DE2363934A1

DE2363934A1 - Einpoliges hochspannungsgeraet

Info

Publication number: DE2363934A1
Application number: DE2363934A
Authority: DE
Inventors: Werner Keil
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1975-07-03
Also published as: JPS5911869B2; JPS5097371A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 2 °· ^DE^. 1973 Berlin und. München Werner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen: VPA 73/3820 Bw/Lo

Einpoliges Hochspannungsgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein einpoliges Hochspannungsgerät, insbesondere Spannungswandler, bei dem mehrere koaxial angeordnete Teilwicklungen einer Wicklung in einem Körper aus Isoliermaterial eingebettet sind.

Ein derartiger Spannungswandler ist nach der CH-PS 294 051 bekannt. Bei diesem Gerät sind die in Isoliermaterial eingebetteten Teilwicklungen von koaxialen Metallschirmen umgeben. Diese sind so gewählt, daß die Kapazitäten zwischen den Schirmen und den dazugehörigen Teilwicklungen eine gleichmäßige Verteilung einer auf die Wicklung einwirkenden Stoßspannung gewährleisten. Die Wicklung, des bekannten Spannungswandlers erfordert zu ihrer Herstellung einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand, da für jede Teilwicklung ein separater Spulenkörper vorzusehen ist, an dem dann der der Teilwicklung zugeordnete Schirm zu befestigen ist.

Bei dem bekannten Spannungswandler hat die Wicklung eine Länge, die um so größer ist, je höher die anliegende Spannung ist. Da außerdem die mit der Hochspannung verbundene erste Teilwicklung im Falle einer auftretenden Stoßspannung besonders stark beeinflußt wird, kann es vorkommen, daß die durch den dieser Teilwicklung zugeordneten Schirm gebildete Kapazität nicht ausreicht, die Stoßspannung in der gewünschten Weise abzubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem einpoligen Hochspannungsgerät der eingangs genannten Art eine Wicklung zu schaffen, die bei kompakter Bauform eine große Stoßspan-

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nungsfestigkeit aufweist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Körper eine toroidförmige, koaxial zu den Teilwicklungen verlaufende Einschnürung besitzt, deren axiale Länge der mehrerer eingebetteter Teilwicklungen entspricht und die einen Belag aus elektrisch leitfähigem Material aufweist sowie eine weitere Teilwicklung als Eingangsspule trägt, deren Wicklungsende mit dem Belag und mit dem Anfang der eingebetteten .Teilwicklungen galvanisch verbunden ist.

Durch die Herauslösung der ersten Teilwicklung aus dem Verband der übrigen Teilwicklungen und ihre Anordnung konzentrisch zu'diesen ist ein kompakter Wicklungsaufbau erreicht. Ferner ist durch die Anordnung der im Isoliermaterial· eingebetteten Teilwicklungen innerhalb der Eingangsspule eine kapazitive Wirkung zwischen dieser und den vorhergenannten Teilwicklungen gegeben. Der Belag der Einschnürung verstärkt diese kapazitive Wirkung und trägt darüber hinaus zu einem weiteren Abbau einer an der gesamten Wicklung anliegenden Stoßspannung bei.

Zwar ist aus der DT-PS 592 553 eine Hochspannungswicklung bekannt, die aus mehreren konzentrisch und ineinander verlaufenden Lagenwicklungen und einer diesen vorgeschalteten Eingangswicklung besteht. Bei diesem Wicklungsaufbau aber ist für· jede Lagenwicklung und für die Eingangswicklung ein besonderer Spulenkörper vorgesehen. Darüber hinaus reicht auch bei diesem Wicklungsaufbau die kapazitive Wirkung nicht aus, eine an der Wicklung anstehende hohe Stoßspannung in hinreichender Weise abzubauen.

Mit Vorteil kann das durch die Einschnürung des Isolierkörpers gebildete Volumen durch ein in axialer Richtung geschlitztes Zylinderrohr aus elektrisch leitfähigem Material, das mit dem Belag leitend verbunden ist₉ abgeschlossen sein. In diesem

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Fall läßt sich eine verbesserte Steuerung des Abbaues einer anstehenden Stoßspannung erreichen.

