DE762230C - Elektrostatische Abschirmung fuer mit Wanderwellen beanspruchte, aus Scheibenspulen aufgebaute Roehrenwicklungen von elektrischen Transformatoren oder Drosselspulen - Google Patents

Description

• Elektrostatische Abschirmung für mit Wanderwellen beanspruchte, aus Scheibenspulen aufgebaute Röhrenwicklungen von elektrischen Transformatoren oder Drosselspulen Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Abschirmung für mit Wanderwellen besanspruchte Wicklungen oder Wicklungsteile elektrischer Transformatoren oder Drosselspulen mit Sekundärwicklung für besondere Zwecke.
• Bekanntlich verteilen sich die als Wanderwellen oder Sprungwellen bekannten hochfrequenten Störschwingungen ungleichmäßig über die an die wellenführende Leitung angeschlossenen Wicklungen oder Wicklungsteile- von elektrischen Maschinen und Apparaten. Diese Wanderwellen oder Stoßspannungen beanspruchen besonders die Isolation der Eingangswindungen der Wicklung sehr stark. Man hat zwar schon vorgeschlagen, die Eingangswindungen mit verstärkter Isolation zu versehen.
• Abgesehen davon, daß die mit stärkerer Isolation versehenen Windungen oder Spu.lengruppen auch einen größeren Raum beanspruchen,- kann es dennoch vorkommen, daß von den Eingangswindungen entfernt gelegene Et'ichlungsteile, die schwächer isoliert sind, von den Sprungwellen beschädigt werden.
• Es ist nun bereits bekannt, die Spannungsverteilung im Augenblick des Auftreffens einer Wanderwelle auf eine Hochspannungswicklung dadurch zu viergleichmäßigen, daß tnan etattt-eder auf der Außenseite der Hochspannungswicklung oder zwischen dieser und einer abweichendes Potential führenden Nachbarwicklung einen mit dem Wicklungseingang galvanisch verbundenen elektrostatischen Schirm anordnet, der vermittels seiner Teilkapazitäten gegen die einzelnen Spulen der Hochspannungswicklung die Stoßspannungsverteilung steuert. Da ein solcher Schirm, wenn eine aasreichende Steuerwirkung erzielt werden soll, sich über einen ziemlich weiten Bereich der Hochspannungswicklung in axialer Richtung erstrecken fnuß und gleichzeitig das Ende des Schirms sowohl gegen die zu steuernde Hochspannungswicklung selbst, wie gegen die Rückschlüsse des Eisenkerns bz,%v. gegen die ein anderes Potential führende Nachbarwicklung für die volle Stoßspannung isoliert werden muß, so benötigt eine derartige Schirmanordnung im allgemeinen sehr viel Platz.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ' z;;e:hentar#mendere. - 1 Anordnung von Steuerschirmen bei Erzielung gleicher Wirkung an Raum für die Unterbringung der Steuerschirme zu sparen.
• Gemäß der Erfindung ist zu beiden Seiten der an die wellenführende Leitung angeschlossenen Röhrenwicklung mindestens je ein sich nur über einen Teil der Wicklung erstreckender Schirm angeordnet. Dabei ist der eine Schirm in bekannter 'eise mit der wellenführenden Leitung galvanisch verbunden und zwischen der einzuschirmenden Wicklung und einer abweichendes Potential führenden @-icklung angeordnet. Der andere Schirm dagegen Ist mit dem ersten nur kapazitiv gekoppelt und ist auf der anderen Wicklungsseite der einzuschirmenden Wicklung angeordnet. M'eiterhin ist er mit einem Zwischenpotentialpunkt dieser Wicklung galvanisch verbunden.
• Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß das Schirmende gegen das Wicklungsende nur mit einem Teilpotential zu isolieren ist. Gegenüber den bekannten Anordnungen mit nur einem auf vollem Hochspannungspotential befindlichen Schirm, bei denen sich der an die wellenführende Leitung angeschlossene Schirm über die ganze Wickellänge erstreckt, wird also erheblich an Raum und Isolierwerkstoff gespart. Sowohl bei Kern- als auch bei Manteltransformatoren fallen infolgedessen die Kernfenster und die Jochlängen kleiner aus, so daß auch das Gesamtgewicht des Transformators durch die Erfindung erheblich vermindert wird. Unter Umständen gelingt es durch Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung, einen Transformator, der ohne diese Anordnung auf der Eisenbahn nicht profilgängig wäre, dem Lichtraumprofil anzupassen.
