DE878983C - Isoliertransformator fuer hohe Spannungen - Google Patents

Isoliertransformator fuer hohe Spannungen

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DE878983C
DE878983C DES13428D DES0013428D DE878983C DE 878983 C DE878983 C DE 878983C DE S13428 D DES13428 D DE S13428D DE S0013428 D DES0013428 D DE S0013428D DE 878983 C DE878983 C DE 878983C
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DE
Germany
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voltage
winding
insulation
core
voltage winding
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Expired
Application number
DES13428D
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English (en)
Inventor
Karl Hurrle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • Isoliertransformator für hohe Spannungen Isoliertransformatoren benutzt man bekanntlich zum Trennen eines Niederspannungsnetzes von einem auf Hochspannungspotential liegenden Netz. Eine derartige Trennung ist beispielsweise erforderlich bei der Zuführung der Heizspannung zu einem auf Hochspannungspotential liegenden Glühfaden einer Röhre. Da derartige Isoliertransformatoren gegenüber Spannungswandlern meist nur für ein geringes Übersetzungsverhältnis ausgelegt werden und weil sie eine größere Leistungsumsetzung und demzufolge auch größere Verluste haben, unterscheiden sie sich ganz wesentlich von den Spannungswandlern, bei denen die Verluste vielfach vernachlässigbar klein sind. Daraus folgt, daß die Isoliertransformatoren einen gegenüber Spannungswandlern besonderen Aufbauverlangen. Bekannt ist es, Isoliertransformatoren gleich wie die Meßwandler in das Innere von Hochspannungsdurchführungen einzubauen und dabei den Eisenkern auf ein Zwischenpotential zwischen Hoch-und Niederspannung zu legen, um dadurch die Potentialdifferenz zwischen den blanken, meist scharfkantigen Eisenkernteilen und der Hochspannungsspule möglichst klein zu halten. Gegenüber dem Spannungswandler, bei dem zur Potentialsteuerung zumeist einfach die Mitte der Hochvoltwicklung angezapft wird, ist beim Isoliertransformator eine solchePotentialsteuerung nicht möglich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und einen Isoliertransformator zu schaffen, der räumlich klein ausfällt und der vor allein gut kühlbare Wicklungen hat, die derart gleich sind, daß sie bei Spannungsgleichheit auf beiden Seiten, also Übersetzungsverhältnis i : i, sogar vertauscht werden können.
  • Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, zwischen Hoch- und Niederspannungswicklung möglichst homogene Feldverhältnisse in schaffen und das Potential des Eisenkerns so zu steuern, daß man mit dem kleinsten Aufwand an Isolierstoff auskommen kann. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß sowohl die auf Erdpotential liegende Niederspannungswicklung als auch die auf Hochspannungspotential liegende Hochspannungswicklung als gleichartige Scheibenwicklungen ausgeführt sind, die insbesondere hinsichtlich ihrer Isolationsanordnung einander weitgehend bzw. ganz gleichen, und ferner dadurch, daß die Wicklungen nebeneinanderliegend auf einem Kernschenkel, insbesondere auf dem oberen Schenkel eines quer in eine Hochspannungsklemme eingebauten Magnetkerns der Kerntype angebracht und je von einem metallischen Schirm eingeschirmt ,werden, der sowohl völlig homogene Feldverhältnisse als auch .durch eine angebrachte galvanisch leitende Verbindung zum Eisenkern für diesen eine gewünschte Potentialsteuerung schafft.
