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Transformator, insbesondere Trockenspannungswandler Es sind bereits
doppelpolig an Hochspannung anschließbare Transformatoren, insbesondere Trockenspannungswandler,
in verschiedenen Bauarten bekannt. Bei einer von diesen besteht die Hochspannungswicklung
aus zwei in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Teilspulen, die auf einem Spulenkasten
mit drei Flanschen aufgewickelt sind, der von einem weiteren Isolierkörper in Form
eines Zylinders mantelförmig umgeben ist. Nachteilig ist bei dieser Bauart, daß
der zwischen den Spulen und dem sie umgebenden Isolierkörper befindliche Raum mit
Vergußmasse ausgefüllt werden muß. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es zwar schon
bekannt, den den Spulenkasten umgebenden Isolierkörper auf sämtlichen Stirnflächen
der .Spulenkastenflansche aufliegen zu lassen und die Stoßflächen durch Schleifen
derart fein aufeinanderzupassen, daß sogenannte Edelfugen entstehen. Die Herstellung
solcher feinen Fugen bereitet aber insbesondere dann, wenn mehrere Fugen zwischen
den beiden Isolierkörpern benötigt werden, erhebliche Schwierigkeiten und großen
Arbeitsaufwand. Die Betriebssicherheit derartiger Spannungswandler mit Edelfugen
ist im übrigen von der nur schwer zu überwachenden Güte der Schliffflächen, d. h.
von der Zuverlässigkeit des mit ihrer Herstellung betrauten Personals und der dielektrischen
Abdichtung der Fugen abhängig.
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Es sind auch schon doppelpolig an Hochspannung anschließbare Trockenspannungswandler
mit einem oder mehreren fugenlosen Isolierkörpern bekannt. Bei der einen Ausführung
ist die Oberspannungswicklung in einem einteiligen, nach Art einer Garnrolle ausgebildeten
Spulenkasten aus Isolierwerkstoff lagenweise untergebracht, wobei das Ende der innersten
Wicklungslage durch den einen Flansch
des Spulenkastens und einen
mit ihm zusammenhängenden Durchführungsisolator herausgeführt wird.
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Um dieses an sich einpolig anzuschließende Wandlersystem doppelpolig
an Hochspannung anschließen zu können, ohne den Eisenkern auf Hochspannungspotential
legen bzw. isoliert aufstellen zu müssen, werden die leitend gemachten äußersten
Flächen der Spulenkastenflansche dadurch unabhängig vom Potential des Eisenkernes
gemacht, daß sie von der leitenden, auf Kernpotential liegenden Innenfläche des
Spulenkastenrohres durch gegebenenfalls mit Rippen oder Schirmen versehene Isolierstrecken
getrennt sind. Die Isolierstrecken können in Fortsetzung des Spulenkastenrohres
beiderseitig angesetzt und gegebenenfalls scheibenförmig zwischen dem Eisenkern
und den Flanschflächen angeordnet sein. Diese Wandlerbauart verwendet zwar einen
einteiligen, fugenlosen Isolierkörper, benötigt aber wegen der erforderlichen Isolierstrecken
zwischen dem Eisenkern und den Flanschflächen sowie wegen des erforderlichen Abstandes
zwischen dem Eisenkern und der äußersten Wicklungslage der Oberspannungswicklung
einen Kern mit langem Eisenweg. Auch ist die Bauhöhe eines solchen Spannungswandlers
verhältnismäßig groß. Diese Nachteile sind bei einem ebenfalls bekannten Trockenspannungswandler
mit nach Art einer Garnrolle ausgebildeten Spulenkasten dadurch vermieden, daß das
Spulenkastenrohr auf der einen Seite geschlossen ist, auf der gegenüberliegenden
Seite in einen Stützisolator ausläuft und in seinem Innern einen die Niederspannungswicklung
tragenden stabförmigen Eisenkern aufnimmt. Nachteilig ist jedoch bei diesem Hochspannungstransformator,
daß der Eisenweg nicht geschlossen werden kann.
