DE1139579B

DE1139579B - Winding arrangement for transformers and reactors with gaseous dielectric

Info

Publication number: DE1139579B
Application number: DEW24600A
Authority: DE
Inventors: Paul Narbut
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1957-12-06
Filing date: 1958-12-06
Publication date: 1962-11-15

Description

Wicklungsanordnung für Transformatoren und Drosselspulen mit gasförmigem Dielektrikum Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für Transformatoren und Drosselspulen, die in einem gasförmigen, Fluor enthaltenden Dielektrikum eingesetzt ist. Die Aufgabe der Erfindung geht dahin, derartige Apparate mit einem hohen Widerstand gegen überschläge auszuführen, um sie weitgehend stoßfest zu machen und damit unerwünschte Koronaerscheinungen und Überschläge in dem gasförmigen Medium möglichst zu unterbinden.Winding arrangement for transformers and reactors with gaseous Dielectric The invention relates to a winding arrangement for transformers and reactors used in a gaseous, fluorine-containing dielectric is. The object of the invention is to provide such apparatus with a high resistance execute against rollovers in order to make them largely shockproof and thus undesirable To prevent corona phenomena and flashovers in the gaseous medium as much as possible.

Bei Transformatoren und Drosselspulen, deren aktiver Teil durch über ihn geleitete flüssige, Fluor enthaltende Verbindungen im Verdampfungsverfahren gekühlt wurde, hatte man bisher auf feste Isolationsbarrieren zwischen den Wicklungen und deren Einzelelementen als auch zwischen den Wicklungen und Erde verzichtet, um sie stoßfester zu machen.In transformers and reactors, the active part of which is through over liquid, fluorine-containing compounds conveyed to him in the evaporation process was cooled, one had previously on solid insulation barriers between the windings and their individual elements as well as between the windings and earth are omitted, to make them more shock resistant.

Bei mit Fluor enthaltendem Dielektrikum gekühlten Wicklungen wurde schon vorgeschlagen, die durch Feldinhomogenitäten verursachten Verminderungen der Impulsdurchschlagsfestigkeit durch Anbringen von mit dem Kern verbundenen kalottenförmigen Abschirmungen zu bekämpfen. Da bei dieser bekannten Ausführung aber sowohl auf den Wicklungsstirnen als auch, wie dies bei anderen bekanntgewordenen Wicklungen der Fall ist, vor allem in dem Raum zwischen den konzentrisch zueinander liegenden Wicklungsteilen feste Isolierbarrieren angebracht wurden, konnte bei derartig ausgeführten Wicklungen das verwendete gasförmige, Fluor enthaltende Dielektrikum nicht ungehindert und insbesondere auch nicht gleichmäßig gut an die beiden Mantelflächen einer jeden Wicklung hindurchgeführt werden.In the case of windings cooled with fluorine-containing dielectric already proposed, the reductions in the caused by field inhomogeneities Impulse dielectric strength by attaching dome-shaped ones connected to the core Combat shields. Since in this known version but both on the Winding ends as well as, as is the case with other windings that have become known Is the case, especially in the space between the concentric winding parts Fixed insulating barriers could be attached to such windings the gaseous, fluorine-containing dielectric used is not unhindered and in particular, it is also not equally good on the two lateral surfaces of each Winding are passed through.

