CH241515A - Hochspannungstransformator mit Isolierkörper im Streukanal und Verfahren zur Herstellung dieses Isolierkörpers. - Google Patents

Description

  Hochspannungstransformator mit     Isolierkörper    im Streukanal     und    Verfahren  zur     Herstellung    dieses Isolierkörpers.    Bei     Transformatoren    für     hohle    Spannun  gen kann es in verschiedener Hinsicht     Vor-          te'i'le    bieten, wenn man .den Streukanal, d. h.

    den Raum zwischen Ober- und     Unterspan-          nungswieklung,    vollständig mit einem festen       Isoliermaterial    ausfüllt,     unter        möglichster     Vermeidung von grösseren Luft-     bezw.        Öl-          zwischenräumen    bei Trocken-     bezw.        Öltrans-          formatoren.    Schon bei den     ersten        Hochspan-          nungs-Prüftransformatoren    mit     Zylinder-          wicklung    kam 

  diese Massnahme gelegentlich  zur Anwendung. Den     Gleitfunken,        .die    leicht  an den Enden der     Wicklungszyltinder        .aiütra-          ten,suchte    man zu     begegnen,        indem.    man den  aus dem Streukanal     heräusragenden    festen       Isolationszylinder    mit     winket-    oder     U-förmi-          gen        Isolierringen    umgab.  



  Später ist man dazu übergegangen, die       Isolationszylinder    im Streukanal mit den  winkelförmigen     Isolierringen    an beiden En  den zu einem einzigen Stück zu vereinigen.  Zu diesem Zweck wurde der     Isolierzylinder     aus vielen sich     überflappenden,        axial    verlau-         fenden        Papierstreifen,    aufgebaut, wobei die       einzelnen    Streifen an der     Austrittsstelle    aus  dem     Streukanal        derart        umgebogen    wurden,

    dass sie sich möglichst     satt        auf,die    Stirnflä  chen der     Hochspannungewicklung        legten.     



  Eine andere Herstellungsart dieser Isola  tion besteht darin,     dass    man einen Papier  streifen auf einen Zylinder     aufwickdlt,    bis  die gewünschte Dicke der     Isolationsschicht     erreicht ist. Dabei sind. aber die beiden Rän  der des     Papierstreifens:        mit    einer grossen  Zahl von     Einschnitten    zu versehen, so     dass     die Enden     des        Isalierzylinders        flanschartig     umgebogen und auf die Stirnflächen der       Hochspannungswicklung    .gelegt werden kön  nen.

   Die     Ausschnitte    in den Papierrändern       klaffen    dabei auseinander.  



  Das     Herstellten    derart geformter     Is.olatio-          nen    ist aber sehr zeitraubend. Wenn man  nicht auf recht schmale Papierstreifen Über  geht,     bezw.    nicht sehr viele     Einschnitte    in  das aufzuwickelnde Papierband macht, be  steht beim     Umbiegen    des Papiers stets. die      Gefahr des     Zexknitterns.    Die     Isolation    wird  dann gerade ,an den Stellen der höchsten Be  anspruchung wenig kompakt.

   Ferner erbeben  die Einschnitte an den Papierrändern     bezw.     der Aufbau mit Papierstreifen, auch wenn  dieselben sich     überäappen,    eine geringere       elektrische    Festigkeit an :den am höchsten be  anspruchten     Stellen    im Vergleich zu einer  Isolation,     wdl@che    den zur     Verfügung    stehen  -den     Raum    mit unverletzten und durch  gehenden     Papierschichten        ausfüllen    würde.  



  Gemäss vorliegender Erfindung werden  diese Nachteile dadurch behoben,     dass    der  Streukanal zwischen je zwei voneinander zu       isolierenden        Wicklungen    mit Kreppapier  ausgefüllt ist. Es, ergibt sich so die Möglich  keit, mit     verhältnismässig        wenisg    Arbeitsauf  wand eine feste, den Streukanal ausfüllende  Isolation anzubringen, die sich -eng anschmie  gend um die Ränder der     Wicklungen    legen  lässt und dabei     aus    ganz     durchgehenden.    Pa  pierschichten gebildet wird, ohne Schnittstel  len im Papier.  