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Schließlich ist noch ein Trockenspannungswandler bekannt, bei dem
der Eisenkern mit der Oberspannungswicklung leitend verbunden ist und die Niederspannungswicklung
gegenüber dem die Oberspannungswicklung auf zwei einteiligen, nach Art von Garnrollen
ausgebildeten Spulenkästen mit je einem Durchführungsisolator tragenden Eisenkern
durch einen zweckmäßig gleichzeitig als Stützer für den. Eisenkern dienenden Querloch-Topfisolierkörper
isoliert ist. Nachteilig ist bei dieser Bauart, daß die Niederspannungswicklung
in das Innere des Querloch-Topfiisolierkörpers um den Querdurchgang herum eingefädelt
werden muß, «-as frei der Vielzahl der Windungen umständlich ist. Außerdem wird
die Bauhöhe eines solchen Spannungswandlers verhältnismäßig hoch.
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Die Erfindung betrifft einen doppelpolig an Hochspannung anschließbaren
Transformator, insbesondere Trockenspannungswandler, der die geschilderten Nachteile
nicht aufweist. Erfindungsgemäß ist ein U-förmig oder halbringförmig gebogenes Isolierrohr,
vorzugsweise aus Porzellan, vorgesehen, welches mindestens den die Oberspannungswicklung
tragenden Teil des Eisenkernes, der in an sich bekannter Weise mit einem Punkt,
vorzugsweise mit der Mitte der Oberspannungswicklung verbunden ist, umhüllt und
außen die Niederspannungswicklung trägt. Die Oberspannungswicklung ist zweckmäßig
in an sich bekannter Weise lagenweise auf zwei einteilige, nach Art einer Garnrolle
ausgebildete Spulenkästen, vorzugsweise aus Porzellan, mit an einem Flansch sitzendem
Ausführungsisolator verteilt, und der die beiden Spulenkästen tragende Eisenkern
liegt auf dem Potential der Verbindungsleitung der beiden Oberspannungswicklungsteile.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden auf einander gegenüberliegenden Schenkeln
des einfenstrigen Eisenkernes angeordneten Spulenkästen in den beiden geraden Enden
des U-förmig gebogenen Isolierrohres liegen, wobei die Ausführungsisolatoren über
die Enden des Isolierrohres herausragen. Die Anordnung kann aber auch so getroffen
werden, daß die beiden Spulenkastenrohre je zu einem Viertelkreisring gebogen sind,
so daß die beiden Flanschflächen jeweils in senkrecht zueinander stehenden Ebenen
liegen und daß die beiden bewickelten Spulenkästen in das halbringförmige Isolierrohr
eingeschoben sind, so daß die keinen Ausführungsisolator tragenden Spulenkastenflansche
aneinanderliegen, wobei der Eisenkern vorzugsweise als Bandkern ausgebildet ist,
der in die Spulenkastenrohre eingedreht wird. In beiden Fällen werden die beiden
Enden des Isolierrohres zweckmäßig mit Schirmen versehen, um den Kriechweg von dem
Eisenkernpotential zur Erde entsprechend zu verlängern.
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Die Erfindung ermöglicht den Bau eines doppelpolig an Hochspannung
anschließbaren Transformators, insbesondere Trockenspannungswandlers, der ohne Verwendung
einer brennbaren Masseisolation oder von Kunstharzen herstellbar ist und keine dielektrisch
dicht zu verschließende Fugen aufweist. Bei Benutzung der .seit Jahren für einpolig
gegen Erde isolierte Spannungswandler bewährten Garnrollenspulenkastenkonstruktion
schafft die Erfindung einen porzellanisolierten Spannungswandler für doppelpoligen
Anschluß an Hochspannung, der alle Vorteile eines Trockenwandlers hat, ohne daß
der Eisenkernweg nachteilig verlängert oder die Bauhöhe des Wandlers vergrößert
werden müßte. Auch die Herstellung des Wandlers gemäß der Erfindung ist nicht schwieriger
als die der bekannten einpolig gegen Erde isolierten Garnrollenspannungswandler.
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Die Abb. i und a zeigen im Schnitt schematisch zwei Ausführungsbeispiele
für einen Trockenspannungswandler gemäß der Erfindung. In Abb. i ist der einfenstrige
Eisenkern mit i i bezeichnet; er trägt auf zwei gegenüberliegenden Schenkeln je
einen sog. Garnrollenspulenkasten 12 bzw. 13 mit an einem Flansch sitzendem Ausführungsisolator
14 bzw. 15. Auf jedem der beiden Spulenkästen ist die Hälfte der Oberspannungswicklung
16 bzw. 17 in an sich bekannter Art lagenweise aufgebracht, wobei das Ende der innersten
Wicklungslage jeweils durch den Ausführungsisolator herausgeführt wird. Um die äußerste
Wicklungslage kann ein geschlitzter Metallmantel als letzte Windung herumgelegt
sein.