Einen in elektrischer sowie mechanischer Hinsicht besonders vorteilhaften und stabilen Aufbau von Transformatoren, deren Wicklungen durch Isoliermaterial abgestützt ist, erhält man, wenn man gemäß der Erfindung verfährt und zwischen den einzelnen Spulenteilen einer jeden Wicklung, vorzugsweise aus übereinandergeschichteten Scheibenspulen aufgebauten Wicklungen, nur im Bereiche zwischen den Mantelflächen dieser Wicklungen und deren axialen Verlängerungen über die Wicklungsstirnen hinaus feste, mit dem Außen- und Innenmantel der Wicklung bündig abschließende Isolierstoffe verwendet. Feste Isolierstoffe werden also bei der erfindungsgemäßen Ausführung nur dort verwendet, wo eine Konzentration des elektrischen Feldes nicht auftritt bzw. wo Feldkonzentrationen durch angebrachte statische Abschirmungen weitgehend vermieden sind.One that is particularly advantageous from an electrical and mechanical point of view and stable construction of transformers, their windings through insulating material is supported, is obtained if you proceed according to the invention and between the individual coil parts of each winding, preferably from stacked ones Windings built up on disc coils, only in the area between the outer surfaces these windings and their axial extensions beyond the winding ends solid insulating materials that are flush with the outer and inner sheaths of the winding used. Solid insulating materials are therefore used in the embodiment according to the invention only used where a concentration of the electric field does not occur or where field concentrations are largely due to attached static shielding are avoided.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In dieser zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt senkrecht durch einen Eisenkernschenkel samt Wicklungsanordnung und Verspanneinrichtung; Fig. 2 veranschaulicht einen Teil eines aus mehreren übereinandergeschichteten Scheibenspulen aufgebauten Wicklungsquerschnitts; in Fig. 3 ist die Befestigung eines statischen Endschildes an dem benachbarten Wicklungspreßring im Schnitt gezeigt; Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Transformator der Fig. 1.; in Fig. 5 ist ein Horizontalschnitt nach den Linien V-V der Fig. 1 zu sehen; Fig.6 gibt einige Kurven von überschlagswerten wieder, die sich bei Stoßspannungsbeanspruchung mit und ohne festem Isoliermaterial zwischen den Wicklungen bzw. zwischen Wicklung und Erde bei verschiedenen Elektrodenformen ergeben, die sich im gasförmigen, Fluor enthaltenden Dielektrikum befinden; Fig. 6 A zeigt eine Elektrode, die an ihrer der Erde zugekehrten Seite abgerundete Ecken besitzt; Big. 6 B veranschaulicht die gleiche Elektrode wie Fig. 6A, jedoch unter Verwendung von festem Isoliermaterial zwischen dieser und Erde; in Fig. 6 C ist eine Elektrode zu sehen, deren der Erde zugekehrte Kanten scharfkantig sind; in Fig. 7 ist eine Kurvenschar für überschlagswerte wiedergegeben, wenn die Wicklungen in einem fluorhaltigen, gasförmigen Dielektrikum angeordnet sind und sich in einem radialen Überschlagsabstand X von Erde befinden; Fig. 7 A zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Spulenstapel einer Wicklung, wobei die Endspulen scharfkantig ausgeführt sind; in Fig. 7 B ist ein Vertikalschnitt durch einen Spulenstapel zu sehen, der auf beiden Stirnseiten statische Abschirmringe mit abgerundeten Kanten besitzt; Fig. 7 C zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Spulenstapel, bei dem die stirnseitigen Abschirmringe mit einer Nut zur Aufnahme eines Preßringes versehen sind; in Fig. 8 sind Kurven wiedergegeben, die sich vergleichsweise ergeben, wenn die in den Fig. 6A, 6 B und 6 C gezeigten Elektrodenanordnungen in Luft Überschlagsstoßspannungen ausgesetzt werden; in Fig. 9 A ist ein Vertikalschnitt durch den stirnseitigen Teil eines Spulenstapels zu sehen, wobei der auf dem stirnseitig aufgelegten statischen Abschirmring aufgesetzte Preßring ein wenig schmäler als dieser ausgeführt ist; in Fig. 9 B ist ein ähnlicher Spulenvertikalschnitt zu sehen; doch ist hierbei der Preßring gegenüber dem Abschirmring seitlich versetzt, so daß er mit der inneren Spulenmantelfläche bündig liegt; in Fig. 9 C ist ein weiterer Spulenvertikalschnittwiedergegeben, bei dem der annähernd gleich breit wie der Abschirmring gehaltene Preßring diesen radial überragt; Fig. 9 D zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Spulenstapelteil, bei dem der Preßring in eine Nut des Abschirmringes eingreift; Fig. 10 zeigt einen durch den oberen Transformatorteil gelegten Vertikalschnitt, der entlang der Linie X-X der Fig. 11 verläuft, die selbst einen Horizontalschnitt darstellt, der entlang der Linie XI-XI der Fig. 10 geführt ist.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows a vertical section perpendicularly through an iron core leg including the winding arrangement and tensioning device; FIG. 2 illustrates part of a winding cross-section made up of a plurality of stacked disc coils; FIG. Fig. 3 shows in section the attachment of a static end shield to the adjacent winding compression ring; Fig. 4 shows a plan view of the transformer of Fig. 1; FIG. 5 shows a horizontal section along the lines VV of FIG. 1; FIG. 6 shows some curves of rollover values which result from impulse voltage stress with and without solid insulating material between the windings or between the winding and earth for different electrode shapes which are located in the gaseous, fluorine-containing dielectric; 6A shows an electrode which has rounded corners on its side facing the earth; Big. Figure 6B illustrates the same electrode as Figure 6A but with the use of solid insulating material between it and ground; in FIG. 6 C an electrode can be seen, the edges of which facing the earth are sharp-edged; 7 shows a family of curves for flashover values when the windings are arranged in a fluorine-containing, gaseous dielectric and are at a radial flashover distance X from earth; 7A shows a vertical section through a coil stack of a winding, the end coils being sharp-edged; 7B shows a vertical section through a coil stack which has static shielding rings with rounded edges on both end faces; 7C shows a vertical section through a coil stack in which the shielding rings at the end are provided with a groove for receiving a press ring; FIG. 8 shows curves which result in comparison when the electrode arrangements shown in FIGS. 6A, 6B and 6C are exposed to flashover voltages in air; 9A shows a vertical section through the front part of a bobbin stack, the press ring placed on the static shielding ring placed on the front side being made a little narrower than this; a similar vertical section of the coil can be seen in FIG. 9B; but here the press ring is laterally offset with respect to the shielding ring so that it is flush with the inner surface of the coil; 9C shows a further vertical section of the coil, in which the pressure ring, which is held approximately the same width as the shielding ring, protrudes radially beyond the latter; 9D shows a vertical section through a coil stack part in which the press ring engages in a groove in the shielding ring; FIG. 10 shows a vertical section taken through the upper part of the transformer, which runs along the line XX in FIG. 11, which itself is a horizontal section taken along the line XI-XI in FIG.

