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Potentialsteuerung für Isoliertransformatoren Die Erfindung bezieht
sich auf Isoliertransformatoren für Stromrichter od. dgl. Während bei gewöhnlichen
Transformatoren, Spannungswandlern od. dgl. einzelne Teile durch Anschluß an bestimmte
Wicklungsstellen ohne weiteres auf ein bestimmtes Potential gebracht werden können,
weil hier die Wicklung selbst als Spannungsteiler benutzt werden kann, steht bei
Isoliertransformatoren unmittelbar nur das Hochspannungs- und Erdpotential zur Verfügung.
Nun muß aber, um die elektrischeBeanspruchung für die einzelnen Isolierteile festzulegen
und um mit einem Minimum an Platz und Baustoff auskommen zu können, den einzelnen
Teilen des Isolierwandlers ein bestimmtes Potential vorgegeben werden, insbesondere
wird man darauf ausgehen, dem die Niederspannungs-und die Hochspannungswicklung
tragenden Kern und den mit ihm verbundenen Armaturenteilen ein mittleres Potential
zu geben. An sich steuert sich das Potential des die Nieder- und die Hochspannungswicklung
tragenden Eisenkerns, wenn er nicht leitend an ein bestimmtes Potential angeschlossen
ist, rein kapazitiv im Verhältnis der Kapazitäten ein. Während sich aber die Kapazitäten
zwischen den Wicklungen und dem Eisenkern verhältnismäßig leicht berechnen lassen
und in vielen Fällen, z. B. bei symmetrischer Bauart, einander gleich sind, ist
die Kapazität des Kerns und des gegebenenfalls mit ihm verbundenen Zwischenflansches
und sonstiger Armaturteile gegen die auf HV-Potential liegenden Teile, wie Klemmenkopf
und HV-Ableitung und die Kapazität des Kernes und der mit ihm verbundenen Teile
gegen auf Erdpotential liegende Teile (HV-Ableitung, Erde) kaum im voraus berechenbar.
Im allgemeinen werden diese Kapazitäten sehr ungleich sein, so daß
auch
bei vollkommen gleichen Kapazitäten zwischen den Wicklungen und dem Eisenkern und
bei symmetrischem Aufbau der Hoch- und Niederspannungswicklung das Kernpotential
im allgemeinen weit von dem Mittelpotential abweichen wird. Man könnte durch Anwendung
verschiedener Spulenformen, verschiedener Isolationsabstände; verschiedener Dielektrika
einen entsprechenden Kapazitätenausgleich versuchen. Dadurch würde aber die Herstellung
solcher Transformatoren" erschwert, und man wird "nie in der Lage sein, sie mit
einem Minimum an Platz undBaustoffaufwand zu bauen.
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Auch mit fest angeordneten Steuerschirmen, wie sie ebenfalls schon
vorgeschlagen wurden, kommt man nicht zum Ziel, weil diese für den jeweiligen Betriebsfall
besonders ausgelegt werden müssen. Ein bequemes und universelles Arbeiten ist mit
festen Schirmen also nicht möglich.
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Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten. Erfindungsgemäß werden
die Unterschiede in den Außenkapazitäten, also in den Kapazitäten zwischen dem Kern
und den nicht zur Wicklung gehörenden, an Erde oder Hochspannungspotential liegenden
Teilen durch einen oder mehrere, vorzugsweise von außen einstellbare elektrostatische
Schirme ausgeglichen, derart, daß die Summenkapazitäten des Kerns und etwa mit ihm
verbundener Armaturenteile gegen die Hochspannung und gegen Erde einander gleich
sind, so daß der Kern kapazitiv auf das Mittelpotential eingesteuert wird. Zu diesem
Zweck werden die elektrostatischen Schirme am besten schwenk- oder verschiebbar
angeordnet. Eine besonders -wirksame kapazitive Regelung erhält man dadurch, daß
man bei Isoliertransformatoren, bei denen auf dem einen Schenkel die Hochspannungswicklung,
auf dem anderen die Niederspannungswicklung sitzt, die Schirme derart anordnet,
daß sie bei der Verschwenkung oder Verschiebung gleichzeitig vom Hochspannungsteil
entfernt und dem Niederspannungsteil genähert werden, oder umgekehrt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt im Schema die kapazitiven Verhältnisse eines solchen
Isoliertransformators; Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild der kapazitiven Verhältnisse
mit Kondensatoren.
