-
Hochspannungstrockentransformator, insbesondere Spannungsmeßwandler
Es sind bereits Hochspannungstransfor-@- matoren, insbesondere Spannungsmeßwandler,
bekannt, deren lagenweise gewickelte - Oberspannungswicklung in einem einteiligen,
nach Art einer Garnrolle ausgebildeten Spulenkasten aus Isolierstoff untergebracht
und derart angeschlossen ist, daß das Ende der äußersten Wicklungslage sich auf
dem Potential des Eisenkernes befindet, während das Ende der innersten Wicklungslage
durch den einen Flansch des Spulenkastens und einen mit dem Spulenkasten ein Stück
bildenden Anschlußisolator hindurchgeführt ist. Bei einem anderen bekannten Hochspannungstransformator,
der ebenfalls besonders als Spannungsmeßwandler geeignet ist, ist die Oberspannungswicklung
in Gestalt von Scheibenspulen in einem im Querschnitt U-förmigen Spulenkasten aus
Isolierwerkstoff derart untergebracht, daß das eine an der offenen Stirnseite des
Spulenkastens befindliche Ende der Oberspannungswicklung auf dem Poten-. tial des
Eisenkernes liegt, während das andere an der geschlossenen Stirnseite (Flansch)
des Spulenkastens liegende Wicklungsende durch einen mit dem Spulenkasten zusammenhängenden
Anschlußisolator herausgeführt ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Hochspannungstrockentransformatoren,
insbesondere Spannungsmeßwandler, deren Oberspannungswicklung in einem einteiligen
Spulenkasten aus Isolierstoff untergebracht und derart angeschlossen ist, daß das
eine Ende der Oberspannungswicklung sich auf dem Potential des geschlossenen Eisenkernes
befindet, während das andere Ende der Wicklung durch den Flansch des Spulenkastens
hindurchgeführt ist, in ihrer Bauhöhe zu verringern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht, daß der Spulenkasten mit der Oberspannungswicklung und dem Eisenkern in
einen Topf aus Isolierstoff
eingesetzt ist, wobei ein mit dem Spulenkasten
ein Stück bildendes, zum Herausführen des entsprechenden Endes der Oberdienendes
Isolierrohrstück mit dem eine ihm angepaßte Öffnung aufweisenden Boden des Isoliertopfes
durch Verkitten, Vergießen o. dgl. dielektrisch dicht verbunden ist. Ein solcher
Transformator ist nur noch so hoch wie, gleiche Prüfspannung vorausgesetzt, der
Ausführungsisolator der einleitend angegebenen bekannten Transformatoren allein.
Er ist also um ungefähr eine Spulenkastenlänge kleiner geworden als die bekannten
Transformatoren, dabei im Durchmesser nur wenig größer. Der Ausführungsisolator
der bekannten Transformatoren ist sozusagen aufgeweitet und dann über den Spulenkasten
umgestülpt worden. Wegen dieses geringen Raumbedarfes ist der Transformator gemäß
der Erfindung auch besonders geeignet zum Aufbau von Kaskadentransformatoren. Dabei
ist noch hervorzuheben, daß trotz Erzielung geringen Raumbedarfes auf die Vorteile
eines geschlossenen Eisenkernes nicht verzichtet worden ist.
-
Der Transformator gemäß der Erfindung ist also auch einem schon bekannten
Spannungswandler überlegen, dessen Oberspannungswicklung gegen den sie durchsetzenden
Eisenkern durch einen rohrförmigen, an einem Ende geschlossenen Isolierkörper isoliert
ist. Denn bei dieser Anordnung muß man' den Nachteil, dä.ß der Eisenweg des Wandlers
nicht geschlossen werden kann, mit in Kauf nehmen.
-
In den Abb. i und 2 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Hochspannungstransformator,
insbesondere Spannungsmeßwandler, gemäß der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt die
Abh. i einen Längsschnitt, die Abb. 2 einen Oderschnitt durch die Ebene A-B. Auf
dem mittleren Schenkel eines Mantelkernes i i ist in üblicher Weise die Unterspannungswicklung
12 aufgebracht, die von dem rohrförmigen Teil des aus Isolierwerkstoff bestehenden
Spulenkastens 13 konzentrisch umgeben wird. Die Oberspannungswicklung 14 ist derart
über die ganze axiale Länge des Spulenkastens lagenweise gewickelt, daß die Endwindungen
jeder Lage sich dicht an die Flansche des Spulenkastens anlegen. Das Ende der äußersten
Wicklungslage der Oberspannungswicklung 14 ist leitend mit einem geschlitzten Metallmantel
1s verbunden, der die Oherspannungswicklung umhüllt. Der Eisenkern i i befindet
sich auf dem gleichen Potential wie der Metallmantel 15, nämlich auf Erdpotential.
