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Hochspannungstransformator, insbesondere Spannungswandler Es , sind
bereits Hochspannungstransformatoren bekannt, deren Oberspannungswicklung in einem
einteiligen Spulenkasten aus Isolierwerkstoff untergebracht ist und bei denen sich
die Wicklung derart über die ganze axiale Länge des Spulenkastens lagenweise verteilt,
daß die Endwindungen jeder Lage sich dicht an die Flansche des Spulenkastens anlegen
und - die Wicklung derart angleschlossen ist, daß ihr Potential von dem außenliegenden
Anfangspotential nach dem von ihr umfaßten Kern hin zunimmt und das Ende der innersten
Wicklungslage durch den Flansch des Spulenkastens hindurchgeführt ist.
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Derartige Hochspannungstransformatoren haben den Nachteil, - daß die
Spannung jeder einzelnen Wickellage verhältnismäßig hoch ist und daher für -die
Lagenisolation ziemlich viel Isoliermaterial aufgewendet werden muß. Außerdemmuß
die Herstellung derartigerHochspannungstransformatoren sehr sorgfältig erfolgen,
da jede einzelne Lage bis dicht an den Flansch des Isolierkörpers herangewickelt
werden muß, damit die abschließende Flanschfläche, an welcher das gesamte Spannungspotential
auf eine verhältnismäßig kurze Strecke zusammengedrängt ist, Lage für Lage in ihrem
Potential von der Hochspannungswicklung gesteuert wird, da andernfalls die Potentialverteilung
an dieser Fläche nach einer Exponentialfunktion verläuft und zum Überschlag an der
Flanschfläche führt. Außerdem' hat der Isolierkörper derartiger Hochspannungstransformatoren
eine recht komplizierte Form, die einen verhältnismäßig großen Kostenaufwand bedingt.
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Es sind ferner Hochspannungstransformatoren vorgeschlagen worden-
mit oberspannungsseitiger, in einem im Querschnitt U-förmigen Isolierkörper untergebrachten
!Scheibenwicklung, bei welcher die-Scheibenspulen so geschaltet sind, daß ihr Potential
von der offenen, das Anfangs- bzw. Erdpotential führenden Seite nach dem geschlossenen
Teil des Isolierkörpers- hin zunimmt und zwischen benachbarte Scheibenspulen zwei
leitende geschlitzte' Ringe zwecks Potentialsteuerung längs der Umkapselung eingeschoben
sind, von welchen je einer dicht mit je einer Stirn-$äclie der Scheibenspulen verbunden
ist. Isolierkörper, welche die Wicklung umkapseln, sind aber noch komplizierter
als. die eingangs beschriebenen.
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Ferner ist es an sich bekannt, die Potentialsteuerung durch die dielektrische
Verlötung (Überblückung von Luftstrecken durch galvanische Verbindung der Wicklungsteile
mit Teilen der festen Isolation) vorzunehmen. Bei
diesen bekannten
Anordnungen soll jedoch durch eine ausreichende Bemessung des Luftmantels zwischen
den Isolierhohlkörpern das Entstehen der Gleitbüschel verhindert werden, damit nur
sog. Streifenentladungen gebildet werden können; lediglich zum Vergleich== mäßigen
dieser Streifenentladungen wird um den äußeren Isolierhohlkörper ein Sprühring herumgelegt,
der -mittels Anschlußreifen an die Oberfläche des Isolierhohlkörpers angeschlossen
ist.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Ausführungen und
gestattet, bei einer exaktenPotentialübertragung denTransformator, insbesondere
den Spannungswandler, für besonders hohe Spannungen zu verwenden, wobei zugleich
die sonst erforderlichen .dicken Porzellanscherben zum Fortfall kommen. Durch die
Möglichkeit, 'trotz der hohen Spannung dünnwandige Isoliergehäuse bzw. Isolierhohlkörper
zu verwenden, werden hierbei nicht nur Vorteile in wirtschaftlicher, sondern auch
in elektrischer Hinsicht erreicht, da bei dicken Scherben die Durchschlagsspannung
erfahrungsgemäß nicht mehr proportional mit der Scherbenstärke steigt. Hierbei zeichnet
sich die Erfindung im wesentlichen dadurch aus; daß an mehreren konzentrisch zueinander
angeordneten Isollerhohlkörpern elastische,, zugleich als Schaltverbindungen zwischen
den @einzelnen Scheibenspulen dienende Steuerglieder zum Heranführen des Potentials
an den jeweiligen Isolierhohlkörper und zwischen je zwei .inneren und zwei äußeren
Isolierhohlkörpern leitende Beläge vorgesehen sind: In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung an Hand eines Spannungswandlers dargestellt, bei dem die Isolierrohre
aus einem insbesondere keramischen Werkstoff bestehen und bei dem eine Unterteilung
des Isolierscherbens in mehrere Scherben, deren leitender Zwischenbelag an Teile
des Gesamtpotentials gelegt ist, vorgenommen ist. Der Eisenkern s i mit der Niederspannungswicklung
12 trägt das Isolierrohr i3, welches an seinen Enden die erste Spannungsstufe 34
der Hochspannungswicklung 1q. trägt, die aus einer insbesondere sehr fein verteilten,
Scheibenwicklung besteht, die so geschaltet ist, daß ihr Potential von den Enden
2q. und 25 her, welche sich auf Anfangs- oder Erdpotential befinden, zur Mitte hin
zunimmt, so daß also zwei parallel, geschaltete Strompfade vorhanden sind. Während
