DE6606938U - Hochspannungstransformator - Google Patents

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAPT München 2, den -2. SER 1970 Berlin und München Witteisbacherplatz

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Hochspannungstransformator

Die Neuerung bezieht sich auf einen Transformator, insbesondere kleiner leistung und Abmessung mit einem Kern aus magnetism erbarem Material und einem mindestens eias Wicklung tsit hoher Potentialdifferenz gegen diesen Kern und/oder gegen ein oder mehrere Unterspannungswieklungen enthaltenden Spulenkörper.

Bei Transformatoren, die wenigstens eine Wicklung mit hoher Potentialdifferenz gegen den Kern oder eine Unterspannungswicklung aufweisen, ist zur Vermeidung ^on Sprühentladungen eine starke Isolation zwischen der Hochspannungswicklung und dem Kern bzw. die Unterspannungswicklung notwendig. Bei der-

HINWEIS: Die3«'UnterIage~(&eschreibung und Schufconspr.) 13t die*zuletzt eingereichte; sie.'.weicht von-der Wortfassungdcr _: -ursprünglich eingereichten Unterltlgen ab./Die rechülidie Bedeutung der Abweichung isf nicht geprüft. Die ursprünglich tin- -_r. gtreichlen Unterfcgen befinden sich in den Amisakten. Sie kSnnen jederzeit ohne Nachweis eines rechtlichen Inlereues o«bgh- Λ-•renfre?'eingesehen werden. Auf Antrag werden hiervon auch'Fotolcöpien oder'.Btrnnegötive'zu^cfen^ublicheri'Prvlsen.'cjcTieftrtJ ^-* GO«(i.ö9) ' tWtch« FaHnteit; Otbnvdnm>ittin*tt»Vgl■"

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artigen Transformatoren treten Entladungen vorwiegend als sprühen innerhalb des Dielektrikums auf. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß sich "bei einem geschichteten 'Dielektrikum die Spannungen an den einzelnen Schichten umgekehrt proportional zu den Dielektrizitätskonstanten der Schichten aufteilen. Das höchste Potential stellt sich deshalb an den Zwischenschichten mit der kleinsten Dielektrizitätskonstante, nämlich Luft -: ein. Derartige Luftzv/ischenschichten lassen eich jedoch bei Trockentranaformatoren mit normalen Aufbau der Isolationsschichten nicht vermeiden. Starke Isolationsschichten hingegen, die zwar die Sprühneigung verringern würden, unterbinden ihrerseits eine günstige Abführung der durch die Wicklungen erzeugten Wärme.

Es ist weiterhin erwünschenswert,, bei solchen Transformators»,, die zwar eine kleine, jedoch schon nennenswerte Leistung voii einigen 100 Watt übertragen, netzseitige Einschaitstromstöße zu vermeiden. Dies läßt sich in bekannter Y/eise am einfachsten dadurch erreichen, daß die Primärwicklung des Transformators über der die Hochspannung führenden Sekundärwicklung angeordnet wird, da durch diese Maßnahme die Einschaltinduktivität der Primärwicklung erhöht wird. Bei einer derartigen Ausführung der Wicklung tritt das eingangs erwähnte Isolierproblem in rweifacher Hinsicht auf, nämlich gegen den Kern hin und gegen die darüber liegende ünterspaniaungswicklung bzw. Primärwicklung.

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Die Sprühneigung läßt sich an sich durch Einbringen des Transformators in ein mit öl gefülltes Gefäß vermeiden oder wenigstens erheblich reduzieren. Dies stellt aber für Transformatoren kleiner Leistung einen sehr hohen Aufwand dar.

Der Neuerung liegt die Aufgäbe zugrunde, bei Transformatoren kleiner leistung diesen Schwierigkeiten in wenig aufwendiger Weise zu begegnen.

Bei Transformatoren der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe gemäß der Neuerung in der Weise gelöst, daß die Wicklung mit hoher Potentialdifferenz, vorzugsweise Sekundärwicklung zwischen der außen liegenden Unterspannungswicklung, vorzugsweise Primärwicklung, und dem magnetischen Kern mit Abstand von beiden derart angebracht ist, daß je ein rund um die Wicklung laufender Hohlraum einerseits gegen den Kern und andererseits gegen die Unterspannungswicklung hin entsteht.

Die Hohlräume werden zweckmäßig über vorzugsweise schlitzförmig ausgebildete Öffnungen in den die Wicklangen begrenzenden Stirnwänden mit einem Kühlluftsystem verbunden.

Bei einer derartigen Ausführung des Transformators wird in vorteilhafter Weise eine günstige Isolierung der Hochspannungswicklung, verbunden mit einer guten Wärmeabführung, erreicht. Die Isolierung durch die Luftschicht mit definierter Größe bringt die Sprüheinsatzspannung auf einen genügend hohen Wert.

