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Hochspannungstransformator, insbesondere Spannungswandler Bei Transformatorwicklungen
für Hochspannung ist es allgemein bekannt, die Wicklung in mehrere kurze, mehr oder
weniger scheibenförmige Spulen aufzuteilen, wodurch besonders erreicht wird, daß
die Spannung zwischen benachbarten Lagen nicht zu hoch wird. Es ist ferner an sich
bekannt, die Wicklung, in axialem Schnitt gesehen, spiralförmig anzuordnen, so daß
die eine Endwindung, im allgemeinen die hochgespannte, den Anfang der Spirale bildet
und alle folgenden Windungen spiralig die Endwindung umgeben. Hierdurch werden auch
große Vorteile in bezug auf die elektrische Festigkeit gewonnen. Schließlich ist
es auch allgemein und besonders bei Spannungswandlern bekannt, die ganze Wicklung
in einem festen Spulenkasten aus Isoliermaterial, besonders Porzellan, unterzubringen,
wodurch besonders die mechanische Festigkeit erhöht wird. Die Ausleitung der Hochspannungswicklung
erfolgt hierbei durch einen auf den Spulenflansch aufgesetzten hohlen Isolator.
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Die drei genannten Merkmale sind nicht nur jedes für sich, sondern
auch zwei und zwei zusammen bekannt. Die Erfindung bezweckt, alle drei Merkmale
in einer Bauart zu vereinigen, und dies wird dadurch ermöglicht, daß sowohl der
Hochspannungsanschluß wie die innere Verbindungsleitung bzw. -leitengen zwischen
nicht unmittelbar benachbarten Spulen in einem ioder mehreren hauptsächlich axialen
Kanälen in der zylindrischen Innenwand des Spulenkastens liegen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Abb. i bis 3 zeigen einen Einphasenspannungswandler mit drei Mehrlagenspulen auf
der Hochspannungsseite und die so geschaltet sind, daß die Wicklungslagen, im Axialschnitt
betrachtet, eine Spirale ergeben; wofür im folgenden die Bezeichnung Rundkuppeln
gewählt werden soll.
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Abb. q. zeigt einen ähnlichen Wandler mit fünf Spulen, von denen die
vier dem Endanschluß am nächsten liegenden Spulen rundgekuppelt sind und die äußeren
Spulenverbindungen teilweise als Einlagenwicklung ausgeführt sind.
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Der in Abb. i bis 3 dargestellte Spannungswandler besteht aus einem
dreischenkligen Eisenkern i, dessen mittlerer Schenkel die Niederspannungswicklung
2 und die Hochspannungswicklung 3 trägt. Die letztere ist auf einem die \Tiederspannungswicklung
umgebenden Spulenkasten 4. gewickelt, der aus Porzellan oder anderem Isoliermaterial
mit mehreren Flanschen 44 4.2, 43, 44 und in einem Stück mit dem Durchführungsisolator
5 angefertigt ist.
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Die Hochspannungswicklung besteht aus drei Spulen 31, 32, 33, die
durch eine auswendige Verbindung 61 und eine inwendige, im Kanal 71 gezogene Verbindung
62 rundgekuppelt sind. In diesem im Spulenkastenkörper 4 angeordneten Kanal ist
auch die Hochspannungsanschlußleitung 66 gezogen, die weiter in an sich bekannter
Weise durch die eine Fortsetzung des Kanals 71 bildende Höhlung 72 im Durchführungskörper
5 geführt ist. Zwischen den beiden Leitern 62 und 66 wird also eine ziemlich hohe
Spannung bestehen;
aber die Isolierung der Leiter besteht hier zweckmäßig
aus imprägniertem, wohlgetrocknetem Papier, das eine sehr hohe Durchschlagsfiestigkeit
besitzt. Die Anschlußleitung 66 ist an der Eingangsspule 3 i angeschlossen, die
das Höchstpotential führt. Die andere Anschlußleitung 67 der Hochspannungswicklung
ist an der Endspule 33 angeschlossen, die das Anfangspotential führt. Die Leitung
67 wird geerdet, vorzugsweise durch Verbindung mit der geerdeten Kapselung $ des
Wandlers. Um die Entstehung von Glimmentladungen in Kanälen und bei den Bodenlagen
der Spulen und bei der Niederspannungswicldung zu verhindern, sind in an sich bekannter
Weise angrenzende Flächen des Spulenkastens und die Durchführung mit elektrisch
leitenden Belegen 9i bis 98 (Abb. 2 und 4.) versehen, die elektrisch mit einem benachbarten
Teil der Wicklung verbunden sind. Die Durchführung 5 ist einfacherweise als potential
gesteuerteKondensatordurchführung ausgeführt, und zwar dadurch, daß die Belege 97
des Kanals 71, die mit der innersten Lage der Spule 32 in Verbindung stehen, auch
als« Potentialbelege ein Stück im Durchführungskanal 72 hinraufgezogen sind. Der
Anschlußleiter 66 braucht also nicht für das Höchstpotential, sondern nur für eine
dem Spannungsgefäll in einigen Spulen entsprechende Spannung isoliert zu sein.
