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Mit flüssigem Isoliermittel gefüllter Spannungswandler Die Erfindung
betrifft einen mit flüssigem Isoliermittel voll gefüllten Spannungswandler in raumsparender
Bauweise, bei welchem die Durchführungen als Ausdehnungsgefäße für das Isoliermittel
dienen, das vertikal zirkulieren kann, und dafür gesorgt ist, daß in den Ausdehnungsgefäßen
abgeschiedenes Wasser und dergleichen Fremdstoffe frei an den durchschlaggefährdeten
Spulen vorbei zum Boden des Wandlers gelangen, wo sie in besonderen Räumen einen
Sumpf bilden können.
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Derartige Spannungswandler ersparen zwar einen besonderen Ölkonservator,
haben aber z. B. den Nachteil, daß sich innerhalb der Ausdehnungsgefäße Feuchtigkeitsniederschläge
mit dem bei Temperaturschwankungen auf und ab steigenden Öl vermischen, das wäßrige
Öl infolge eines höheren spezifischen Gewichtes nach unten sinkt und dabei auch
längs der in die Ausdehnungsgefäße ragenden Anschlüsse der Hochspannungsspulen an
diese selbst gelangt, in sie eindringt und hier rasch zu Zerstörungen der Spule
führt.
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Um dies zu verhindern, ist bereits vorgeschlagen worden, die dem Gehäuse
zugekehrten Mündungen der Ausdehnungsgefäße so weit nach außen zu verlegen, daß
sie außerhalb der Grundrißfläche der Hochspannungsspule zu liegen kommen. Auf diese
Art ist zwar vermieden, daß Feuchtigkeit von oben auf die Hochspannungsspule herabsinkt,
nicht vermieden
ist aber, daß das sich am Boden des Gefäßes im
Raum unterhalb der Hochspannungsspule sammelnde wäßrige Öl, abgeschiedenes Wasser
oder sonstige Fremdstoffe von unter her an die Hochspannungsspule gelangen und auch
dort eindringen.
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Es ist bereits ein Kleinmeßwandler bekanntgeworden, bei welchem der
die Spule tragende Eisenkern mit seinem Rückschlußjoch in einen auf dem Boden des
Wandlergehäuses angebrachten Holzklotz eingelassen ist. Der Holzklotz nimmt dabei
nicht die ganze Bodenfläche ein, vielmehr ist allseitig zu den Wandungen hin noch
ein gewisser Raum ausgespart, in welchem sich Wasser oder sonstige Fremdstoffe sammeln
können, soweit sie nicht als Folge der unbedingt erforderlichen guten Ölzirkulation
wieder einporgerissen werden bzw. überhaupt dort hingelangen. Die sich in den Hochspannungsdurchführungen
bildenden Niederschläge gelangen allenfalls erst dorthin, nachdem sie auf die Hochspannungsspule
herabgesunken und an dieser vorbeigeglitten sind, da die Mündungen dieser Ausdehnungsgefäße
teilweise innerhalb der Grundrißfläche der Hochspannungsspule liegen.
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Nach der Erfindung werden die vorstehend aufgeführten Nachteile in
einfacher Weise dadurch vermieden, daß in an sich bekannter Weise die dein Gehäuse
zugekehrten Mündungen der Ausdehnungsgefäße im Grundriß des Wandlers außerhalb der
Grundrißfläche der Hochspannungsspule liegen und dadurch, daß die der Aufnahme von
Wasser oder sonstigen Fremdstoffen dienenden zusätzlichen Räume an die Gehäusewandungen
angrenzende, sich keilförmig nach unten und nach außen zur Gehäusewandung hin verjüngende
Tröge sind, die unterhalb der durch die tiefste Erstreckung der Hochspannungsspulen
bestimmten Ebene beginnen und von einem gegebenenfalls in den Boden eingelassenen
Rückschlußjoch des Kernes jeweils durch mindestens die eigene Wandung abgeteilt
sind.
