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Höchstspannungstransformator Die Erfindung bezieht sich auf Höchstspannungstransformatonen.
Sie zeigt einen Weg, wie man mit Hilfe eines einzigen Eisenkernes bei verhältnismäßig
kleinen Abmessungen sehr hohe Spannungen umwandeln kann.
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Gemäß der Erfindung besteht ein Höchstspannungstransformator mit den
oben angegebenen Eigenschaften aus einem Transformatorkern, der mit der auf ihn
aufgebrachten Unterspannungswicklung von ,einer einzigen rohrförmigen Isolierhülle
umschlossen ist, deren @offene Enden der gleichen Seite bzw. einander zugekehrt
sind und auf der die Oberspannungswicklung derart verteilt ist, daß das Potential
mit wachsendem Abstand der Wicklungsteile von dem oder den offenen Enden zunimmt.
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Einige Ausführungsbeisplele des Erfindungsgegenstandes sind schematisch
in den Fig. i bis 3 dargestellt.
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In der Fig. i ist mit i der Eislenkern des Wandlers bezeichnet, auf
dessen Längsschenkel unmittelbar die Unterspannungswicklung 2 aufgebracht ist. Der
Kern wird von einer U-förmigen Isolierhülle 3 umschlossen, auf deren Schenkeln die
Oberspannungswicklung 4 als Scheibenwicklung aufgeschoben ist. Blei 5 ist der Oberspannungsanschluß.
Blei 6 ist die Wicklung geerdet. Dabei sind in an sich bekannter Weise die Scheibenspulen
der beiden Schenkel abwechselnd miteinander verbunden. Infolgedessen weisen die
den offenen Enden der Isolierhülle zunächst liegenden Wickelscheiben das geringste
Potential. gegen Erde auf, während die das höchste Potential gegen Erde führenden
Wickelscheiblen am weitesten von den offenen Enden der Isolierhülle 3entfernt sind.
Anstatt die auf die beiden Schenkel aufgebrachten Wicklungen hintereinanderzuschalten,
kann man auch die Wicklungen der einzelnen Schenkel parallel zueinander schalten,
muß aber dann natürlich mit entsprechend schwächerem Draht und der doppelten. Windungszahl
wickeln. Es ist weiterhin nicht erforderlich, daß beide Schenkel Wicklungen tragen,
man kann auch einen Schenkel urbewickelt lassen und sowohl die Unter- als auch die
Oberspannumgswicklung nur auf einen Schenkel aufbringen. An der Ausbildung der Isolierhölle
rändert sich dabei nichts.
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In der Fig. 2 ist der Erfindungsgegenstand schematisch an einem Manteltransformator
dargestellt. Dabei ist die Ober- und Unterspannungswicklung auf dem mittleren Schenkel
angeordnet. Die Isolierhülle 3 umfaßt dann alle drei parallel laufenden Schenkel,
hat also etwa NI-Form.
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In der Fig. 3 ist der Erfindungsgegenstand an einem kreisringförmigen
Kern i gezeichnet. Die Isolierhülle 3 umfaßt nahezu den gesamten Kreisring. Sie
ist von ihren offenen Enden nach der Mitte mit stetig zunehmender Stärke ausgeführt,
eine Maßnahme, die auch für die Ausführungsb@eispi;ele gemäß Fig. i und 2 zweckentsprechend
dein kann. Die Unterspannungswicklung i erstreckt sich
ebenso wie
die Oberspannungswicklung q. nur auf die eine Hälfte der Isolierhülle. Das auf der
Mitte der Hülle lüegende Ende der Oberspannungswicklungist an die Hochspannung angeschlossen,
während das der offenen Seite der Isolierhülle zunächst sitzende Ende das niedrigste
Potential führt. Selbstverständlich kann analog dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
i die Wicklung sich auch auf beide Hälften der Isolierhülle erstrecken. Die Ausführungsbeispiele
zeigen, daß der Erfindungsgedanke sich unabhängig. von der Kernform verwirklichen
läßt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfuidungsgegenstandes ist in
der Fig. q. dargestellt. -Der Transformatorkern i ist, wie üblich, im Innern eines
Isolierbehälters 7 angeordnet. Er wird unmittelbar von zwei Ripp@en 8 des metallischen
Sockels 9 getragen und kann auf diesem z. B. mit Hilfe von ge-,eigneten Winkeln
befestigt sein. Der Sockel 9 dient gleichzeitig zum öldichten Abschluß des rohrförmigen
"Behälters 7. Zur Abdichtung dienen in bekannter Weise zwei ringförmige Flächen
beider Teile, zwischen die ein geeignetes Dichtungsmittel i o reingelegt ist, und
die mit Hilfe von Klammern i i und Schrauben 12 gegeneinander verspanntwerden. Nach
oben dient zum Abgchluß des Behälters 7 ein metallischer Deckel 13 von abgerundeter
Form. Die Abdichtung ist in ähnlicher Weise wie gegen den Sockel 9 mit Hilfeeines
Dichtungsringes io durchgeführt, jedoch dient zum Verspannen des Deckels 13 an Stelle
der einze,Inen Klammern i i ein .aus zwei Halbringen. bestehender Metallring 14.
