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Hochspannungstrockentransformator, insbesondere zweipolig isolierter
Spannungswandler Die vorliegende Erfindung betrifft .einten Hochspannungstrockentransformator,
insbesondere einen zweipolig isolierten TrockenspannungswandIer, dessen die Niederspannungswicklung
und den Eisenkern umschließende Hochspannungswicklung aus axial nebeneinander angeordneten
Teilspulen besteht, deren jede zwischen zwei Flanschen eines gemeinsamen, die Spulen
tragenden Isolierrohres (Spulenkörper) aufgewickelt liegt, das nebst den Spulen
an seinen Stirnseiten und am Umfang von zwei zueinander offenen ringförmigen, mit
den Durchführungen ausgestatteten Schalen aus lsolierstoff völlig eingehüllt wird,
die an den Außenrändern über Dichtfugen nahe zusammenkommen.
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Es sind bereits Hochspanniungstrockentransformatoren, insbesondere
zweipolig isolierte Trockenspan.nungsw,andler, bekannt, bei denen die die Niederspannungswicklung
umgebende Hochspannungs- odex Primärwicklung aus zwei in axialer Richtung nebeneinanderliegenden,
@elel,-trisch verbundenen Teilspulen besteht, die in jeweils gleichen U-förmigen.
Ringschalen, z. B. aus Porzellan, untergebracht sind, die mit ihren öffnungen gegeneinander
gerichtet und mit ihren freien geschliffenen Stirnringflächen unter Bildung einer
z. B. mit Lack abgedichteten. Fuge gegeneinander gesetzt sind. Die beiden Spulen
können dabei auf einem gemeinsamen Isolierrohr sitzen, von einem solchen umhüllt
und durch eine Isolierringscheibe getrennt sein. Die Enden der Hochspannungswicklung
werden aus z. B. röhrenförmigen äußeren Ansätzen der Porzellanringschalen nach außen
geführt.
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Diese Transformatoren oder Wandler haben zwar wegen der ziemlich rohen
Ausgestaltung der nur
groU;- iu achIeifeh,d.`@n -Isolierkörper den
Vorteil einer verhältnismäßig einfachen Herstellung und feines Zusammenbaues, der
nicht besonders sorgsam zu sein braucht. Sehr nachteilig--ist Faber, daß-.selbstbei
feinem Schliff der Stirnflächen der Ringschalen eine übem1l ;gleichbleibend breite
Dichtfläche an der -Fuge nicht immer gewährleistet is,t,.weil sich die Ringschalen,
zumal bei der oft unvermeidbarem, stärkeren mechanischen Beanspruchung, in radialer
Richtung gegeneinander verschieben können. Porzellan und Fuge werden .nicht, wie
es sein sollte, Tallein beansprucht, weil sich die für eine einwandfreie Abdichtung
erforderlichen Spannkräfte auch auf die Spulen oder gegebenenfalls zu-. mindest
Tauf das die Spulen tragende oder sie umschließende gemeinschaftliche Isolierrohr
auswirken, das sich vorn Innenraum der einen Ringschule in, denjenigen der ,anderen
R.ingsichale erstreckt. Vor allem ,aber besteht der Naschteil, daß die Ringschalen
zur Isolierung der Hochspannungsspule nicht ;genügen und daß es daher z. B. zur
Verhütung von Durchschlägen in -der -Luft gegen Erde erforderlich ist, die Hohlräume
um die Spulen und innerhalb der Ringschalen mit einem pastösen Isoliermittel, z.
B. mit Vaseline, völlig ,auszugießen. Solche Massen dringen indessen sogar aus den
feinsten Ritzen und Löchern, z. B. den Lüftungslöchern, nach außen. Der Transformator
kann demzufolge nicht aufgehängt werden, weil z. B. die Vaselinefüllun.,g schon
bei, betriebswarmem Zustand des Gerätes durch die Lüftungslöcher austritt. Ein solcher
Transformator ist sonach kein Trockentransfo-rmatoT. Das isolierende Gehäuse, das
mit seiner Außenwandung nötig isst, weil die als Rotation@kärper ausgebildete Hochspannungsspule
an ihren Durahtrittstellen im Kernfenster in die Nähe der auf. niedrigem oder E.rdpoltential
gehaltenen Eisenmassen kommt, verfehlt ,auch als Behälter für die Isolienmassen
seinen Zweck fast völlig.