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Erst durch die nach dieser Erfindung ausgebildeten Ölsumpftröge in
Verbindung mit der an sich bekannten Anordnung der Mündungen der Ausdehnungsgefäße
außerhalb der Grundrißfläche der Hochspannungsspule wird erreicht, daß, obwohl die
Bauweise raumsparend und die Ölzirkulation gut ist, die Feuchtigkeit aus diesem
Kreislauf herauskommt und nicht mehr schaden kann. Besonders günstig wirkt es sich
dabei aus, daß sich die Tröge nach unten und nach außen zur Gehäusewandung hin keilförmig
verjüngen. Die Spitzenkanten dieser Keile, zu denen die Feuchtigkeit in geradezu
idealer Weise hingeleitet wird, liegen derart außerhalb der sonst guten Ölzirkulation,
daß eine einwandfreie Abscheidung der Feuchtigkeit gewährleistet ist.
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Diese überraschende Erscheinung dürfte zum Teil mit den folgenden
physikalischen Gegebenheiten zusammenhängen. Das Öl hat ein spezifisches Gewicht
von etwa o,89, während Wasser das spezifische Gewicht r hat. Da die Reibungskräfte
bei Öl und bei Wasser relativ sehr klein sind, ist es natürlich, daß ein Öl, das
wasserhaltig ist und infolgedessen ein höheres spezifisches Gewicht enthält (je
nach dem Wassergehalt), schwerer ist als das reine Öl und langsam zu Boden sinkt.
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Diesem Abscheidungsvorgang wirkt nun in jedem beliebigen Wandler die
natürliche Ölzirkulation entgegen. Durch die Verlustwärme des Eisenkernes und die
Ohmschen Verluste in den Wicklungen werden diesen Teilen benachbarte Ölschichten
erwärmt, und es bildet sich eine Strömung so aus, daß das erwärmte leichtere Öl
nach oben hochsteigt und daß kälteres Öl nach unten sinkt. Bei den Ausführungen
der Wandler, wie sie üblich sind, ist es unvermeidlich, daß auch mehr oder weniger
wasserhaltiges Öl durch den Auftrieb vom erwärmten Öl mitgerissen wird.
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Erst die keilförmige Vertiefung des Ölsumpfes nach der Erfindung verhindert
auf ganz sichere Weise, daß das Öl, namentlich das Öl im unteren Teil des Keiles,
mitzirkuliert. Hierzu kommt noch die physikalische Erscheinung, daß das im Keilsumpf
stehende, ruhige Öl sich mit der Zeit vom Wasser trennt, so daß am unteren Teil
des Ölsumpfes sehr stark wasserhaltiges Öl ja bis zu reinem Wasser sich niederschlägt,
während mit der Höhe des Keiles die Wasserhaltigkeit stark abnimmt, so daß an dem
oberen Teil des keilartigen Sumpfes praktisch gutes und nicht wasserhaltiges Öl
vorhanden ist.
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Ein flacher Ölsumpf hingegen kann infolge seiner geringen Tiefe auch
nicht entfernt zu einer wirklichen Trennung des stark wasserhaltigen Öles und des
guten Öles führen.
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Vorzugsweise werden die Enden der Hochspannungswicklung an den beiden
Stirnseiten herausgeführt, rechtwinklig nach oben abgebogen und laufen in dem Gefäß
der zugehörigen Durchführung vorzugsweise mittig weiter.
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Zur Verwirklichung einer besonders gedrängten Bauweise wird, wie an
sich bekannt, die Hochspannungsspule und die von ihr umfaßte Niederspannungsspule
auf dem oberen, zweckmäßigerweise horizontalen Schenkel eines Zweischenkelkernes
angeordnet, und das Gehäuse des Wandlers umfaßt in ebenfalls bekannter Weise mindestens
die obere Hälfte der z. B. zylindrischen Spule mit möglichst kleinem, nur durch
die dielektrischeii Mindestwerte sowie durch eine ausreichende Ölzirkulation bedingtem
Abstand.
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Der Wandler läßt sich nach der Erfindung weiter dadurch vorteilhaft
gestalten, insbesondere im Aufbau, Montage, Auseinanderbau vereinfachen, indem der
Boden des Gehäuses lösbar mit den Wandungen verbunden wird, so daß sich alle aktiven
Teile durch den Boden sehr einfach ein- und wieder ausbauen lassen. Zweckmäßigerweise
erhält dabei der Boden eine Tasche zur Aufnahme des unten verlaufenden Rückschlußjoches
des Kernes; die das Rückschlußjoch z. B. an fünf Seiten umfassende Tasche kann z.
B. so ausgebildet werden, daß sie die Bleche nur durch Pressung zusammenhält, so
daß besondere Kernpreßschrauben, Nieten u. dgl. entfallen.