Ferner kann es vorteilhaft sein, daß das durch die Einschnürung gebildete Volumen mit einem gasförmigen Dielektrikum ausgefüllt ist. Ein derartiges Hochspannungsgerät eignet sich beispielsweise zur Verwendung in metallgekapselten, mit SFg isolierten Hochspannungsanlagen. In diesem Fall ist es möglich, das genannte Dielektrikum ebenfalls in Form von SF^ vorzusehen und mit dem Gasvolumen der übrigen Hochspannungsanlage zu verbinden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochspannungsgerätes kann darin bestehen, den- die Teilwicklungen einbettenden Körper aus einem äußeren und einem inneren Teil zusammenzusetzen. Das innere Teil ist dann so ausgebildet, daß seine Außenabmessungen mit den Innenabmessungen der Teilwicklungen übereinstimmen und daß seine Außenkontur entsprechend der Spannungsbeanspruchung dieser Teilwicklungen stufenförmig verläuft. Das innere Teil ist mit einem Spulenkörper für die eingebetteten Teüwicklungen vergleichbar. Seine Außenabmessungen sind so gewählt, daß der sich ergebende radiale Abstand zwischen der Eingangsspule und der mit dieser verbundenen ersten eingebetteten Teilwicklung klein ist, während der radiale Abstand zwischen der Eingängsspule und der gegenüber dieser die größte Spannungsdifferenz aufweisenden Teilwicklung am größten ist. Auf diese Weise läßt sich die Herstellung des Hochspannungsgerätes wesentlich vereinfachen.

Bei einem einpoligen Hochspannungsgerät gemäß der Erfindung kann es weiter vorteilhaft sein, daß die Eingangsspule ebenfalls in Isoliermaterial eingebettet ist. In diesem Fall ist ein mechanisch besonders stabiler Aufbau der gesamten Wicklung gegeben.

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In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 die Ausführung der Primärwicklung eines Spannungswandlers gemäß der Erfindung, dessen Eingangsspule mit einem gasförmigen Dielektrikum umgeben ist,

Fig. 2 die Ausführung der Wicklung eines Spannungswandlers, die dem in Fig. 1 dargestellten entspricht,.dessen Eingangsspule jedoch ebenfalls von Isoliermaterial umgeben ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Spannungswandler befindet sich in einem beispielsweise topfartigen, geerdeten Behälter 1. In diesem ist ein nur andeutungsweise dargestellter Eisenkern enthalten, der die nicht dargestellte Sekundärwicklung des Spannungswandlers trägt. Der Eisenkern 2 ist von einem aus zwei Teilen 3, 4 bestehenden Körper aus Isüermaterial, z. B. Gießharz, umgeben. Das innere Teil 3 des Körpers dient dabei als Spulenkörper mehrerer hintereinandergeschalteter, konzentrischer Teilwicklungen 5-10 der Primärwicklung. Diese Teilwicklungen 5 - 10 sind als Scheibenwicklungen ausgeführt, ihr Durchmesser nimmt entsprechend der Verringerung der· Spannungsdifferenz zwischen Eisenkern 2 und der jeweiligen Wicklung 5 - 10 ab.

Das zweite, äußere Teil 4 des Körpers weist eine toroidförmige Einschnürung 11 auf, die einen Belag 12 aus elektrisch leitfähigem Material, z. B. aus Leitlack, besitzt und in der eine Eingangsspule 13 angeordnet ist. Die Eingangsspule 13 ist an einem Ende 14 mit dem Belag 12 sowie der ersten Teilwicklung 5 elektrisch leitend verbunden. Das andere Ende 15 der Eingangsspule befindet sich auf Hochspannungspotential. Der Belag 12 ist über zwei koaxial bezüglich der