Beim Bau von Transformatoren und Drosselspulen, deren aktiver Teil in einem elektronegativen dielektrischen Gas, insbesondere in einem Fluor enthaltenden Gas, arbeitet, wurde gefunden, daß feste Isolationsbarrieren sowohl zwischen der Hochspannungs- und Niederspannungswicklung als auch zwischen diesen Wicklungen und Erde nachteilig sind, weil diese bereits bei niedrigen Stoßspannungen zu Koronaerscheinungen und Überschlägen Anlaß geben. Aus diesem Grunde geht der erfindungsgemäße Vorschlag dahin, solche festen Isolationsbarrieren z. B. in Form von Isolierzylindern beim Bau von Induktionsapparaten, die in fluorhaltigem Gas arbeiten, zu vermeiden und solche nur dort zu benutzen, wo keine elektrischen Feldkonzentrationen auftreten oder Feldkonzentrationen durch in geeigneter Weise angebrachte statische Abschirmungen, z. B. vor den Wicklungsstirnen und an den Kernschenkeln angebrachte Abschirmungen, bei denen alle scharfen Ecken und Kanten mit möglichst großem Krümmungsradius abgerundet sind, vermieden werden. Diese Feststellungen wurden durch Versuche erhärtet, die in einem elektronegativen d'ielektrischen Gas, z. B. Schwefel-Hexafluorid u. dgl., sowie vergleichsweise in Luft durchgeführt wurden. Dabei wurde mit verschiedenen Elektrodenformen, wie sie die Fig. 6 A, 6 B und 6 C zeigen, gearbeitet und die ermittelten überschlagswerte in den Kurven 12, 13 und 16 der Fig. 6 festgehalten. Die Elektrodenanordnungen wurden bei den durchgeführten Versuchen Arbeitsbedingungen unterworfen, wie sie ganz allgemein z. B. bei Transformatoren betriebsmäßig auftreten. Wie die Kurve 13 der Fig. 6 erkennen läßt, werden die niedrigsten Überschlagswerte für einen angenommenen Elektrodenabstand D dann erhalten, wenn eine Elektrodenanordnung nach Fig. 6 C verwendet wird, bei der die Elektrode 10 scharfe Ecken besitzt. Dieser Fall tritt beim Bau von Transformatoren bekanntlich dann auf, wenn rechteckige Spulenleiter zum Herstellen der Wicklung verwendet werden. Demgegenüber werden, wie die Kurve 12 der Fig. 6 zeigt, weit höhere, insbesondere zweimal so hohe Überschlagswerte erreicht, wenn man eine Elektrodenanordnung nach Fig. 6 A benutzt, wo die wieder im Abstand D von Erde angebrachte Elektrode 11 an ihrem erdseitigen Teil abgerundete Ecken besitzt. Dieses Versuchsbeispiel entspricht in der Praxis etwa einer Wicklung, die auf ihrer Stirnseite gut abgerundete statische Abschirmringe trägt. Bringt man nun bei der Versuchsanordnung nach Fig. 6A vor der Elektrode eine feste Isolationsbarriere 14 an, so wie dies in der Fig. 6B zu sehen ist, dann verschlechtern sich überraschender Weise, wie die entsprechend gestrichelte Kurve 16 der Fig. 6 erkennen läßt, die Überschlagswerte ganz beträchtlich, obwohl der Abstand D der Elektrode 15 gleich groß isst wie bei der Anordnung nach Fig. 6A. Bei dieser Gelegenheit wurde auch gefunden, daß ein, seitlicher Überstand der Isolationsbarriere über die Elektrode hinaus, wie dies in der Praxis an den Wicklungsstirnen eintreten kann, schädlich ist. Mit den vorgenannten Versuchen ist somit der eindeutige Nachweis geführt, daß feste Iso-Iationsb.arrieren bei gasförmigem Dielektrikum, das Fluor enthält, eine hinsichtlich der überschlagsfestigkeit nachteilige Wirkung haben, die nicht eintritt, wenn ein entsprechender Vergleichsversuch mit den gleichen Elektrodenformen in Luft als Dielektrikum durchgeführt wird. Die mit den El'ektrodenanordnungen nach den Fig. 6 A, 6 B und 6 C in Luft durchgeführten Vergleichsversuche ergaben überschlagswerte, wie sie in den Kurven der Fig. 8 festgehalten sind. Dabei entspricht die Kurve 18 der Elektrodenanordnung nach Fig. 6 A, die Kurve 19 mit ihren demgegenüber niedrigeren Werten der Elektrodenanordnung nach Fig. 6 C und die gestrichelte Kurve 17 der Elektrodenanordnung mit vorgeschalteter Isolationsbarriere 14 nach Fig. 6B. Man ersieht also, daß bei Versuchen in Luft diese letztgenannte Anordnung die besten Überschlagswerte liefert.In the construction of transformers and reactors, the active part of which works in an electronegative dielectric gas, in particular in a fluorine-containing gas, it has been found that solid insulation barriers between the high-voltage and low-voltage windings as well as between these windings and earth are disadvantageous because these give rise to corona phenomena and flashovers even at low surge voltages. For this reason, the proposal according to the invention is such solid isolation barriers z. B. in the form of insulating cylinders in the construction of induction devices that work in fluorine-containing gas to avoid and to use such only where no electrical field concentrations occur or field concentrations by appropriately attached static shields, eg. B. in front of the winding ends and on the core legs attached shields, in which all sharp corners and edges are rounded with the largest possible radius of curvature, are avoided. These findings were corroborated by tests carried out in an electronegative d'ielectric gas, e.g. B. sulfur hexafluoride and the like., And were carried out comparatively in air. Different electrode shapes, as shown in FIGS. 6 A, 6 B and 6 C, were used and the determined rollover values were recorded in curves 12, 13 and 16 of FIG. In the experiments carried out, the electrode assemblies were subjected to working conditions such as are generally applicable, for. B. occur operationally in transformers. As curve 13 in FIG. 6 shows, the lowest rollover values for an assumed electrode spacing D are obtained when an electrode arrangement according to FIG. 6C is used, in which the electrode 10 has sharp corners. As is well known, this case occurs in the construction of transformers when rectangular coil conductors are used to produce the winding. In contrast, as curve 12 of FIG. 6 shows, rollover values that are far higher, in particular twice as high, are achieved when using an electrode arrangement according to FIG Has corners. In practice, this experimental example corresponds approximately to a winding that has well-rounded static shielding rings on its end face. If, in the test arrangement according to FIG. 6A, a solid insulation barrier 14 is attached in front of the electrode, as can be seen in FIG. the rollover values are quite considerable, although the distance D of the electrode 15 is the same as in the arrangement according to FIG. 6A. On this occasion it was also found that a lateral protrusion of the insulation barrier beyond the electrode, as can occur in practice at the winding ends, is harmful. The aforementioned tests clearly demonstrate that solid Iso-Iationsb.arrieren with gaseous dielectric, which contains fluorine, have a disadvantageous effect in terms of flashover resistance, which does not occur if a corresponding comparison test with the same electrode shapes in air as the dielectric is carried out. The comparative tests carried out in air with the electrode arrangements according to FIGS. 6 A, 6 B and 6 C gave approximate values as they are recorded in the curves of FIG. Curve 18 corresponds to the electrode arrangement according to FIG. 6A, curve 19 with its lower values corresponds to the electrode arrangement according to FIG. 6C and the dashed curve 17 corresponds to the electrode arrangement with an upstream insulation barrier 14 according to FIG. 6B. It can therefore be seen that this last-mentioned arrangement gives the best approximate values in tests in air.

