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Isolationsanordnung für elektrische Apparate, insbesondere für Transformatoren,
mit Luftisolation Gegenstand der Erfindung ist eine Wicklungsanordnung für elektrische
Apparate, wie Leistungstransformatoren, Drosselspulen mit und ohne Eisenkern, Spannungswandler
u. dgl., bei denen als isolierendes. -Dielektrikum Luft dient. Die Wicklungen sind
dabei ganz oder zum Teil in eine Anzahl von durch Schaltungen miteinander verbundenen
Abteilungen aufgelöst, die einzeln oder zu mehreren auf tragenden Isolierkörpern
angeordnet sind.
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Wicklungsanordnungen, bei welchen die Wicklungen auf Einzelkörper
verteilt und die Einzelkörper etagenförmig aufgebaut sind, sind bekannt. Bei diesen
bekannten Ausführungsformen wird der Isolierkern in Form eines Hohlkörpers von :etagenförmig
geschichteten Rohrelementen aus Isoliermaterial gebildet, wobei jedes einzelne Element
in einen entsprechenden konischen Sitz des nächst unteren Elementes eingepaßt ist.
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Beim Erfindungsgegenstand sind die einzelnen Spulenkörper im wesentlichen
flaschenhalsförmig ausgebildet und so ineinandergesteckt, daß jeweils der die innere
Anliegefiäche für die obere Teilspule bildende Isolierkörper gleichzeitig die darunter
belegene Teilspule überdeckt und ganz oder teilweise nach außen abschließt. Die
Einzelkörper sind dabei zu einem oder mehreren unter Vermeidung eines Paßsitzes
übereinandergeordnee, da. nicht wie bei jener bekannten Anordnung eine nur rein
mechanische Unterteilung des die Wicklung tragenden Zylinders, sondern vielmehr
eine Steuerung des Spannungsgefälles ermöglicht werden soll. Ganz abgesehen davon
stellt auch ein genaues Einpassen der Einzelelemente ineinander eine nicht unwesentliche
Erschwerung bei Reparaturarbeiten dar, weil dadurch ,eine leichte Austauschbarkeit
der Elemente unmöglich ist.
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Der durch die Ausbildung der Einzelkörper und ihre Verbindung ermöglichte
Abschluß der einzelnen Wicklungsteile bei einer Anordnung gemäß Erfindung nach außen
hin gewährt vor allem ausreichenden Berührungsschlitz, führt zu einer wesentlichen
Vergrößerung des Kriechweges, schützt die Wicklung gegen atmosphärische Einflüsse
und verhindert einen überschlag von Spule zu Spule. Durch den gewählten Wicklungsaufbau
werden Isolieröle entbehrlich, dabei aber doch eine einwandfreie und dauerhafte
Isolation der Wicklungen und Wicklungsteile gegeneinander, gegen Erde oder auch
gegen den Kern erreicht.
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Die .Ausbildung des Einzelkörpers richtet sich nach den jeweils in
Frage kommenden Apparaturen. bzw. deren Einzelteilen und Arbeitsbedingungen, wie
z. B. Freiaufstellung u. dgl.
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Als Werkstoffe für die Isolierkörper können
Porzellan
u. dgl., vorteilhaft durchscheinende oder durchsichtige Baustoffe, z. B. Sondergläser,
Verwendung finden.
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Die den Aufbau bildenden Einzelelemente eines Wicklungssystemes können
unter sich die verschiedensten gemäß Erfindung möglichen Ausbildungsformen aufweisen
und sich auch mit bekannten Bauteilen ergänzen.
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Die Zeichnung zeigt einige beispielsweise Ausführungsformen von Isolierkörpern,
und zwar Abb. i die einfachste Ausführungsart mit Wicklungsaufsätzen in Übereinanderordnung
zweier Körper im Vertikalschnitt.
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Abb. a bis 5 zeigen Aufbauten aus Einzelkörpern in Sonderausbildung.