Der Deckel 13 dient gleichzeitig als ölausdehnungsgefäß. Durch eine Bohrung i6 steht
dieses Ölausdehnungsgefäß mit -dem Behälterinnern in. Verbindung. Auf den Transformatorkern
i ist auf beide Schenkel die ITnterspannungswicklung z in der Form aufgebracht,
daß sie auf ein Isolierrohr .aufgewickelt und dieses Isolierrohr dann über den Kern
geschoben ist. Danach ist über den Kern ;einschließlich Unterspannungswickltulg
zunächst eine feste Hülse 18 aufgebracht, die zweckmäßig aus einer Mehrzahl von
Teilen zusammengesetzt ist. Diese Hülse kann -entweder aus Metall bestehen; dann
muß sie zur Viermeidung der Bildung einer Kurzschlußwicklung -geschlitzt sein. Der
Schlitz kann. mit einem geeigneten. Isolierstoff ausgefüllt werden. Die Hülse kann
aber auch aus Isolierstoff, z. B. Hartpapier, bestehen. Dann wird sie zweckmäßig
mit einem metallischen Belag versehen, der aber ebenfalls zur Vermeidung von Kurzschlußströmen
:eine Unterbrechung aufweisen muß. Die Hülse 18 bzw. der auf ihr aufgebrachte metallische
Belag wird zweckmäßig beerdet oder mit dem das niedrigste. Potential führenden Teil
der Oberspannungswicklung ;oder auch mit der Unterspannungswicklung leitend verbunden.
Es kann zweckmäßig sein, die Hülse mit zahlreichen Durchbrechungeil zu versehen,
unter Umständen gitberartig auszubilden, damit eine ständige Öldurchtränkung der
darüberliegenden Isolierschicht gesichert ist. Die feste Hülse i 8 dient als Grundlage
für die Isolierhülle 3, die z. B. aus Papierbändern aufgewickelt wird. Die Hülse
18 dient außerdem zur Führung des Ölstromes längs Kein und Unterspannungswicklung.
Zu diesem Zweck ist sie zum mindesten an dem :einen Ende durch einen Deckel i9 abgeschlossen,
von dem lein Ölzuflußrohr 2ö zu einer Ölpumpe 2i geführt ist. Der Motor 2z der Ölpumpe
wird zweckmäßig unmittelbar von dem Transformator gespeist; dadurch wird die größte
Betriebssicherheit deshalb herreicht, weil der Motor selbsttätig anläuft, sobald
der Transformator in Betrieb genommen wird. Zur Speisung dos Motors kann -entweder
eine besondere Unterspannungswicklung vorhanden sein, der Motor kann auch von der
vorhandenen Unterspannungswicklung aus gespeist werden. Die Anordnung des Motors
im Innern des Ölbehälters hat den Vorteil, daß die sonst schwer zu vermeidende Aufnahme
von Luft in den Ölstromkreis mit Sicherheit vermieden wird. Die Oherspannungswicklung
4 ist als Scheibenwicklung auf die die Unterspannungswicklung umfassenden Schenkel
der Isolierhülle 3 aufgebracht. Um die Streuung möglichst niedrig zu halten, ist
die Isolierhülle 3 nach ihrem :offenen Ende zu mehrfach abgesetzt, so daß die Isolationsstärke
dem jeweiligen Hochspannungspotential entspricht. Dadurch kann der innere Durchmesser
der Oberspannungswicklung nach dem Ende zu dem Wicklungsdurchmesser der Unterspannungswicklung
angenähert werden. Man könnte die rsolierhülle 3 auch stetig in ihrem Durchmesser
verkleinern. Die absatzweise Verringerung -hat jedoch dien Vorteil, daß nur wenige
Sorten von Scheibenspulen zur Ausführung der Wicklung erforderlich sind, während
im anderen Falle der Durchmesser jeder Spule um einen geringen Betrag sich von dem
der Nachbarspulen unterscheiden würde. Man kann allerdings auch bei stetig abnehmender
Stärke :der Isolierhülle 3 die in der Zeichnung dargestellte sprungweise Abnahme
der Scheibenspulendurchmesser ver- i wenden und zum Festsetzen der Spulen. auf der
Isolierhülle z. B. keilförmig geschnittene Streifen benutzen. Die Hochspannungsseite
der Oberspannungsspule ist mit einem z. B. aus Messing bestehenden, an den Kanten
i stark abgerundeten geschlitzten Ring 23 verbunden, der die Mitte der Isolierhülle
3 umschließt
und gleichzeitig als Tragorgan, insbesondere bei der
Montage, dienen kann. Zu diesem Zweck trägt der Ring leinen Ansatz, der außerdem
noch zum Abstützen der Isolierhülle 3 gegen den Deckel i 3 benutzt werden kann.
