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Wicklungsanordnung für H'öchspannungstransformatoren Es wurde schon
eine Wicklungsanordnung für Hochspannungstransformatoren vorgeschlagen, bei der
in die festen Isolierstoffe eingebettete elektrostatische Schirme in Form von Metalleinlagen
oder Metallbelägen. vorgesehen waren. Die die Einlagen enthaltenden festen Isolierstoffe
liegen auf mindestens einer Seitenfläche der zu schützenden Wicklung dicht auf,
und die mit der wellenführenden oder Stoßspannungen führenden, an die Wicklung angeschlossenen
Leitung galvanisch verbundene Metalleinlage steuert sämtliche übrigen Metalleinlagen
kapazitiv. Zu diesem Zweck überdecken sich aufeinanderfolgende Beläge nur mit einem
Teil ihrer Länge oder Oberfläche gegenseitig. Bei dieser Anordnung liegt gewöhnlich
jeder Belag in einer anderen Ebene bzw. auf einer anderen Zylindermantelfläche,
wenn die Beläge auf der Wicklung an ihren vorgeschriebenen Platz gebracht sind.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die wirksamen Kapazitäten in einfacher Weise zu
vergrößern und dabei den Raumbedarf der ganzen Schirmanordnung zu verkleinern. Da
derartige Schirmanordnungen meistens im Hochspannungsabstand zwischen der Hochvolt-
und der Niedervoltwicklung eines Transformators unterzubringen sind, spielt eine
Verringerung des für die Schirme und ihre Isolierstoffe erforderlichenRaumes eine
erhebliche Rolle. jede Verkleinerung des Hochspannungsabstandes zwischen Hochvolt-
und Niedervoltwicklung selbst um einige Millimeter hat bei Transformatoren für große
Leistungen und Höchstspannungen eine erhebliche Ersparnis an
Kupfer-,
Eisengewicht und Raumbedarf zur Folge. Jede Verkleinerung des genannten Hochspannungsabstandes
gestattet, im Eisenbahnprofil größere Tran.sformatorleistungen und Spannungen unterzubringen.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die sich
teleskopartig nur mit einem Teil ihrer Längen überdeckenden Metalleinlagen oder
Beläge nur in zwei Ebenen oder nur auf zwei Zylindermantelflächenderart verteilt
an geordnet werden, daß längs der zu schützenden Wicklung auf einen in der einen
Ebene (Zylindermantelfläche) liegenden Belag ein in der zweiten. Ebene (Zylindermantelfläche)
liegender Belag abwechselt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt:
Fig. i zeigt eine Hochspannungswicklung i, die aus einzelnen Scheibenspulen 2 besteht,
jedoch ebensogut auch aus einer oder mehreren lagenweise gewickelten Spulen hergestellt
sein kann. Die mit der obersten tScheibenspule2 verbundeneAnschlußleitung 3 kann
Stoßspannungen oder Wanderwellen führen. Dementsprechend befindet sich hier das
Einzugsgebiet der Wicklung für Stoßspannungen. Diese gilt es längs der Wicklung
gleichmäßig zu verteilen. Bekannt ist es, zu diesem Zweck vor der Wicklung einen
konisch ausgebildeten oder die Wicklung glockenartig umgebenden metallisch leitenden
Schirm anzuordnen. Dieser beansprucht infoIge d er erforderlichen konischen Ausbildung
und infolge der erforderlichen Hochspannungsabstände der Schirmenden gegen -die
Wicklung und gegen geerdete Teile des Transformators sehr viel Raum, den man durch
Zerlegen dieses Schirmes in einzelne Beläge ganz erheblich vermindern kann. Gemäß
Fi:g. i sind nun auf der Wicklung leitende Beläge q. innerhalb einer Zylindermantelfläche
angeordnet. Die leitenden Beläge 5 werden gegen die ersteren versetzt in einer zweiten
Zvlindermantelfläche angebracht. Die Beläge 4. und 5 umgeben die Wicklung ringförmig,
wobei natürlich die Erfindung nicht beschränkt ist auf Wicklungen mit zylindrischer
Oberfläche, sondern auch verwendet werden kann bei Wicklungen mit rechteckigem oder
anderem Querschnitt. Die ersten beiden Beläge 6 und 7 können die Wicklungsstirn
umfassen. Der erste Belag 6 wird durch die :Leitung 8 mit der wellenführenden Zuleitung
3 galvanisch verbunden. Die in verschiedenen Ebenen oder Zylindermantelflächen liegenden
Beläge q. und 5 sind durch festen Isolierstoff 9 gegeneinander isoliert. Diese 1.soliereinlage
kann sehr dünn gewählt werden, da sie nur ein Teilpotential zu isolieren hat. Auf
beiden Seiten,der Bleläge sind Isolierschichten io und ii angeordnet, die ebenso
wie die Schicht 9 aus Papier oder Preßspanbahnen bestehen können. Wird der Hochspannungsabstand
zwischen der Hochvoltwicklung i und der Niedervoltwicklung 12 nicht vollständig
mit festen Isolierstoffen ausgefüllt, so ergeben sich die ölkanäle 13 und die Preßspan-oder
Papierschichten 1q., die in bekannter Weise miteinander abwechseln. Liegt die Wickelachse
an der Stelle 15, so sitzt die Schirmanordnuing also innerhalb der Hochvoltlvicklung
i. Man kann außer dieser '.Schirmanordnung auch auf der anderen Seite der Hochvoltwicklung,
die in Fig. i als von festen Isolierstoffen freie Seite dargestellt ist, ebenfalls
eine derartige Schirmanordnung anbringen und mit festen Isolierstoffen einpacken,
besonders dann, -,nenn Eisenkernteile, Rahmenteile oder Kesselteile, die geerdet
sind, oder Schalter, Regelischalter nahe an die Hochvoltw icklung i herangesetzt
werden können.