Wenn man z. B. Transformatoren nach der Lehre der Erfindung ausbilden will, dann muß man beachten, daß die zum Wicklungsaufbau benutzten wicklungsstirnseitigen Spulen oder Wicklungsteile eine entsprechende Ausbildung erhalten, d. h. daß an diesen Stellen scharfe Ecken und Kanten, die zu Feldkonzentrationen führen, vermieden werden. Wie dies in wirkungsvoller Weise erreichbar ist, soll an Hand der Fig. 7 A, 7 B, 7 C sowie 9 A, 9 B und 9 C noch näher gezeigt werden. Aus dem in Fig. 7 A dargestellten Vertikalschnitt durch eine übliche, mit Rechteckleitern gewickelte, aus einzelnen unter Zwischenlage von Isolierscheiben 25 übereinandergeschichteten Scheibenspulen aufgebaute Wicklung ersieht man, daß an jeder Scheibenspule auf den beiden Mantelflächen, also am jeweiligen innen- und außenseitigen Wicklungsleiter, scharfe Kanten vorhanden sind. Versuche zeigten, daß hauptsächlich nur die an den Wicklungsstirnseiten liegenden scharfen Ecken, also bei einer Anordnung nach Fig.7A, schon bei niederen Stoß- Spannungen zu radialen Überschlägen im Abstand X führen. Hier tritt praktisch der gleiche Fall auf wie bei der Elektrode 10 der Fig. 6 C. Sowohl die radialen Überschläge in Richtung X als auch in axialer Richtung D können bedeutend verbessert werden, wenn man an den Wicklungsstirnseiten statische Abschirmringe oder Platten 36, wie sie in Fig. 7 B und 7 C zu sehen sind, anbringt und dabei die Ecken dieser Abschirmringe mit größtmöglichem Radius abrundet. Dieser Ausführungsfall entspricht etwa der Elektrodenanordnung nach Fig. 6A. Die höchsten Überschlagswerte werden bei einer Wicklungsausführung nach Fig. 7 C erreicht, bei der der statische Abschirmring 36 eine Nut erhält, in die ein auf die Wicklungsstirn wirkender Preßring 27, der aus geeignetem Isoliermaterial gefertigt ist, eingreift. Die bei den vorgenannten Ausführungen für den Radialabstand X ermittelten überschlagswerte sind in. den Kurven der Fig. 7 festgehalten, wobei die Kurve 23 auf eine Anordnung nach Fig. 7 A, die Kurve 24 auf eine Anordnung nach Fig. 7 B und die Kurve 26 auf eine Anordnung nach Fig. 7 C zurückgeht. Man ersieht daraus ohne weiteres den Vorteil der erfindungsgemäßen Anbringung und besonderen Ausbildung der statischen Abschirmung 36. Die Abrundungen der Abschirmringe müssen, wie bereits erwähnt, stets mit größtmöglichem Radius durchgeführt werden. Bei den durchgeführten Versuchen betrug der Abrundungsradius etwa 12,7 mm.If you z. B. wants to train transformers according to the teaching of the invention, then one must note that the winding end-face coils or winding parts used to build the winding receive a corresponding training, ie that sharp corners and edges that lead to field concentrations are avoided at these points. How this can be achieved in an effective way will be shown in more detail with reference to FIGS. 7 A, 7 B, 7 C and 9 A, 9 B and 9 C. From the vertical section shown in Fig. 7A through a conventional, wound with rectangular conductors, built up of individual disc coils stacked with the interposition of insulating discs 25, it can be seen that on each disc coil on the two lateral surfaces, i.e. on the respective inner and outer winding conductors, sharp Edges are present. Tests have shown that mainly only the sharp corners lying on the winding end faces, i.e. with an arrangement according to FIG. Practically the same case occurs here as with electrode 10 in FIG. 6 C. Both the radial flashovers in direction X and in axial direction D can be significantly improved if static shielding rings or plates 36, as shown in FIG Fig. 7 B and 7 C can be seen, attaches and rounds off the corners of these shielding rings with the largest possible radius. This embodiment corresponds approximately to the electrode arrangement according to FIG. 6A. The highest flashover values are achieved with a winding design according to FIG. 7C, in which the static shielding ring 36 is provided with a groove in which a compression ring 27, which is made of suitable insulating material and which acts on the end of the winding, engages. The rollover values determined in the aforementioned embodiments for the radial distance X are recorded in the curves in FIG. 7, curve 23 being based on an arrangement according to FIG. 7A, curve 24 on an arrangement according to FIG goes back to an arrangement according to FIG. 7C. One can see from this the advantage of the attachment according to the invention and the special design of the static shielding 36. As already mentioned, the rounding of the shielding rings must always be carried out with the largest possible radius. In the tests carried out, the radius of curvature was about 12.7 mm.