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Vorzugsweise wird die Tasche durch einen inneren Vorsprung des Gehäusebodens
gebildet, der
an seiner oberen Kante gegebenenfalls in eine z. B.
schräg nach außen und abwärts verlaufende'Wandung der zur Aufnahme von Wasser und
anderen Verunreinigungen dienenden Tröge übergeht.
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Der Boden kann in einfacher Weise durch Gießen, Pressen oder dergleichen
Fertigungsmaßnahmen in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
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Für den Betrieb des Wandlers ist es vorteilhaft, die für eine ausreichende
Isolation nötige Ölmenge um so viel zu vergrößern, wie für den Raum des Ölsumpfes
erforderlich ist. Auf diese Weise wird verhütet, daß das mit Fremdstoffen angereicherte
Öl am Ölkreislauf teilnimmt.
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In der Zeichnung ist ein zweipolig isolierter Spannungswandler mit
Ölfüllung veranschaulicht. Fig. i zeigt einen teilweise geschnittenen Aufriß, während
Fig. 2 einen teilweise geschnittenen Seitenriß wiedergibt.
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Um den oberen waagerechten Schenkel i des in üblicher Weise aufgebauten
Kernes ist ein Isolierrohr 2 für die Niederspannungswicklung 3 aufgebracht. Letztere
ist wiederum von einem Isolierrohr .I für die Hochspannungswicklung 5 und weiter
außen von dieser Wicklung selbst umfaßt.
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An den Stirnseiten der Spulen oder Spulenkörperflansche treten oberhalb
des Eisenkernes die hochspannungsseitigen Anschlüsse 6 aus (Fig. 2), die in die
Durchführung rechtwinklig abgekröpft und in dein zugleich als Ölausdehnungsgefäß
dienenden Hohlraum der Durchführung mit den nach außen leitenden Anschlüssen verbunden
sind. Die Anschlüsse bestehen aus einem Anschlußbolzen 7 mit äußerem Befestigungsmittel
8, einer Gummidichtung 9 und einer Haube To, die mittels der Befestigungsmittel
8 und des ein Widerlager bildenden Bundes des Anschlußbolzens 7 fest mit dem Porzellankörper
i i verbunden wird. Dieser Körper i i ruht über einer Dichtung 12 auf dem oberen
Teil des Gehäuses und ist mittels der Befestigungen 13 und 14. lösbär mit dem Gehäuse
15 verbunden. Das Gehäuse ruht auf einem Fuß 16 (Fig. i) und weist einen als Abschluß
des einteiligen Gehäusekörpers dienenden Boden 17 auf, der mittels Schrauben 1S
über eine Dichtung 1g mit dem Gehäuseflansch lösbar verbunden ist.
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Der Ölsumpf wird von dem keilförmig nach unten verjüngten Raum 2o
aufgenommen. Nach außen hin setzt sich dieser Raum in das Gehäuse 21 für die Sekundärklemmen
fort; er ist durch einen Deckel 22 verschlossen, der sich über eine Dichtung 23
am Gehäuse abstützt. Die Sekundärklemmen für die Niederspannung haben je eine vollständige
Durchführung 24., außerdem ist eine Erdungsklemme 25 vorgesehen. Für die Sekundärklemmen
ist ferner eine als Kabelsteckbüchse ausgebildete Zuführung 26 (Fig. 2) vorgesehen;
außerdem ist der Sekundärkasten mit einem Blindv erschluß 27 ausgestattet.
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Das Rückschlußjoch des Kernes ruht auf dem Boden 17 (Fig. i) des Gehäuses
15 und wird zugleich von einer im Querschnitt U-förmigen Tasche 3o allseitig umfaßt,
die sich als Teil des Bodens in den Innenraum des Gehäuses erstreckt und den Kern
sowie die Spulen sicher hält. Von der oberen abgerundeten Kante 31 der Tasche 30
läuft schräg nach außen und unten eine Wand 3z, die zusammen mit der ihr zugekehrten
Gehäusewand und den Flanschen des Kastens für die Sekundärklemmen ein eigenes Gehäuse
für den Ölsumpf bildet, in dem sich außer mechanischen Verunreinigungen des Öls
auch das insbesondere aus der Durchführung herabsinkende, feucht gewordene Öl sowie
auch etwa ausgeschiedene Flüssigkeit sammelt.