  • An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines gemäß der Erfindung ausgeführten Isoliertransformators soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Mit i ist der Eisenkern des Isoliertransformators bezeichnet. Dieser ist in liegender Anordnung im Innern einer Hochspannungsklemme .2 angeordnet, wie dies für Meßwandler bereits bekannt ist. 3 sind Stützer aus Hartpapier oder Porzellan od. dgl., die Kern und Wicklung tragen. Mit q. ist die Hochspannungswicklung und mit 5 die Niederspannungswicklung angedeutet. Beide Wicklungen sind als gleichartige Scheibenspulen ausgeführt und sitzen auf dem oberen Kernschenkel 6 des Magnetkerns i. Die Isolation der beiden Spulen ist weitgehend gleichartig ausgebildet. Sie besteht je aus einem die Wicklung unmittelbar und allseitig umhüllenden Isolationsauftrag 7 und einer im Querschnitt U-förmigen, die Wicklung also nur von drei Seiten, nämlich den beiden Außenmantelseiten und der der anderen Wicklung gegenüberliegenden Stirnfläche umfassenden Isolation 8, die mit ihren freien Schenkeln 9 und io die Isolation 7 überragt. i i sind leitende, z. B. metallische Käfige oder Schirme von U-förmigem Querschnitt, die als elektrostatische Schirme wirken und die je unmittelbar dicht aufliegend über dem Isolierteil 8 angebracht sind. ,Diese Schirme sind in üblicher Weise geschlitzt und durch eine an dem dem Kern benachbarten freien Schenkelende angebrachte galvanisch leitende Verbindung 12 an dem Eisenkern i angeschlossen. Das andere freie Schenkelende der Schirme ist zur Verbesserung der Feldverteilung an seinem Ende 13 eingerollt. Durch die Schirme werden nicht nur an den Wicklungen möglichst homogene Feldverhältnisse geschaffen, sondern es wird auch eine günstige Potentialsteuerung des Eisenkerns erreicht, indem dieser auf das Potential der Schirme gehoben wird. Gleichzeitig werden :die scharfen Kernkanten abgeschirmt. Da beim Ausführungsbeispiel die Hochspannungs- und Niederspannungswicklung ganz gleiche Isolationen aufweisen, liegen infolge dieser symmetrischen Anordnung die Schirme i i genau in der Mitte zwischen den beiden Wicklungen. Damit stellen sie sich zwangsläufig auf Mittelpotential ein. Die galvanische Verbindung 12, die die Schirme mit dem Eisenkern verbindet, sorgt dafür, daß auch der Eisenkern auf das Schirmpotential gehoben wird. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Isoliertransformators wird also erreicht, daß zwischen Niederspannungs- und Hochspannungsspule einerseits und dem gesamten Eisenkern andererseits jeweils nur die halbe Spannung liegt. Die einzige Stelle, an der die volle zu isolierende Spannung auftritt, ist in dem Raum zwischen Hochvolt- und Niedervoltspule. Dort ergibt aber die erfindungsgemäßeAnordnung zwangsläufig die doppelte Isolationsstärke, weil in diesem Raum die beiden Isolieraufträge 7, 8 der beiden Wicklungen nebeneinander zu liegen kommen. Die Schirme ii erfüllen in vorbildlicher Weise zwei Aufgaben, nämlich die Schaffung von einwandfreien, klaren, möglichst homogenen Feldverhältnissen an den Stellen, wo die volle Spannüiig 'auftritt, also zwischen Hoch- und Niederspannungswicklung, und damit die Vermeidung störender, nicht gesteuerter Zwickel und außerdem die Steuerung des Kernpotentials. Die Wicklungsanordnung nach der Erfindung ist auch kühltechnisch von besonderem Vorteil, weil bei ihr die größeren Flächen der nicht vom Isolierauftrag 8 eingeschlossenen Stirnfläche der Wicklung vom Isolier- und Kühlmedium, z. B. Öl, umspült werden kann. Gerade eine Kühlung ist für Isoliertransformatoren besonders wichtig, weil diese mit im Vergleich zu Spannungswandlern größeren Verlusten arbeiten, die unbedingt abgeführt werden müssen. Die angegebene Isolationsanordnung wirkt sich auch insofern günstig aus, als der gleiche Isolierauftrag der beiden Wicklungen erlaubt, daß in beiden Wicklungen gleiche Stromdichten zugelassen werden können, was eine günstige Ausnutzung des aktiven Werkstoffes ergibt. Erwähnt soll ferner werden, daß bei einem Übersetzungsverhältnis von i : i, wie dies bei Isoliertransformatoren meist gebräuchlich ist, die beiden Spulen völlig gleich gemacht werden können. Dies bedeutet eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung in der Herstellung. Außerdem bringt eine gleiche Wicklungsausbildung den Vorteil der Austauschbarkeit der Wicklungen gegeneinander. Auch hinsichtlich der Wicklungsanschlüsse erweist sich die neue Anordnung als günstig. Die beiden Anschlüsse 15 für die Hochvoltwicklung lassen sich in bequemer Weise durch einen sogenannten Isolierkamin 16, ivie dies an sich bekannt ist, aus dem Wicklungsverband herausführen, um dann bei 17 aus der Hochspannungsklemme 2 herausgeführt zu werden. Gegeneinander sind die beiden Hochvoltanschlüsse nur für ihre Eigenspannung, also z. B. die Heizspannung, zu isolieren. Die Herausführung der N iederspannungswicklungsanschlüsse 18 kann in gleicher Weise. aber nach unten, geschehen, wie bei der Ilochspannungswicklung. Diese Wicklungsanschlüsse sind bei icg durch den Klemmenbefestigungsfuß 2o abgeführt. Die Herausführung der Wicklungsanschlüsse nach oben und unten erfordert keinen, zusätzlichen Raum für die Herausführung. Selbstverständlich kann auch der Kamin 16 mit einer elektrostatischen Abschirmung versehen sein. An den Füßen der für die halbe Spannung bemessenen Stützer 3 können sogenannte v or-"eschobene Elektroden 21 angebracht sein, um dadurch auch an diesen Stellen die Feldverhältnisse zu verbessern. Die Klemme selbst, die zweckmäßig aus einem Stück besteht, kann vollkommen, mindestens aber so weit mit Öl gefüllt sein, daß die Abführungen der Hochvoltwicklungen noch unter Öl liegen. Der darüberliegende freie Raum kann in diesem Fall als Ausdehnungsgefäß dienen. Weiiii ein solcher nicht vorhanden ist, muß ein besonderes ülausdehnungsgefäß an die Klemme angeschlossen «-erden.
