AT130550B - Lagenweise Hochspannungswicklung mit axial gesteuerter Spannungsverteilung der Lagenenden vom End- zum Anfangspotential, insbesondere für Transformatoren, Meßwandler oder Drosselspulen. - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Lagenweise   Hochspannmgswieldung mit   axial gesteuerter Spannungsverteilung der Lagenenden vom   End-zum Anfangspotential,   insbesondere fiir Transformatoren,   Messwandler oder Drosselspulen.   
 EMI1.1 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 dem äusseren Umfang abgekröpft und längs der   Seheibenspule   14 wieder auf den Umfang der Lagenwicklung heruntergeführt. Dann wird die nächste Lage der   Wicklung   ausgeführt, am Ende wieder die   Seheibenspule-M hochgewiekelt   und so fort, bis man in der Spule die nötigen Windungen untergebracht hat. Jeder Lagenwicklung ist somit eine Endscheibenwicklung 14 zugeordnet.

   Diese Wicklungsanordnung hat den Vorteil, dass keine Lötstellen in der Wicklung vorhanden sind,   m vil   diese aus Lagen-und Scheibenwicklungen zusammengesetzte Hoehspannungsspule von Anfang bis Ende   durehgewiekelt   ist. 



   Nach Fig. 4 erden zwischen die Scheibenspulen 14 noch geschlitzte Metallscheiben 12 gesetzt, durch 
 EMI2.2 
 selbst spiralig aufgesehlitzt wird, als Windungen mit zu benutzen. Auch kann in den   Spiralschlitz   der Draht 15 wieder spiralig eingelegt werden. Auch dieser durch die Scheiben 12 eingenommene Raum kann besser ausgenutzt werden, wenn an Stelle des Drahtes die Spule von aussen nach innen gewickelt wird, so also, dass zu jeder Lagenwicklung eine radial nach aussen und eine radial von aussen nach innen gewickelte Scheibenspule gehört.

   Dadurch, dass die Potentiale der räumlich verschieden hoch liegenden Verbindungspunkte nebeneinanderliegender Lagen entweder durch leitende Scheiben oder durch die Wicklung selbst radial bis zu einer gemeinsamen Höhe, dem gemeinsamen Aussendurchmesser der Wicklung, herausgeführt sind, ergibt sich die Trennung der Lagen höheren Potentials von denen niedrigeren Potentials. 



   Da die Spule bis zum Ende ihrer ersten Lage gegen   das "\nfang8potential   nur eine geringe Spannungsdifferenz hat, kann sie nach Fig. 3 und 4 in einen geschlitzten Metallkörper 16 eingewickelt werden, der sie zusammenhält und gegen   Auseinanderreissen   bei Kurzschlüssen schützt. Dieser Spulenkörper kann auch, wenn er einen Eisenkern umgibt, als einlagige   Unterspaunungswicklung   eines Transformators benutzt werden, indem die Unterspannung rechts und links vom   Sehlitz   abgenommen oder angeschlossen wird. Hiedurch wird ein dichtes Aneinanderlegen der beiden Wicklungen und damit eine sehr geringe Streuspannung sowie eine niedrige Kurzschlussspannung erreicht.

   Werden mehr als eine Unterspannungs-   w indung benötigt,   so kann man das Rohr des   Metallspulenkörpers16   schraubenförmig und die Flansche spiralig aufschneiden. Ein derart aufgeschnittener Spulenkörper stellt dann die Unterspannungswicklung dar. 



   Man kann auch den umgekehrten Weg gehen und den   Spulenkörper   gemäss Fig. 5 gleich aus der aus Profildrähten 17   bestehenden Unterspannungswieklung   herstellen. Die Profilierung kann dabei auch   ähnlich   einer solchen sein, wie man sie bei Metallschläuchen verwendet, derart, dass die einzelnen Profilteile ineiandergreifen. Zur leichteren Herstellung eines solchen Spulenkörpers können die Windungen auf einen Träger 18 aus Isoliermaterial oder aus mit einem Isolierüberzug versehenen Metall   aufgewickelt werden.   Der Träger kann auch rechen-oder kammartig ausgebildet sein, um als Abstandshalter der einzelnen Windungen zu dienen. Seine Enden umfassen dabei im Bedarfsfalle noch zangenartig die den   Spulenkastenflanseh   bildenden Windungen.