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Da in Geräten, für die solche Transformatoren benötigt werden, meist ein Gebläse vorhanden ist, läßt sich in diesen Fällen ohne Aufwand eine derartige Transformatorkühlung durch Abzweigen eineβ Teiles des Luftstromes erreichen. Durch diese Zueatzkühlung ist es möglich, die mit dem gleichen Kern übertragene Leistung um wenigstens 5036 zu er-JrShen. Dies ist schon aus Gründen des geringen Platzbedarf β von großem Vorteil.

Zur weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Neuerung sind noch folgende Maßnahmen bezüglich des Aufbaues des Transformators getroffen: Die Abstände zwischen dem Kern einerseits und die Unterspannungswicklung andererseits sind so bemessen, daß Sprühentladungen zwischen den einzelnen Wicklungen und dem Kern mit Sicherheit vermieden sind.

Die schlitzförmigen öffnungen sind auf den freiliegenden Seiten des Wickelkörpers angeordnet. Zweckmäßig verlaufen die Schlitze bzw. öffnungen parallel, zu den Querschnittsseiten des Kerns. Es ist günstig für jeden Hohlraum, eine Einblasöffnung und eine Ausblasöffnung vorzusehen und diese öffnungen paarweise parallel zu gegenüberliegenden Querschnittsseiten des Kerns und in je einer gegenüberliegenden Stirnwand anzubringen.

Zum Anschluß an ein Gebläse empfiehlt es sich, das Öffnungspaar für den Lufteintritt mit einem gemeinsamen, vorzugsweise aus Isolierstoff bestehenden Trichter zu versehen, der dient mit der Stirnwand des Wickelkörpers verbunden ist.

Die für den Hohlraum erforderlichen Abstände werden auf einfachste Weise durch auf Isolierklötzchen ruhende Isolierplatten hergestellt und die Wicklung auf diese Isolierplatten aufgebracht.

Eine weitere günstige Ausführung des Wickelkörpers "besteht darin, daß die Abstände durch an den Ecken des Spulenquerschnitts angebrachte, parallel zur Kernachse verlaufende und gegen den Kern zu halbrund gebogene Stege aus Isolierstoff hergestellt sind, ;

j die in Aussparungen an den Stirnwänden fixiert sind. j

Anhand der Figuren 1 bis 3 wird anschließend ein |

Ausführungsbeispiel eines neuerungsgemäß ausgebil- j

deten Transformators erläutert. !

In der Fig. 1 ist der Transformator von der Seite gesehen gezeichnet und zur besseren Darstellung der Funktionsweise ist der Spulenkörper an der Lufteintritts- und luftaustrittsseite aufgeschnitten dargestellt. Auf den Kern des Transformators 1 ist eine dünne Isolierstoffhülse 2 aufgebracht. Zwischen dieser und der Isolierplatte 4, die die Wicklung 5 trägt, ist die innere Luftkammer 3 su erkennen. Anschürend an die Sekundärwicklung des Transformators 5 ist die zweite Luftkatnmer 6 angeordnet und auf diese folgt die Isolierplatte 7»

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die die Frimärwicklung⁸trägt. Mit der Stirnwand 9 des Spulenkörpers ist ein Trichter 10, der dem Lufteintritt dient, fest verbunden. Ber Trichter besteht beim Ausführungsbeispiel aus dem gleichen Material wie der Spulenkörper.

Um eine günstige Luftumwälzung innerhalb der durch die Abstände 5 und 6 erzeugten, rund um die Wicklung verlaufenden Hohlräume zu erreichen, sind die Einbla&öffnungen 11, die im Ausführungsbeispiel als Schlitse in der Stirnwand 9 ausgebildet sind, in Bezug auf den Kern diagonal zu den Ausblasöffnungen 12 angebracht, d.h. die Schlitze in der Stirnwand 13 sind auf der der Lufteintrittsseite gegenüberliegenden Seite des Kerns angebracht. Die Pfeile, die in der Darstellung eingezeichnet sind, deuten die Richtung und den Verlauf der Luftströmung in den Hohlräumen des Transformators an. Die Ein- und Ausblasöffnungen sind auf den freiliegenden, d.h. dem Kern abgswandten Seiten des Wickelkörpers angebracht. .