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Die Schirmanordnung gemäß der Erfindung kann in sehr einfacher Weise
dadurch hergestellt werden, daß man in an sich bekannter Weise auf eine Preßspan-
oder Papierbahn durch die Isolierabstände 16 voneinander getrennte dünne Metallfolienibänder
aufwalzt, gegebenenfalls unter Einfügen von Klebemitteln. In den meisten Fällen
kann man vom Aufkleben der Metallfolien auf die festen Isolierstoffe absehen, so
daß ein A,ndrüclcen oder Aufwalzen der Folien auf die Isolierstoffe diese so lange
in ihrer Lage hält, bis die Folie gegen Verlagern durch Aufbriingen weiterer Isolierstoffe
9 festgelegt ist. Zwei derartige mit Folie versehene Isolierstoftbahnen kann man,
nun so aufeinanderlegen, daß die Folien einander zugekehrt sind und gleichzeitig
gegeneinander in der aus Fig. i ersichtlichen Weise versetzt sind. Zur Isolation
der Folien gegeneinander genügt unter Umständen schon eine Lackschicht aus Kunstharzlack,
tEmaill,elack oder aus in Lösungsmitteln gelösten Zellulosederivaten, deren Lösungsmittel
man später verdampfen läßt .oder auf ändere Weise entfernt. Ist die in Fig. i mit
g bezeichnete isolierende Zwischenschicht ebenfalls aus Papier oder Preßspan hergestellt,
kann sie gleichzeitig .der Träger für die Metallfolie 5 sein. Das Gebilde 5, 9 wird
also auf das Gebilde 4., 1o so aufgelegt, daß die Isolierschicht mit ihrer von Folie
freien Seite unmittelbar auf die Fal`ien4 zu liegen kommt. Bei Verwendung von Ölkanälen
13 kann unter Umständen, die feste Isolierschicht i i .erspart werden, .doch
empfiehlt es sich meistens, die außenliegenden Folien 5 mit Isolierstoffen i i zu
bedecken. Beim Abwinkeln der Folien und Isolierstoffenden 6 und 7 werden diese vorteilhaft
von der Kante her eingeschnitten und um die Wicklungsstirn gelegt.
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Als Werkstoff für die Folie kann Aluminium, Zinn oder anderes Metall
dienen. Der ganze Schirmkörper kann auch ähnlich wie bei der Herstellung von Isolierpreßstoffen
hergestellt werden. Dann ist mindestens die Isolierschicht io ein Hartpapierzylinder,
oder,der ganze Körper 9, io und i i ist unter Einfügen von Folien .I und 5 aus Hartpapier
zusammengepreßt. Dabei kann dieser vor der Pressung getrocknet, gegebenenfalls evakuiert
und mit flüssigen Isolierstoffen, die später erstarren, so durchtränkt werden, daß
die Hohlräume 16 vollkommen ausgefüllt sind.
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Zur Erhöhung der Kapazitätswerte kann man je zwei in verschiedenen
Ebenen aufeinanderfolgende Beläge miteinander galvanisch leitend verbinden. Ein
Beispiel hierfür ist in Fig.2 dargestellt.
Zwischen die festen Isolierstoffe
2o und 21 ist eine Schirmanordnung, bestehend aus den Schirmen 25 und 26, eingebettet.