Das Ende der innersten Wicklungslage der Oberspannungswicklung 1.4 ist durch den
oberen Flansch des Spulenkastens 13 und ein mit dein Spulenkasten ein Stück bildendes
Tsolierrohrstiick 16 herausgeführt. Der Spulenkasten ist nun mitsatlit der Oberspannungswicklung,
dem Eisenkern und der auf diesem aufgebrachten Unterspannungswicklung in einen Topf
17 aus Isolierstoff eingesetzt. Der Boden iS dieses Isoliertopfes weist eine Öffnung
mit flanschartigem Ansatz i9 auf, in die das Isolierrohrstück 16 des Spulenkastens
13 hineinragt. Der zwischen dem Isolierrohrstück 16 und dem Ansatz icg befindliche
ringförmige Zwischenraum 2o wird mit einer Vergußmasse zwecks Herstellung einer
dielektrisch dichten Z'erhindung der beiden Teile ausgefüllt. Der Isoliertopf 17
ist innen vollständig mit einem elektrisch leitenden Belag versehen, der durch die
gestrichelte Linie 21" angedeutet ist. Dieser leitende Belag steht in leitender
Verbindung mit dem Metallmantel 15 und mit den in bekannter Weise metallisierten
Flächen der Innenseite des Spulenkastenrohres und . der Außenseite der Flansche.
Der äußere Umfang des Spulenkastenrohres ist ebenfalls in üblicher Weise metallisiert,
wobei diese Metallisierung mit dem Ende der innersten Wicklungslage der Oberspannungswicklung
1.4 leitend verbunden ist. Die metallisierten. Flächen des Spulenkastens 13 sind
durch gestrichelte Linien angedeutet. Der Boden iS des Isoliertopfes ist außen mit
einem elektrisch leitenden Belag versehen, der durch die gestrichelte Linie 21b
angedeutet ist. Die Beläge 21Q und 21b des Isoliertopfes 17, 18
können in
derselben Weise durch Metallisierung hergestellt werden, wie dies für die leitenden
Beläge oder Metallisierungen des Spulenkastens üblich ist. Die zylindrische Wand
des Isoliertopfes 17 ist in üblicher Weise mit Schirmen 22 versehen. Der Isoliertopf
17 ruht mit dem in ihm befindlichen SpuIenlcasten nebst Eisenkern auf einem entsprechend
ausgebildeten Metallfuß 23, der geerdet wird und in dem die Anschlußklemmen für
die Unterspannungswicklung in üblicher Weise angeordnet werden. Ein Metalldeckel
2.4 mit dem Oberspannungsanschluß 25, an den das Ende der innersten Wicklungslage
der Oherspannungswicklung 14 geführt ist, bedeckt den Boden iS des Isoliertopfes
1; und wird mit diesem in üblicher Weise kittlos verbunden.
-
Bei dem in Abb.3 nur in einem Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein im Ouerschnitt U-förmiger Spulenkasten 13' aus Isolierstoff mit dem auf
seinem mittleren Schenkel die Unterspannungswicklung 12' tragenden Mantelkern i
i' in derselben Art und Weise wie der Garnrollenspulenkasten 13 in den Abh. i und
2 in einen Isoliertopf 17' eingesetzt und mit diesem durch `TergIC#l.len des ringfürlnigen
Zwischenraumes
zwischen . dein Isolierrohrstück i6' und dem flanschartigen
Ansatz i9' des Isoliertopfbodens 18'- dielektrisch dicht verbunden. Die Oberspannungswicklung
14' besteht hier aus einer Mehrzahl Scheibenspulen, die so geschaltet und angeordnet
sind, daß ihr Potential von der offenen. unten liegenden; Erdpotential führenden
Stirnseite nach der geschlossenen, oben liegenden Stirnseite des Spulenkastens 13'
zunimmt und daß die äußeren Flächen der Scheibenspulen die inneren Wände des Spulenkastens
bezüglich des Potentials steuern. Das geerdete, die Niederspatinungskleinmen tragende
Fußgestell ist mit 23', der den Hochspannungsanschluß 25' tragende Metalldeckel
mit 24' bezeichnet. Der Isoliertopf 17' erhält genau wie der Isoliertopf 17 in den
Abb. i und 2 metallische Beläge 2i.' und 21r,'. Ebenso sind auch die Außenwandungen
des Spulenkastens 13' mit einer durch gestrichelte Linien dargestellten Metallisierung
versehen. Letztere befindet sich ebenso wie die Metallisierung 21ä auf dem Potential
des Eisenkernes i i', d. h. auf Erdpotential, während die Metallisierung 21b' auf
dem Hochspannungspotential liegt.