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Es ist zwar auch schon ein Hochsp;annungstransformator @odef -wandler
mit zwei axial nebeneinanderliegenden, von ringförmigen Gehäusen umschlossenen Hochspannungsteilspulen
bekanntgeworden, der ohne Vaseline- od. dgl. Füllung verwendet werden soll. Bei
diesem Transformator sind die beiden. logenweise- aufgebrachten Spulen auf einem
gemeinsamen Isolierkörper zwischen drei Flansche dieses Körpers angeordnet, während
der unihüllende, ebenfalls gemeinsame Isolierkörper mittels Grob- oder Feinschliffs
auf den Mantel-Rächender Flansche des fertig bewickelten Spulenkösrpers ;aufliegt,
wobei die drei .die dielektrische Abdichtung . vornehmenden Mantelflächen .der Flansche
des inneren Isolierkörpers mit den Gegenflächen des Umhüllungskörpers, d. h. also
alle Trennfugenflä:chen, auf einer gemeinsamen Kegelman.teiflä.che mit geringer
Steigung liegen. Die Enden der beiden Hochspjannungswicklungen ,sind wiederum durch
äußere Ansätze des Umhüllungs; körpezs zu den Anschlüssen herausgeführt.
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Die Vor .teile d!i@eses Transformators sollen darauf beruhen, daß
.die Trennflädhen, die ja zugleich Baßfläahen sind., wegen ihrer gemeinsamen Kegelfläche
sehr ,genau geschliffen und so dicht aufeinanderges:etzt werden können, daß die
dielektrische Festigkeit -der Stoß-Oder Trennfugen in der Größenordnung der Festigkeit
der Isolierkörper selbst liegt (sagenannte Edelfuge). Des weiteren macht die weitgehende
Einbettung der H,o.chspannungs,spu,en zwischen die Flansche des Isolierkörpers die
Verwendung einer Füllmasse praktisch entbehrlich, so, daß der Transformator tatsächlich
als Trockentransformator verwendbar ist. Außerdem können die Isolierkörper sowie
die Spulen so ausgestaltet werden, daß Luftstrecken, die zu Glimmerscheinungen,
überschlagen u. dgl. führen, nicht bestehen.
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Dieser Transformator oder Wandler hat aber wiederum den erheblichen
Nachbeil, daß sich die gemeinsame KegeImantelfläche, auf der die einzelnen Kegelflächenabschnitte
der Stoß- bzw. Trennstellen liegen müssen, erfahrungsgemäß nicht genügend ,genau
herstellen läßt, so daß sich die zusammengehörenden Gegenflächen nicht dicht aufeinandersetzen.
Dieser Mißstand kann auch dadurch unvermeidbar werden, daß drei hintereinandergeschaltete
gleichartige und in gleichen Richtungen wirksame Passungen verwendet sind. Die A.ner:dnung
der verschiedenen Paß- und Dichtstellen führt indessen nur dann zu der erstrebten
dnelektrisch vollständigen Abkapselung der Hochspannungsspulen, wenn -sämtliche
Stoßfugen unter allen Umständen dicht aufeinanderliegen.
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Es wurde nun gefunden, daß. es in überraschend einfa.aheT Weise möglich
i,s,t, unter Vermeidung doppelter und mehrfacher ,gleichartiger Passung gen eine
dielektrisch völlig dichte Abkapselung der Hochspannungsspulen bei guter Zugänglichkeit
derselben zu verwirklichen, wenn die äußeren, einander zugekehrten Ränder jeder
Schale auf einem zwei Teilspulen trennenden Flansch des Isolierrohres über ;genaue
axiale und eine beliebige Verschiebung leas Rohres in dieser Richtung zulassende
Flächen (Edelfugen) dicht Saufliegen, während der innere, dem Eisenkern benachbarte
Rand jeder Schale sowie die gegenüberliegende Stirnfläche des Isolierrohres über
vorn der axialen Richtung abweichende, z. B. radiale Dichtfläch:efn (Edelfugen)
aneinanderstoßen.
