DE672872C - Hochspannungstransformator - Google Patents

Hochspannungstransformator

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DE672872C
DE672872C DEST56939D DEST056939D DE672872C DE 672872 C DE672872 C DE 672872C DE ST56939 D DEST56939 D DE ST56939D DE ST056939 D DEST056939 D DE ST056939D DE 672872 C DE672872 C DE 672872C
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DE
Germany
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voltage
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voltage winding
high voltage
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Expired
Application number
DEST56939D
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Inventor
Bengt Olsson
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STALTURBINE GmbH
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STALTURBINE GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18Rotary transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Description

  • Hochspannungstransformator Bei gewöhnlicher Kaskadenschaltung für Transformatoren ist die Hochspannungswicklung in zwei oder mehrere Teile mit je einem geschlossenen Eisenkern geteilt, weil die Niederspannungswicklung nur auf denjenigen Teil verlegt ist, der im Betriebe einseitig an der Erde angeschlossen ist. Die Schaltung macht das Isolationsproblem einfach, gibt aber eine so geringe Belastbarkeit, claß sie keine größere Verwendung gefunden hat.
  • Durch die Erfindung, die eine teilweise Kaskadenschaltung ist, wird auch das Isolationsproblem im Vergleich mit der üblichen Ausführung hochgespannter Transformatoren vereinfacht, aber die Belastbarkeit wird nicht vermindert. Die Anordnung eignet sich für alle Hochspannungstransformatoren, aber vorzugsweise für Spannungswandler, insbesondere für Erdungszwecke, Drosselspulen mit Sekundärwicklung und Prüftransformatoren. Erfindungsgemäß wird die Hochspannungswicklung in zwei oder mehrere reihengeschaltete Teile geteilt mit je einem geschlossenen Eisenkern, der mit einem Punkt der zugehörigen Hochspannungswicklung spannungsverbunden ist, und ferner umfassen alle Windungen der Niederspannungswicklung sämtliche oder beinahe sämtliche Kerne.
  • Die Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt: Abb. r die grundsätzliche Anordnung der Erfindung, Abb.2 eilten Längsschnitt und Abb. 3 einen Querschnitt eines gemäß der Erfindung ausgeführten Erdungstransformators. Die Hochspannungswicklung ist in vier Teile i geteilt, die reihengeschaltet und auf je einem Eisenkern 2 verlegt sind. Jeder Kern steht in einem Punkt 3 in leitender Verbindung mit einem Teil der Hochspannungswicklung. Die Niederspannungswicklung ist als eine langgestreckte Spule q. gezeigt.
  • Weil die Niederspannungswicklung tatsächlich Erdpotential hat, muß sie gegen die Hochspannungswicklung und den Eisenkern genügend isoliert werden. Diese Isolation ist aber sehr leicht auszuführen, dank der einfachen geometrischen Form und dem geringen Volumen der Niederspannungswicklung und derAbwesenheit wesentlicher Spannungsunterschiede innerhalb der Niederspannungswicklung. Wird Papierisolation verwendet, die ähnlich wie die Isolation eines Kabels angeordnet ist, so fordert die Isolation nicht viel Raum. Die Anordnung eignet sich auch gut für die Verwendung von Porzellan als Isolation außerhalb der Niederspannungswicklung für Spannungen, für welche Porzellan ausreichend ist.
  • Gleich wie in gewöhnlichen Kaskadentransformatoren benötigt man zwischen der Hochspannungswicklung und den Kernen sehr wenig Isolation. Die Anordnung bedient sich somit des größten Vorteils der Kaskadentransformatoren. Der Nachteil des üblichen Kaskadentransformators besteht hauptsächlich darin, daß die Belastbarkeit auch bei Verwendung von Überkopplungswicklungen bemerkenswert klein ist, was auf clen großen Streufluß zwischen der Hoch- und Niederspannungswicklung beruht. Dieser Nachteil wird bei dein Transformator nach der Erfindung vermieden, weil sein Streufluß nicht wesentlich anders ist als in einem gewöhnlichen Transformator, dessen Wicklungen einander in üblicher Weise decken. Als Spannungswandler verwendet, erhält die Anordnung daher im wesentlichen dieselbe hohe Meßgenauigkeit und sehr große Belastbarkeit wie ein üblicher Spannungswandler. Gegenüber einem solchen hat er aber den Vorteil einer beträchtlich verminderten Isolationsmenge. _ Dank der Kaskadenaufteilung kann der Transformator als Stapel angeordnet werden, wodurch die Kapazität zwischen den verschiedenen Teilen einen natürlichen Reihenkondensator bildet. Die Kondensatorwirkung kann in einfacher Weise durch metallische Beläge zwischen den verschiedenen Teilen sowie außerhalb und eventuell auch innerhalb der Isolation der Niederspannungswicklung gegen den Hochspannungsteil verstärkt werden. Diesen Belägen wird zweckmäßigerweise durch metallischen Kontakt mit der entsprechenden Hochspannungswindungderen Potential gegen Erde erteilt. Hierdurch werden etwa entstehende Überspannungen auf die Kondensatorenglieder verteilt, und zwar in demselben Verhältnis, wie die Norinalspannung auf dieWicklungsteile zwischen den Potentialverbindungen verteilt wird. Bei genügend großer Anzahl der Beläge mit genügender Kondensatorwirkung wird in dieser Weise das Auftreten von Spannungskonzentrierungen innerhalb der Hochspannungswicklung bei Überspannungen infolge atmosphärischer Entladungen u. dgl. verhindert.