-
Die in den Abb. 1, 2 und 3 dargestellten Transformatorbauarten eignen
sich, -wie schon oben erwähnt ist, wegen ihrer geringen Bauhöhe besonders
gut zum Aufbau vor' Kaskadentransformatoren. In der Abb.4 ist ein Ausführungsbeispiel
für einen aus drei übereinandergesetzten Einzeltransformatoranordnungen gemäß Abb.
i und 2 bestehenden Kaskadentransformator dargestellt. Das unterste Glied besteht
aus einem Isoliertopf 26, in dem in der oben beschriebenen Art und Weise ein Spulenkasten
27 und ein Mantelkern 28 untergebracht sind. Auf den Spulenkasten ist zunächst eine
Kopplungswicklung`29, darauf der zu dem untersten Glied gehörige Teil 3o der Oberspannungswicklung
und auf diesen ein Teil 31 der Unterspannungswicklung aufgewickelt. Der andere Teil
32 der Unterspannungswicklung, der mit dem Teil 31 in Reihe geschaltet wird, ist
auf dem mittleren Schenkel des Mantelkernes 28 aufgebracht. Das Ende der äußersten
Wicklungslage der Oberspannungswicklung 30 ist leitend mit dem Metallmantel
33 verbunden und an Erde angeschlossen. Das Ende der innersten Wicklungslage des
Oberspannungswicklungsteiles 3o ist ebenso wie die Enden der Kopplungswicklung 29
durch den Flansch und das an diesem befindliche Isolierrohrstück 34 herausgeführt.
Auf den das unterste Kaskadenglied enthaltenden Isoliertopf 26 sind zwei weitere
Isoliertöpfe 35, 36, die ihre offenen Seiten einander zukehren, gesetzt. Der Isoliertopf
35 enthält einen Spulenkasten 37 finit dein Oberspannungswickhingsteil 38, der Kopplungswicklung
39 und der Schubwicklung 4o und (lern mit dem Ende der äußersten `Vicklungslage
des Oberaiannungswicklungsteiles 38 leitend verbundenen :Metallmantel 41. Der Isoliertopf
35 ist derart auf den Isoliertopf 26 gesetzt, daß (las Isolierrohrstück :42 des
Spulenkastens 37 genau über dein Isolierrohrstiick 34 des Spulenkastens 27 des untersten
Transformatorgliedes liegt, damit das Ende der innersten Wicklungslage des OberspannungswicIdungsteiles
30 mit dem Ende der innersten Wicklungslabe des Oberspannungswicklungsteiles
38 miteinander verbunden werden können und auch die Verbindung zwischen den beiden
Kopplungswicklungen 3 i und 39 leergestellt werden kann. Der Isoliertopf 36 enthält
den Spulenkasten 43 finit dein Oberspannungswicklungsteil 44 und der Schubwicklung
45 sowie dem mit der äußersten Wicklungslage des Oberspannungswicklungsteiles 44
leitend verbundenen Metallmantel 46. Das Ende der innersten Wicklungslage des Oberspannungswicklungsteiles
4.4 wird durch das Isolierrohrstück 47 des Spulenkastens 43 herausgeführt und an
den mit einem Oberspannungsanschluß versehenen Metalldeckel 48 angeschlossen. Die
beiden Spulenkästen 37 und 43 mit den Oberspannungswicklungsteilen 38 und 44 haben
einen gemeinsamen 'Manteleisenkern 49, der sich auf dem Potential der beiden miteinander
leitend verbundenen 'Metallmäntel 41 und 46, d. h. also auf dem Potential der Verbindungsleitung
der beiden Oberspannungswicklungsteile 38 und 44, befindet. Auf dem Mittelschenkel
des 1Iantelkernes 49 befinden sich zwei miteinander verbundene Schubwicklungen 5o
und 51. Ein metallisches, auf Erdpotential befindliches Fußgestell 52 trägt den
Kaskadentransformator. Die einzelnen Isoliertöpfe, die vorzugsweise aus Porzellan
hergestellt sind, und die in ihnen befindlichen Spulenkästen sind in derselben Weise,
wie aus den Abb. i und 2 ersichtlich, mit metallischen Belägen bzw. iHetallisierungen
versehen, die der Einfachheit halber und der besseren Übersicht wegen in der A11.4
nicht eingezeichnet worden sind. Das in Abl).5 gezeichnete schematische Schaltbild
läßt die einzelnen Verbindungen der verschiedenen Wicklungen bzw. Wicklungsteile
des in Abb. 4. dargestellten Kaskadentransformators erkennen. Diese Schaltung ist
in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannt und bedarf daher »keiner besonderen Erläuterung.