• Eine andere bekannte Anordnung besteht darin, daß man Schutzkondensatoren vorsieht und diese mit Zwischenpotentialpunkten der Wicklung verbindet. U m Raum zu sparen, verwendet man als Schutzkondensator die Einzelelemente einer Kondensatorklemme. Diese Anordnung kann aber nur dann verwendet werden, wenn der Transformator mit Kondensatorklemmen ausgerüstet ist. Hierbei macht es außerdem Schwierigkeiten. die gewünschten Kapazitätswerte in der Klemme einzustellen, ganz abgesehen davon, daß auch die Verlegung dererforderlichen Verbindungsleitungen umständlich ist und Raum erfordert.
• Bei weiteren bekannten Anordnungen ist insbesondere das Eingangsgebiet der Wicklung nicht durch einen mit der wellenführenden Leitung galvanisch verbundenen Schirm eingeschirmt. Gerade diese Abschirmung des Eingangsgebietes ergibt aber erst die gewünschte Wirkung, so daß die erfindungsgemäße Anordnung wesentlich betriebssicherer ist als die vorbekannten Anordnungen ohne Eingangsschirme.
• In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auf dem Eisenkern 1 eines Manteltransformators befindet sich die Niedervoltwicklung z. Diese wird eingeschlossen von der Hochvoltwicklung 3, die au: Scheibenspulen d. besteht. Im Isolierabstand zwischen der Hochvoltwicklung und der N iedervoltwicklung befindet sich der elektrostatische, in Isolation eingebettete Schirm 5, der sich außerhalb der 'Wicklung vorteilhaft in einen die Wicklungsstirn umgreifenden, abgewinkelten Flanschteil fortsetzt. 'Mit diesem ersten Schirm ist ein auf der anderen Seite der Hochvoltwicklung 3 liegender, in Isolation eingebetteter Schirm 6 kapazitiv gekoppelt. Der Schirm G hat einen zylindrischen und einen konischen Teil und ist mit einem Zwischenpotential der Wicklung 3 galvanisch leitend verbunden, während der Eingangsschirm 5 an die wellenführende Leitung 9 angeschlossen ist. Der innere Schirm 3 erstreckt sich etwa über die halbe 'Wickellänge, während der Schirm 6, der sich mit dem Schirm ä überlappt, vorteilhaft weiter unten. d. lt. in einiger Entfernung vom Wicklungsanfang beginnt. Einzelne Teile der Schirme werden besonders dann konisch ausgebildet, wenn es zur Erzielung der erforderlichen Kapazitätswerte gewünscht wird oder wenn der Isolierabstand zwischen Wicklung und Schirm diese Ausbildungsform vorschreibt.
• Das eine Wicklungsende der Hochvoltwicklung 3 kann mit dem Eisenkern oder mit dem Gestell des Transformators oder mit Erde leitend verbunden werden. Bei Wicklungsanordnungen, deren Mitte mit der wellenführenden Leitung verbunden ist, werden in ähnlicher Weise ausgebildete elektrostatische Schirme vorgesehen. Hierbei kann die Anordnung symmetrisch zur Wicklungsmitte liegen.