  • Die Stapelbauart ist besonders günstig, weil der Stapel in den Mantel eines Stützisolators aus keramischem Material, Kunstharzpapier, Preßkunstharz o. dgl. eingebaut werden kann, wodurch der Transformator wenig Raum beansprucht.
  • Die Isolation zwischen den Gliedern des Hochspannungsstapels erhält eine einfache Form und kann leicht aus festem Isolationsinaterial, z. B. imprägniertem Preßspan oder keramischem Material, zusammengesetzt werden, und die leitenden Beläge können leicht, z. B. durch Metallbespritzung von geeigneten Flächen dieser Isolationszwischenlagen, hergestellt werden. Weiter können die leitenden Beläge für zwangsläufige Steuerung des Spannungsabfalles längs der äußeren Seiten des Stapels ausgeführt werden.
  • Weil die Isolation gegen Erde in Einzelteile unterteilt ist, die nur für mäßig hohe Betriebsspannungen zu bemessen sind und daher aus keramischem Material oder teils keramischem, teils Papiermaterial mit fester Imprägnierung hergestellt werden können, kann die erfindungsgemäße Bauart als Trokkentransformator für diese Spannungen ausgeführt wefden. Wenn für die höchsten Spannungen ölimprägniertes Papier als Isolation außerhalb der Niederspannungswicklung verwendet wird, kann der Transformator mit besonders geringer Ölmenge ausgeführt werden. Vom Gesichtspunkt der Brandgefahr sind bekanntlich öllose oder wenigstens ölarme Transformatoren sehr vorteilhaft.
  • Eine Ausführungsforen des neuen Transformators als Transformator, dessen einer Pol geerdet ist, geht aus den Abb.2 und 3 hervor. Die Hochspannungswicklung ist in vier Teile ii, i2, 13, 1q. geteilt, die auf je einem Eisenkern 2i, 22, 23, 2q. sitzen. Jeder Wicklungsteil ist auf zwei Schenkeln des im wesentlichen rechteckigen Eisenkernes angeordnet. Die Verteilung der Hochspannungswindungen auf die beiden Schenkel der Kerne hat aber nichts mit dein Grundsatz der teilweisen Kaskadenschaltung zu tun, sondern ist von der Größe der Streureaktanz, die der Transformator haben soll, abhängig. Jeder Kern ist mit einem Punkt der auf ihn verlegten Hochspannungswicklung durch die Verbindungsleitung3 verbunden. Die Niederspannungswicklung 4. ist als eine einzige Spule dargestellt, kann aber auch aus zwei oder mehreren einen oder je einen Kernschenkel umfassenden Spulen bestehen. Die Streureaktanz des Transformators ist von der Anzahl der Niederspannungsspulen und der Verlegung derselben in bezug auf die Hochspannungsspulen beeinflußt. Die Isolation der Niederspannungswicklung .4i gegen die Hochspannungswicklung besteht z. B. aus Papier, das mit leitenden Belägen da wie ein Kondensatordurchführungsisolator versehen ist und mit einem festen Imprägnierwerkstoff getränkt ist. Zwischen den verschiedenen 1-1.ochspannungsspulen 11, 1a, 13, 14 im Transforrnatorenstapel sind auch Beläge oder Eisenteller 5 angeordnet, die eine Reihenkondensatorenkette bilden, die mit den Kondensatorenbelägen in der Isolierung der Niederspannungswicklung verbunden sind. Sie sollen die Spannung unter sich in möglichst derselben Weise aufteilen, wie die Spannung in den Windungen in der Hochspannungswicklung aufgeteilt ist. Die Kondensatorbeläge sind mit den Verbindungsleitungen zwischen den Hochspannungsspulen verbunden. Wird eine weitere Spannungsaufteilung mittels Kondensatoren gewünscht, können weitere in entsprechender Weise angeordnete Kondensatorbeläge eingeführt werden. Die Isolation zwischen den Kondensatortellern besteht aus Scheiben 6 aus festem Isolationswerkstoff, z. B. Porzellan oder imprägniertem Preßspan. Die Hochspannungswicklung ist gegen benachbarte, anderes Potential aufweisende Kondensatorbeläge mittels einer festen Isolationszwischenlage 7 isoliert. Der Stapel ist im übrigen mit Distanzstücken so ausgefüllt, daß er gerade und fest bleibt. Er ist in einen Porzellanmantel 8 eingesetzt und wird z. B. zwischen dein geerdeten Gehäuseboden g i und dem spannungführenden Dekkel 92 zusammengepreßt. Die zusammenpressende Anordnung ist auf der Zeichnung nicht gezeigt.
  • Für Transformatoren mit voller Isolation gegen Erde für die ganze Hochspannungswicklung ist die Bauart grundsätzlich gleich, wie oben beschrieben, aber der Transformator ist nach unten noch durch einen Porzellaninantel für die volle Betriebsspannung verlängert, der zwischen den vorgenannten Porzellanmantel und Gehäuseboden eingesetzt wird und innerhalb dessen die gemäß der gestrichelten Linien in Abb. i vergrößerte Niederspannungsspule zu den Niederspannungsklemmen im Gehäuseboden geführt wird. Die Isolation der Niederspannungswicklung muß derart verdoppelt werden, daß auch die innersten Beläge, welche für geerdete Transformatoren direkt in Kontakt mit der Niederspannungswicklung stehen, gegen. diese Wicklung für die volle Betriebsspannung isoliert werden. Dies wird am einfachsten derart bewirkt, daß die Niederspannungswicklung so ausgezogen und mit solchem Isolationsbelag versehen wird, daß ein Überschlag von dem obengenannten innersten Belag zur Niederspannungswicklung, ihre Klemmen oder Gehäuseboden nicht zu befürchten ist. Dieser Isolationsbelag kann mit einer Kondensatoreinlage zwecks besserer Spannungsverteilung ausgeführt werden. Die Ableitung der Hochspannungswicklung wird am Boden in geeigneter Weise in der Fuge zwischen den beiden Porzellanmänteln herausgeführt.