-
Es empfiehlt sich, durch Anordnung von einer oder mehreren Öffnungen
in dem Boden jedes Isoliertopfes für eine bessere Kühlung und Lüftung eines solchen
Kaskadentransforniators zu sorgen. Diese L üftungsöffnungen
müssen
naturgemäß so beschaffen sein, daß nicht durch sie hindurch ein Überschlag erfolgen
kann. Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß Ein- und Austritt der
Lüftungsöffnungen in dem Boden des Isoliertopfes gegeneinander versetzt sind. In
dem in Abb.4 gezeichneten Ausführungsbeispiel ist jeder der drei Isoliertöpfe 26,
35 und 36 mit einer solchen Lüftungsöffnung 53 bzw. 54 bzw. 55 versehen. Der Boden
des Isoliertopfes erhält an der entsprechenden Stelle einen flanschartigen ovalen
Ansatz, der in der Abb. ,4 bei dem Isoliertopf 36 mit 56 bezeichnet ist. In der
Abb.6 ist ein Längsschnitt durch den Ansatz 56 mit der Lüftungsöffnung 55 der besseren
Übersicht halber gezeichnet, der erkennen läßt, wie Ein- und Austritt der Lüftungsöffnung
gegeneinander versetzt sind. Der Ansatz 56 erhält eine Glimmrille 57 bis zu der
Innenmetallisierung des Isoliertopfes, die in der Abb. 6 durch gestrichelte Linien
angedeutet ist. Die Außenmetallisierung des Isoliertopfbodens ist in der Abb. 6
ebenfalls durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
-
In der aus der Abb. 4 ersichtlichen Art und Weise kann man auch den
Kaskadentransformator mit nur zwei Gliedern aufbauen, indem bei dem in Abb. 4 dargestellten
Transformator einfach das unterste Glied fortgelassen wird, so daß dann dieser Kaskadentransformator
lediglich aus zwei je einen Spulenkasten enthaltenden Isoliertöpfen besteht, die,
ihre offenen Seiten einander zukehrend, aufeinandergesetzt sind, wobei die beiden
Spulenkästen auf einem und demselben Eisenkern sitzen, der sich auf dem Potential
der Verbindungsleitung der auf den beiden Spulenkästen verteilten Oherspannungswicklungsteile
befindet. Wie in diesem Falle die Schub- und Kopplungswicklungen angeordnet werden
müssen, bedarf keiner näheren Erläuterung, da die betreffenden Schaltungen an sich
bekannt sind. Setzt man zwei derartige Transformatoren übereinander bzw. fügt man
dem in Abb. 4 dargestellten Kaskadentransformator unten noch ein weiteres Glied
entsprechend hinzu, so erhält man einen aus vier Teilen bestehenden Kaskadentransformator,
der dann sinngemäß für die vierfache Betriebs- bzw. Prüfspannung des in den Abb.
i und 2 dargestellten Einzeltransformators verwendbar ist. Für noch höhere Spannungen
kann man entsprechend die Zahl der Glieder vermehren, wobei die Anordnung so getroffen
sein kann, claß immer je zwei Isoliertöpfe ihre offenen Seiten einander zukehren
und daß die in ihnen befindlichen Spulenkästen einen gemeinsamen Eisenkern aufweisen.
Man l:anii einen Kaskadentransformator aber auch so aufbauen, daß eine entsprechende
Anzahl von Einzeltransformatoren gemäß Abb. i und 2 einfach übereinandergesetzt
wird, wobei natürlich für jedes Glied ein besonderer Eisenkern vorgesehen werden
muß. Weiterhin kann man den Einzeltransformator gemäß Abb. i und 2 auch umgekehrt
aufgestellt betreiben, d. h. so, daß der Boden des Isolierstoffes auf dem Fußgestell
ruht und die oben liegende Öffnung des Isoliertopfes durch einen entsprechend ausgebildeten,
gleichzeitig als Oberspannungsanschluß dienenden Metalldeckel verschlossen wird..
Mehrere so 'angeordnete Einzeltransformatoren kaxin man nun wieder zu einem Kaskadentransformator
übereinandersetzen.
-
Auf dieselben oben geschilderten verschiedenen Arten und Weisen kann
man auch den in Abb.3 dargestellten Einzeltransformator zum Aufbau von Kaskadentransformatoretr
verwenden.
-
Die Einzel- und Kaskadentransformatoren eignen sich wegen ihres säulenartigen
Aufbaues besonders auch als Füße bzw. Stützer für Leitungs- oder Trennschalter,
vorzugsweise für ölarme oder öllose Schalter, da die Isoliertöpfe der Transformatoren
gemäß der Erfindung nicht mit C51 oder einer anderen' Isolierflüssigkeit gefüllt
zu werden brauchen.