Diese Schirme sind gegeneinander versetzt und an ihren Überlappungsstellen durch
zweckmäßig hohle, nietenartige Bolzen 22 miteinander verbunden. Die Bolzen können
durch die an sich dünnen lSchirmbeläge, wie aus dem oberen Teil der Fig. 2 ersichtlich
ist, durchgeschlagen werden, so daß sich die Schirme an der Durchstoßstelle etwas
aufbiegen. Die beiderseitigen, über die Schirme vorstehenden Enden der Bolzen sind
vernietet. Der Bolzenschaft kann an den Stellen 23 und 24 geschlitzt sein, so daß
in die hohlen Bolzen eingebrachtes, niedrigschmelzendes Lötmetall sich mit den Bolzen
und den Metallschirmen 25 und 26 elektrisch leitend verbindet. Wenn einzelne oder
alle Schirme mit Zwischenpotentialen der Hochvoltwicklung galvanisch leitend zu
verbinden sind, empfiehlt es sich, die Anschlußleiturug für -die einzelnen Beläge
an die Niete22 festzulöten, indem man sie z. B. in den Niet, wie Fig. 2 zeigt, einsetzt.
Einen anderen Aufbau der LAhschirmung gemäß derlErfindung zeigt Fig. 3. Dieser gestattet
eine sehr einfache Herstellung des ganzen Schirmkörpers. Die einzelnen Beläge 30
liegen zwischen den festen Isolierstoffen 3 1 und 32 und sind voneinander
durch die Isolierschicht 33 isoliert. Hierbei liegen. aufeinan.derfolgende Beläge
schuppenartig aufeinander. Die Herstellung des Schirmkörpers kann dabei in folgender
Weise erfolgen: Von einer Vorratsrolle wird eine Preßspan- oder Papierbahn 32 abgezogen
und einem Kalander oder Preßwalzen zugeführt. Gleichzeitig «-erden den Preßwalzen
von weiteren Vorratsrollen abgezogene :Metallfolien 3o, die sich gegenseitig überdecken,
zugeführt, wobei man zwischen zwei aufeinanderfolgende Metallfolien Papier- oder
Preßspanhänder 33 einlaufen läßt, falls zur gegenseitigen Isolation der Folien nicht
ein Lack- oder Klebemittelanstrich ausreichen sollte. Die ganzen Bänder zusammen
mit einem Deckblatt 32 läßt man in die Druckwalzen einlaufen, wobei man zwischen
Isolierstoff und Metallfolie an allen Stellen .oder nur stellenweise gegebenenfalls
Klebemittel oder erstarrende Isolierlacke zuführen kann. Auf diese Weise .ergibt
sich ein Isolierkörper, der Serien, kapazitäten enthält und dessen ganze Wandstärke
34 unter Umständen i bis 2 mm nicht zu überschreiten braucht. Der als große Bahn
hergestellte Schirmkörper kann bequem auf Vorratsrollen, gelagert werden und nach
Bedarf abgewickelt und um zu schützende Wicklungen bei dem Aufbau eines Hochspannungstransformators
herumgelegt werden. Die Länge der Schirme 3o kann so bemessen werden, daß bei Logenwicklungen
durch einen Schirm mehr als zwei Schraubengänge des Wicklungsleiters überdeckt werden,
während bei Scheibenspulen mehr als zwei Scheibenspulen .gleichzeitig durch einen
einzigen Belag kapazitiv miteinander gekoppelt werden.
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In den Figuren sind die Isolierschichten und die Stärke der Metallfolien
im Verhältnis zu den Spulenabmessungen der Wicklungen übertrieben gezeichnet. Insbesondere
sind die Metallfolien meistens wesentlich schwächer als die sie einhüllenden festen
Isolierstoffe. Da auch in Fig. 3 die zwischen benachbarten Folien liegenden Isolierstoffe
33 meistens noch schwächer sind als die Isolierkörper 32, kann die Folie bei der
Herstellung und beim Zusammenwalzen der einzelnen Schichten auch nicht die in Fig.
3 übertrieben gezeichnete Kröpfung 36 annehmen. Da vielmehr die Ränder der Folie
und Isolierstoffe 33 inniger miteinander verwalzt werden, ist auch der Übergang
der Folie von einer Ebene bzw. Zylindermantelfläche in, die andere gleichmäßiger,
als es aus Fig. 3 hervorgeht. Das Ausfüllen etwaiger Hohlräume 35 läßt sich insbesondere
.bei Verwendung saugfähiger Preßspäne oder Papiere leicht durch Tränken mit in der
Wärme flüssigen Isoliermitteln erzielen. Unter Umständen ist eine völlige Durchtränkung
mit Kunstharz und ein anschließendes Backen des Schirmkörpers unter Druck und Hitze
empfehlenswert. Eine derartige mit Kunstharz behandelte Isolierstoffbahn läßt sich
bei entsprechender schwacher Wandstärke immer noch so gut biegen und rollen, daß
auch ein mit Kunstharz behandelter Schirmkörper mühelos um die zu schützende Wicklung
herumgelegt werden kann.