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Topfspannungswandler oder -drosselspule für sehr hohe Spannungen Die
Erfindung bezieht sich auf einem Topfspannungswandler oder eine -drosselspule für
sehr hohe Spannungen mit aus mindestens zwei Teilen bestehendem Eisenkern.
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Bei den bekannten Öltransformatoren mit in zwei Teile unterteiltem
Eisenkern handelt es sich im Gegensatz zur Erfindung um doppelpolig isolierte Hochspannungsapparate.
Auf dem Kern ist hierbei die Niederspannungswicklung unmittelbar aufgebracht, die
unter Zwischenschaltung einer Isolation von einer zylinderförmigen Hochspannungswicklung
umgeben ist. Diese Anordnung hat in isolationstechnischer Hinsicht den Nachteil,
daß, da das Hochspannungspotential außen liegt, der Abstand gegen den Metallkasten
entsprechend. der vollen Spannungsdifferenz zwischen der Hochspannung und Erde bemessen
werden muß. Diese Anordnung ist auch infolge der vorhandenen Ecken- und- somit der
unvermeidlichen Feldkontraktionen in elektrischer Hinsicht ungünstig; so daß. sie
für sehr hohe Spannungen ungeeignet ist: Ferner müssen hierbei die Hoch- und Niederspannungswicklung
voll gegeneinander isoliert werden; die magnetische Verkettung zwischen den. beiden
Wicklungen ist schlecht.
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Es sind ferner zwar Spannungswandler -bekannt, bei denen. die Hochspannungswicklung
als Lagenwicklung mit von innen nach außen abnehmendem Potential ausgebildet und
über dieser eine über die ganze Länge verteilte Niederspannungswicklung angeordnet
ist. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um einen Topfspannungswandler, sondern
um einen Wandler finit Isoliergehäuse, bei dem darüber hinaus. ein Stabkern mit
Rückschlußrmgen Verwendung findet, wobei die Rückschluß ringe mit dem Stabkern auf
ein gemeinsames Hochspannungspotential gebracht sind. Der Nachteil dieser Anordnung
besteht darin, dran man große Abstände zwischen Kern und Erde wählen muß.
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Bei - den weiterhin unter der Bezeichnung Drosselspannungswandler
bekannten Hochspannungsapparaten, bei denen die Hochspannungswicklung
die
säulenartig aufgebauten Kerne umgibt und der magnetische Rückschluß durch die Luft
erfolgt, wird wiederum die Sekundärwicklung in der Regel auf den unteren geerdeten,
in das Innere der scheibenförmigen Hochspannungswicklung hineinragenden Kernstumpf
aufgebracht. Die Sekundärwicklung derartiger Wandler ist somit mit der Hochspannungswicklung
verhältnismäßig schlecht gekoppelt, so daß darunter die Meßgenauigkeit des Wandlers
leidet. Da ferner die Kraftlinien bei solchen Wandlern von der Kernsäule nach außen
gestreut werden, um durch die Luft ihren Rückschluß, zu finden, müssen die Wandler
in ein kostspieliges und gegen mechanische Beansprudhungen empfindliches; nicht
metallisches Gehäuse gesetzt werden, damit die Kraftlinien nicht durch Wirbelströme
abgebremst werden.
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Der Erfindungsgegenstand geht diesen Schwierigkeiten bzw. Nachteilen
aus dem Wege, wobei der Aufbau desselben so getroffen ist, daß sämtliche Potentiale,
auch diejenigen gegen das metallische Gehäuse, gesteuert sind. Hierdurch ist es
möglich, die Abmessungen und die ölfüllung des Wandlers auf ein Mindestmaß herabzusetzen.
Außerdem bedingt die Erfindung ein einfaches Durchführungsproblem. Ein weiterer
erheblicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes gegenüber den bekannten Spannungswandlern
besteht darin, daß wegen einer besonders guten magnetischen Verkettung zwischen
der Hoch- und Niederspannungswicklung eine besondere Isolation zwischen diesen beiden
Wicklungen fortfällt.