  Kreppapier     istsehr        elastisch    und kann. in       billiger    Weise maschinell mit verschiedenen       Dehnungsmöglichkeiten        hergestellt    werden.

    So kann man z.     B.    leicht Kreppapier anfer  tigen, das sich auf die doppelte Länge und  mehr ausstrecken lässt.     Dieses    Kreppapier  kann in     endlosen    Streifen bis.     zur"gewünsch-          ten    Isolationsdicke zu einem     Zylinder    aufge  wickelt werden, worauf     sich    die     eäaseschen     Papierränder     anschmiegend    auf die zu isolie  rende     Wicklung        umbiegen        lassen.     



  Die beiliegenden schematischen Zeichnun  gen zeigen im     Schnitt,    und zwar nur soweit  es für das Verständnis der Erfindung not  wendig ist,     beispielsweise    Ausführungsfor  men des     Erfindungsgegenstandes.     



  . Im Beispiel     Fig.    1 ist eine konzentrische       Transformatorwicklung    im     Längsschnitt    -dar  gestellt. 1 ist die Achse der Säule, 2 die.       innen    liegende     Unterspa.nnungswicklung    mit  den     Abschirmringen    2', und 3 die     Obers.pan-          nungswicklung    mit den     Absehirmringen    3'.

    Der     Isolierzylinder    4, welcher den ganzen  Streukanal     zwischen    Unter-     und        Oberspan-          nungswickäun!g    ausfüllt, wird     hergestellt       durch Aufwickeln eines Kreppapierstreifens,  dessen Breite zwecks Bildung der Flansche 6  etwas grösser ist als die     axiale,    Länge der  Wicklung.

   Die Enden dieses     Isolierzylinders     haben vorerst die     punktiert    gezeichnete  Lage 5.     Alsdann    wird die     Oberspannungs-          wieklung    3 über den     Isolierzylinder    4 ge  schoben und in die     richtige    Lage gebracht.

    Hernach werden die Enden des Isolierzylin  ders 4 radial nach aussen,gebogen, so- dass sie       Isorlierflansche    6 bilden, die auf     die        Stirn-          seite    der     Oberspannungswicklung        bezw.    deren       Abschirmrintg    3' zu liegen     kommen.    Dabei  wird     das    Kreppapier .gedehnt im Verhältnis  der     Durchmesser   <I>Da :</I>     Di.    Wenn dieses       Durchmess,erverhWltnis    wenig grösser als eins  ist, so genügt eine ganz     geringe        Kreppun:

  g     des Papiers. Durch das Abbiegen des Krepp  papiers findet eine Verletzung der     durch-          gehen-denPapierschichten    nicht     statt;        es    wird  lediglich die     Kreppung        mindestens,        teilweise     wieder gestreckt.  



       In,gleicher        Weise    wie die     Zylinderwiek--          lung    in     Fig.    1 kann auch eine     'Scheibenwick-          lung    isoliert werden. Der     Unterschied    besteht.

    nur darin, dass die     Unterspannungswicklung     2 nicht innerhalb -des     Isolierzylinders,    4 an  geordnet ist, sondern axial zu beiden Seiten  der     Obersp:annungswicklung    3 und     anl-ehnenid     an die umgebogenen     Isolierflantschen        6#     Wenn die Oberspannung     sehr    .hoch und  .die     Unterspannung    relativ     niedrig,    ist, eignet  sieh eine in     Fig.    2     dargestellte    Abart, um  eine wesentliche Herabsetzung der     Isolations-          beansprwchunigen,

          insbesondere    der     Endisio-          lation    gegen die Joche zu erreichen. In die  sem Beispiel     bedeutet    7 die     Säulenachse,    8  die     Unterspa.nnungswicklung    mit den zuge  hörigen     Abschirmringen    8', und 9 die     Ober-          spannun,gswicklung    mit     ihren.        Abs-chirmrin-          gen    9'.

   Beim Wickeln     desi        Isolationszylinders     1,0 werden     bestimmtePapierlagen    11, 11' und  11" mit einem Halbleiter, z. B.     Isolierlack          vermischt    mit     Kienruss,    bestrichen. Das Um  bördeln der Enden des-     Isoäierzyliuders    10 zu       Isolierflanochen    12,     I2(    und 12" geschieht  derart,     dass    die Halbleiterschichten in densel  ben an     bestimmte        Stellen    der Isolierdistanz      zwischen den     Abschirmringen    9' und den  Jochen 13 zu liegen kommen.

