DE580375C - Einteiliger Spulenkasten mit lagenweiser Wicklung fuer elektrische Apparate, insbesondere Transformatoren oder Messwandler - Google Patents

Description

• Einteiliger Spulenkasten mit lagenweiser Wicklung für elektrische Apparate, insbesondere Transformatoren oder Meßwandler Im Hauptpatent ist ein Hochspannungstransformator, insbesondere Spannungsmeßwandler, dessen Oberspannungswicklung in einem einteiligen Spulenkasten aus Isolierwerkstoff untergebracht ist, dahingehend beschrieben, daß die Wicklung derart über die ganze axiale Länge des Spulenkastens lagenweise gewickelt ist, daß die Endwindungen jeder Lage sich dicht an die Flansche des Spulenkastens anlegen und daß die Wicklung derart angeschlossen ist, daß ihr Potential in an sich bekannter Weise von dem außen liegenden. Anfangspotential nach dem von ihr umfaßten Kern hin zunimmt und das Ende der innersten Wicklungslage durch den Flansch des Spulenkastens hindurchgeführt ist.
• Hierbei hat sich herausgestellt, daß die zufolge der wechselnden Erwärmung auftretende Längenveränderung der gesamten Spule unter Umständen eine Loslösung des Spulenendes von der wicklungsseitigen Flanschfläche hervorruft, so daß zwischen Spule und Flanschfläche ein etwa ringförmiger Spalt entsteht, der je nach seinem Größenverhältnis zur Flanschdicke und der Dielektrizitätskonstante entsprechend elektrisch beansprucht wird. Die Erfindung benutzt diese Erkenntnis und gibt Mittel an, mit denen es möglich ist, einerseits das Entstehen eines solchen Luftspaltes zu verhindern und andererseits, wenn er trotzdem entsteht, doch den Zwischenraum elektrisch zu entlasten. Dies wird, erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß unmittelbar in der wicklungsseitigen Flanschoberfläche bzw. an dieser Seite des Spulenkastenflansches Rillen zum mechanischen Festhalten von elektrisch leitenden Teilen zur räumlich, vorausbestimmten Potentialsteuerung der Flanschflächen vorgesehen sind. Durch das Anbringen derartiger Rillen ist es möglich, entsprechend der gewählten räumlichen Lage der leitenden Teile eine von den Wicklungslagen räumlich unabhängige Feldverteilung an bzw. in dem Spulenkastenflansch zu erzielen.
• Werden noch zwischen. die Windungen dier Lagen elastische Mittel gebracht, so können die elektrisch leitenden Teile noch zusätzlich gegen die Rillen der wicklungsseitigen Flanschflächen gedrückt werden.
• In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt. Nach Abb. i und 2 sind die an der Wicklung i i anliegenden Flächen der Flansche 12 des Spulenkastens 13 mit Rillen 14 von im Querschnitt wellen- oder treppenförmiger Gestalt (Abb. i bzw. Abb. 2) versehen. In die Rillen oder-Ecken der betreffenden Treppenstufe legen sich die Enden der Lagen der Wicklung als leitende Einlagen ein, wobei für jede oder mehrere Lagen eine Rille oder eine Treppenstufe vorgesehen sein kann. Die letzte Windung jeder Lage liegt an diesen Rillen oder Treppenstufen auf einem großen Teil ihrer Oberfläche an und wird bei Verwendung von Spulenimprägniermitteln an dem Flansch festgeklebt, so daß unter Ausnutzung der großen Haftfläche verhindert wird; daß bei der Wärmeausdehnung die anliegenden Drahtwindungen sich von dem Flansch 12 ablösen. Wenn die Windungen sich trotzdem an einzelnen Stellern ablösen sollten, so ist doch .die radial sicherstreckende Kriechfläche auf der wicklungsseitigen Flanschfläche durch deren besondere Gestalt sehr stark vergrößert, so daß etwa vorhandene Verunreinigungen auf derselben für die Kriechspannung bedeutungslos sind.
• Das Ablösen der Wicklung von dem Flansch kann auch dadurch weiter vermindert werden, daß die leitenden Teile, die Lagenenden, durch zwischen die Windungen der einzelnen Lagen eingelegte elastische Mittel, etwa Gummiringe 15, in die Rillen oder Treppen 14 der wicklungsseitigen Flanschflächen gedrückt werden. Wird der Draht beispielsweise in warmem Zustand gewickelt, so nimmt das elastische Mittel 15 beim Erkalten der Wicklung die axialen Druckkomponenten und so die Wärmespannung innerhalb der Wicklung auf.