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In Fig. 1 ist C1 die durch einen gestrichelten Kondensator angedeutete
Außenkapazität zwischen dem Transformatorkern i und den mit ihm verbundenen, durch
2 angedeuteten Armaturteilen und den an Hochspannungspotential liegenden Teilen
3 mit Ausnahme der Hochspannungswicklung 4. C2 ist die Außenkapazität der Teile
1, 2 gegen Erde. C3 ist die Kapazität zwischen der Hochspannungswicklung 4 und der
normalerweise mit dem Kern i verbundenen Schubwicklung 5, und schließlich ist C4
die Kapazität zwischen der Niederspannungswicklung 6 und der Schubwicklung 7 sowie
dem Kern i. Im allgemeinen ist Cl -I- C3 nicht gleich C2 -f- C4, so daß also die
Teile i und 2 kapazitiv nicht auf das Mittelpotential eingesteuert werden. Es müssen
noch Hilfskapazitäten C5, C6, Fig. 2, zum Ausgleich herangezogeil werden, die, wie
Fig. 3 zeigt, beispielsweise durch verstellbare Schirme 8, 9 gebildet werden. Die
Schirme sind, wie-- gestrichelt angedeutet, schwenkbar gelagert und mit einer Verstelleinrichtung
io verbunden, die durch einen Zwischenflansch 1i, der die beiden Isolierteile 12,
13 des Transformatorgefäßes zusammenhält, herausgeführt ist. DerZwischenflansch
i i, die Schirme 8, 9 sind mit dem Transformatorkern i leitend verbunden. Die Schirme
können derart geschwenkt -werden, daß bei Annäherung des Schirmflügels 81 an die
Hochspannungswicklung 4 gleichzeitig der Schirmflügel 82 von der Niederspannungswicklung
6 entfernt wird. Dadurch ändern sich dieKorrekturkapazitäten C5, C6, die gestrichelt
durch Kondensatoren angedeutet sind. Die Schirme können nun ohne weiteres derart
eingestellt werden, daß die Summe der ungeradzahligen Kapazitäten in Fig.2 gleich
der Summe der geradzahligen Kapazitäten -wird. Dann haben der Kern 'und die mit
ihm verbundenen Armaturteile sowie die Schubwicklung genau Mittelpotential, und
das Dielektrikum zwischen Hoch- bzw. Niederspannungswicklung und Schubwicklung kann
gleichartig ausgeführt werden, gleichartige Isolationsabstände erhalten, und es
ist auch gleich stark belastet.
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Während in Fig. 3 die Schirme 8, 9 schwenkbar angeordnet sind, sind
sie in Fig. 4 und 5 verschiebbar gelagert und können durch eine durch den Zwischenflansch
11 herausgeführte Kurbel 14 verstellt werden. Ist, wie in Fig.6, das Isoliergefäß
15 nicht durch einen Zwischenflansch unterteilt, dann können die Schirme 8, 9 mittels
einer im Innern des Isoliergefäßes verlegten Isolierröhre oder Stange 16, die zu
einem Verstellarm 17 im Sockel 18 führt, verschwenkt werden.
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Die Schirme werden an allen Stellen gut gerundet, um mit Sicherheit
in den verschiedenen Schirmstellungen Entladungen zu vermeiden. Auf der den Wicklungen
zugekehrten Seite werden sie am besten mit einer genügend starken Schicht hochwertigen
Dielektrikums versehen.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß trotz der schwer berechenbaren
Außenkapazitäten der Eisenkern und die mit ihm verbundenen Armaturteile infolge
der Einstell- und Korrekturmöglichkeit der Schirme bequem und sicher' auf das Mittelpptential
eingesteuert werden können. Dadurch läßt sich mit einem Minimum an Platz und Baustoff
ein solcher Isoliertransformator herstellen. Ein wesentlicher Vorteil der Anordnung
besteht besonders noch darin, daß die Einsteuerung des Kernes auf Mittelpotential
von außen, also ohne Ausbau aus dem Gefäß, ohne Ablassen der Isolierflüssigkeit
u. dgl. erfolgen kann.