   Die Halbleiter  schichten 11, 11'     und-    11" nehmen     durch        kapa-          zitive        Aufladung        in.    ihrem     zylindrischen    Teil  ein bestimmtes Potential     an,entsprechend     ihrer Lage     i@m        Streukanal.    Dadurch und  durch die     Isolierflanschen    12, 12' und 1<B>T</B>"  kann eine angenähert lineare Potentialver  teilung zwischen dem     Abschirmring    9,

  ' -der       Hochspannungswicklung    und     idem        Transfor-          matorjoeh    13 erreicht werden.     Ein.    Halblei  tergenügt für diesen Zweck und bringt kei  nerlei Nachteile mit sieh, wie .dies     aUenfalle     bei     Meta11.folie    .der Fall     sein.    könnte.  



  Die Anwendung des schmiegsamen     Krepp-          papiers    erlaubt noch eine weitere erhebliche  Entlastung :der     elektrisch    hochbeanspruchten  Spulen-enden,     wie    am     Beispiel        Fig.    3 erklärt  werden soll.

   Diese     zeih        einen    Längsschnitt  durch eine     kon@zentris.dIie    Wicklung, und  zwar nur das eine     Spulenende.    Mit 14 ist die  gegen die Säule gelegene     Unterspannungs-          wicklun-    bezeichnet; aussen liegt die     Ober-          spannungswickl'ung    15. Der     Streukanal    ist  mit dem     aus        Kreppapier    gewickelten     Isolier-          zylinder    16 ausgefüllt.

   Gegen die     Spulen-          enden    hin ist der     Streukanal    verbreitert. In  den durch diese     Verbreiterung    geschaffenen  Raum werden Isolierringe 18 bis 21 -aus auf  gewickeltem     Kreppapier    eingeschoben.

   Nach  her werden     sie    in bereits beschriebener Weise  radial nach innen     bezw.    nach aussen umge  bogen,     und'    der     so    gebildete     Isolierflansch     wird auf die Stirnseite der Wicklung     geJ1lagt.     Der     Isolierzylinder    16 muss an     seinen    Enden  nicht unbedingt mit allen seinen Papier  lagen auf     idie        Oberspannungswicklung        umge-          boagen    werden.

   Es     besteht    die Möglichkeit,  .einen Teil der     Kreppapierlagen    radial nach  innen auf die     Unters:pannun@gswicklung    und  den     Rest        radia'1    nach aussen auf die     Ober-          spannung.swicklung        umzubördeln,    wie dies in       Fig.    3     dargestellt    ist.  



  Bei dem üblichen Aufbau der Wicklun  gen mit     Doppelspulen,    wie im Beispiel     Fig.    4       angedeutet    ist,     fä'il@    ein grosser Prozentsatz  der eintretenden     Überspannungen    auf die  ersten     Doppelepuq-en,    und     es        sind    dann be-    sonders die mit     2'2    und 23 bezeichneten     Stel-          len    gefährdet, da diese hoch beansprucht  werden und nicht leicht in einwandfreier  Weise isoliert werden     können.    Die Benüt  zung von Kreppapier ermöglicht auch, diese  Stellen sicher zu isolieren.

   Das     Aufbördeln     von     Iso.lierflan        chen,    z. B. 6 in     Fig.    1 oder       1'2',    12' und 12" in     Fig.    2, kann derart ein  fach und rasch durchgeführt     werden,    dass  man sich erlauben     darf,        Isolierzylinder    mit  beidseitigen     U.mbördelungen    nicht nur für  die ganze Wicklung, sondern schon für klei  nere Teile     derselben    anzuwenden. Ein       Schnitt    durch eine solche     Wicklung    ist im  Beispiel     Fig.    5 gezeigt.

   Auch     'hier    ist der       Streukanal    gegen die     Spuleneniden    hin er  weitert. Diese     Erweiterung    wird nun nicht  ausgefüllt     mit    Isolierringen von winkelför  migem, sondern durch solche mit     U-förmigem          Querschnitt.    Sie werden     ebenfalls    aus Krepp  papier hergestellt und sind mit 24 und 2-5 be  zeichnet. Auf diese Weise werden die gefähr  deten Stehlen, die an Hand der     Fig.    4     aufg@e-          zeigt    wurden, sicher geschützt.  