also die Punkte 24 und 25 der Scheibenwicklung 34 sich auf gleichem Anfangspotential
befinden, befinden sich die inneren Punkte 26 und 27 auf gleichem Potential, das
so hochgewählt ist, daß es noch durch den Scherben des vorzugsweise aus keramischem
Werkstoff bestehenden Zylinders 13 isoliert werden kann. Der Zylinder 13 trägt zwischen
den Punkten 26 und 27 der Hochspannungswicklung34 einen leitenden Belag 36, welcher
zweckmäßiger-:.weise zur Vermeidung einer Kurzschlußwin-Jung geschlitzt ist. Dieser
Belag ist an das Potential der Punkte 26 und 27 ,angeschlossen.. Rings um diesen
leitenden Belag ist ein weiteres, auf seiner Innenfläche einen leitenden Belag 37
aufweisendes Isolierrohr 28 angebracht, auf welchem die restlichen Abteilungen der
Hochspannungswicklung 1q: derart angebracht sind, daß die Spannung der Abteilung
29 von Potentialebene 26 zu Potentialebene 3o derart zunimmt, daß in Potentialebene
3o 'die gleiche Spannung erreicht ist. Die Hochspannungswicklungsteile 29 und 31
tragen auf ihrem Außenumfang ein Isolierrohr 32, dessen Innenwandung von den Hochspannungswicklungsabteilungen
29lund 31 mittels elastischer Steuerglieder 22 gesteuert wird und dessen
Außenwandung zu diesem Zweck wiederum reit einem. geschlitzten leitenden Belag 38,
an den- sich die bestimmten Steuerglieder 22 anschließen, versehen. ist, so däß
an dem Belag 38 .das Potential der Punkte 26 und 27 liegt: Als Steuerglieder 22
dienen zweckmäßig geschlitzte Blechscheiben mit vorzugsweise auf ihnen;beiderseitsaufgeklebtenIsolierscheiben.
Die zumHeranführen des Potentials an die Fläche des jeweiligen. Isolierhohlkörpers
13 und 33 bzw. a8 und 32 bestimmten Steuerglieder 22 werden vorteilhafterweise zugleich
als Schaltverbindungen zwischen den einzelnen Scheibenspulen 1q. benutzt. Zu diesem
Zweck sind die geschlitzten Blechscheiben an ihrem äußeren und inneren Umfang mit
je -einer Nase 40, 41 ausgerüstet; die durch Abbiegen zum Anschlüß des Endes bzw.
des Anfanges je einer Spulengruppe ,dienen. Der Vorteil eines derartigen Wicklungsaufbaues
besteht darin, daß die Potentialstufe halb so groß ist wie bei einem Aufbau, bei
dem die Spulen durch einfache Isolierscheiben voneinander getrennt werden und bei
dem das Potential in der einen Scheibenspule von der Achse zum Umfang, in der nächsten
Scher benspule vom Umfang zur Achse; in der übernächsten wiederum von der Achse
zum Umfang usf. anwächst, und daß sämtliche Scheibenspulen im selben Sinne gewickelt
werden können.
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Man kann.- die Steuerglieder statt als federnde Scheiben, welche der
ulnenwandung des Isolierzylinders 33 bzw. 32 das gesteuerte Potential erteilen.
-sollen, in der Weise ausbilden, daß man auf dem Umfange der Hochspannungswicklung
einen Kranz federnder Metallborsten anbringt, deren Länge ,etwa dem Differenzmaß
zwischen -Außenwandung der Hochspannungswicklung. 1q. und Innenwandüng
des
Isolierzylinders 33 entspricht. Bei der geschilderten Spulenanordnung, bei welcher
die, Potentialstufe am Umfang der Hochspannungsspule gleich der Spannung einer Scheibenspule
ist, bringt man die leitenden Borsten zweckmäßigerweise direkt auf dem Umfang der
geschlitzten Blechscheiben 22 an, so daß also bei dieser Anordnung auch die Innenwandung
des Zylinders 33 bzw. 32 in doppelt feinen Potentialstufen gesteuert ist.
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An dem Punkt 30 des Isolierrohres 32 ist eine Hochspannungsdurchführung
r9 angebracht, . deren Außenwandung - z. T. ebenfalls mit leitendem Belag versehen
ist. Um, den gesamten Apparat ist ein weiteres, auf der Innenfläche einen Belag
39 aufweisendes Isolierrohr angebracht, dessen Innenwandung von den Abteilungen
3q.; von der Ilochspannungsspule 14 und von dem leitenden Belag des Isolierrohres
32' gesteuert wird.
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Die Verwendung findende Hochspannungswicklung 1q. wird zweckmäßigerweise
so hergestellt, daß man jeder Spule je Lage nur eine Windung gibt und als Wicklungsmaterial
ein bandförmiges Metall verwendet, so daß also,die Isolation von Windung (gegen
Windung bzw: Lage gegen Lage, was das gleich ist, von einem dazwischengelegten Band
aus Isoliermaterial vorgenommen werden kann. Die )Isolation von Spule zu Spule kaim
in bekannter Weise von Isolierscheiben übernommen werden. Verwendet manals WicklungsmetallAluminium,
so kann-- man die Isolation von Windung zu Windung durch Aluminiumoxyd vornehmen,
so daß sich ein gewickelter Transformator durch den Fortfall von organischen und
mithin brennbaren Isolierstoffen auszeichnet.
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Den Kern der so geschilderten Hochspannungstransformatoren kann man
sowohl als rechteckigen Kern als auch als Mantelkern ausführen. Auch kann man beispielsweise
je drei der geschilderten Spulenanordnungen auf die drei Mittelschenkel eines Fünf-Schenkel-Kernes
aufschieben und mit diesen drei Hochspannungsspulen die drei Phasen eines Drehstromnetzes
abspannen.