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Im einzelnen ist dabei a der Teil des Isolierkörpers, welcher als
Auflagefläche für die Wicklungsabschnitte dient; die Auskragung b, vorteilhaft in
ihren äußeren Randteilen oder auf ihre gesamte Breite nach außen geneigt, trägt
den sich nach unten ansetzenden Hohlkörper c, welcher seinerseits die auf
ä aufsitzende Wicklung d umfaßt. Für im Freien aufzustellende Apparaturen
empfiehlt es sich besonders, die Berührungsstellen der aufeinandergeordneten Isolierkörper
durch geeignete Gestaltung, durch Ver-- kittung, Einschaltung von plastischen Zwischenlagen,
z. B. Gummiringen f, wie solche bei bekannten etagenförmigen Aufbauten zum Zwecke
leichter Lösbarkeit bekannt sind, fest abzudichten, um insbesondere eine Beeinträchtigung
der Isolierung durch Feuchtigkeit zu vermeiden.
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Bei der durch Abb. 2 veranschaulichten Ausbildungsform trägt der zur
Aufnahme der Wicklung dienende Hohlkörper zwecks Sicherung der Isolierung noch den
Flanschansatzg, während gemäß Abb.3 die Auskragung b sich nach der Innenseite des
Hohlkörpers fortsetzt und einen Hohlkörper geringeren Querschnittes h trägt, der
sich mit seiner Außenwandung gegen die Innenwandung des Körpers a anlegt. Der Raum
zwischen den sich aneinanderlegenden bzw., wie Abb..l veranschaulicht, ineinandergreifenden
Teilen der Isolierkörper (z. B. i, h, a) wird vorteilhaft mehr oder weniger
einer plastischen, elastischen oder flüssigen Isoliermasse ausgefüllt. Fortsätze
nach Art des in Abb. q. veranschaulichten Ansatzes i können innerhalb praktisch
vorkommender Grenzen in beliebiger Anzahl noch angebracht werden.
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Zu einer Vergrößerung des Kriechweges o. dgl. kann man z. B. noch
Lappen k an den Auskragungen vorsehen oder insbesondere gegen Feuchtigkeitseinflüsse
die Auskragung, wie durch l veranschaulicht, ausbilden, wobei unter dem geneigten.
Lappen in eine Rinne n für Ölfüllungen o. dgl. liegt.
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Für Spannungswandler etwa, welche in ' Innenräumen Aufstellung finden,
genügen im allgemeinen Isolierkörperformen der in Abb. i bis ¢ dargestellten Arten,
wobei der Gesamtaufbau etwa derart ist, daß die Niedervoltwicklungen auf einem Zylinder
aus Hartpapier, Glas oder Porzellan o. dgl. angeordnet sind.
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Für Anlagen, die im Freien aufgestellt werden sollen, empiehlt sich
besonders, die Isolierkörper an den äußeren Berührungsstellen gut ;abzudichten und
die Luft in den zwischen den einzelnen Hohlräumen verbleibenden Räumen z. B. durch
Füllung mit Isollerungsstoffen auszuschließen. Die Anordnung von horizontalen oder
vertikalen Lappen an Isolierkörpern erweist sich besonders bei Leitungstransformatoren
o. dgl. zur Ermöglichung einer einwandfreien Wärmeabführung sehr vorteilhaft.
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Zur Steigerung der Wärmeableitungsfähigkeit kann man auch, insbesondere
bei Anlagen der letztgenannten Art, die Isolierungen der Drähte äußerlich metallisieren,
was man erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß man die isolierten Drähte oder zu isolierenden
Drähte auf ihrer isolierenden Schicht aus verhältnismäßig schwer erweichbarerri
Werkstoff unter Vermittlung einer zunächst aufgebrachten Schicht aus leitendem Material,
z. B. harzsauren Metallösungen, wie z. B. Glanzgold o. dgl., mit Hüllen aus edlen
oder unedlen Metallen oder Legierungen vermittels Niederschlagung versieht, oder
indem man auf der Isolierschicht eine Metallfolienhülle aufbringt, wobei die metallnen
Hüllen einer Oxydation zur Erzielung einer geschlossenen Oxydhaut unterworfen werden.
