DE494234C - Hochspannungstransformator - Google Patents

Hochspannungstransformator

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DE494234C
DE494234C DEK99580D DEK0099580D DE494234C DE 494234 C DE494234 C DE 494234C DE K99580 D DEK99580 D DE K99580D DE K0099580 D DEK0099580 D DE K0099580D DE 494234 C DE494234 C DE 494234C
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Koch and Sterzel AG
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KURT AUGUST STERZEL DR ING
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402Association of measuring or protective means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Description

  • Hochspannungstransformator Es sind, insbesondere als Sicherheitseinrichtung für den Röntgenbetrieb, Anordnungen bekannt, welche einen im Oberspannungskreis eines Hochspannungstransformators auftretenden Erdschluß entweder nur anzeigen oder auch durch Wirksamwerden einer Schaltvorrichtung unschädlich machen sollen. Sie sind zu diesem Zweck mit außerhalb des Transformators zwischen den Oberspannungspolen angeordneten, kondensatorartig wirkenden Fühlgliedern versehen, die im Betriebe ständig auf ein mittleres Potential zwischen Hochspannung und Erde aufgeladen sind und auf den einseitigen Abfall des Hochspannungspotentials auf Erdpotential ansprechen. Diesen Artordnungen gegenüber zeichnet sich der Erfindungsgegenstand dadurch aus, daß das Fühlglied in den Transformator selbst eingebaut ist, und zwar in Gestalt einer isolierten kurzschlußfreien Sonde von hinreichender Kapazität, welche zwischen eine das Erdpotential oder ein ihm nahe kommendes Potential führenden Teil des Transformators - vorzugsweise der Unterspannungswicklung - und der Hochspannungswicklung liegt, und zwar in einem dem Erdpotential nahen Potentialbereich. Bei Einphasentransformatoren kann man die erfindungsgemäße Sonde gegenüber der zwischen der. Hochspannungspolen liegenden der bekannten Anordnungen mit Arbeitsstrom statt mit Ruhestrom wirken lassen, indem sie der Wicklungsschenkelmitte symmetrisch gegeniibergelegt wird. Sie führt dann im Ruhezustande keinen Ladestrom und wird vielmehr erst bei Eintritt des Erdschlusses in der hiernach beschriebenen Weise wirksam. Die erfindungsgemäße Anordnung ist aber auch für Drehstrorntransformatoren geeignet, wobei allerdings im Falle der Sternschaltung mit geerdetem Nullpunkt auch im. Ruhezustande ein Ladestrom fließt.
  • In Abb. r .ist a der Kern, b die Unterspannungswicklung, c das übliche Isolierrohr, d die Oberspannungswirklung. Inmitten der Kernlänge ist in däs Isolierrohr der aufgeschlitzte Metallringe als Sonde eingebettet. In dem Diagramm. Abb. za entspricht die Achse -v--v der Nullspannung, d. h. denn Erdpotential. Die Ordinaten y und y" entsprechen je der halben Hochspannung gegen Erde. Dann zeigt die ihre Endpunkte verbindende Linie die Verteilung,des Potentials auf die Windungen längs der Oberspannungswicklung an. Dies ist der normale Betriebszustand. Tritt nun, z. B. bei Jr, Erdschluß ein, so verschiebt sich. die eben genannte Linie in der Richtung des gestrichelten Pfeiles p parallel zu sich selbst in die gestrichelte Lage, und es, drückt nunmehr die Länge des Pfeiles p die Größe eines im Bereiche der Sonde zwischen den Unterspannungs- und Oberspannungswindungenauftretenden Potentials aus. Betrachten wir nunmehr das Diagramm Abb. rb, in welchem, das Potential p der Deutlichkeit halber gegenüber Abb. aa vergrößert dargestellt .ist, so verteilt sich die auftretende Spannung nach bekanntem Gesetz in der durch die Kurve a-ß ausgedrückten Weise, wobei im Punkt a I?rclpotential herrscht, wenn das Isolierrohr innen mit einem geschlitzten und; geerdeten Metallbelag versehen ist. Diese Kurve schneidet die Zone, in welcher' die Sonde e liegt, bei y, und folglich wird: von der Sonde der durch den Abstand des Schnittpunktes von der x-x-Achse bestimmte Teil p" des Potentials p aufgenommen und zur Betätigung der Anzeige-oder Schaltvorrichtung benutzt. Damit ist zugleich eine Ausführungsform, der Erfindung für einphasigen Wechselstrom beschrieben.
  • Es empfiehlt sich, der Sonde e nach der Seite des Potentials oder erdnahen Potentials hin eingleichartiges Glied f gegenüberzulegen und dieses zu erden, wie es Abb. 2 darstellt. Diese Anordnung gewährt den Vorteil, daß die untere Potentialstufe eindeutig und sicher festgelegt wird, bringt aber auch isolierungstechnische Vorteile mit sich. Im Übrigen ist Abb. 2 zu einem Schaltungsschema für die Anzeige- und Schaltvorrichtung ausgestaltet. Im Stromkreis der Sonde liegt der statische Spannungsmesser z, dessen Zeiger zugleich d .en Relaiskontakt :2 eines aus der Stromquelle 3 gespeisten Hilfsstromkreises schließt. Ein in diesem Kreis liegendes Solenoid 4 öffnet dann den im Unterspannungskreis angeordneten Schalter 5. Diese für den Röntgenbetrieb geeignete Schaltung ist nur beispielsweise gegeben. In anderen Fällen wird man den Hochspannungskreis unterbrechen.