Dieser Ring 23 steht über den Deckel i3 mit der Oberspannungsanschlußleitung in
Verbindung. Durch :eine Trennwand 24., die aus Isoliermaterial besteht, wird der
Behälter in zwei je einen T.ransformaborschenkel enthaltende Räume aufgeteilt. Üffnungen
25 stellen die Verbindung zwischen beiden Räumen her. Die Trennwand dient zur Führung
des ölstromes, der von der ölpumpe 2i zunächst durch das Rohr 2o in das Innere der
Isolierhülle 3 geführt wird und dort die Wärme des Kernes und der Unterspannungswicklung
aufnimmt. An dem dem öleintrittentgegengesetzten Ende der Isolierhülle 3
tritt das Öl in die linke Außenkammer aus, wird mit Hilfe der Trennwand 2q. an der
den linken Schenkel umfassenden Oberspannungswicklung entlang nach oben - geführt,
nimmt deren Wärme auf und tritt dann durch die öffnungen 25 in die rechte Kammer
ein, die @es unter Aufnahme der von der rechtsseitig angeordneten Ob.erspannungswicklung
erzeugten Wärme abwärts durchströmt. Zur Rückkühlung kann der Sockel 9 selbst benutzt
werden; zu diesem Zweck können an ihm Kühlrippen vorgesehen stein, @es kann aber
auch mit Hilfe besonderer z. B. wasserdurchströmter Kühlrohre dem Öl die Wärme entzogen
werden. Man kann schließlich auch den ölstrom ,außerhalb des Transformatorgehäuses
kühlen. Die Ausführung der Unterspannungswicklung erfolgt zweckmäßig iii der üblichen
Weise unter entsprechender Isolation durch den Sockel g.
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Eine noch bessere Kühlung und gleichzeitige Durchtränkung der Isolierhülle
mit dem flüssigen Isoliermittel läßt sich dadurch erreichen, daß die Isolierhülle
in mehrere durch Zwischenräume voneinander getrennte Hüllen unterteilt bzw. mit
Kühlkanälen versehen wird. Ein Ausführungsbeispiel dafür ist in der Fig.5 dargestellt.
Diese Figur zeigt einen Querschnitt durch einen Tra.nsformatorschenkel mit in zwei
rohrförmige Hüllen 2; und 28 aufgeteilter Isolierhülle. Der Transformatorkern i
mit der Unterspannungswicklung 2 wird zunächst von einer geschlitzten Metallhülse
i B umschlossen, um die in entsprechendem Abstand die beiden Isolierhüllen 27 und
28 herumgelegt sind. Zur Aufrechterhaltung des Abstandes zwischen den Hüllen dienen
Streifen 29 aus Isoliermaterial, z: B. Papier oder Holz. Solche Streifen sind auch
noch auf die Außenseite der äußeren Isolierhülle 28 geklebt, um die ,einzelnen Scheibenspulen
fest gegen die Isolierhülle zu distanzieren.. Diese Scheibenspulen haben nämlich
ebenfalls wieder einen um so viel größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser
der Isolierhülle 29 beträgt, daß zwischen beiden Teilen -ein, für den Durchfluß
des Kühlmittels hinreichender Ringraum verbleibt.
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Bei dieser zuletzt beschriebenen. Ausführungsform wird der abnehmenden
Spannung die Isolierhülle .zweckmäßig in der Weise angepaßt, daß zunächst die äußerste
und daraufhin die weiter nach innen liegende Isolierhülle abgeschnitten sind. Dabei
muß zwischen den an das Ende der einzelnen Isolierhüllen, angrenzenden Scheibenspulen
und den Isolierhüllen hinreichend Raum für den Durchtritt der Kühlflüssigkeit belassen
werden. Zur zwangsläufigen Führung des Ölstromes durch die verhältnismäßig schmalen
und langen Kanäle innerhalb der Isollerhüllle werden zweckmäßig die öffnungen 25
in der Trennwand 24 klein gehalten, so daß dadurch der außerhalb der Isolierhülle
verlaufende Ölstrom abgedrosselt wird.
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Der Erfindungsgegenstand ist in seiner technischen Durchführung nicht
auf die in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Maß.-nahmen beschränkt. Es können
vielmehr alle in der Transformatorentechnik üblichen Mittel zur Durchführung des
Erfindungsgedankens herangezogen werden.
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Weiterhin ist der Erfindungsgedanke nicht beschränkt auf Transformatoren,
er kann eb.ensogut auch bei Hochspannungsdrosseln angewendet werden.