Eine Ausführung des Spulenkörpers selbst ist aus der Fig. zu ersehen. Aus dieser Darstellung sind an der vorderen Stirnwand die Einblasöffnungen 14 zu ersehen, die parallel zu einer Kernq/uerschnittsseite, in dieser Darstellung der oberen,Querschnittsseite, in der Stirnwand 15 angebracht sind, Auf der den Kern unmittelbar umgebenden Isolierschicht 16 sind kleine Klötzchen 17 aus Isolierstoff zur AbStandshaltung

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befestigt und auf diesen ruht der Spulenträger 18 für die erste 'Wicklung 19· Gegen diese erste Wicklung, d.h. die j Hochspannungswicklung des Transformators, stützen sich die Klötzchen 20, die die Spulenplatte 21 tragen, ab. Auf eier Spulenplatte 21 ist die ünterspannungswicklung bzw. Primärwicklung des Transformators aufgebracht. Die beiden schlitzförmigen Öffnungen zum Luftaustritt, die sieh in der Stirnwand 22 befinden, sind in der Darstellung durch die vordere \|% Stirnwand 15 verdeckt, da sie auf der den Einblasöffnungen gegenüberliegenden unteren Kernseite angebracht sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Y/ickelkörpers und der Wicklung zeigt die Fig. 3· Bei dieser Ausführung werden die Abstände zwischen den einzelnen Wicklungen und dem Kern durch auf den Diagonalen des Kern- bzw. Spulenquerschnitts angebrachte parallel zur Achse des Spulenkerns verlaufende und gegen den Kern zu halbrund gebogene Isoliorstoffstege hergestellt. Die Isolierstoffstege sind in passende Aussparungen 24 an den Stirnwänden des Spulenkörpers 25 eingesteckt und fixiert. Diese Ausführung»ist deshalb sehr vorteilhaft, da die Kühlluft, die durch die um die Sekundärwicklung 26 befindlichen Hohlräume hindurchgeblasen wird, unmittelbar an den Drähten der einzelnen Wicklungen vorbeistreicht. Dadurch werden die WärmeStauungen, die sonst in den Isolierplatten eventuell entstehen könnten, mit Sicherheit vermieden. Auch aufwandsmäßig besitzt diese Ausführungsart der Spulenwicklungen erhebliche Vorteile. Die übrigen

Einzelheiten, Insbesondere die Anordnung der Einblasöffnungen und der Aaisblasöffnungen sind dieselben wie bei der bereits besprochenen Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2.

Venn Transformatoren in geschilderter Weise durch einen zusätzlichen Luftstrom gekühlt werden, kann ihre Typengröße gegenüber den bisher verwendeten Ausführungen mit geschichtetem, festem Dielektrikum verkleinert werden oder bei gleicher Typengr^iie die mit dem Transformator übertragbare Leistung erhöht werden.

8 Schutzansprüche 3 Figuren

Claims (8)

Schuizanspriiehe

1. Transformator insbesondere kleiner Leistung und Abmessung mit einem Kern aus magnetisierbarem Material und einem mindestens eine Wicklung mit hoher Potentialdifferenz gegen diesen Kern und/oder gegen eine oder mehrere Unterspannungswicklungen enthaltenden Spulenkörper, dadurch gekennzeichnet» daß die Wicklung mit hoher Potentialdifferenz, vorzugsweise Sekundärwicklung zwischen der außen liegenden Unterspannungswicklung, vorzugsweise Primärwicklung, und dem magnatischen Kern mit Abstand von beider* derart angebracht ist, daß je ein rund um die Wicklung laufender Hohlraum einerseits gegen den Kern und andererseits gegen die TJnterspaanungswicklung hin entsteht.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume über vorzugsweise sciilitzförmig ausgebildete Öffnungen in den die Wicklungen begrenzenden Stirnwänden mit einem Kühlluftsystem verbunden sind.

3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände derart bemessen sind, daß Sprühentladungen zwischen den einzelnen Wicklungen und dem Kern mit Sicherheit vermieden sind.

4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Öffnungen parallel

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5. Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Hohlraum wenigstens eine Einblasöffnung und eine Ausblasöffnung vorgesehen sind, und daß diese Öffnungen paarweise parallel zu gegenüberliegenden Querschnittsseiten des Kems land i« je eise? gegenüberliegenden Stirnwand «angebracht sind.

6. Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnungspaar für den Lufteintritt mit einem gemeinsamen vorzugsweise aus Isolierstoff bestehenden Trichter verseh&n ist, der dicht mit einer Stirnwand des Wickelkörpers verbunden und an ein Gebläse angeschlossen ist.

7. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Hohlräume erforderlichen Abstände duzch auf Isolierklötzchen ruhende Isolierplatten hergestellt sind, auf denen die Wicklungen aufgebracht sind.

8. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände durch an den Ecken des Spulenquerschnitts angebrachte, parallel zur Kernachse verlaufende und

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" .gegen den Kern zu halbrund gebogene Stege aus Isolierstoff her-'gestellt sind, die in Aussparungen an den Stirnwänden fixiert sind.