  • Gemäß Abb.3 verteilt sich die Oberspannungswicklung lagen-weise und: symmetrisch auf die zwei Windungsgruppen dl und d' und erstreckt sich die Sonde e annähernd über die gesamte Wicklungslänge. Man erzielt so leicht eine -große Kapazität der Sonde, weiche sie unter Ersparung eines Hilfsstromkreises befähigt, selbst große mechanische Kraftleistungen auszuüben. Die sichere Wirkungsweise dieser Anordnung wird noch gefördert, wenn die -in Abb. 3 mitdargestellte Hilfsvorrichtung angewendet wird.
  • In den Stromkreis der Sonde e, welcher übet- den starken Elektromagneten 6 geerdet ist, ist ein Durchbruchwiderstand eingeschaltet. Er besteht aus einem Stöpsel 7 nach Art der bekannten Sicherungsstöpsel, bei welchem die durch den Stöpsel gehende Leitung durch ein Glimmerblättchen. 8 unterbrochen ist, das erst bei Auftreten einer gewissen Spannring durchgeschlagen wird. So muß sich in der Sonde zuerst eine Ladung von hinreichender Spannung ansammeln, die dann aber beim Durchbruch des Widerstandes 8 plötzlich entladen wird und unter der Stoßwirkung den Anker des Elektromagneten 6 mit großer Kraft anzieht. Bisher wurde ein einfacher Wechselstr omtransformator vorausgesetzt. Die Erfindung kann aber ohne weiteres auch bei MehrphasentransformatoTen in der Weise angewendet werden, daß die erfindungsgemäße Sonde einer der drei Phasenwicklungen zugeordnet wird. Hinsichtlich der Ausschaltung bei Erdschluß befriedigt eine solche Anordnung, nicht aber hinsichtlich der Erdschlußanzei.ge, weil man ja nicht weiß,' in welcher Phase der Erdschluß eingetreten ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung soll deshalb jede Phasenwicklung mit einer Sondenanordnung versehen werden.
  • Ein solcher Drehstromtransformator ist in Abb. 4 mit Leitungsschema dargestellt. Die Darstellung bedarf höchstens insofern der Erläuterung, als es sich um eine zweckmäßige Schaltung der Anzeige- bzw. Schaltvorrichtungen handelt. Diese sind', mit 2i, v, w bezeichnet, in Stern mit geerdetem! Sternpunkt geschaltet.
  • Wie zum Teil schon aus dem bisher Gesagten hervorgeht, hat die erfindungsgemäße .Anordnung gegenüber den vorbekannten Anordnungen ihre besonderen Vorteile. Bei jenen stehen die außerhalb des- Transformators befindlichen Fühlgl.ieder ständig unter einer ziemlich hohen Spannung, welche entsprechende Isolierung und Leitungsführung verlangt und eine gewisse Gefahrenquelle bildet. Demgegenüber lieb die erfindungsgemäße Sonde innerhalb des Transformators, aus welchem: die zugehörigenLeitungen wegen des in Betracht kommenden geringen Spannungsgefälles ohne Schwierigkeit herausgeführt werden können, und weder die Sonde selbst noch die äußeren Leitungsteile stehen beständig unter Spannung, die vielmehr nur im Falke des Erdschlusses und, falls dieser eine Schaltvorrichtung wirksam werden läßt, nur für den Augenblick des Wirkens auftritt. Eine erhebliche Kapazität der Sonde ist, wie gezeigt, leicht zu erzielen, so daß man ohne Hilfsstrom erhebliche Schaltleistungen erhalten kann, zumal bei Anwendung des beschriebenen Durchbruchswiderstandes. Mit dem ohnedies erforderlichen Isolierrohr ist die Isolierung der Sonde ohne weiteres gegeben; das Rohr bedarf bei der Ausführung nach Abb. 2 und 4 nicht einmal eirner Verstärkung, weil hier die Sonde an einer nicht der Vollbeanspruchung unterworfenen Stelle angeordnet ist; im anderen Falle genügt eine geringe Verstärkung.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE', r. Hochspannungstransformator, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem das Erdpotential führenden oder diesem nahe liegenden Teil des Transformators und der Oberspannungswicklung eine denn Erdpotential nahe liegende, isolierte, kurzschlußfreie Sonde (e) von hinreichender Kapazität z. B. in Gestalt eines geschlitzten Ringkörpers angeordnet ist, welche bei oberspannungsseitigem Erdschluß einen Teil der Veränderung des Potentials zwischen dem geerdeten oder erdnahenTransformatorteil und den der Sonde gegenüberliegenden Oberspannungswindungen aufnimmt und in an sich bekannter Weise eine den Erdschluß anzeigende oder auch Schaltvorgänge herbeiführende Vorrichtung in Tätigkeit setzt.
  2. 2. Hochspannungstransformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (e) in das zwischen Unterspannungswicklung und Oberspannungswickhmg liegende dickwandige Isolierrohr (c) eingebettet ist.
  3. 3. Hochspanrnungstransforrnator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dali dieOberspannungswicklungauszwei lagenweise und symmetrisch zur Längsmitte der B',ernbewicklung angeordneten Windungsgruppen (d' und d.'') besteht und die Sonde (e) sich annähernd über die gesamte Bewicklungslänge erstreckt. ¢. Hochspannungstransformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Soncle(e) nach der Seite des Erdpotentials hin ein gleichartiger, an Erde gelegter Körper (f) gegenüberliegt. Hochspannungstransformator nach Anspruch i, dadurch, gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Sonde ein Durchbruchswiderstand (7, 8) eingeschaltet ist. 6. 1Vlehrphasentransformatar nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d.aß jedem der den einzelnen Phasen entsprechenden Wicklungssy steine eine Sonde gemäß Anspruch i nebst Anzeige- oder Schaltvorrichtung zugeordnet ist. @r::;rrc:;, a:@ r.. '.r ; ri;i#in.t
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