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Abb. 4 unterscheidet sieh vom oben Angeführten nur darin, daß die
Anzahl der Hochspannungsspulen fünf ist, von denen vier, nämlich 31, 32,
33 und 34, rundgekuppelt sind. Die äußeren Verbindungen zwischen den Spulen können
als Einlagenwicklung oder aufgeschnittene Zylinder ausgeführt werden. Zweckmäßigerweise
ist aber in Abb.4 nur die längere Verbindung 63 zwischen den Spulen 33 und 34 in
dieser Weise ausgeführt. Die Spule 34 ist mit der benachbarten Spule 35 durch eine
inwendige Verbindung 64 zusammengekuppelt und der Endanschluß als eine Einlagenwicklung
65 oder ein aufgeschnittener Zylinder längs der ganzen axialen Länge des Spulenkastens
geführt, dessen freies Ende 67 wie oben geerdet wird. Hierdurch wird die benötigte
Isolation gegen die Kapselung und die Seitenschenkel des Eisenkernes äußerst gering.
Die radiale Isolation zwischen den eigentlichen Spulen 3i, 32 usw. und der Kapselung
oder Erde wird nämlich in dieser Weise zwischen leitenden Schichten mit gesteuertem
Potential aufgeteilt, welches Potential in jeder Schicht niedriger als das der am
nächsten innenliegenden Schicht ist.
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Bei der Herstellung des Spulenkastens i können sämtliche oder ein
Teil der hauptsächlich axialen Kanäle mit ihren Verbindungsleitern dadurch gebildet
werden, daß in die Isoliermasse beim Formen, Gießen oder Pressen derselbe Leiter
oder dieselben leitenden Rohre in geeigneter Weise eingelegt werden, die dann in
der Masse liegenbleiben, um als Verbindungen verwendet zu werden.
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In den oben angeführten Beispielen ist die Hochspannungswicklung in
drei oder mehrere Spulen geteilt, die untereinander durch die Flanschen des in einem
Stück angefertigten Spulenkastens getrennt sind. Durch die Verwendung von Rundkupplung
bei den auf einem solchen Spulenkasten gewickelten Spulen werden die den äußeren
Flanschen 41, 42 nahe liegenden Spulen 32, 33 in Abb. :2 und 33, 35 in Abb. 4 ein
Potential bekommen, das wesentlich niedriger ist als das höchste Potential der Wicklung.
Die äußeren Flanschen 41, 42, die gemäß dieser Ausführung auch nicht mit leitenden
Belegen auf der Innenseite versehen werden können, werden also einer bedeutend niedrigeren
Spannung als in früher bekannten Anordnungen mit Spannungswandlerwicklung auf in
einem Stück ausgeführtem Spulenkasten ausgesetzt. Die neue Anordnung eignet sich
daher sehr gut für Verwendung in Luft.
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Die Anzahl der Spulen im rundgekuppelten Teil der Wicklung kann so
angepaßt werden, daß keine Gefahr für Glimmentladung in einer etwa entstehenden
Luftschicht aufzutreten braucht. Weil die Spannung zwischen zwei benachbarten Spulen
in dem rundgekuppelten Teil wie auch in dem in gewöhnlicher Weise mittels Reihenschaltung
von Doppelspulen gekuppelten Teil der Wicklung nicht größer als das Spannungsgefälle
in zwei Spulen ist, wird auch die zwischen zwei benachbarten Spulen befindliche
Isolation, die aus einem mit Isolierkragen gegebenenfalls verstärkten Zwischenflansch
des Spulenkastens nebst einer etwa entstehenden Luftschicht bestehen kann, keiner
hohen Spannung ausgesetzt. Eine Glimmentladung kann also auch hier leicht vermieden
werden.
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Drehstromtransformatoren werden zweckmäßigerweise mit drei Spulenkasten,
wie oben beschrieben, und mit drei- oder fünfschenkligem Eisenkern ausgeführt.