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Der Erfindungsgegenstand zeichnet sich hierbei im wesentlichen dadurch
aus, äaß der als Kernstumpf ausgebildete Teil Hochspannungspotential besitzt und
von dem geerdeten Rückschlußteil - konzentrisch umgeben ist und daß. zwischen den
beiden Kernteilen in an sich bekannter Weise eine Hochspannungswicklung als Lagenwicklung
mit von innen nach außen abnehmendem Potential und über dieses: eine über die ganze
Länge verteilte Niederspannungswicklung angeordnet ist. Hierbei übernimmt die Lagenwicklung
die Steuerung des Potentials längs der Wicklungsstirnfläche.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag nach der .Erfindung wird die Anordnung
so getroffen, daß die Länge der-Lagen der von der Niederspannungswicklung umgebenen
Hochspannungswicklung von innen nach außen Zunimmt und daß der Rückschlußteil in
axialer Richtung länger ist als der Kernstumpf. Diese Anordnung trägt besonders
dazu bei, daß an Bauhöhe des Spannungswandlers gespart wird. Berücksichtigt man,
daß es aus isolationstech@ nischen Gründen erforderlich ist, zwischen der unteren
Kante des auf Hochspannung gebrachten Eisenkerns. (Kernstumpfes) und dem Gehäuseboden
eine bestimmte Entfernung vorzusehen, so würde sich eine naheliegende Anordnung
ergeben, indem man die den Kernstumpf umgebende HochspannungswickIung als Lagenwicklung,
die im Hinblick auf die gewünschte Potentialsteuerung eine stetig sich ändernde
Lagerilänge aufzuweisen hat, mit nach außen abnehmender Länge der Lagen ausführen
würde. Dies würde jedoch zu einer beträchtlichen Höhe des Ölkastens führen, da der
Punkt der Lage mit dem höchsten Poten; tial den geringsten Abstand bis zur Kastenwandung,
insbesondere Kastenboden bzw. -deckel, besitzt.
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Demgegenüber geht die Erfindung nach dem genannten weiteren Vorschlag
trotz der vorhandenen wickeltechnischen Bedenken, indem man vor allem das Abgleiten
der Wicklung beim Wickeln zu befürchten hatte, davon aus; daß sie die Länge des
Kernstumpfes verkürzt und die Länge der Lagen der von der Niedersparmungswicklung
umgebenen Hochspannungswicklung von innen nach außen zunehmen läßt, so daß der Punkt
des höchsten Potentials, und zwar in diesem Falle der mit dem Kernstumpf benachbaxten
Lage, am weitesten von der Kastenwandung, insbesondere Kastenboden oder -deckel,
zu liegen kommt. Der Rückschlußteil, der in- axialer Richtung länger ausgeführt
ist als der Kernstumpf, kann hierbei trotzdem bis auf den Gehäuseboden herangeführt
werden, da er das Erdpotential hat. Obwohl die Spannungsabstände des auf Hochspannungspotential
gebrachten Kernstumpfes gegenüber dem Boden und der metallenen Fassung der Durchführung
die erforderlichen- Maße aufweisen, bekommt man also eine geringe Höhe des Kastens.
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Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform-des Erfindungsgegenstandes
in einem Längsschnitt veranschaulicht.-Der Kern des Spannungswandlers wird durch
zwei Teile gebildet, einem auf das Hochspannungspotential gebrachten Kernstumpf
i und einem das Erdpotential aufweisenden; als Rückschlußkern dienenden Teil a.
Zwischen den beiden Kernteilen i, z, die zur besseren Aufnahme der magnetischen
Kraftlinien an den Übergangsstellen zwischen Luft und den Eisenblechen abgestuft
sind, ist eine lagenweise gewickelte Hochspannungswicklung 3 und, auf die ganze
Länge der Hochspannungswicklung verteilt, eine Niederspannungswicklung q. vorgesehen.
Auf diese Weise .entsteht ein in bezug auf die Längs-und Quersymmetrieachse des
Apparates symmetrischer Aufbau bzw. eine symmetrische Aufteilung der Apparateteile.
Die aus dem Kernstumpf i austretenden und in den Rückschlußkern
2
gelangenden, in der Luft verlaufenden Kraftlinien sowie die nach dem Durchlauf des.
Rückschlußkernes 2 aus diesem austretenden _ und in den Kernstumpf i gelangenden
Kraftlinien sind mit 5 bezeichnet.
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Die Kernteile i und 2 können aus. Blechen hoher Anfangspermeabilität
bestehen bzw. als Mischkerne ausgeführt sein, während die von der Durchführung kommende
Hochspannungswicklung 3 derart in Lagen von innen nach außen gewickelt ist, daß
die Lagenlänge von innen nach außen allmählich zunimmt, wobei die äußerste Lage
geerdet ist.
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Auf die abgestuften Endteile des. Kernstumpfes i sind zweckmäßiger-weise
Schirmkappen 6 aufgesetzt, die beispielsweise aus Holz mit Graphitbelag ausgeführt
sind.
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Der Wandler kann in ein mit mineralischem bzw. unbrennbarem Öl gefülltes
geerdetes Metallgehäuse (Kasten) 7 gesetztwerden. Auf dem Metallgehäuse ist in an
sich bekannter Weise eine Durchführung 8 vorgesehen.