Claims (3)

  1. PATEN TANSPRÜCI-IL: i. Hocbspannungstransformator, vorzugsweise Spannungswandler, Drosselspule mit Sekundärwicklung oder Prüftransformator, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungswicklung in zwei oder mehrere reihengeschaltete Teile geteilt ist mit je einem geschlossenen Eisenkern, der mit einem Punkt der zugehörigen Hochspannungswicklung spannungsverbunden ist, und daß alle Windungen der Niederspannungswicklung sämtliche oder beinahe sämtliche Kerne umfassen.
  2. 2. Hochspannungstransformator gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Beläge zwischen den verschiedenen Wicklungsteilen und eventuell auch innerhalb der Isolation der Niederspannungswicklung angeordnet sind und derart an die Verbindungsleitungen zwischen den Hochspannungswicklungsteilen angeschlossen sind, daß die Beläge je einen Kondensator im Nebenschluß mit jedem Wicklungsteil bilden und daß diese Kondensatoren so bemessen sind, daß sie die Spannung unter sich möglichst in derselben Weise aufteilen, wie die Spannung durch die Windungszahl des entsprechenden Teils der Hochspannungswicklung aufgeteilt ist.
  3. 3. Hochspannungswicklung gemäß den Ansprüchen i und a, dadurch gekennzeichnet, daß derEisenkern in j edem Hochspannungsteil potentialverbunden mit dem Mittenpunkt oder ungefähr dein Mittenpunkt des zugehörigen Teiles der Hochspannungswicklung und daß der Kern mit leitenden Belägen verbunden ist, die zusammen mit den an den Endpunkten des Wicklungsteiles angeschlossenen Belägen zwei gleich große oder ungefähr gleich große Kapazitäten bilden. q.. Hochspannungstransformator gemäß den Anspriichen r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile in Stapelform angeordnet und mit den leitenden Belägen innerhalb des Stapels als Scheiben verlegt sind, deren Achsen wenigstens annähernd parallel zu der Achse des Stapels sind, und daß sämtliche oder gewisse von diesen Belägen mit gleichem Spannungsabfall mit abgerundeter Kante ausgebildet sind, welche Kanten aus dem Stapel herausragen zwecks zwangsläufiger Steuerung des Spannungsabfalles längs den Außenseiten des Stapels.
DEST56939D 1937-12-19 1937-12-19 Hochspannungstransformator Expired DE672872C (de)

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