Hinsichtlich der zwischen den einzelnen Scheibenspulen 20 eines Stapels 21 eingelegten, sich radial erstreckenden Isolierabstandshalter 25 wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, wenn diese die Spulen auf ihren beiden Mantelflächen, also Innen- und Außenmantelflächen, nicht übertragen, weil sonst die überschlagsspannung herabgesetzt würde. Wenn beispielsweise diie Abstandshalter 25 nur etwa 6,4 mm die Innenmantelfläche der Hochspannungsspule 21 gegen die Niederspannungsspule 34 (Fig. 1) zu, die in gleicher Weise wie die Hochspannungswicklung ausgeführt sein mag, überragt, dann ergibt dies bereits, wenn die Wicklungen in fluorhaltigem Gas eingesetzt sind, eine Verschlechterung der überschlagsfestigkeit von nahezu 20 % gegenüber einer Anordnung mit bündigen Abstandshaltern. Wird gemäß der Erfindung auf das Anbringen von festen Iseliermaterialien, z. B. Mänteln aus Isoliermaterial, in dem Zwischenraum zwischen der Hochspannungs- und Niederspannungswicklung sowie auch zwischen der Wicklung und Erde verzichtet, die bei den Wicklungen der herkömmlichen Bauformen bekanntlich zum Abstützen und zum Tragen der Wicklung mit herangezogen sind, dann ist es erforderlich, daß die Wicklungen in anderer Weise irgendwie an ihren beiden Stirnseiten, z. B. mit Hilfe von stirnseitig angebrachten Preßringen (s. Fig. 1), gegenüber den die Wicklungen tragenden Rahmenteilen abgestützt werden. Dabei wurde gefunden, daß sowohl die Form als auch die Lage der hierzu verwendeten Preßringe 27 mit Bezug auf die Abschirmringe 36 von großer Bedeutung hinsichtlich der überschlagsfestigkeit ist. Dies soll an Hand der Fig. 9 A, 9B, 9 C und 9 D, in denen verschiedene mögliche Formen und Lagen der Preßringe dargestellt sind, auseinandergesetzt werden. In der Fig. 9 A ist der Preßring 27 in seiner Breite etwas schmäler gehalten als der mittig anliegende Abschirmring 36. In der Fig. 9 B ist der gleiche Preßring 27 etwas nach der Seite zu, also in radialer Richtung gegen die Wicklungsmantelfläche zu, verschoben, so daß er mit seiner einen Kante 28 bündig mit dem Abschirmring 36 abschließt. In der Fig. 9 C ist der Fall wiedergegeben, wo der Preßring 27 mit seiner einen Kante 28 den Abschirmring 36 radial überragt. In der Fig. 9 D ist schließlich eine besonders günstige Ausführungsform wiedergegeben. Bei dieser ist der Preßring 27 gegenüber der Breite des Abschirmringes 36 schmal ausgeführt und greift außerdem noch in eine Nut 29 des Abschirmringes 36 ein. Aus der nachstehenden Tabelle ist ersichtlich, wie die bei einem radialen Spulenabstand X = 25,4 bzw. 50,8 mm ermittelten Überschlagswerte liegen. Dabei kann man beobachten, daß bei den Anordnungen der Fig. 9 B und 9 C eine Verschlechterung gegenüber der Ausführung der Fig. 9 A sich ergibt und daß aber bei der Ausführung nach Fig. 9 D noch weit günstigere Werte ermittelt wurden als bei der Ausführung nach Fig. 9 A. X = 25,4 mm X = 50,8 mm Fig. 9A ........... 40 kV 59 kV Fig. 9 B ........... 35 kV 50 kV Fig. 9 C ........... 28 kV 36 kV Fig. 9 D ........... 43 kV 70 kV Die vorstehenden Tabellenwerte wurden bei in Luft vorgenommenen Versuchen ermittelt, doch ergeben sich ganz ähnliche Werte auch dann, wenn die Versuche in Fluor enthaltenden Gasen durchgeführt werden. Aus den Versuchen erkennt man, daß eine seitliche Verschiebung der wicklungsstirnseitigen Preßringe 27 über die Spulenmantelfläche hinaus schädlich ist und daß eine Verschmälerung der Preßringe gegenüber dem anliegenden Abschirmring auch deshalb noch von Vorteil ist, weil dadurch dessen Kanten mit einem größeren Radius abrundbar sind und gleichzeitig noch eine bessere Halterung des Preßringes 27 in der Nut 29 des Abschirmringes 36 sichergestellt wird.With regard to the radially extending insulating spacers 25 inserted between the individual disc coils 20 of a stack 21, it has been found that it is advantageous if these do not transfer the coils on their two outer surfaces, i.e. inner and outer surfaces, because otherwise the flashover voltage would be reduced. If, for example, the spacers 25 protrude only about 6.4 mm from the inner surface of the high-voltage coil 21 towards the low-voltage coil 34 (FIG Gas are used, a deterioration in the flashover strength of almost 20% compared to an arrangement with flush spacers. If, according to the invention, the application of solid insulating materials, e.g. B. sheaths made of insulating material, in the space between the high-voltage and low-voltage winding as well as between the winding and earth are omitted, which are known to be used in the windings of conventional designs to support and to support the winding, then it is necessary that the Windings in a different way somehow on their two end faces, z. B. with the help of frontally attached compression rings (see. Fig. 1), are supported against the frame parts supporting the windings. It was found that both the shape and the position of the press rings 27 used for this purpose with respect to the shielding rings 36 are of great importance with regard to the flashover resistance. This is to be explained with reference to FIGS. 9 A, 9B, 9 C and 9 D, in which various possible shapes and positions of the compression rings are shown. In FIG. 9 A, the pressure ring 27 is kept somewhat narrower in its width than the centrally positioned shielding ring 36. In FIG. 9 B, the same pressure ring 27 is shifted slightly to the side, that is, in the radial direction towards the winding jacket surface so that it is flush with the shielding ring 36 with its one edge 28. In FIG. 9 C, the case is shown where the press ring 27 protrudes radially beyond the shielding ring 36 with its one edge 28. Finally, a particularly favorable embodiment is shown in FIG. 9D. In this case, the pressing ring 27 is made narrow compared to the width of the shielding ring 36 and also engages in a groove 29 of the shielding ring 36. The table below shows how the rollover values determined for a radial coil spacing X = 25.4 or 50.8 mm lie. It can be observed that with the arrangements of FIGS. 9 B and 9 C there is a deterioration compared to the embodiment of FIG. 9 A and that in the embodiment according to FIG. 9 D, however, far more favorable values were determined than in the embodiment according to Fig. 9 A. X = 25.4 mm X = 50.8 mm Fig. 9A ........... 40 kV 59 kV Fig. 9 B ........... 35 kV 50 kV Fig. 9 C ........... 28 kV 36 kV Fig. 9 D ........... 43 kV 70 kV The above table values were determined in tests carried out in air, but very similar values also result when the tests are carried out in gases containing fluorine. From the experiments it can be seen that a lateral displacement of the compression rings 27 on the end of the winding is harmful beyond the surface of the coil and that a narrowing of the compression rings compared to the adjacent shielding ring is also advantageous because its edges can be rounded off with a larger radius and at the same time a better retention of the press ring 27 in the groove 29 of the shielding ring 36 is ensured.