Die beiden Spulenkästen sitzen in den Enden eines U-förmig gebogenen Isolierrohre
18, das ebenso wie die Spulenkästen vorzugsweise aus Porzellan hergestellt ist und
außen auf seinen die Spulenkästen umhüllenden Enden die aus zwei Spulen 19, 2o bestehende
Niederspannungswicklung trägt. An beiden Enden des Isolierrohres 18 sind Schirme
2i in der Art der bei Durchführungsisolatoren üblichen Schirme vorgesehen. Das Isolierrohr
18 ist auf seiner Außenfläche bis zu dem untersten Schirm an jedem Rohrende mit
einem leitenden, beispielsweise aufgespritzten Belag versehen, der mit Erde verbunden
wird. Innen wird das Isolierrohr 18 auch mit einem leitenden Belag versehen, der
mit dem Eisenkern i i und mit der Verbindungsleitung 22 der beiden Oberspannungsspulen
16, 17 verbunden wird. Diese Verbindung 22 braucht nicht, wie gezeichnet, unten
innerhalb des Rohres 18 gezogen zu werden, sondern kann oben außerhalb des Isolierrohres
hergestellt werden.
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Der Zusammenbau des Wandlers geschieht im Prinzip zweckmäßig auf folgende
Art und Weise: Zunächst werden die Sekundärspulen 1g, 2o auf das Isolierrohr 18
aufgebracht und die Spulenkästen in der an sich bekannten üblichen Art mit den beiden
Oberspannungswicklungshälften bewickelt und vollkommen zum Einbau fertiggestellt.
Sie haben die üblichen leitenden Beläge, die sich jeweils auf dem Potential des
Endes der innersten Wicklungslage bzw. auf dem Potential des Eisenkernes befinden.
Sodann wird mit dem Zusammenbau des von dem Isolierrohr umhüllten U-förmigen Teiles
des Eisenkernes begonnen, indem L-förmige Einzelbleche in die beiden Rohrenden entsprechend
eingeführt und unter Versetzung der Stoßstellen gegeneinander zusammengeschichtet
werden. Da die Spulenkästen noch nicht in die Rohrenden eingesetzt sind, steht genügend
Platz zum Einführen, Zusammenschichten und Zusammenpressen der einzelnen Bleche
zur Verfügung. Im unteren horizontal liegenden Teil des Isolierrohres kann der Eisenkern
gegenüber dem Isolierrohr durch Holzkeile oder auch durch eine Quarzsandfüllung
od. dgl. festgelegt werden. Nunmehr werden die beiden Spulenkästen auf die in den
Rohrenden hochstehenden Schenkel des Eisenkernes geschoben, die Verbindung der beiden
Spulen 16, 17 miteinander hergestellt und der Aufbau des Eisenkernes mit dem Zusammenschichten
der restlichen Bleche für den oben außenliegenden Schenkel vollendet, wobei auch
wieder die Stoßstellen innerhalb der Spulenkästen bzw. im oberen Schenkel gegeneinander
versetzt werden. Es ist nunmehr nur noch notwendig, eine das Isolierrohr vorzugsweise
mitsamt der Niederspannungswicklung umgebende, höchstens bis an den untersten Schirm
jedes Rohrendes reichende Metallhülle 23 anzubringen, die das Isolierrohr gegen
Beschädigungen schützt und gleichzeitig als Fundament zum Tragen des ganzen Wandlers
dient und auch mit Füßen versehen sein kann. Außerdem wird zweckmäßig noch ein Metalldeckel
24 vorgesehen, der den außerhalb des Isolierrohres liegenden Teil des Eisenkernes
und die beiden Rohrenden abschließt und ebenso wie der Eisenkern leitend mit der
Verbindungsleitung der beiden Oberspannungsspulen verbunden wird.