   Der so gebildete Spulenkörper mit dem Träger wird in Isolierlack oder Emaille eingetaucht, bis die für die Windungsspannungen notwendige Isolation erreicht ist und bis sie die Spannungsdifferenz gegen die erste Oberspannungslagenwicklung aushält. Dies Verfahren kann so lange fortgesetzt werden, bis die Zwischenräume vollständig ausgefüllt sind und die Windungen mit dem Isolierstoff zusammen einen festen, elektrisch und mechanisch widerstandsfähigen Spulenkörper darstellen, in den die   Oberspannungswieklung   in der vorher beschriebenen Weise eingebracht werden kann. 



   Die Oberspannungsspule ist in diesem Fall dreiseitig umschlossen, die Hochspannung wird an der offenen vierten Seite, ungefähr in der Mitte des   äusseren Umfanges, abgenommen   und fällt nach den beiden   Spulenkörperflanschen   hin in Höhe der jeweils doppelten Lagenspannung ab. Zufolge dieser gestaffelten Spannungsverteilung wird auch die   Staubniederschlagsgefahr   auf dem Umfang der Spule vermindert. Bekanntlich richten sieh auf blanken Metallteilen Fäserchen und Staubpartikelehen zufolge der elektrostatischen Kräfte auf, saugen sich voll Feuchtigkeit und bilden dann Spitzen, die beim Auftreffen von Überspannungswellen zur sogenannten lonenwolkenbildung und damit zu Überschlägen Veranlassung geben.

   Aus diesem Grunde werden die radialen Metallscheiben 12 bzw. 13 allseitig mit einem Isolierüberzug versehen, der so stark sein muss, dass er der jeweiligen doppelten Lagenspannungsdifferenz entspricht. Auch die auf dem äusseren Umfang in der Mitte liegende   Eingangswindung 79 wird   mit einer derartigen Isolierschicht versehen. Wenn die Eingangswindung 19 in ihrer Längenausdehnung verhältnismässig breit gemacht wird, dann werden die auf die Spule auftreffenden Wanderwellenreflexionen durch die Kapazität der Windungslagen gegeneinander und der eingelegten radialen Metallseheiben 12 bzw. 13 sehr stark verflacht. Um noch eine glatte Oberlläehe der Oberspannungsspule zu bekommen, wird der ganze Spulenkörper in   Isolierlack   eingetaucht und so das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert.

   Allerdings würde die Feuchtigkeit in diesem Fall sehr wenig   sehaden,   weil nirgends erhebliche Spannungsdifferenzen und Feldkontraktionen auftreten, wo sieh Feuchtigkeit und Staub und   Ölausscheidungen   

 <Desc/Clms Page number 3> 

 niederschlagen könnten.

   Trotzdem ist es   möglich,   insbesondere bei in Luft, Gas oder in Sand   angeordneten,   jedenfalls nicht in Isolierflüssigkeit befindlichen Wicklungen für   Troekenapparate noch   den Spulenumfang mit einem Isoliermantelrohr so zu umgeben und mit der   Hochspannung   an einer Stelle in der Mitte des Rohrumfanges   hindurchzugehen,   zumal ja die   innere'Mantelfläche   des   Isolierrohres   20 zu beiden Seiten in axialer Richtung durch die darunterliegende Oberspannungswicklung potential gesteuert wird.

   Dies ist insbesondere dann   erforderlich, w enn   der Spulenkörper 16 gemäss Fig. 4 auf einen Eisenkern 21 angeordnet und die radiale Spannungsdifferenz des Endpotentials gegen den annähernd auf Anfangspotential befindlichen Eisenkern und oder bei   Drehstromtransformatoren   die Spannungsdifferenz zwischen den einzelnen   Phasenwicklungen   nicht durch einen entsprechend grösseren Abstand aufgenommen werden soll oder in dem Zwischenraum an Hochspannungswicklungspunkte angeschlossene Potentialsteuerbleche angeordnet werden. 



   Kommt es darauf an, diesen Abstand sehr klein zu halten, so kann, wie die Fig. 4 zeigt, das Isoliermantelrohr 20 auf seinem äusseren Umfang mit einer   Metallschicht.   22 versehen und eine Durchführung 2. 3 als Herausführung für die Hochspannung benutzt werden, die mit dem Isoliermantel 20 ein Stück bildet. 



  Die Metallschicht 22 geht in diesem Falle bis in die untere Hohlkehle des Vorsprunges 24 der Durchführung   23,   so dass die herausgeführten Potentiale der   Oberspannungswieklung   zu der annähernd auf Anfangspotential befindliehen Metallisierung 22 senkrecht stehen und demzufolge Feldkontraktionen auch hier vermieden sind. 



