and including 8o are connected in series by the connectors dl to complete a third and separate auxiliary windings F3, S3 as shown in Figures i i to 14.

Da jede Hilfswicklung eine Serienwicklung ist, nimmt die Spannung für jede Windung gleichförmig zu; die Zunähme ist dieselbe wie in der Hauptwicklung, da die Spannungen in. beiden durch dieselben Mittel erzeugt werden. Die Hilfswicklungen sind; wie in Abb. i i bis 14 gezeigt, so angeordnet, daß die in den innersten Bewehrungen induzierte Spannung niedriger ist als diejenige in dem leitenden Element, aber höher als diejenige in den mittleren Bewehrungen, und die Spannung in den mittleren Bewehrungen ist höher als diejenige in den äußeren Bewehrungen, wenn man drei Bewehrungen verwendet. In entsprechender Weise ist, wenn man zwei Bewehrungen verwendet, die Spannung in den mittleren Bewehrungen höher als die Spannung in den äußeren Bewehrungen, aber niedriger als die Spannung in dem leitenden Element.Since each auxiliary winding is a series winding, the voltage increases for each turn uniformly to; the increase is the same as in the main winding, since the tensions in both are created by the same means. The auxiliary windings are; as shown in Fig. i i to 14, arranged so that the in the innermost reinforcements induced voltage is lower than that in the conductive element but higher than that in the central reinforcements, and the stress in the central reinforcements is higher than that in the outer reinforcements when using three reinforcements. Similarly, when using two reinforcements, the stress is in the central reinforcement is higher than the stress in the outer reinforcement, however lower than the voltage in the conductive element.

Die induzierten Spannungen in den Bewehrungen werden somit von innen nach außen herabgestuft, wodurch übermäßige Spannungsunterschiede über die Isolation vermieden werden und eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung des Potentialgefälles erzielt wird.The induced stresses in the reinforcements are thus from the inside downgraded to the outside, creating excessive voltage differentials across the insulation can be avoided and a substantially uniform distribution of the potential gradient is achieved.

Die Hilfswicklungen können zur Energieabgabe niedrigerer Spannung verwendet werden, beispielsweise zu Hilfs- und Ortsspeisungen. Auf -diese Weise wird ein Abwärtstransformator entbehrlich.The auxiliary windings can be used to deliver lower voltage energy can be used, for example for auxiliary and local feeds. In this way a step-down transformer is unnecessary.

Die Nuten, in denen die Leiter liegen, können halb offen, vollständig offen und von jeder gewünschten Form sein. Die Leiterelemente selbst können zwecks Anpassung an :die Kapazitätsströme im Querschnitt geändert werden.The grooves in which the ladder are located can be half-open or fully be open and of any shape desired. The conductor elements themselves can for the purpose Adaptation to: the capacity flows in the cross-section are changed.

Abweichend von dem dargestellten Beispiel kann auch irgendeine beliebige Anzahl von Leiterelementen beliebigen Querschnitts verwendet werden.Deviating from the example shown, any one can also be used Number of conductor elements of any cross-section can be used.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die elektrischen Beanspruchungen in dem Isoliermaterial stark verringert sind und gleichmäßig über den Querschnitt der Isolation verteilt werden können, so daß die bei Hochspannungsmaschinen, Transformatoren und ähnlichen elektrischen Apparaten hoher Spannung .in dieser Hinsicht auftretenden Schwierigkeiten beseitigt werden.The invention offers the advantage that the electrical stresses are greatly reduced in the insulating material and evenly across the cross-section the insulation can be distributed so that the high-voltage machines, transformers and similar high-voltage electrical apparatus Difficulties are eliminated.

Claims

PATENT CLAIM: Insulated conductor for alternating current windings, in particular for high-voltage machines and transformers, in which: the conductor or the Conductor elements concentrically surrounding ring-shaped reinforcements made of electrically conductive Material are embedded in the insulating sleeve, characterized in that longitudinal of the winding train, releasing a first, the lowest voltage of the conductor the number of distance leading to earth - for machines, preferably only in the area the grooves - reinforcements enveloping the conductor at the same time on the second section, starting with a reinforcement, gradually at approximately the same length intervals grows and over the ring-shaped reinforcements belonging to the same length are connected in series over the entire length of the winding.