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Wicklungsanordnung für Transformatoren und Drosselspulen Das Patent
675 941 bezieht sich auf eine Wicklungsanordnung für Transformatoren und
Drosselspulen, die aus mehreren durch radiale Kühlzwischenräume getrennten Scheibenspulen
besteht. Hierbei sind mindestens die auf beiden Seiten der radialen Kühlzwischenräume
liegenden Scheibenspulen untereinander parallel geschaltet, während mindestens die
unmittelbar oder unter Zwischenlage von festen Isolierstoffen nufeinanderliegenden
Spulen in Reihe geschaltet sind. Dadurch wird eine gut gekühlte, gegen einziehende
Wanderwellen . weitgehend geschützte Wicklung geschaffen.
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Die Erfindung betrifft nun eine weitere Verbesserung der Stoßspannungssicherheit
der im Patent 675 941 enthaltenen Wickitingsanordnung, ohne die Kühlwirkung
der Wicklung zu beeinträchtigen. Gemäß der Erfindung wird die im Patent 675941 enthaltene
Anordnung bei Wicklungen verwendet, die aus einzelnen konzentrisch zueinander und
gegebenenfalls zur Wicklung abweichenden Potentials angeordneten Zylinderspulen
bestehen. Hierbei ist die Wicklung von zur Wickelachse parallelen Kühlkanälen durchsetzt.
Die zu beidenSeiten von diesen axialen Kühlkanälen liegenden Zylinclerspuleit sind
untereinander parallel geschaltet, während die unmittelbar oder unter Zwischenlage
von festen Isolierstoffen aufeinanderliegenden Spulen in Reibe geschaltet werden.
Die Spulen kehren dabei einander und den Wicklungen abweichenden Potentials, z.
B. Niedervoltwicklung
oder Tertiärwicklung, ihre großen Breitseiten
zu. Außerdem liegen in Reihe geschaltete Wicklungsteile möglichst dicht unter Einfügen
fester Isolierstotie aufeinander, so daß die Querkapazität der Wicklung und damit
ihre Stoßspannungssicherheit erheblich gesteigert wird.
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Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wicklung.
Die Hochspannungswicklung besteht aus den einzelnen Zylinderspulen i bis io. Von
diesen sind je zwei Spulen paarweise zusammengefaßt und entweder unmittelbar aufeinandergewickelt
oder -geschoben oder auf eine Zwischenlage 31 aus festen Isolierstoffen aufgebracht.
Die einzelnen Spulen i bis io können einlagig oder mehrlagig gewickelt sein. Die
aufgewickelten Leiter können innerhalb einer Lage auch zu einer mehrlagigen Schraube
vereinigt sein. Die Spulenpaare 2, 3 oder 4 5 usw. stützen sich gegenseitig ab,
so daß die Lagerung der Zylinderspulen auf dem Eisenkern i i erleichtert wird. Die
beiden Endspulen i und io müssen für sich vorteilhaft durch Zylinder aus festen
Isolierstoffen abgestützt werden. Die - Zylinderspulen i und 2 bzw. 3 und .I usw.
sind durch die Leitungen 12 miteinander parallel geschaltet. Die Reihenschaltung
der Spulengruppen i und 2, 3 und 4 usw. erfolgt durch die Leitungen 13. Die
Spule i ist an die wellenführende Leitung 14 angeschlossen, während die Spule io
mit einem isolierten Nullpunkt 15 bei Drehstromsternschaltungen verbunden ist. Die
Spulen 9 und io können natürlich auch an eine andere Phasenleitung oder wellenführende
Leitung oder an Erde angeschlossen werden. In der Erdleitung kann ein l.`berspannungsableiter,
eine Schutzfunkenstrecke, Kathodenfallableiter oder eine Impedanz, z. B. ein Kondensator,
liegen. Die Niederspannungswicklung 16 kann in ähnlicher Weise wie die an die wellenführende
Leitung 14 angeschlossene Hochspannungswicklung ausgebildet sein. Sie liegt dem
Eisenkern i i unmittelbar benachbart. Um die Durchkopplung der einziehenden Stoßspannungen
oder Wanderwellen zu erleichtern,- kann vor der Spule i ein elektrostatischer Schirm
ü angeordnet werden. In manchen Fällen ist auch ein Nullpunktschirm iS von Vorteil,
durch den die Isolationsbeanspruchungen bei Nullpunktsüberschlügen gemildert werden.
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Eine den Isolationsaufwand vermindernde Schaltung ist in Fig. 2 beispielsweise
angegeben. Hier werden nicht wie in Fig. i durch die Leitungen 13 die Enden und
die Anfänge benachbarter Spulengruppen für sich in Reihe geschaltet, sondern vielmehr
die Enden i9 einer Spulengruppe mit den Anfängen 20 der benachbarten Spulengruppe
verbunden durch die Leitungen 21. Diese können in den Kü hllängskanälen 22 oder,
wie in Fig. 2 dargestellt ist, um die Wiclaung außen herumgeführt werden. Diese
Anfangs-End-Verbindungen brauchen unter Umständen nur bei den dem ,wellenführenden
Pol 14 benachbarten ersten Spulengruppen angeordnet zu werden. Bei dem übrigen Teil
der Wicklung kann die in Fig. i enthaltene Reihenschaltung der einzelnen Spulengruppen
stattfinden. Wenn \ ullpunktsüberschläge zu erwarten sind oder wenn die Leitung
Y3 des Endes der gesamten Wicklung an eine andere wellenführende Leitung angeschlossen
wird, können auch die dem Ende 21 benachbarten Spulengruppen durch End-Anfangs-Verbindungen
24 in Reihe geschaltet werden. Die Zylinderspulen der Wicklungsmitte sind dann durch
Anfangs --,#.nfangs- und End-End-Verbindungen 13 miteinander in Reihe geschaltet.