   Um die   Durrhführungslänge   nicht für die ganze Spannungsdifferenz der Hochspannung gegen Erde ausführen zu müssen, kann auf dem Mantel die Metallisierung 22 um die Durchführung 23 herum in mehrere konzentrische Ringe unterteilt werden. Diese Metallringe können dann auch noch durch den Mantel 20 hindurch an die zugehörigen   Hochspannungspotentiale   angeschlossen   w   erden. 



   Auf die Oberspannungswicklung 25 kann erfindungsgemäss nach Fig. 6 eine   zw eite konzentriseh   dazu liegende Oberspannungswicklung 26 derart spiegelbildlich aufgewickelt werden, dass die herausgeführten Wicklungsteile gleichen Potentials sieh an der Trennstelle 27 einander gegenüberstehen. Ob nun die beiden Wicklungen nach Fig. 6 und 7 parallel oder nach Fig. 8 hintereinandergesehaltet sind, immer entsteht an der   Berührungsfläche   ein axial verlaufender Spalt mit   axialer Potentialsteuerung,   aus welchem Grunde auch hier wieder Feldkontraktionen vermieden sind.

   Um aber die beiden Wicklungen nach Fig. 8 in Serie zu schalten, werden die einzelnen spiegelbildlich sich gegenüberstehenden zu einandergehörigen Wicklungsabteilungen miteinander verbunden oder metallisch dicht aneinandergelegt, so dass eine an sich bekannte, in Spiralform angeordnete Wicklung entsteht. In beiden Fällen wird zuerst die innere Wicklung 25 hergestellt und um diese herum die äussere 26 in umgekehrter Reihen- 
 EMI3.1 
 sodann die Lagenwicklung 29 herzustellen, geht mit der   Metallscheibe 30   oder Draht nach unten und wickelt im Falle der Parallelschaltung die nächste   Scheibenwicklung 31   und so fort, und im Falle der Hintereinanderschaltung verfährt man genau so, nur dass man die Windungen der einen 25 wie der andern Wicklung 26 an dem Umkehrpunkt aufschneidet und sie miteinander an der Trennstelle 27 verbindet. 



   Die das   End- bzw. Hochspannungspotential fÜhrende Windung 19 liegt   ungefähr in der Mitte der beiden Wicklungen 25,26 und muss zum   Anschluss     herausgeführt werden. Dies   ist auf sehr einfache Weise mit einer verhältnismässig kleinen Durchführung 32   möglich,   da man sie mit   zwangsmässig durch   die Wicklungslagen gesteuerten Potentialbelegen 33 ausführen kann. Um ein bequemes Aufspulen der   zweiten Wicklung 26 zu ermöglichen, wird   ein Isolierring 34 auf die   Eingangswindung 19 aufgebracht,   
 EMI3.2 
 unterbrochenen Lagenverbindungen hindurchgeführt und auf der andern Seite   weitergewickelt.

   Um   auch die Potentialverteilung dieses Ringes   34 von   innen nach aussen   zuangsmässig   potential zu steuern, können Metallringe eingelegt werden, die mit den zugehörigen Lagen leitend oder kapazitiv verbunden sind. Ausserdem können die eingelegten geschlitzten Metallringe als Windungen mitangeschlossen   w   erden. 



  Die Durchführung 32 kann, wie in Fig. 7 durch den Hoehspannungspfeil angedeutet, auch in Längsriehtung des Spaltes 27 liegen. 



    Da nun die Wicklungen 25, 26 auf ihrem ganzen Umfang nur eine verhältnismässig geringe Spannung   gegen das Anfangspotential führen, können sie von einem radial geschlitzten Metallgehäuse   85   umschlossen   werden. Die Unterspannungswicklung 36   befindet sich auf dem Eisenkern 21. 



   Das allseitig geschlossene Metallgehäuse   85   kann jedoch auch wieder seinerseits die Unterspannungswicklung bilden. Dann erden die vier Seitenwände des Gehäuses bei entsprechender Isolierung paarweise oder alle vier in Serie geschaltet. Ausserdem können zur Vermehrung der   Unterspannungswin-   dungen die Rohrteile, wie bereits früher erwähnt,   schraubenförmig   und die Flansche des Gehäuses bzw. Spulenkörpers spiralig aufgeschnitten werden. Da in diesem Falle eine   Wicklung   die andere voll umfasst, ist die   Streuspannung und   somit auch die   Kurzschlussspannung   eines derartigen Transformators ein Minimum. 



