DE639069C - Hochspannungswicklung fuer Transformatoren und verwandte Apparate - Google Patents

Description

REICH

ENTAMT

Jede elektrische Wicklung besteht aus leitenden Adern und der isolierenden Schicht über den Adern. Die elektrische Beanspruchung der Wicklung erfolgt im Betriebe einmal durch die gleichbleibende betriebsmäßige Spannungsauflage auf die Isolationsschichten und ferner durch die ungewollten Spannungsstöße, welche aus den angeschlossenen Leitungen auf die Wicklung kommen können. Während die Dauerbeanspruchung in verhältnismäßig einfacher Weise durch entsprechende Wahl der Stärke der Isolation überwunden wird, macht die zweckentsprechende Ausbildung der Isolation gegen Stoß bei den gegenwärtig in der Technik üblichen Wicklungen Schwierigkeiten. Nach der Theorie wird ein Spannungsstoß, welcher auf eine Wicklung trifft, an der ersten Windung auf den doppelten Wert reflektiert, und die Isolation zwischen der ersten und zweiten Windung hätte diesen Stoß auszuhalten, wenn nicht die Windungskapazität eine Milderung herbeiführen würde. Diese wirkt dadurch entlastend, daß sie den Spannungsstoß kapazitiv von der ersten Windung auf die zweite, von der zweiten auf die dritte usw. überträgt. Durch diese Windungskapazität wird der Schlag in seiner Härte zwar abgedämpft, aber dafür rückt die Gefahr näher, daß weiter vom Ende entfernt liegende Windungen einen größeren Stoß erhalten. Diese Schwierigkeiten steigern sich mit der Höhe der Betriebsspannung in rasch zunehmendem Maße.

Bei Betriebstransformatoren treten derartig

schlagartige Beanspruchungen im allgemeinen nur bei Störungen, wie z. B. bei Gewittern, oder ungewöhnlichen Schaltvorgängen auf. Man hat hier bereits seit langem begonnen, eine größere Sicherheit der Wicklung herzustellen, indem man Eingangswindungen mit verstärktem Querschnitt und verstärkter Isolation angebracht hat. Bei Prüftransformatoren treten derartig hohe Beanspruchungen jedoch bei der täglichen Arbeit auf, und es ist daher vielfach das Verlangen gestellt worden, daß Prüf transformatoren plötzlich bei voller Erregung kurzgeschlossen .werden können. Es muß also nach Einrichtungen gesucht werden, den Schlag von Windung zu Windung aufzufangen und umzubilden, so daß man eine wirklich feste Wicklung erhält. Man hat daher schon für Prüftransformatoren die Zylinderwicklung so ausgebildet, daß einzelne Zylinder ineinandergesetzt werden, wobei die Durchmesser mit der Länge abnehmen. Es entsteht dann ein Gebilde von Einzelzylindern, die gegeneinander eine ungefähr gleiche Kapazität haben würden, wenn an Stelle der Wicklung durchgehende Belege aufgebracht wären.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die ineinandergestellten konzentrischen Zylinder noch nicht genügen, um Spannungs- und Stromstöße unschädlich zu machen, besonders weil die Wicklung nicht einem durchgehenden Metallbelag entspricht. Es tritt vielmehr in jedem Zylinder wiederum eine Fortpflanzung der Welle in axialer Richtung auf, und diese erfolgt nach Gesetzen, die schwer zu verfolgen sind.

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß sowohl von Windung zu Windung als auch