• Bei Bestehen hoher Spannungen zwischen den einzelnen Lagen der Wicklung @muß, wenn die doppelte Windungsisolation selbst für die Lagenspannung nicht mehr ausreicht, Isolierwerkstoff 16 zwischen. die Lagen eingelegt werden. In diesem Falle kann man. die Treppenstufen breiter machen, so daß der Isolierwerkstoff auf der Stufe aufliegt und eine große Haftfläche am Flansch 12 bekommt. Bei der Wärmeausdehnung verschieben sich sodann die Windungen auf den eingelegten Isolierzwischenlagen 16. Zweckniäßigerweise überlappen sich diese Isolierzwischenlagen 16 noch in der Mitte der Wicklung i i und wirken, da sie mit ihren Enden an den Flanschen 12 gehalten werden, als Versteifung für die sich in. radialer Richtung zusammenziehenden Windungen, so daß ein Einziehen der Wicklung in der Mitte vermieden wird.
• Für den Fall, daß sich aber trotz dieser i@'Iaßnähmen noch Schrumpfungen in der Längsrichtung der Wicklung r i ergeben und dadurch Spalte zwischen der Endwindung und der jeweiligen Lage und der wicklungsseitigen Flanschfläche auftreten sollten, kann der Flansch 12 gemäß Abb. 3 mit tieferen Rillen 1q. versehen werden, in die als leitende Einlagen an der Stelle 17 geschlitzte Metallringe 18 eingelegt werden, die entsprechend der Kapazität sich aufladen oder mit der nächstliegenden Lagenwicklung leitend durch, einen Draht i g verbunden sein können. Diese als vorgeschobene Beläge wirkenden, Metallringe 18 steuern nochmals das Feld in radialer Richtung_und vermeiden in axialer Richtung eine elektrische Beanspruchung des entstandenen Luftspaltes.
• Es kann aber auch von vornherein ein Spalt zwischen Wicklung ii und Flansch 12 vorgesehen werden, der durch ein Dielektrikum 2o ausgefüllt wird. Als Dielektrikum eignet sich ein Stoff, der nahezu eine gleiche Dielektrizitätskonstante hat wie der Stoff, aus dem der Spulenkastenflansch besteht, etwa mit einem Bindemittel angerührtes Porzellanmehl. Bei kapazitiver Verbindung der Lagenend-,vindungen mit dem Metallring i9 ergibt sich sodann zwischen diesen und der geerdeten (durch strichpunktierte Linien in allen Abbildungen angedeutet) äußeren Fläche des Flansches 12 ein zusammengesetztes Dielektrikum. Die Spannungsverteilung im Flansch 12 zeigt das unrter Abb. 3 gezeichnete Diagramm.
• Der einteilige Spulenkasten 13 kann aus Porzellan, einem gießbaren anderen Isolierwerkstoff oder Hartpapier bestehen und die Form einer Garnrolle mit dem Ausführungsisolator 2q. als Ansatz haben. Auch ist es möglich, dem Spulenkasten etwa die Gestalt zu geben, daß die Flansche 12 nach dem Inneren zu abnehmen und der rohrförmige Teil 22 den äußeren Mantel für die Wicklung i i bildet.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einteiliger Spulenkasten mit lagenweiser Wicklung für elektrische Apparate, insbesondere Transformatoren oder Meßwandler, nach Patent 576 o8i, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar in der wicklungsseitigen Flanschoberfläche bzw. an dieser Seite des Spulenkastenflansches Rillen zum mechanischen Festhalten von elektrisch leitenden Teilen zur räumlich vorausbestimmten Potentialsteuerung der Flanschflächen vorgesehen sind.
2. 2. Spulenkasten nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß die elektrisch leitenden Teile durch zwischen die Windungen der Lagen gebrachte elastische Mittel. gegen die Rillen der -wicklungsseitigen Flanschfläche gedrückt sind.
3. 3. Spulenkasten nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen im Querschnitt treppenförmig und auf beiden Flanschen derart gegeneinander versetzt sind, daß zwischen den Wicklungslagen befindliche Isoliereinlagen mit ihrem einen Ende an der Fläche der Treppenstufe festkleben und auf dem anderen Ende in; der Mitte der Wicklung sich gegenseitig überlappen. q..
4. Spulenkasten nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rillen geschlitzte Metallringe angeordnet sind, die als in den Flansch vorgeschobene Beläge wirken.
5. 5. Spulenkasten nach Anspruch z bis q., dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den geschlitzten Metallringen und den Lagenendwindungen bei kapazitiver Verbindung ,ein Dielektnkum mit einer Melektrizi:-tätskonstante, die nahezu der des Werkstoffes des Spulenkastens gleich ist, vorgesehen ist.