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Der wesentlichste Vorteil :dieser Ausführungsform besteht :darin,
daß .die axiale zylindermantelförmige Dichtfläche Leine beliebige ,axiale Verschiebung
der beiden Ringschalen zuläß.t, so daß :sich deren in anderer als ,axialer Richtung
verlaufende, zweckmäßig z. B. ringförmige Dichtflächen sicher und fest auf-die Gegenflächen
des. Is-olierro.hres (Spulenkärpers) setzen. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich auch,
die Mäntel der Isolierschalen nur so lang zu machen, daß die einander gegenüberliegenden
äußeren Ränder der Schalen, wenn letztere betriebsfertig aufgebracht sind, d. h.
mit ,den axialen und z. B. radialen Dichtflächen fest :an den Gegenflächen anliegen,
noch unter einem kleinen Abstand voneinander bleiben, der z. B. auch der Berücksichtigung
von Werkstofftoleranzen dienen kann.
Die Verwendung von jeweils
nur eileer radialeil oder kegelig schrägen und einer axialen DichtfläQhe ermöglicht
es in jedem Fall, die z. B. aus Porzellan bestehenden Isolierschalen mühelos genau
aufzubringen und mit ihnen eine so zuverlässige Abdichtung zu erzielen, da ß die
Hohlräume zwischen den Schalen und dem Isolierkörper nebst seinen Spulen nicht mit
einer besonderen Isoliermasse ausgegossen zu werden brauchen.
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Wie weiter gefunden wurde, ist es vorteilhaft, die radialen oder schrägen
Dichtflächen sowohl des Isolierrohres (Spulenkörpers) als auch der Isolierschale
1 auf axialen kragenartigen Ansätzen vorzusehen, durch die zugleich ein Ringraum
zwischen dem Schalenboden und dem gegenüberliegenden Endflansch des Isolierrohres
gebildet wird, wobei es nützlich ist, auch die axialen Dichtflächen an den äußeren
Rändern der Isolierschalen auf nach einwärts gerichteten Schulteransätzen der Schalen
vorzusehen.
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Die Fugen werden vorteilhafterweise als so-W Cr
.Inannte Edelfugen
ausgebildet, indem man die sie bildenden Flächen z. B. auf 1/10o mm genau schleift.
Man kann aber auch einen gröberen Schliff von etwa 1/l0 mm anwenden und Nuten in
den Dichtflächen vorsehen, die mit einer rasch erstarrenden Isoliermasse, z. B.
Paraffin od. dgl., ausgegossen werden können.
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Obwdhl es ohne weiteres möglich ist, die Isolierkörper, d. h. das
Rohr und die Schalen, prismatisch auszubilden, isst es im allgemeinen am zweckmäßigsten,
Rotationskörper zu verwenden, die vorzugsweise aus Porzellan bestehen. Rotationskörper
lassen sich in besonders .einfacher Weise sehr genau herstellen und bearbeiten und
halben auch den auf sie ausgeübten Beanspruchungen, namentlich mechanischer Art,
besser stand.
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Es -empfiehlt sich, .die Schalen, das Isolierrohr und die Spulen so,
zu bemessen, daß zwischen dem fertig bewickelten Rohr und den Schalen ein gewisser
Zwischenraum verbleibt, der in besonderen Fällen mit :einer Vergußm.asse ,ausgefüllt
werden kann, die auch bei den höchsten Betriebstemperaturen nicht fließt sowie unter
dein Ei.nfluß von Feuchtigkeit und Temperatur weder treibt noch reißt. Fürgewöhnlich
ist eine solche Vergußmasse jedoch durchaus nicht nötig, da es der wesentliche Vorzug
des Transformators bzw. Wandlers gemäß der Erfindung ist, völlig trocken, d. h.
ohne Vergußmasse, verwendbar zu sein, so daß das Porzellan od. dgl. das alleinige
Dielektrik:um bildet. Die einander zugekehrten freien Flächen des Isolierrohres
und der Isolierschalen sowie die Innenfläche der Hochspannungsdurchführungen können
zweckmäßigerweise möglichst lückenlos metallisiert werden.