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Neben oder an Stelle dessen kann man aber auch noch oxydierte oder
oxydierende Metalleinlagen in axialer oder radialer Richtung mit Zwischenisolierungen
in die Wicklungen einlegen. Wenn auch Metallisierungen von Isolierkörpern bekannt
sind, so sind diese bisher doch nur zu dem Zwecke verwendet worden, gute statische
Schirmwirkungen und günstige Feldverteilung zu gewährleisten.
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Es empfiehlt sich ferner, die Wandungen der Körper a und o der die
Innenwandungen der Körper c mit einem am Umfange nicht in sich geschlossenen Metallbelag
p (Abb. i, 3, q.) zu versehen, welcher mit dem Anfangspotential des Wicklungsabschnittes
oder mit dem Endpotential desselben verbunden wird, während die Innenfläche des
Hohlkörpers von geringstem Querschnitt (z. B. a in Abb. i, 2, h in Abb. 3
und i in Abb. ¢) einen derartigen Metallbelag q erhält, welcher z.. B. mit
dem Kern an Erde oder bei vorhandenem Kern mit oder ohne diesen an einem für den
jewelligen Zweck vorteilhaften Teilpotential der Gesamtwicklung liegt.
Schließlich
kann die Anordnung so getroffen werden, daß ein Potentialgefälle, Teilpotential-Erde,
von einem Isolierzylinder mit äußerem und innerem, offenem Metallbelag aufgenommen
wird, wobei etwa der äußere Belag reit dem Teilpotential verbunden ist, während
der innere an Erde liegt. Die Metallbeläge p auf der- äußeren Wandung des Körpers
a können so gestaltet sein, daß sie sich, wie z. B. Abb. 2 zeigt, mittels lappenartiger
Ansätze mit dem Belag auf der Innenseite des Körpers c zu einer die Wicklungsabteilungen
jeweils vollkommen umschließenden Hülle vereinigen.
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Die Niedervoltsete kann zur Aufnahme von Rund- oder Flachdraht in
Blankwicklung einen mit Rillen in Schraubengängen versehenen Isolierzylinder erhalten,
wobei gegebenenfalls diese Rillen, um verschiedene Wicklungen aufnehmen zu können,
in mehrgängigen Schraubenwindungen verlaufen können. Man kann auch die Niedervoltwicklungen
mittels isolierender Stoffe in bestimmte Formkörper verbringen und diese ohne jeden
Träger in den. Hochvoltkörper unter entsprechender Isolierung einschieben und hierbei
auch mittels geeigneter Distanzierungen, z. B. erkerartiger Fortsätze an einem der
Isolierkörper, mehrere derartige Formkörper der Nie.dervoltabteilung unterbringen.
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Apparaturanordnungen der vorstehend beschriebenen Art können gegebenenfalls
auch in Öl eingebaut werden oder ganz bzw. in ihren zu trennenden Einzelteilen in
isolierende Hüllkörper, z. B. aus Glas, eingeschlossen werden.
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Die Anordnung nach der Erfindung bietet den erheblichen Vorteil, daß
durch die Austauschbarkeit der Isolierkörper Reparaturen wesentlich erleichtert
werden und im Verhältnis zum Anschaffungswert die Reparaturkosten für gleiche Zeiträume
gegenüber denen bei bisher üblichen Ausführungsformen nur einen geringen Teil ausmachen.
Insbesonderd entfällt dabei die umständliche und zeitraubende Neu- bzw. Nacheichung,
die, wie bekannt, nur in besonders eingerichteten Prüffeldern vorgenommen werden-
kann. Schadhaft gewordene Isolierkörper gemäß Erfindung können samt Wicklungsteilen
durch andere ersetzt und gegebenenfalls auch Körper aus anderen Aufbauten verwendet
oder aus betrieblichen Rücksichten bei Neuanfertigung Vorratselemente vorgesehen
werden.