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Eine Verringerung der Bauhöhe des Wandlers läßt sich noch dadurch
erzielen, daß die Niederspannungswicklung nicht in zwei an den beiden Isolierrohrenden
liegende Spulen unterteilt wird, sondern auf den horizontal liegenden Mittelteil
des Isolierrohres aufgebracht wird. Dann kann man die Länge der Spulenkästen und
der beiden Isolierrohrenden soweit wie möglich verkürzen, da man die Metallhülle
23 nun nicht mehr so hochzuziehen, das Erdpotential also nicht mehr so hoch über
dem Fundament zu liegen braucht. Allerdings müssen dann auf den drei vom Isolierrohr
umhüllten Eisenkernschenkeln Schub- oder Kopplungswicklungen zur Erzielung einer
guten, ausreichenden Kopplung zwischen Ober- und Niederspannungswicklung angeordnet
werden. Die auf den beiden die Oberspannungswicklung tragenden Kernschenkeln anzuordnenden
Schub- oder Kopplungswicklungen brauchen nicht auf den Schenkeln selbst zu liegen,
sondern können auch außen auf die letzte Wicklungslage der Oberspannungsspulen aufgebracht
werden bzw. zum Teil hier, zum Teil unmittelbar auf den Schenkeln. Die auf dem unteren
horizontal liegenden Kernschenkel anzuordnende Schub-oder Kopplungswicklung kann
mit ihrem Spulenkörper vor dem Einsetzen des Eisenkernes und der Spulenkästen in
das Isolierrohr eingeführt werden, da die Länge dieses Kopplungsspulenkörpers kleiner
als der Innendurchmesser des Isolierrohres sein kann.
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Das in der Abb.2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem derAbb. i dadurch, daß das Isolierrohr 18 halbringförmig statt U-förmig
gebogen ist: dementsprechend haben die beiden Spulenkästen 12, 13 eine andere Gestalt
erhalten insofern, als die Spulenkastenrohre je zu einem Viertelkreisring gebogen
und so in das Isolierrohr eingeschoben sind, daß die beiden Flansche, die keinen
Ausführungsisolator tragen, aneinanderliegen. Die Niederspannungswicklung, hier
mit 25 bezeichnet, braucht nicht unterteilt zu werden, sondern kann, wie gezeichnet,
auf dem Isolierrohr 18 angeordnet werden.
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Der Eisenkern i i kann als Bandkern ausgebildet und nach Einschieben
der Spulenkästen in das Isolierrohr eingedreht werden. Danach oder während des Eindrehens
kann ihm die in der Abb. 2 dargestellte Hufeisenform gegeben werden, die hinsichtlich
der Bauhöhe günstiger als die Ringform ist. Man kann den Eisenkern aber auch aus
Blechstreifen aufbauen, die entsprechend gebogen in die Spulenkastenrohre eingedreht
werden, wobei die Stoßstellen versetzt werden. In diesem Fall ist die Hufeisenform
leichter zu erreichen als mit einem Bandkern. Im übrigen ist der Aufbau des Wandlers
im Prinzip der gleiche wie bei dem Beispiel der Abb. i.
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Ein Spannungswandler gemäß Abb.2 hat vor dem in Abh. i dargestellten
den Vorteil einer bes-
Seren Raumausnutzung voraus, da das Innere
des Isolierrohres vollständig durch die Oberspannungswicklung mit ihren Spulenkästen
ausgefüllt ist. Demgegenüber hat das in Abb. i gezeichnete Beispiel den wesentlichen
Vorteil, daß normal ausgebildete Garnrollenspulenkästen verwendet werden, die billiger
herstellbar sind und sich auch leichter mit den Oberspannungsspulen bewickeln lassen
als die gebogenen bei dem zweiten Beispiel.
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Um eine Verringerung der Kosten und des Gewichtes eines Spannungswandlers
gemäß der Erfindung zu erzielen, kann man gegebenenfalls auch mit nur einem Garnrollenspulenkasten
mit Ausführungsisolator auskommen, der die ganze Oberspannungswicklung trägt und
in das eine Ende des (wie inAbb. i) U-förmigen Isolierrohres eingesetztwird. Das
andere Ende des Isolierrohres umhüllt dann nur den betreffenden Eisenkernschenkel
und kann entsprechend schlanker, also z. ;B. mit kleinerem Durchmesser, oder oval
ausgebildet sein. Der Eisenkern liegt auf dem Potential des einen Oberspannungswicklungsendes
und kann auf dem Metalldeckel die betreffende Oberspannungsanschlußklemme tragen.
Die nur aus einer Spule bestehende Niederspannungswicklung kann außen auf dem die
Garnrolle enthaltenden Rohrende oder, falls Schub- oder Kopplungswicklungen vorgesehen
werden, auf dem Mittelteil des Isolierrohres aufgebracht sein. Im übrigen kann die
Konstruktion der Abb. i entsprechen. Diese Ausführungsform ermöglicht neben der
Verringerung der Isolierkörperzahl auf zwei auch eine Verkürzung des Eisenkernweges.