   Die Oberspannungswieklung 25,26 ist sodann durch die starke   Unterspannungswicklung   umfasst, so dass auftretende   Kurzsrhlusskräfte   durch sie aufgenommen werden können. Ausserdem   kann   der ganze 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 von der Kernbefestigung aus entsprechend radial und axial abgestützt werden, was in diesem Falle um so leichter ist, da man auf eine etwa sich hiedurch ergebende Beschädigung der empfindlichen Oberspannungswicklung keine Rücksicht zu nehmen braucht. Zufolge der geringen   Kurzschlussspannung   und der gegeringen   Streuung   sind Wirbelstromverluste ein Minimum. 



   Bei kleinen und mittleren Apparaten können bei Nichtverwendung von Mänteln die radial geschlitzen Potentialseheiben   12, 13 oder Scheibenwicklungen 14 über   den Umfang der Wicklung herausstehen, so dass dadurch eine   künstlieh   vergrösserte Oberfläche als   Kühlfläche geschaffen   wird. 



   Bei grossen   abzuführenden     Wärmemengen,   beispielsweise bei Leistungstransformatoren, genügt aber die natürliche Kühlung nicht mehr. Hier kann man, wie Fig. 9 zeigt, durch die hohl ausgebildeten, über isolierende Rohrverbindungen 36 hintereinander geschalteten Potentialscheiben 12 bzw. 13 Druckluft oder ein anderes flüssiges oder gasförmiges normaltemperiertes oder   unterkühltes   Isoliermittel hindurehdrücken. Da man in den meisten Fällen mit höherem Anfangsdruck arbeiten muss, wird hiebei auch die Expansionskälte mit zur Wärmeabfuhr ausgenutzt. 



   Die zwischen den radial nach aussen geführten Scheibenspulen 14 als Fortsetzung der Lagenspulen liegenden geschlitzten Hohlseheiben 12 bzw. 13 nehmen nun die Wärme aus diesen Spulen heraus, die 
 EMI4.2 
 des Kühlmittels so gewählt, dass es entsprechend der zunehmenden Spannung der Wicklung von rechts   (Anschlussstutzen   37) und links nach innen zu der hohlen Eingangswindung 19 hin fliesst. Der hohlen   Eingangswindung   gibt man ungefähr eine den Lagenwieklungen entsprechende Länge, damit sie die Wärme aus den Lagenwindungen heraustransportiert. An ihr ist die   Austritts- bzw. Ausblasooffnung 38   für das Kühlmittel angesetzt, deren Rohr 39, wenn es aus Metall besteht, gleichzeitig als Hochspannung-   anschluss   dienen kann.

   Das Rohr führt im Falle des Umgebens mit einem Isoliermantel 20 durch den   Durchführungsisolator   23 bzw. 32. Um ein Pfeifen bei hoher Austrittsgeschwindigkeit der frei ausgeblasenen Kühlluft zu vermeiden, erweitert sich die Öffnung vorteilhaft zu einem Trichter bekannter Ausführung. 



   Genügt diese Wärmeabfuhr noch nicht, so wird auch der Spulenkörper 16 hohl ausgeführt oder es können zwischen die einzelnen   Widdungslagen   eingebettete und oder als Windungen angeschlossene Hohlrohre für sich vom Kühlmittel durchflossen oder in den   Kühlstrom   mit eingeschaltet werden. 



  Schliesslich kann man, wenn die Unterspannungswicklung den Spulenkörper, wie in Fig. 5 gezeigt, bildet, diese selbst hohl ausführen und so die in der Unterspannungsspule entstandene Wärme und einen Teil der darüber befindlichen   Hoehspannungsspulenwärme   abführen. Hiebei können in bezug auf den Luftstrom alle   Unterspannungswindungen   hintereinander oder auch ein Teil derselben zwecks geringer Temperaturdifferenz zwischen Ein-und Austritt des Kühlmittels parallel geschaltet werden. 



   Wird die nach der Erfindung ausgebildete   Horhspannungsspule   bzw. der sie tragende Eisenkern isoliert aufgestellt, so kann an die Eingangslage 19 das Anfangspotential bzw. Erde und an die innerste Wicklungslage die Hochspannung angeschlossen werden. Dann verteilt sich die Spannung in umgekehrter Weise wie an Hand der Figuren beschrieben. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Lagenweise Hochspannungswicklung mit axial gesteuerter Spannungsverteilung der Lagenenden vom End-zum Anfangspotential, insbesondere für Transformatoren, Messwandler oder Drosselspulen, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentiale des Verbindungspunktes je zweier aufeinanderfolgender Lagen radial an den Spulenumfang herausgeführt sind.

Claims (1)

1. 2. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herausführen der Potentiale radial geschlitzte volle oder hohle Metallscheiben verwendet sind.