  Wenn eine     Wicklung        mit    hoher Span  nung beidseitig von     andern    Wicklungen     um-          geben.    ist,     welcher    Fall in     Fig.    6 gezeigt  ist, so, erlaubt die     Dehnbarkeit    :

  des     Krepp-          papiers    die Herstellung von im     Querschnitt          U-förmigen,    sich eng den     Wicklungen    an  schmiegenden     Isdlierringen    26 und 27 ohne  Verletzen der einzelnen     Papierschichten.    Die  Isolierzylinder     28und    29, die beidseitig der       Wicklung   <B>30</B> liegen und die     Streukanäle          vollständig    ausfüllen, können     radial    umge  bördelt und auf die     Hochspannungswicklung     30, gelegt werden.

   Mit Vorteil werden     ab-          wechslung#sweise    ein oder mehrere Papier  laben     des    einen und des andern     Isolierzylin-          ders        umgebördelt    und     aufeinandergeleggt,    wie  dies in     Fig.    6     angedeutet    ist.

   Auf diese Weise  erhält man eine vorzügliche, geschlossene     Iso-          lationssahicht    gegen die     Joche.    In diesem  Falle müssen aber     besondere    Vorkehren     :ge-          troffen    werden, damit     :

  der    Zu-     bezw.        Abfluss     des     Kühlöls    aus der nun vollständig einge  kapselten Hochspannungswicklung nicht     un-          terbunden        wird.    Es werden zu diesem Zweck      die auf der Wicklung 30     liegenden.    Ab  schirmringe 31 zumindest unterhalb der  Joche hohl ausgeführt. Das aus der Wick  lung     aufsteigende    warme 01 kann in den       IIohlraium        3,9        eintreten        und    seitlich abflie  ssen.

   An Stellen,     die    genügend weit von den  Jochen entfernt sind, kann     diann    die den       Abschirmring    31 umhüllende     Isolations-          schieht    durchbrochen und dem warmen 01  freier     Austritt    geschaffen werden, ohne dass  Überschläge auf Eisen, insbesondere auf die  Joche, zu     befürehten    sind.

   Es ist auch     denk-          bar,    an dieser     Durchbruchstelle    ein     Isolier-          rohr    anzuschliessen und .das 01     mittels    Pumpe  durch die eingekapselte Hochs     pannungswick-          lung    30 hindurchzudrücken.  



  Für grosse Transformatoren, die Säulen  längen bis zu     31m    aufweisen, kann die Be  schaffung von     genübend    breiten Kreppapier  streifen mit     Schwierigkeiten    verbunden     sein.     In diesem Fall kann man mehrere     ,schmälere,     sich überlappende Streifen     aufwickeln,    wobei  die     Überl'appungsstellen    im Verlaufe des  Rufwickelns:     axial    versetzt werden.

   Eine  andere Möglichkeit     besteht    darin, dass man  einen     verhältnismässig    schmalen Kreppapier  streifen schraubenförmig in vielen Lagen  aufwickelt, ähnlich wie eine     mehrlagige     Spule aus Flachdraht gewickelt wird. In bei  den Fällen soll die Streifenbreite so gross ge  wählt werden, dass gegen die Enden des       Streukanals,    wo infolge der Randwirkung  sehr hohe     elektrische        Beanspruchungen    auf  treten, sich keine     Überlappungsstellen    der  Streifen ergeben.  



  Normalerweise werden Kreppapierstrei  fen verwendet, bei welchen die Falten der       Kreppung    gerade sind und senkrecht     zum     Streifenrand verlaufen. Die     Dehnbarkeit    in  dieser     Richtiuig    ist dann sehr gering. Für       gewisse    Fälle könnte es indessen     wünschenst     wert sein, eine Dehnbarkeit nicht nur     in,der          Län.osrichtung    des Streifens., sondern auch  quer zu     demselben    zu haben.

   Dies     könnte    er  reicht werden, indem man die Falten der       Kreppung    nicht gerade macht,     sondern    z. B.  wellenförmig. Man kann aber auch mit ge  raden     Falten    eine Dehnbarkeit des Papiers    sowohl in Längs- als auch in     Querrichtung     des Streifens erzielen, wenn man     die,    Falten       schief    zum Streifenrand verlegt, wenn also  die     Kreppung    diagonal verläuft.  