  • Uni eine besonders wirksame Kühlung des Kleinmenöls zu erreichen, kann der gesamte aktive Teil des Isoliertransformators in an sich bekannter Weise von einem Isolierrohr 22 umgeben sein. Diese Anordnung leitet das am aktiven Teil erwärmte und hochgestiegene Isolieröl in der Pfeilrichtung 23 um, so daß es in dem Ringkanal 24 zwischen Isolierrohr 22 und Klemme 2 infolge der hier eintretenden Abkühlung nach unten gelangen kann, von wo es dann in der vorbeschriebenen Weise wieder hochsteigt.
  • Da Kern und Wicklung des Isoliertransformators infolge seines verhältnismäßig großen Abstandes von Erde ilur eine verhältnismäßig kleine Kapazität gegen Erde haben, kann diese meist vollständig vernachlässigt werden. Wenn es notwendig werden sollte. den Einfluß dieser geringen Erdkapazität auf die Potentialsteuerung auszugleichen, dann kann dies in einfacher Weise dadurch geschehen, daß man die Kapazität der Hochvoltspule zum Schirm gegenüber der der Niedervoltspule zum Schirm so vergrößert, daß wieder symmetrische Verhältnisse entstehen. Am besten macht man dies dadurch, dala man eine Teilschicht 25 der Hochvoltwicklungsisolation aus einem Werkstoff höherer Dielektrizitätskonstante als den übrigen Isolierstoff ausführt. Um die gleiche Wirkung zu erzielen, könnte selbstverständlich auch eine Teilschicht der Isolation der Niederspannungswicklung aus einem Werkstoff niedrigerer Dielektrizitätskonstante bestehen, als der übrige Isolierstoff. Die Gleichartigkeit der Spulenausführung hinsichtlich des Raumbedarfes wird dadurch nicht gestört, weil die Gesamtstärke des Isolationsauftrages hierdurch keine Veränderung erfährt.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Isoliertransformator für hohe Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die auf Erdpotential liegende Niederspannungswicklung als auch die auf Hochspannungspotential liegende Hochspannungswicklung als gleichartige, insbesondere gleich stark je für die halbe Spannung isolierte Scheibenspulen ausgebildet sind und nebeneinanderliegend, auf einem Schenkel. z. B. auf dem oberen Schenkel eines in einer Hochspannungsklemme quer eingebauten Magnetkerns der Kerntype angeordnet sind, und daß die beiden Spulen je von einem metallischen, die beiden Spulen trennenden Käfig eingeschirmt sind, die einerseits völlig homogene Feldverhältnisse zwischen Hoch- und Niederspannungswicklung schaffen und andererseits durch eine einmal am Schirm und das andere Mal am Eisenkern angebrachte galvanisch leitende Verbindung das Potential des Eisenkerns steuern.
  2. 2. Isoliertransformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoch- und die Niederspannungswicklung je von einem diese Wicklungen vollständig umgebenden Isolationsauftrag und einer im Querschnitt U-förmigen Isolation, die nur die beiden Mantelflächen und die einander gegenüberliegenden Wicklungsstirnflächen umgibt, eingehüllt sind, und daß die beiden freien Schenkel dieser U-förmigen Isolation den die Wicklung vollständig einhüllenden Isolationsauftrag überragen.
  3. 3. Isoliertransformator nach Anspruch i und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Schirm jeder Spule U-förmigen Querschnitt hat und auf der U-förmigen Isolation der Spule dicht anliegt, wobei das dem Magnetkern benachbarte freie Schenkelende mit dem Magnetkern leitend verbunden ist, während der andere, außenliegende Schenkel an seinem Ende abgerundet ist. .I. Isoliertransformator nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilschicht der Isolation der Hochspannungswicklung zum Zwecke des Ausgleichs der Kapazität von Kern und Wicklungen gegenüber Erde aus einem Isolierstoff mit höherer Dielektrizitätskonstante als der übrige Isolierstoff, bzw. daß eine Teilschicht der Isolation der Niederspannungswicklung aus einemWerkstoff niedrigerer Dielektrizitätskonstante als der übrige Isolierstoff besteht.
DES13428D 1941-07-19 1941-07-19 Isoliertransformator fuer hohe Spannungen Expired DE878983C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1147683B (de) * 1953-01-02 1963-04-25 Messwandler Bau Gmbh Messwandler in Isoliermantelbauweise mit einem Ringkern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1147683B (de) * 1953-01-02 1963-04-25 Messwandler Bau Gmbh Messwandler in Isoliermantelbauweise mit einem Ringkern

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