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Teilwicklungen bzw. der Eingangsspule angeordnete Ringe 16 elektrisch Mtend mit einem das Volumen der Einschnürung 11 abschließenden, in axialer Richtung geschlitzten Zylinderrohr 17 aus elektrisch leitfähigem Material verbunden. Dieses weist eine kreisförmige Öffnung 18 auf, die mit einer Steuerelektrode 19 abgeschlossen ist. In die Öffnung 1.8 greift die Hochspannungszuführung 20 ein. Das Volumen der Einschnürung 11 und der über die Öffnung 18 des Zylinderrohres 17 mit diesem Volumen in Verbindung stehende übrige Raum 21 des Topfes 1 ist mit einem gasförmigen Dielektrikum, z. B. SFg, ausgefüllt. Der äußere Abschluß des Topfes 1 ist durch einen Deckel 22 aus Isoliermaterial gebildet, der die Hochspannungszuführung 20 trägt und'der einen Kanal 23 zur Zufuhr des Gases aufweist.

Wie der Figur zu entnehmen ist, ist der Aufbau der Primärwicklung des Spannungswandlers sehr kompakt, da durch die Abstufung der Durchmesser der in Isoliermaterial eingebetteten Teilwicklungen 5-10 nicht nur eine entsprechende Verringerung der Spannungsdifferenz zwischen der jeweiligen Teilwicklung 5-10 und dem geerdeten Eisenkern 2 erreicht ist, sondern weil darüber hinaus gleichzeitig eine der Erhöhung der Spannungsdifferenz zwischen einer Teilwicklung 5-10 und der Eingangsspule 13 entsprechende Vergrößerung des radialen Abstandes zwischen Eingangsspule 13 und der jeweiligen Teilwicklung 5-10 erzielt ist. Darüber hinaus ist durch die eine große Kapazität gegenüber den Teilwicklungen 5-10 bildende Eingangsspule 13 sowie den Belag 12 eine hinreichend gute Steuerung einer auf die Wicklung auftreffenden Stoßspannung gewährleistet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Spannungswandler ist das von der Einschnürung 11 gebildete Volumen ebenfalls mit Isoliermaterial ausgefüllt. Ferner ist Isoliermaterial auch in dem

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übrigen, außerhalb des Körpers 3, 4 gelegenen Volumen 24 vorgesehen. Der Spannungswandler ist an seiner Außenfläche mit Leitlack 25 überzogen, der sich auf Erdpotential befindet.

2 Figuren
5 Ansprüche

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Claims

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Patentansprüche.

ί1.)Einpoliges Hochspannungsgerät, insbesondere Spannungswandler, bei dem mehrere koaxial angeordnete Teilwicklungen einer Wicklung in einem Körper aus Isoliermaterial eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (3, 4) eine - toroidförmige, koaxial zu den Teilwicklungen (5 - 10) verlaufende Einschnürung (11) besitzt, deren axiale Länge der mehrerer eingebetteter Teilwicklungen (5 - 10) entspricht und die einen Belag (12) aus elektrisch leitfähigem Material aufweist sowie eine weitere Teilwicklung (13) als Eingangsspule trägt, deren Wicklungsende (14) mit dem Belag (12) und mit dem Anfang der eingebetteten Teilwicklungen (5 - 10) galvanisch verbunden ist.
2. Einpoliges Hochspannungsgerät· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Einschnürung (11) gebildete Volumen durch ein in axialer Richtung geschlitztes Zylinderrohr (17) aus elektrisch leitfähigem Material, das mit dem . Belag (12) leitend verbunden ist, abgeschlossen ist.
3. Einpoliges Hochspannungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Einschnürung (11) gebildete Volumen mit einem gasförmigen Dielektrikum ausgefüllt ist.
4. Einpoliges Hochspannungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die eingebetteten Teilwicklungen (5 - 10) enthaltende Körper aus einem äußeren Teil (4) und einem inneren Teil (3) besteht, dessen Außenabmessungen mit den inneren Durchmessern dieser Teilwicklungen (5 - 10) übereinstimmen und dessen axiales Profil entsprechend der Spannungsbeanspruchung dieser Teilwicklungen (5 - 10) stufenförmig ausgebildet ist.

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5. Einpoliges Hochspannungsgerät nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspule (13) von Isoliermaterial umschlossen ist.

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