von Zylinder zu Zylinder die Querschnittsbemessung der Wicklung variiert wird, um dadurch die kapazitive Kopplung passend abzustimmen. Es gelingt auf diese Weise, den 5 Wellenwiderstand der gesamten Wicklung z$» vergleichmäßigen und herabzusetzen. Infolge^· dessen wird bei sonst gleichbleibenden Datöir die Durchschlagsfestigkeit des Transformators" erhöht _t bzw. bei gleichbleibender Durchschlagsfestigkeit die Belastbarkeit des Transformators mit Stoßspannung um wesentliche Beträge erhöht. Die ganze Wicklung wird also auf einzelne mit einem Abstand voneinander angeordnete Isolationszylinder je in einer Lage aufgelegt, und die Kapazität der einzelnen Drähte wird durch verschiedene Wahl des Querschnitts sowohl auf den einzelnen Zylinder als auch auf einem Zylinder in der Längsrichtung des Wickelsinns verändert. Hierzu sei bemerkt, daßHoch-Spannungswicklungen für elektrische Transformatoren mit mehreren konzentrisch angeordneten einlagig bewickelten Zylindern aus Isolationsmaterial, deren Längen mit wachsendem Durchmesser abnehmen, an sich bekannt sind. Bei diesen bekannten Transformatoren waren aber die Zylinder mit Ausnahme des äußeren, der einen verstärkten Drahtquerschnitt aufweist-, gleichmäßig mit gleich dickem Drah bewickelt, während durch die erfindungsgemäßt Variation des Querschnitts der Wicklung aue jeden Zylinder ein Wellenwiderstand von solcherf Größe gegeben wird, daß jede stoßweise Beanspruchung ertragen werden kann. Das hat auch mit dem bekannten Vorschlag, die Eingangswicklung zu erweitern, nichts zu tun, weil hierdurch nur der Eingangsstoß ausgeglichen werden soll.

In Fig. i, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigt, ist die normale Betriebsspannung zwischen den einzelnen Zylindern überall ungefähr gleich groß und ebenso die betriebsmäßige Windungsspannung zwischen zwei benachbarten Drähten. Hat der äußerste Zylinder das höchste Potential gegen Eisen und trifft eine Stoßwelle auf den Anfang der Wicklung dieses äußersten Zylinders, dann wird die Spannungs- und Stromwelle in einer der Rechnung zugänglichen Weise teils auf die darunterliegenden Zylinder übertragen. Da der erste Zylinder immerhin den Hauptstoß auszuhalten hat, wird es notwendig, ihn mit Draht oder Band von großem Querschnitt und hoher Isolation zu bewickeln, damit der Stoß sofort weitergegeben wird. Die darunter befindlichen Zylinder sind schon etwas mehr gesichert, und jbei ihnen wird der Querschnitt und der Abstand Meiner sein können. Der Umstand, daß die tfuiiäev einlagig bewickelt und einzeln herausnehmbar sind, daß also durch Austausch der Abstand der Zylinder und damit auch die Kapazität der Zylinder gegeneinander sowie die Kapazität der einzelnen Drahtwindungen auf einzelnen Zylindern geändert werden kann, ermöglicht, zumal nach vorhergegangener rechnerischer Ermittlung, die Erzielung größter Widerstandsfähigkeit der Wicklung sowohl bei dauernd gleichbleibender als auch bei stoßweiser elektrischer Belastung.

Um den Wicklungsraum auf den Isolierzylindern . nach Möglichkeit auszunutzen, ist es notwendig, dünne Drähte zu verwenden. Es ist dann aber in vielen Fällen nicht möglich, einen genügenden Strom hindurchzuschicken und eine genügende Kapazität zu erreichen. Es gibt dann einen Ausweg, indem man zwei oder mehrere Lagen übereinander anordnet und parallel schaltet, um so hinsichtlich des Ansteigens der Spannung wie eine einlagige Wicklung zu arbeiten. Die entwickelten Vorteile bleiben dann unverändert bestehen. In Fig. 2 ist eine solche Wicklung dargestellt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Hochspannungswicklung für elektrische Transformatoren und ähnliche Apparate mit mehreren konzentrisch angeordneten einlagig bewickelten Zylindern aus Isolationsmaterial, deren Längen mit wachsendem Durchmesser abnehmen, dadurch gekenn-'zeichnet, daß durch eine von innen nach außen variierende Querschnittsbemessung der Wicklung die kapazitive Kopplung sowohl von Windung zu Windung als auch von Zylinder zu Zylinder abgestimmt und der Wellenwiderstand der gesamten Wicklung vergleichmäßigt und herabgesetzt wird.
2. 2. Hochspannungswicklung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Lagen von Runddrähten über- xoo einander angeordnet und an den Enden oder anderen Stellen verbunden sind, zu dem Zwecke, eine höhere Stromentnahme zu ermöglichen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen