DE729919C - Hochspannungstransformator - Google Patents

Description

• Hochspannungstransformator Zur Verringerung der Bauhöhe von Hochspannungstransformatoren, insbesondere Spannungsmeßwandlern, deren Oberspannungswicklung in einem einteiligen, entweder nach Art einer Garnrolle ausgebildeten oder im Querschnitt U-förmigen Spulenkasten aus Isolierstoff untergebracht und derart angeschlossen ist, daß das eine Ende der Oberspannungswicklung sich auf dem Potential des Eisenkernes befindet, während.das andere Ende der Wicklung durch den Flansch des Spulenkastens hindurchgeführt ist, ist im Patent 723 131 vorgeschlagen worden, den Spulenkasten mit der Oberspannungswicklung und dem Eisenkern in einen Topf aus Isolierstoff einzusetzen, wobei ein mit dem Spulenkasten ein Stück bildendes, zum Herausführen des entsprechenden Endes der Oberspannungswicklung dienendes Isolierrohrstück mit dem eine ihm angepaßte Öffnung aufweisenden Boden des Isoliertopfes durch Vergießen, Verkitten o. dgl. dielektrisch dicht verbunden wird.
• Erfindungsgemäß läßt sich in der gleichen Weise auch die Bauhöhe von Stromwandlern mit einem einteiligen topfförmigen Querlochisolierkörper, dessen von der einen Wicklung umschlungener Querdurchgang den mit der anderen Wicklung versehenen Schenkel des einfenstrigen oder mantelförmigen Eisenkernes In sich aufnimmt, verringern, indem der ganze Querlochtopfstromwandler in einen umgestülpten Topf aus Isolierstoff eingesetzt ist und das zur Herausführung der beideil Enden der um den Ouerdurchgang geschlungenen Wicklung dienende Isolierrohrstück des Ouerlochisolierkörpers in eine entsprechende A;tssparung des Bodens des Isoliertopfes ein-Ilesetzt und durch Vergießen, Verkitten o. dgl. dielektrisch dicht mit diesem verbunden ist. Ein solcher Stromwandler ist nur noch so hoch wie, gleiche Prüfspannung vorausgesetzt, .leg Ausführungsisolator des bekannten Querlochisolierkörpers allein. Dabei ist der Querlochwandler genial] der Erfindung mir wenig .in Durchmesser größer geworden als der be-Icannte 0iuerloclitopfstromwandler. Der Ausführungsisolator des bekannten Querlochtopfwandlers ist sozusagen etwas aufgeweitet und dann über den eigentlichen die aktiven Teile des Stromwandlers enthaltenden Ouerlochkörper unigestülpt worden. Wegen seiner geringen Höhe und seiner gedrungenen säulena rti--en Ausbildung ist der Stromwandler gemäß der Erfindung besonders geeignet zum Aufbau von sogenannten Kaskadenstroinw-andlern. Dabei ist trotz des geringen Raumbedarfes auf die Vorteile eines geschlossenen Eisenkernes nicht verzichtet worden. Zweckmäßig wird der Isoliertopf innen in an sich bekannter Weise mit eineng elektrisch leitenden Belag versehen. der iliit-dein einen Ende der auf dein Eisenkern aufgebrachten Wick-`ung oder finit dein Eisenkern leitend verbunden wird.
• In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel iiir einen Stromwandler gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt dargestellt, während Abb. = einen haskadenstroinwandler gemäß der Erfindung in einem um go@ versetzten Läilgssclinitt zeigt. Dabei kann das unterste Glied des in Abb. a dargestellten Kaskadenstroinwandlers als ein zweiter uin oo' versetzter Längsschnitt zu dein in Abb. i dar-;restellten Stromwaildler betrachtet werden. Mit i i ist ein einteiliger topttoriniger Querlochisolierkö rper bezeichnet. dessen Ouerdurchgang 12 von der Primärwicklung 13 umschlungen ist und in seinem Innern den finit der Sekundärwicklung 1I versehenen Schenkel eines einfenstrigen oder rahmenförmigen Eisenkernes 1 5 aufnimmt. Der Querlochisolierkörper i i ist nun mitsamt der Primär--,vicklung 13, der Sekundärwicklung 14. und dem Eisenkern 1 5 in einen Topf 16 aus Isolierstott. vorzugsweise Porzellan, eingesetzt. Der Boden 1; dieses Isoliertopfes weist eine Öffnung mit flanschartigem Ansatz iS auf, in die ein Isolierrohrstück icg, in das der Querlochisolierkörper ausläuft, hineinragt. Der zwischen dein Isolierrohrstück ig und dein flanschartigen Ansatz ii,' befindliche ringförinige Zwischenraum 2o wird mit einer Vergul3niasse zwecks Herstellung einer dielektrisch dichten Verbindung der beiden Teile ausgefüllt. Der Isoliertopf 16 ist innen vollständig mit einem elektrisch leitenden Belag (z. B. Metallisierung) versehen, der durch die gestrichelte Linie 21 angedeutet ist. Dieser leitende Belag steht in leitender Verbindung mit dein auf Erdpotential befindlichen Eisenkeril 13 bzw. dein einen geerdeten Ende der auf dein Eisenkern aufgebrachten Sekundärwicklung 1I. Auf demselben Potential befindet sich auch der in üblicher Weise auf der äußeren Wandung des Querlochkörpers i i und der inneren Wandung des Querdurchganges 12 vorgesehene, geschlitzte metallische Belag (Metallisierung), der in der Abbildung ebenfalls durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Der Bollen 17 des Isoliertopfes 16 ist außen niit einem elektrisch leitenden Belag (Metallisierung) versehen. der durch die gestrichelte Linie >? angedeutet ist. Der Isoliertopf 16 ruht finit dein in ihin untergebrachten Querloclikörper i i und den aktiven Teilen des Stromwandlers auf einem entsprechend ausgebildeten Metallfuß 23, der geerdet wird und die Anschlußkleininen für die Sekundärwick-1 'un., - 1I in üblicher Weise aufnimmt. Ein Metalldeckel 24 mit den 1leiden Priniäranschlüssen 25, 26 bedeckt den Boden 17 des Isoliertopfes und wird finit diesem in üblicher Weise kittlos verbunden. Der eine Primärwiclclungsanschluß 25 ist finit dein Deckel 2+ find der Metallisierung 22 leitend verbunden. während der andere 1'rimärwicklungsanschlul.l 26 gegenüber dein Deckel 2.4 entsprechend dein geringen Potentialunterschied zwischen den beiden Primäranschlüsseil isoliert ist. Die zvlindrisclie Wand des Isoliertopfes 16 ist in an sich bekannter Weise mit Schirmeng 2; versehen.
• Statt eines einfenstrigen oder rahinenförniigen Eisenkernes kann man bei dem in Abb. i dargestellten Stromwaildler auch einen Mantelkern verwenden, der dann ebenso wie bei den bekannter Querlochtopfwandlern waagerecht liegt und finit seinem mittleren Schenkel, der die Sekundärwicklung trägt, den Querdurchgang durchsetzt.
• Das in Abb. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel für einen Iiaskadenstromwandler gemäß der Erfindung weist drei übereinandergesetzte Einzelstromwandler getnüß Abb. i auf. Das unterste Glied entspricht vollständig dem in Abb. i gezeichneten Beispiel, daher sind die einzelnen Teile dieses Stromwandlergliedes entsprechend finit den Bezugszeichen i i' bis 23' versehen worden. I-in Unterschied besteht nur insofern, als die Wicklung 13' in Abb. 2 nicht als !'rini*irwiel:litiig, sondern als Kopplungswicklung mit dein darüber befindlichen Glied des Kaskadenstromwandlers dient und als der Metalldeckel mitsamt den beiden Primäranschlüssen naturgemäß in I# ortfall koinint. Auf den das unterste Kaskadenglied enthaltenden Isoliertopf 16' sind zwei weitere Isoliertöpfe 2ß und 29, die ihre offenen Seiten einander zukehren, gesetzt. Der Isoliertopf 28 enthält einen Querlochisolierkörper 30, um dessen Querdurchgang die mit der Wicklung r3' des untersten Gliedes verbundene, als Kopplungswicklung die= nendc Wicklung 31 herumgeschlungen ist. In dem Isoliertopf 29 ist der Querlochisolirkörper 32 untergebracht, dessen Querdurchgang von der Primärwicklung 33 des Kaskadenstromwandlers umschlungen ist. Die beiden Ouerlochisolierkörper 30 und 3z haben einen gemeinsamen Eisenkern 34. Auf dem Schenkel des Eisenkernes, der durch den Querdurchgang des OOuerlochkörpers 32 hindurchgelit, ist die fVicklung 35, auf dein den Querdurchgang des Ouerlochisolierkörpers 30 durchsetzenden Schenkel des Eisenkernes die Wicklung 36 aufgebracht. Die beiden Wicklungen 35 und 36 sind miteinander verbunden und dienen in an sich bekannter Weise als Schubwicklungen. Die eine Verbindungsleitung der beiden Wicklungen 35, 36 ist leitend niit dem Eisenkern 34 und den Innennietallisierungen der beiden Isoliertöpfe 28, 29 verbunden, die durch die gestrichelten Linien 37 und 38 angedeutet sind. Der auf dein Boden des Isoliertopfes 28 vorgesehene leitende Belag 39 steht mit dem auf dem Boden 17' des Isoliertopfes 16' vorgesehenen leitenden Belag 22' in galvanischer Verbindung. Die eine der Verbindungsleitungen der beiden Kopplungswicklungen 13' und 31 ist finit diesen leitenden Belägen 22' und 39 galvanisch verbunden. Der Boden des obersten Isoliertopfes 29 ist ebenfalls mit einem leitenilen Belag 4.o versehen, der in Verbindung finit dem 1-Ietalldeckel .Ir steht, an dem die beiden Primäranschlüsse 4.2 und 4.3 des Kaskadenstromwandlers angebracht sind. Der Primäranschluß 4.2 ist leitend mit dem Metalldeckel 41 verbunden. während der Primäranschluß 43 an dem Metalldeckel 41 entsprechend isoliert befestigt ist. Die leitenden Beläge, die mit den einzelnen MTicklungen in galvanischer Verbindung stehen, sorgen für eine gute kapazitive Potentialsteuerung der einzelnen Glieder des Kaskadenstromwandler s.
• Zwecks Herstellung einer Kunstschaltung kann der Eisenkern 34, wie in der Abb. 2 dargestellt ist, finit einem nur von der Primärwicklung 33 umfaßten Eisenkernteil versehen sein. Dieser Eisenkernteil weist einen unbewickelten Rückschlußschenkel .4 auf, der in der Symmetrieachse der @Ä'icklungen 33 und 31 liegt. Die Kunstschaltung kann in an sich bekannter Weise aus einer in sich geschlossenen Wicklung bestehen, die auf dein den Querdurchgang des Querlochkörpers 32 durchsetzenden Schenkel des Eisenkernes 3.I angeordnet «wird und so geschaltet ist, daß der in dem Eisenkern 34 hervorgerufene Fluß keine Spannung in der Wicklung 3 i und damit auch in der Sekundärwicklung 14' erzeugt. Diese Wicklung, die in der Abb. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet ist, wird zweckmäßig ebenso wie die Schubwicklung 3 5 unmittelbar auf den Eisenkern 34. aufgebracht. Falls man eine solche Kunstschaltung nicht anwenden will, kommt der unbewickelte Rückschlußselienkel .I4 des Eisenkernes34 in Wegfall, desgleichen die erwähnte, in sich geschlossene Wicklung. Durch Anordnung von einer oder mehreren Öffnungen in dem Boden jedes Isoliertopfes kann für eine bessere Kühlung und Lüftung des Einzelstromwandlers wie auch des Xaskadenstromwandlers gemäß der Erfindung gesorgt werden. Diese Lüftungsöffnungen müssen naturgemäß so beschaffen sein, daß nicht durch sie hindurch ein Überschlag erfolgen kann.
• In der aus der Abb. 2 ersichtlichen Art und Weise kann inan auch einen Kaskadenstromwandler mit nur zwei Gliedern aufbauen, indem bei dem in Abb. 2 dargestellten Stromwandler einfach das unterste Glied fortgelassen wird, so daß dann dieser Kaskadenstromwandler lediglich aus zwei Isoliertöpfen besteht, die, ihre offenen Seiten einander zukehrend, aufeinander gesetzt sind, wobei die beiden Ouerlochisolierkörper auf einem und demselben Eisenkern sitzen und die auf ihm aufgebrachten, in den beiden Querdurchgängen befindlichen, miteinander verbundenen Wicklungen als Schubwicklungen dienen, während die den Querdurchgang des oberen Querlochkörpers umschlingende Wicklung, wie in Abb. 2, die Primärwicklung bildet, und die den Querdurchgang des unteren Isolierkörpers umschlingende Wicklung (3 i in Abb. 2) dann die Sekundärwicklung des zweigliedrigen haskadenstromwandlers bildet. Setzt man zwei solche aus je zwei Isoliertöpfen bestehende Stromwandler übereinander bzw. fügt man dem in Abb. 2 dargestellten Kaskadenstromwandler unten noch ein weiteres Glied entsprechend hinzu. so erhält man einen aus vier Teilen bestehenden Kaskadenstromwandler, der dann sinngemäß für die vierfache `Betriebs- bzw. Prüfspannung des in Abb. 2 dargestellten Einzelstroinwandlers verwendbar ist. Für noch höhere Spannungen kann man entsprechend die Zahl der Glieder vermehren, wobei die Anordnung so getroffen sein kann, daß immer je zwei Isoliertöpfe ihre offenen Seiten einander zukehren und dal') die in ihnen befindlichen Querlochisolierkörper einen gemeinsamen Eisenkern aufweisen.
• Man kann einen Kaskadenstronnwandler aber auch so aufbauen, daß eine entsprechende Anzahl von Einzelstromwandlern gemäß Abb. i einfach übereinandergesetzt wird. wobei natürlich für jedes Glied ein besonderer Eisenkern vorgesehen werden muß. In diesem Falle bilden dann immer die den nuerdurchgang des einen Querlochisolierkörpers umschlingende Wicklung und die auf dem Eisenkern des dariiber gesetzten Querlochkörpers aufgebrachte Wicklung die miteinander zu verbindenden Kopplungswicklungen.
• Weiterhin kann man den Einzelstromwandler gemäß der Abb. i auch unigekehrt aufgestellt betreiben, d. h. so, daß der Boden 17 des Isoliertopfes 16 auf dein Fulägestell ?3 ruht und die dan 1i obenliegende Ottnung des Isoliertopfes durch den Metalldeckel 2.4 verschlossen wird. In dieseln Falle ist dann die Wicklung 14 Primärwicklung, während die Wicklung 13 als Sekundärwicklung benutzt wird. Der Eisenkern 15 befindet sich in. diesem Falle auf dein Hochspannungspotential. Mehrere so angeordnete Einzelstroinwandler kann man nun «-leder zu einem Kaskadenstromwandler übereinandersetzen. Ebenso kann man auch den in Abb. 2 dargestellten Kaskadenstrornwandler umgekehrt aufstellen, so daß die Wicklung 33 zur Sekundärwicklung wird und die Wicklung 14' die Primärwicklung bildet.
• Die Einzel- und Kaskadenstroinwandler gemäß der Erfindung eignen sich wegen ihres säulenartigen gedrungenen Aufbaues besonders auch als Füße bzw. Stützer für Leistungs- oder Trennschalter, vorzugsweise für ölarme oder öllose Schalter. cla die Isoliertöpfe der Stromwandler gemäß der F_rfindung nicht mit Öl oder einer anderen Isolierflüssigkeit gefüllt zti werden brauchen, sondern als Trockenstroinwandler verwendet «-erden können. Dabei können die Ouerlochisolierkörper gegebenenfalls in an sich bekannter Weise mit einer #";aliclfiillung oder einer graphitierten. c1. h. finit leitenden Beinienrungen versetzten S S andfüllungen (nuarzsandfüllung) versehen sein. Man kann aber auch den Rauen des nuerlochkörpers, der die den Querdurchgang umschlingende Wicklung (die Priniürwicklung in Abb. i) aufnimmt, statt ihn finit einer graphitierten Sandfüllung zu versehen, finit einer Innennietallisierung auskleiden. die sich auch auf der Innenwandung des Isolierrohrstückes bis an dessen Ende fortsetzt.' Dieser leitende Belag (NIetallisiertilig) kann ebenso

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  Querlochisolierkörpers als auch des Isoliertopfes durch Aufspritzen in an sich bekannter «'eise hergestellt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hochspannungstransformator nach Patent 723 IV mit einem Querlochisolierkörper, dessen von der einen Wicklung umschlungener Ouerdurchgang den mit der anderen Wicklung versehenen Schenkel des einfenstrigen oder mantelförmigen Eisenkernes in sich aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Querlochtoptstromwandler in einen umgestülpten Topf aus Isolierstoff eingesetzt ist und daß das zur Herausführung der beiden Enden der um den nuerdurchgang geschlungenen Wicklung dienende Isolierrolirstück des Querlochisolierkörpers in eine entsprechende Aussparung des Bodens des Isoliertopfes eingesetzt und durch Vergießen, Verkitten o. dgl. dielektrisch dicht mit diesem verbunden ist. a. Stromwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliertopf innen mit einem elektrisch leitenden Belag versehen ist, der mit dem einen Ende der auf dem Eisenkern aufgebrachten Wicklung oder mit dein Eisenkern leitend verbunden ist. 3. Stromwandler nach den Ansprüchen i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Isoliertopfes außen mit einem elektrisch leitenden Belag versehen ist, der mit dem einen Ende der um den Querdurchgang herumgeschlungenen Wicklung leitend verbunden ist. :I. Stromwandler nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Isoliertopfes an seiner üffnung einen flanschartigen Ansatz aufweist, der das Isolierrolirstück umhüllt, und daß der zwischen dem Ansatz und dem Isolierrohrstück befindliche ringförmige Zwischenraum mit Vergußmasse, Kittmasse o. dgl. zwecks Herstellung der dielektrisch dichten Verbindung beider Teile ausgefüllt ist. 5. Strohwandler nach Anspruch i oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekeni7eiclinet, daß der Isoliertopf mittels einer als Sockel dienenden Metallplatte abgeschlossen ist. 6. Stromwandler nach Anspruch i oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden des Isoliertopfes eine oder mehrere Lüftungsöffnungen vorgesehen sind. . Kaskadenanordnung von Stromwandlern nach Anspruch i oder den folgenden mehrere je einen Querlochisolierkörper mit Wicklung und Eisenkern enthaltenden Isoliertöpfe iibereinandergesetzt sind. B. Kaskadenanordnung von Stromwandlern nach Anspruch z oder den Ansprüchen a bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei je einen Querlochisolierkörper enthaltende Isoliertöpfe, ihre offenen Seiten einander zukehrend, derart aufeinander gesetzt sind, daß die beiden Querlochisolierkörper auf einem und demselben Eisenkern sitzen und die auf ihm aufgebrachten, in den beiden Querdurchgängen befindlichen, miteinander verbundenen Wicklungen als Schubwicklungen dienen. Stromwandlerkaskade, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere je zwei Isoliertöpfe gemäß Anspruch 8 aufweisende Kaskadenstromwandler derart zusammengesetzt sind, daß die die Querdurchgänge der mittleren Glieder umschlingenden Wicklungen als Kopplungswicklungen zur magnetischen Kopplung der einzelnen Eisenkerne dienen. ro. Stromwandlerkaskade, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kaskadenstromwandler gemäß Anspruch 7 oder 8 zusammen mit einem weiteren nur aus einem einzigen Isoliertopf, Ouerlochisolierkörper und Eisenkern bestehenden Glied zusammengesetzt ist.