   3. Hochspannungswicklung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Windungen jeder Lage als Scheibe radial nach aussen hochgewickelt ist.

   4. Hochspannungswicklung nach Anspruch 2, dadureh gekennzeichnet, dass die Verbindung der obersten Windung der Scheibenspule mit dem Anfang der nächsten Lage durch den Schlitz einer radialen Scheibe erfolgt.

   5. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlitzte Scheibe selbst eine Windung bildet.

   6. Hochspannungswicklung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlitze Metallseheibe durch eine zweite, gegenläufig gewickelte Scheibenspule gebildet ist.

   7. Hoehspannungswieklung nach Anspruch 1 und einem der Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen auf annähernd Anfangspotential befindlichen geschlitzten Metallspulenkörper gewickelt ist.

   8. Hoehspannungswieldung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlitzte Metallspulenkörper als Unterspannungswiellung benutzt wird.

   9. Hochspannungswicklung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr des Metallspulenkörpers durch schraubenförmiges Auf schneiden die Windungen der Unterspannungswicklung ergibt. <Desc/Clms Page number 5>

   10. Hochspannungswicklung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche des Metallspulenkörpers durch spiraliges Aufschneiden Windungen der Unterspannungswicklung bilden.

   11. Hochspannungswicklung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Profildrähten gewickelte Unterspannungsspule die Form eines Spulenkastens besitzt und die Oberspannungsspule aufnimmt.

   12. Hochspannungswicklung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Windungen der Unterspannungswicklung durch als Abstandhalter ausgebildete Träger in ihrer Lage festgehalten sind.

   13. Hochspannungswicklung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger auch die den Spulenkastenflansch bildenden Windungen mit umfassen.

   14. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1 und einem der Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Spulenumfang mit den beiden potentialgesteuerten Teilflächen sowie die Eingangslage von einem Isoliermantelrohr umgeben sind.

   15. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Metallisierung der Aussenfläche des Isoliermantelrohres das Endpotential durch eine Herausführung zugänglich ist.

   16. Hochspannungswicklung nach Anspruch l oder einem der Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberspannungswieklung eine zweite konzentrisch dazu liegende Oberspannungswicklung derart spiegelbildlich aufgewickelt ist, dass die radial herausgeführten Wicklungsteile gleichen Potentials einander gegenüberliegen.

   17. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass beide Wicklungen parallel oder die jeweils spiegelbildlichen Wicklungsteile hintereinander geschaltet sind.

   18. Hochspannungswicklung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Endpotential liegende innerste Windung mit einer Durchführung durch die Oberspannungswicklung herausgeführt wird.

   19. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungs- durchführung Belege enthält, die mit den zugehörigen Potentialpunkten der Oberspannungswir klung verbunden sind.

   20. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Querschnitt des in der Wicklung befindlichen Teiles der Durchführung entsprechender Isolierung in die Oberspannungswicklung eingelegt ist und Öffnungen enthält, durch welche die Verbindungen der Wicklungslagen erfolgen.

   21. Hochspannungswicklung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring der Lagenzahl entsprechende geschlitzte Metalleinlagen hat.

   22. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlitzten Metalleinlagen selbst als Windungen angeschlossen sind.

   23. Hoehspannungswissklung nach Anspruch l oder einem der Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberspannungswicklung allseitig von. einem geteilten leitenden Spulenkasten umschlossen ist.

   24. Hochspannungswieklung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der radial geschlitzte, allseitig geschlossene metallische Spulenkasten die Unterspannungswicklung bildet und die ganzen oder die einzelnen, in Windungen aufgeteilten Wände parallel oder in Serie geschaltet sind.

   25. Hochspannungswieklung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberspannungswieklung für sieh oder mit der den Spulenkasten bildenden Unterspannungswicklung gemeinsam gegen Kurzschlusskräfte bandagiert ist.

   26. Hochspannungswickll1ng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial herausgeführten Potentialscheiben zwecks Kühlung über den Wicklungsumfang hinausragen.

   27. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialscheiben zwecks künstlicher Kühlung hohl ausgebildet und ihre Hohlräume untereinander verbunden sind.

   28. Hochspannungswicklung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der radial geschlitzte Spulenkörper ebenso wie die Eingangswicklung hohl ausgebildet sind und letztere einen Ansatz für die Ausblaseöffnung besitzt.

   29. Hochspannungswicklung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagen der Oberspannungswicklung Kühlkörper eingebaut sind, die in den Luftstromkreis der radialen Potentialscheiben einbezogen sind.

   30. Hoehspannungswicklung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterspannungs- wicklungsdrähte selbst hohl sind und vom Kühlmittel durchströmt werden.