  Die     Kreppung    soll jedenfalls mindestens  so stark sein, dass -die     Papiersohichten    ohne  Schwierigkeit und ohne Zerreissen des Pa  piers beim     Umbördeln        vorn        kleinsten    Innen  durchmesser auf einen grössten Durchmesser  aussen am     Isolierflanseh    gedehnt werden kön  nen. Wenn man einen     Islolierzylinder    nach  innen     u.mbördelt,    genügt schon eine ganz ge  ringe     Kreppung,    da dann das Papier nicht  gedehnt, sondern gestaucht wird.

   Die     Krep-          pung    erlaubt nämlich nicht nur eine Deh  nung des Papiers,     sondern    auch ein leicht zu       hewerkstelligendes    Stauchen, indem dabei die  bereits vorhandenen Falten gleichmässig  etwas tiefer werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Hochspannungstransformator mit Iso- lierkörper im Streukanal, dadurch gekenn zeichnet, dass der .Streukanal zwischen je zwei voneinander zu isolierenden Wicklungen mit Kreppapier ausgefüllt: ist, dass an der Stelle, an der es aus dem Streukanal austritt, rechtwinklig umgebördelt ist, derart, dass ohne Einschnitte am Papier Isolierflanschen gebildet sind, die auf mindestens einer der Stirnflächen der zu isolierenden Wicklungen liegen.

   II. Verfahren zur Herstellung von Tso- lierkörpern gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Füllung des Streukanals zwischen je zwei voneinander zu isolierenden Wicklungen vorerst mit streifen- förmigem Kreppapier ein Isolierzylinder ge wickelt wird und hernach -die Zylinderenden umgebördelt werden.

   UNTERANSPRüCHE 1. Hochspannungstransformator gemäss Patentanspruch I, wobei der Streukanal an seinen Enden verbreitert ist, dadurch gekenn zeichnet, dass diese Verbreiterungen mit ge sonderten Lagten Kreppapier aufgefüllt sind. 2. Hochspannungstransformator gemäss Patentanspruch I, mit Streukanälen beidsei tig der Hochspannungswicklung, die an ihren Enden verbreitert sind, dadurch gekennzeich net, dass diese Verbreiterungen mit einem aus Kreppapier bestehenden Isolierring vor U-förmigem Querschnitt ausgefüllt sind.

   B. Hochspannungstransformator gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Kreppapierlagen mit einem Halbleiter bestrichen sind und der umgebör- delte Teil dieser Halbleiterschichten derart zwischen der Hochspannungswicklung und den Jochen liegt, dass auf dieser Isolier strecke -das Spannungsgefälle linearisiert wird.

   4. Hochspannungstransformator gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, da.ss auf den Enden,der Hochspannungswick- lung ein hohler Abschiilmring liegt, der vom Kühlöl durchströmt wird.

   5. Hochspannungstransformator gemäss Patentanspruch I und Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die Hochspan nungswicklung allseitig mit Kreppapier um geben ist und eine Ölpumpe Kühlöl über ein die Papierisolation durchdringendes Iso- lierrohr durch die Wicklung fördert. 6.

   Verfahren gemäss Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass streifenför- miges Kreppapier verwendet wird, dessen Kreppfalten senkrecht zum Streifenrand ver laufen. 7. Verfahren gemäss Patentanspruch 1I. dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreppapier streifen verwendet wird, dessen Breite gleich der axialen Länge .des dem zu wickelmdeu Isolierzylinders ist. B.

   Verfahren :gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kreppapierstreifen parallel nebeneinander aufgewickelt werden, deren Stossstellen sich überlappen: 9. Verfahren gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der lso-Iierzylin- der durch schraubenlförmiä s Aufwickeln eines Kreppapierstreifens hergestellt wird. 10.

   Verfahren gemäss Patentanspruoh 1I, dadurch gekennzeichnet, dass ein derart brei ter Kreppapierstreifen verwendet wird, dass an den Enden des Streukanals, also im Be reich der grössten Feldstärken, keine Ü'ber- lappungsstellen vorkommen.