Wenn es gilt, einen besonders festen mechanischen Zusammenhalt zu erreichen, kann der Preßring 27 unter Verwendung von bekannten isolierenden Klebemitteln in der Nut 29 eingeklebt werden.When it comes to particularly firm mechanical cohesion can achieve the compression ring 27 using known insulating adhesives be glued in the groove 29.

Wie .ein gemäß der Erfindung ausgeführter und mit fluorhaltigem Gas gefüllter Transformator aufgebaut sein kann, bei dem auf das Anbringen von festem Isoliermaterial zwischen den einzelnen Wicklungen und zwischen diesen und Erde verzichtet wird und bei dem nur feste Isoliermaterialien an den Stellen benutzt werden, wo diese keinen hohen Feldkonzentrationen ausgesetzt werden, ist im besonderen aus den Fig. 1 bis 5 und den Fig. 10 und 11 zu ersehen. In den genannten Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei ist mit 30 der Eisenkern bezeichnet, der mehrere Schenkel 31 haben kann und der in einem Transformatorgehäuse eingesetzt ist. Der geschichtete Eisenkern ist in herkömmlicher Weise mittels der beidseitig aufgelegten und durch Spannbolzen verbundenen Rahmen 32 zusammengepreßt. 21 stellt die auf dem Schenkel 31 aufgebrachte Hochspannungswicklung dar und 34 die dazu konzentrisch liegende Niederspannungswicklung, die dem Eisenkernschenkel benachbart liegt. Beide Wicklungen sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gleichartig aufgebaut und bestehen aus übereinandergestapelten Scheibenspulen, die unter Zwischenlage von isolierenden Abstandshaltern 25 aufeinandergeschichtet sind, die je mit den Außen- und Innenmantelflächen der Wicklungen bündig liegen. Auf den beiden Wicklungsstirnen sind jeweils statische Abschirmringe 36 von der Breite der radialen Wicklungsbreite aufgesetzt. Diese Abschirmringe bestehen aus einem Material, das gute elektrische Eigenschaften hat, und zwar wenigstens auf der Oberfläche, z. B. Aluminium, und das vor allem eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzt, so daß die Abschirmringe als Träger und Preßteile den Beanspruchungen standhalten können. Zur Vermeidung einer schädlichen Wirbelstrombildung an den Abschirmringen sind diese in bekannter Weise geschlitzt, wie bei 35 in Fig. 5 gezeigt ist. In der Fig. 1 sind die beiden Abschirmringe der Hochspannungswicklung 21 mit 36 bzw. 37 bezeichnet und die der Niederspannungswicklung 34 mit 22 bzw. 38. Sämtliche Abschirmringe sind mit einer Nut 29 ausgeführt, so wie dies die Fig. 9 D zeigt. In diese Nut greifen die aus Isoliermaterial gefertigten Preßringe ein, die sowohl bei der Hochspannungs- als auch bei der Niederspannungswicklung mit 27 bezeichnet sind. Die Preßringe selbst liegen wieder mit ihren anderen Stirnseiten an einem statischen Endschild 44 an, der gleichfalls geschlitzt ist, indem er, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, einen Schlitz 8 von vorzugsweise einigen Millimetern aufweist. Um die Anschlüsse 55 (Fig. 10) der Niederspannungswicklung durch die Endschilde 44 hindurch und somit herausführen zu können, erhalten die Endschilde Öffnungen, deren Ränder mit entsprechendem Krümmungsradius nach außen umgebördelt sind, so wie dies in der gleichen Weise auch an den Außenrändern der Endschilde gemacht ist. An ihrer gegen den Eisenkern zu weisenden Seite sind die Endschilde gerade, also nicht umgebogen. Der statische Abschirmring 36 ist mit dem Anfangsleiter 39 der Hochspannungswicklung 21. verbunden, und von diesem führt der vorzugsweise rund ausgeführte Anschlußleiter 42 weg. In gleicher Weise ist das Wicklungsende mit dem unteren Abschirmring 37 verbunden, und ebenso sind der Anfang und das Ende der Niederspannungswicklung an die zugehörigen Abschirmringe 22 bzw. 38 angeschlossen. Die Preßringe 27 stützen sich, wie erwähnt, auf den Endschilden 44 ab, und diese wiederum liegen bei der Ausführung nach Fig. 1 unmittelbar an den Preßplatten 40 an, die unter dem Druck von Preßbolzen 41 stehen, die in -den aus Stahl bestehenden Preßrahmen 32 bei 49 eingeschraubt und durch Gegenmuttern 41' gesichert sind. Die Preßringe 27 werden aus geeignetem mechanisch festem Isoliermaterial, z. B. geschichtetem Preßspan, geschichtetem Papier, das zweckmäßig verklebt ist, hergestellt. Sie können aber auch aus glasfaserverstärkten Kunstharzen, z. B. Silikonharz, gefertigt sein. Um eine Horizontalverlagerung bzw. Verschiebung der aufeinandergestapelten einzelnen Spulen der Wicklungen im Betrieb oder beim Versand zu verhindern, sind entsprechende Vorkehrungen getroffen. Hierzu gibt es verschiedene Wege. So können beispielsweise die einzelnen Spulen an ihren anliegenden Abstandshaltern 25 sowie an den Abschirmringen 22 und 36 bis 38 mit Hilfe von geeigneten bekannten isolierenden Klebemitteln, wie Harzen, festgehalten werden. Statt dessen können selbstverständlich auch Haltebänder 43 um die Spulen, vorzugsweise sich überkreuzend, geschlungen werden, wie dies in Fig. 2 zu sehen ist. Dabei können diese Haltemittel auch aus Schnüren oder aus mit Glasfasern verstärkten Harzen hergestellt sein, da diese bekanntermaßen eine hohe Dehnungsfestigkeit besitzen. Selbstverständlich sind auch andere Fixiermöglichkeiten für die Halterung der Wicklungen anwendbar. Die Niederspannungswicklung braucht auch nicht unbedingt in gleicher Weise wie die Hochspannungswicklung ausgeführt zu sein, sondern sie kann vielmehr in gewissen Fällen, insbesondere bei geringen Spannungsunterschieden von. Hochspannungs- und Niederspannungswicklung, eine andere herkömmliche Bauart aufweisen, wie beispielsweise bei der mit 50 bezeichneten Niederspannungswicklung der Fig. 10. Aus der Fig. 1 ersieht man noch, daß über den Eisenkernschenkel 31 ein zylindrischer statischer Schild 45 angebracht ist. Dieser besteht aus Metallband oder Metallfolie, die um die Schenkel gewickelt ist und sich mit ihren Enden überlappt, wobei zur Unterdrückung eines Wirbelstromflusses an der Überlappungsstelle Isohermateria146 zwischengelegt ist. Gegenüber dem Kern ist der Schenkelschild 45 durch die Teile 9 isoliert. An wenigstens einem Punkt ist jedoch der Schenkelschild 