• Die Länge und der Durchmesser der zylindrisch oder konisch ausgebildeten Schirme wird so gewählt, daß der zwischen zwei kapazitiv gekoppelten Schirmen, d. h. vom Schirm höheren Potentials zum folgenden Schirm niederen Potentials übergehende Kapazitätsstrom gleich oder nahezu gleich der Differenz des zwischen dem Schirm höheren Potentials und dem davor liegenden Wicklungsteil übergehenden Kapazitätsstromes und des Ableitungsstromes ist, der von diesem Wicklungsteil, also von dem Wicklungsteil, der zwischen Anfang und dem Potentialpunkt, an dein der Schirm angeschlossen ist, übergeht. Die Steigung des Schirmkonus wird dabei so bemessen, daß sich die gewünschte. Spannungsverteilung längs der wellenführenden Wicklung ergibt. Dieser Differenzstrom muß etwa gleich dem Ableitungsstrom des Wicklungsteils sein, der zwischen dem an die Leitung g angeschlossenen Wicklungsanfang und dem Wicklungspotentialpunkt liegt, an den der Schirm 6 angeschlossen ist.
• Man kann auch, um die erforderlichen Isolierabstände der Wicklung gegen die Schirme zu schaffen, den einzelnen Spulen, aus denen die Hochspannungswicklung besteht, verschiedene Windungszahlen geben und die Windungszahlen so auf dem Eisenkern verteilen, daß mit zunehmender Entfernung vom Wicklungsanfang 9 die Windungszahlen der einzelnen Spulen steigen. Die Einzelspulen der Hochvoltwicklung sind also im Eingangsgebiet zurückgesetzt.
• Die Zahl der Schirme kann, falls es notwendig erscheint, beliebig erhöht werden. Die Schirme bestehen im wesentlichen aus den bekannten Isolierzylindern aus Preßpapier, Preßpappe, kunstharzgetränkten und gehärteten Faserstoffen, die mit Metallbelägen oder metallischen Überzügen versehen sind. Diese Überzüge können in den festen Isolierstoff eingebettet sein oder auf dessen Außen- oder Innenseite angeordnet werden. Man kann die Überzüge mit dem bekannten Schoopschen Spritzverfahren auf der Oberfläche der Isolierzylinder aufbringen. Die Isolierzylinder brauchen dabei nicht auf ihrer ganzen Länge metallisiert oder mit Metallbelägen versehen zu werden. Man kann auch Isolierzylinder auf der ganzen Wicklungslänge vorsehen und die einzelnen Zylinder mit Metallbelegungen nur in einer solchen Ausdehnung vorsehen, wie der gewünschten Kapazitätsverteilung entspricht.
• Als leitende Belegungen können Metalle wie Aluminium, Kupfer od. dgl. verwendet werden. Auch Halbleiter, wie Graphit, sind unter Umständen vorteilhaft. Insbesondere wenn die elektrostatischen Schirme aus metallischen Zylindern ohne Isoliermaterial bestehen, empfiehlt es sich, die Schirme zu unterteilen, damit sie keine Kurzschlußwindungen um den Eisenkern bilden. Bei Halbleitern kann unter Umständen auf derartige Unterteilungen verzichtet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Elektrostatische Abschirmung für mit Wanderwellen beanspruchte, aus Scheibenspulen a'ufge'baute Röhrenwicklungen für Transformatoren oder Drosselspulen mit Sekundärwicklung für besondere Zwecke, bei denen in der Nähe der wellenführenden Wicklung elektrostatische Schirme angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß, zu beiden Seiten der an die wellenführende Leitung angeschlossenen Röhrenwicklung mindestens je ein sich nur über einen Teil der Wicklung erstreckender Schirm angeordnet ist, wobei der eine Schirm in bekannter Weise mit der wellenführenden Leitung galvanisch verbunden und zwischen der einzuschirmenden Wicklung und einer abweichendes Potential führenden Wicklung angeordnet ist, während der andere mit dem ersten nur kapazitiv gekoppelte Schirm auf der anderen Wicklungsseite der einzuschirmenden Wicklung angeordnet und mit einem Zwischenpotentialpunkt dieser Wicklung galvanisch verbunden ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand, der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in, Betracht gezogen worden: Deutsche' Patentschriften Nr. 193 522, 262 25I, 364 336, 43I 673 französische Patentschriften Nr. 603 e.$6, 691 0 50, 737 270# 739 827; britische Patentschriften Nr. I73.6o6, 178#609, 357511; USA.-Patentschriften Nr. 1 129 463, 1585448, 1741200, 1973073; österreichische Patentschrift Nr. 114352.