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Der Hochspannungstrockentransformator gemäß der Erfindung eignet sich
sowohl als einpoliger wie auch als zweipoliger Transformator oder Wandler. Seine
gedrängte Bauweise ermöglicht einen kleinen Kern und demgemäß ein niedriges Gesamtgewicht.
Der kurze Eisenweg gewährleistet hohe Maßgenauigkeit. Die zuverlässige Abdichtung
der Schalen verhütet dielektrische Verluste. Die genau geschliffenen radialen oder
schrägen und die axialen Dicht- oder Paßflächen ergeben .eine dielektrische Festigkeit
der Fugen, die praktisch so groß ist wie die dielektrische Festigkeit der sie bildenden
Isolierkörper. Die Herstellung sowie der Zusammen- und Auseinanderbau der Teile
ist einfach und rasch zu vollziehen.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen, das in der Zeichnung in eiinem Längsschnitt
durch einen Teil der Wicklungs- und Isolierkörperanordnung dargestellt ist.
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Mit i ist der Eisenkern, m:it 2 eine zwischen ihm und einem Isolierrohr
3 befindliche Luftstrecke be-
zeichnet. Außen auf dem Isolierrohr befindet
sich die Sekundärwicklung 4., die unter Luftabstand 5 von dem Spulenkörper (Isolierrohr)
6, z. B. aus Porzellan, umschlossen wird. 7, 8 und 9 sind die drei Flansche des
Spulenkörpers, während io und i i die Hochspannungsspulen bezeichnen, die Iagenweise
aufgebracht sein können. Die Spulen sind mittels des durch einen Kanal im Mittelflansch
geführten Leiters 12 miteinander verbunden.
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An den beiden Stirnseiten des Spulenkörpers 6 befinden sich senkrecht-radiale
Dichtflächen 13 und 15 auf kragenartigen Ansätzen 1,1 bzw. 16. Die Umfangsfläche
des Mittelflansches ist mit der horizontalaxialen Dichtfläche 17 ausgestattet.
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Spulenkörper und Hochspannungsspulen werden von zwei z. B. aus Porzellan
bestehenden Schalen z 8 und i 9 umgeben, die ,an den dem Eisenkern zugewandten Rändern
ebenfalls kragenartige AnsätZe 20 und 21 besitzen, die nach Lage, Form und Ausführung
den Ansätzen 1 4. und 16 des Isolierkörpers 6 entsprechen. Außerdem weisen die Schalen
18 und 19 .an ihren einander benachbarten Rändern schulterartige, nach einwärts
vorspringende Ansätze 22 bzw. 23 auf, die nach Anordnung, Form und Ausführung der
Dichtfläche 17 auf dem Mittelflansch 8 des Spulenkörpers 6 entsprechen.
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Die einander zugewandten Flächen auf den Ansätzen 14, 16 bzw. 2o,
21 und die dem Flansch 8 gegenüberliegenden Ansätze 22 und 23 sind mit genlau aufeinanderpassenden,
z. B. geschliffenen Dichtflächen versehen. Gegebenenfalls können die Schalen, nachdem
sie aufgebracht sind, gedreht und lein und her bewegt werden, so daß sich dabei
die Dichtflächen aufeinander einschleifen.
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Die Isolierschalen 18 und i9 sind je mit einer Durchführung 24 bzw.
27 nebst Bohrung 25 bzw. 28 versehen, durch die der Hochspannungsanschlußleiter
26 bzw. 29 geführt ist. Der Ansatz 2,1 bzw. 27 und die zugehörige Schale i8 bzw.
i9 bilden vorteilhafterweise ein Stück.
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Mit 3 0 und 31 sind die durch verstärkte schwarze Linien kenntlich
gemachten Metallinierungen der einander zugekehrten Flächen der Schalen- und Isolierkörper
bezeichnet, zwischen denn sich Hohlräume 32 bzw. 33 befinden.
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Der zwischen den einander zugekehrten Rändern der Isolierschalen 18
und i 9 erfindungsgemäß vorgese'hene Abstand bei betriebsfertig aufgebrachten
| Schalen 'ist mit a bezeichnet. Schließlich bedeuten |
| u "und v idie Niederspannungs-, U und V die Hoch- |
| spannung sanschlüsse. . |