45 geerdet. Die Endschilde 44 sind so bemessen, daß sie an den Schenkelschild 45 heranreichen, der praktisch einem mechanischen Zentrierteil für die Wicklungen 34 und 21 gleichkommt. Die Befestigung der Endschilde 44 an den anliegenden Preßringen 27 kann in der in Fig. 3 gezeigten Weise erfolgen, wo der Schild 44 mittels einer Isoherstoffschraube 48 am Preßring 27 festgeklemmt ist. Selbstverständlich können die Endschilde auch in jeder anderen geeigneten Weise befestigbar sein.How .ein executed according to the invention and filled with fluorine-containing gas transformer can be built, in which the attachment of solid insulating material between the individual windings and between these and earth is dispensed with and in which only solid insulating materials are used at the points where they are used are not exposed to high field concentrations, can be seen in particular from FIGS. 1 to 5 and FIGS. 10 and 11. In the figures mentioned, the same parts are provided with the same reference numerals. The iron core is denoted by 30, which can have several legs 31 and which is inserted in a transformer housing. The layered iron core is pressed together in a conventional manner by means of the frame 32 placed on both sides and connected by tensioning bolts. 21 represents the high-voltage winding applied to the limb 31 and 34 the low-voltage winding which is concentric thereto and is adjacent to the iron core limb. Both windings are constructed in the same way in the embodiment of FIG. 1 and consist of stacked disc coils, which are stacked with the interposition of insulating spacers 25, which are each flush with the outer and inner circumferential surfaces of the windings. Static shielding rings 36 of the width of the radial winding width are placed on each of the two winding ends. These shielding rings are made of a material that has good electrical properties, at least on the surface, e.g. B. aluminum, and above all has sufficient mechanical strength so that the shielding rings can withstand the stresses as a carrier and pressed parts. To avoid damaging eddy currents on the shielding rings, they are slotted in a known manner, as shown at 35 in FIG. In FIG. 1, the two shielding rings of the high-voltage winding 21 are designated by 36 and 37 and that of the low-voltage winding 34 by 22 and 38, respectively. All shielding rings are designed with a groove 29, as shown in FIG. 9D. The compression rings made of insulating material engage in this groove and are designated by 27 for both the high-voltage and the low-voltage windings. The compression rings themselves again rest with their other end faces on a static end shield 44, which is also slotted in that, as can be seen from FIG. 4, it has a slot 8 of preferably a few millimeters. In order to be able to lead the connections 55 (Fig. 10) of the low-voltage winding through the end shields 44 and thus out, the end shields are provided with openings whose edges are flanged outwards with a corresponding radius of curvature, as is also the case on the outer edges of the end shields is made. On the side facing the iron core, the end shields are straight, i.e. not bent. The static shielding ring 36 is connected to the start conductor 39 of the high-voltage winding 21, and the connecting conductor 42, which is preferably round, leads away from this. In the same way, the winding end is connected to the lower shielding ring 37, and likewise the beginning and the end of the low-voltage winding are connected to the associated shielding rings 22 and 38, respectively. The compression rings 27 are supported, as mentioned, on the end shields 44, and these in turn, in the embodiment according to FIG. 1, lie directly against the compression plates 40, which are under the pressure of compression bolts 41 in the steel compression frame 32 are screwed in at 49 and secured by lock nuts 41 '. The compression rings 27 are made of suitable mechanically strong insulating material, e.g. B. layered pressboard, layered paper, which is appropriately glued, made. But you can also made of fiberglass-reinforced synthetic resins such. B. silicone resin, be made. Appropriate precautions are taken to prevent horizontal displacement or displacement of the stacked individual coils of the windings during operation or during shipping. There are different ways to do this. For example, the individual coils can be held in place on their adjacent spacers 25 and on the shielding rings 22 and 36 to 38 with the aid of suitable known insulating adhesives, such as resins. Instead, of course, retaining straps 43 can also be looped around the bobbins, preferably crossing one another, as can be seen in FIG. These holding means can also be made from cords or from resins reinforced with glass fibers, since these are known to have a high tensile strength. Of course, other fixing options for holding the windings can also be used. The low-voltage winding does not necessarily have to be designed in the same way as the high-voltage winding; High-voltage and low-voltage windings have another conventional design, such as, for example, the low-voltage winding of FIG. 10 denoted by 50. FIG. 1 also shows that a cylindrical static shield 45 is attached over the iron core limb 31. This consists of metal tape or metal foil that is wrapped around the legs and overlaps at their ends, with isohermateria146 interposed at the point of overlap in order to suppress an eddy current flow. The leg shield 45 is isolated from the core by the parts 9. However, the leg shield 45 is grounded at at least one point. The end shields 44 are dimensioned so that they reach up to the leg shield 45, which is practically equivalent to a mechanical centering part for the windings 34 and 21. The attachment of the end shields 44 to the adjacent compression rings 27 can take place in the manner shown in FIG. 3, where the shield 44 is clamped to the compression ring 27 by means of an insulating screw 48. It goes without saying that the end shields can also be fastened in any other suitable manner.