Da zwischen den Spulen, die durch End An--fangs-Verbindungen 21 in Reihe geschaltet
sind, als größtePotentialdifferenz eineLagenspannung erscheint, können die in Reihe
geschalteten Einzelspulen dieser Spulengruppen sehr dicht aufeinandergepaekt werden,
d. h. die Stärke der festen Isolierstoffe zwischen diesen Spulen kann erheblich
vermindert werden, so daß die Querkapazität größer wird.
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Wie Fig. 2 außerdem erkennen läßt, ist der die Endspule 25 der Wicklung
abstützende Isolierzylinder 26 mit einem Metallschirm 27 versehen, der an die wellenführende
Leitung 14 angeschlossen ist und auf der Spule 25 oder auf dem Isolierzylinder _@6
dielektrisch dicht aufliegt. Der §chirni-kann natürlich auch durch einige Windungen
eines breiten Metallbandes ersetzt werden. 'wenn in ihm die Wirbelstronibildung
herabgesetzt werden soll. Der Schirm stellt dann nichts anderes als eine leerlaufende
Zylinderspule dar. Auch kann man den Schirm zur Stromüb,-rtragung heranziehen und
beispielsweise auf die erste Spule 25 einige Windungen eines starken und breiten
Kupferbandes aufwickeln, das mit der zu schützenden Wicklung in Reihe geschaltet
ist und infolgedessen an der Energieübertragung teilnimmt. Das gleiche gilt für
die letzte Spule 28 der Wicklung. Hier wird der Schirm oder die Schirmspule 29 an
den isolierten oder geerdeten Sternpunkt 30 oder an eine andere wellenführende Leitung
angeschlossen.
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Als Träger für die Einzelspulen i bis i0 der zu schützenden Wicklung
können Isolierzylinder aalverwendet werden, und zwar vorzugsweise aus Werkstoffen
mit hohen Dielektrizitätskonstanten. Wenn also PreßspanzvIinder, die mit normalem
Transforniatoröi getränkt sind, nicht ausreichen, kann man die Preßspanzylinder
mit Harzen,
Wachsen oder Ülen mit höherer Diclektrizitätskonstante
tränken. Als Tränkungsmittel sind beispielsweise chloriertes Naphthalin oder chloriertes
Diphenyl geeignet. Wenn diese Tränkmittel bei den Betriebstemperaturen des Transformators
dünnflüssig werden, müssen die getränkten Faserstoffisolierzylinder mit einem flüssigkeitsdichten
Überzug versehen werden. Es genügt dazu ein Kunstharzanstrich oder das Eintauchen
der festen Isolierstoffe in Kunstharz. Wenn das Kunstharz z. B. ein Phenolformalclehydharz
ist, braucht dieser Überzug nur in den B-Zustand übergeführt zu «-erden. Der Oberzug
ist dann noch etwas elastisch, so daß sich das Tränkmittel des Isolierzylinders
bei höherer Erwärmung dehnen kann.
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Es können aber auch Isolierzylinder aus Kunstharz, Hartpapier oder
aus keramischen Werkstoffen, z. B. Porzellan. Titandio@vd, Zirkondioxyd oder Glasrohre
verwendet werden. Wenn die Wicklungsleiter der Einzelspulen selbst verglast sind,
z. B. mit einem dünnen Glasüberzug isoliert sind, können die einzelnen Lagen unmittelbar
aufeinandergelegt sein. Der Glasüberzug auf den Wicklungsleitern kann durch Tauchen
oder durch ein Glasspritzverfahren hergestellt sein, wie es von Schoop angegeben
wurde. Bei Verwendung von Glasisolation hat man die Wahl der Dielektrizitätskonstante
durch Zusätze zu den verwendeten Glasschmelzflüssen ohne weiteres in der Hand. Die
ganze M@icklung kann durch Luft oder Gas oder durch Flüssigkeiten, z. B. Transformatoröl
oder halogenierte Kohlenwasserstofföle, gekühlt werden. Auch lassen sich die Niedervoltwicklungen
und der Fienkern in Luft anordnen, während die erfindungsgemäß ausgebildete Hochvoltwicklung
allein in einem Ölbehälter aus Eisenblech, 1Ietallblech oder Isolierstoff liegt.
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Die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung läßt auch den umgekehrten
Aufbau zu, bei (lern die Wickelachse 32 oder der Eisenkern t i nicht, wie in den
Fig. i und 2 dargestellt ist, auf der an den «.Nullpunkt angeschlossenen Wicklungsseite
liegen, sondern bei dem der an die wellenführende Leitung 14 angeschlossene Wicklungsteil
dem Eisenkern oder der Niedervoltwicklung benachbart ist.