Die Hochspannungs- und die Niederspannungswicklungen müssen nicht unbedingt, wie in Fig. 1 dargestellt, in der gleichen Weise ausgeführt sein. Es kann vielmehr im Rahmen der Erfindung die Niederspannungswicklung irgendeinen anderen herkömmlichen Aufbau besitzen, wie er beispielsweise aus den Fig. 10 und 11 zu ersehen ist, wo die Niederspannungswicklung 50 als Röhrenwicklung ausgebildet ist, die aus zwei durch isolierende Abstandshalter 52 voneinander getrennten, übereinanderliegenden Wicklungslagen besteht. In diesem Fall kann die Niederspannungswicklung 50, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt, in bekannter Weise auf einem Isolierstoffzylinder 33 sitzen und von diesem getragen werden. Auch bei der Transformatorausführung nach Fig. 10 und 11 erstrecken sich die Endschilde 44 bis an den Eisenkernschenke], also die Niederspannungswicklung übergreifend, heran. In diesem Fall sind die Endschilde 44 unter Zwischenlage einer Isolierschicht 50 an den Preßplatten 40 abgestützt.The high-voltage and the low-voltage windings do not necessarily have to be designed in the same way, as shown in FIG. 1. Rather, within the scope of the invention, the low-voltage winding can have any other conventional structure, as can be seen, for example, from FIGS. 10 and 11, where the low-voltage winding 50 is designed as a tube winding consisting of two superposed winding layers separated from one another by insulating spacers 52 consists. In this case, as shown in FIGS. 10 and 11, the low-voltage winding 50 can sit in a known manner on an insulating material cylinder 33 and be carried by the latter. In the transformer design according to FIGS. 10 and 11, too, the end shields 44 extend as far as the iron core trough], that is to say encompassing the low-voltage winding. In this case, the end shields 44 are supported on the press plates 40 with an insulating layer 50 in between.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Winding arrangement for transistors and inductors, which is used in a gaseous, fluorine-containing dielectric, thereby characterized in that between the individual coil parts of each winding, preferably Windings made up of stacked disc coils, only in the area between the outer surfaces of this winding and its axial extension over the Winding ends also fixed, flush with the outer and inner jacket of the winding Final insulating materials are used.

2. Winding arrangement according to claim 1, characterized in that on the winding ends in a known manner with the Start or end of winding connected electrostatic Shielding rings are placed on which the only face insulation is Isolierstoffpreßringe support the self again via a known electxostatic presented End shield are supported on the press frame structure attached to the iron core.

3. Winding arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the on the end of the winding, rounded off with the greatest possible radius of curvature Shielding rings have a groove on the side facing the insulating material compression ring, in which the insulating material compression ring, which is narrow compared to the shielding ring, is centered intervenes.

4. winding arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that that on the iron core leg an electrostatic shielding jacket in a known manner, which is grounded at one point and z. B. consists of metal foil, is applied and that on this shielding jacket at its outer edge with a large radius of curvature reach up to bent end shields against the core yoke. Considered Publications: German Patent No. 820 768; French patent specification no. 1097 540, 67 399l1097 540.