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Elektrische Wicklung, insbesondere für hohe Spannungen Es ist bekannt, die Wicklung von elektrischen Geräten (Trockenspannungswandlern, Transformatoren, Generatoren, Relais usw.) in Kunststoff einzubetten. Besonders Giessharz eignet sich zur Isolation und als tragendes Element für den Wicklungskörper sehr gut. Seine elektrische Festigkeit ist der von Porzellan durchaus gleichwertig. Seine mechanische Be- anspruchbarkeit liegt sogar höher. Die leichte Formgebung von Giessharz ermöglicht es, die Einrichtung zur Befestigung der Wicklungen, z. B. in der Form von Stützern, direkt anzuformen und den die Wicklung umgebenden Kunststoffkörper als selbsttragendes Konstruktionselement auszubilden. Hierdurch ergeben sich z.
B. für Trockenspannungswandler, da die gesamte Höhe zur Isolation dient, kleinere Abmessungen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Kunststoff besteht darin, dass dieser die eigentliche Wicklung nach aussen vollkommen abdichtet und schwer brennbar ist. Bei den bisherigen Wicklungen in Kunststoffeinbettung bestehen jedoch Schwierigkeiten, da es nicht möglich war, die Wicklung vollkommen luftblasenfrei mit Kunststoff bzw. Giessharz zu tränken. Durch Lufteinschlüsse wird insbesondere bei hohen Spannungen die Glimmgefahr stark erhöht. Die Lufteinschlüsse, wenn nicht sogar Vakuumräume, entstehen teils durch den Giessprozess, teils durch Wärmespiele bei verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Wicklung und der bekannten Kunststoffarten. Durch die neue Wicklung werden die vorgenannten Nachteile beseitigt.
Sie eignet sich gut auch für hohe Spannungen. Ihr Wesen besteht darin, dass der für das Wicklungspaket vorgesehene Raum (Wicklungsraum) von einer Kunststoffhülle umgeben ist und die freien Räume innerhalb der Kunststoffhülle von einem isolierenden Medium ausgefüllt sind, das in seiner Isolierfähigkeit höherwertig ist als Luft bei normalem Druck. Es sind zwar elektrische Geräte bekannt, deren Wicklungen zur besseren Isolation von einem Isolier- gas oder einer Isolierflüssigkeit umgeben sind. Zur Aufnahme der Isoliermittel sind diese Wicklungen jedoch von einem elektrisch leitenden Gehäuse umgeben. Hierdurch werden ihre Abmessungen verhältnismässig gross, und es treten Schwierigkeiten in der Abdichtung nach aussen auf.
Diese Nachteile werden durch die Kunststoffhülle und durch die Verwendung von Isoliergas oder Isolierflüssigkeit als isolierendes Medium beseitigt.
Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen; es zeigt: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für einen Trockenspannungswandler, Fig.2 ein Ausführungsbeispiel für einen Leistungstransformator.
In Fig. 1 ist mit 1 das Joch eines Spannungs- wandlers bezeichnet, auf dessen unterem, waagrechtem Schenkel die Sekundärwicklung 2, die in der Figur nur schematisch dargestellt ist, angeordnet ist. Die Primärwicklung 4 ist in einem Kunststoffkörper 3 eingebettet und auf dem oberen, waagrechten Schenkel des Joches 1 angeordnet. Die Herstellung der Primärwicklung 4 in Kunststoffeinbettung erfolgt dadurch, dass das Wicklungspaket in einer Giessform als Kern eingelagert ist. In der Giessform sind sämtliche Halterungen, Ausführungen und Stützer für den späteren Kunststoffkörper eingeformt. Die Giessform wird mit Giessharz oder dem betreffenden Kunststoff ausgefüllt.
Das Wicklungspaket der Primärwicklung 4 wird vorher mit einem nichtleitenden Dichtbelag umgeben, der das Eindringen von Kunststoff oder Giessharz in das Innere des Wicklungspaketes verhindert. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung des Wicklungskörpers in Kunststoffeinbettung besteht darin,
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dass zunächst zwei Kunststoffschalen vorgeformt werden, die sämtliche Halterungen, Stützen usw. enthalten. Diese Schalen werden nachträglich um das Wicklungspaket gelegt, und nach einwandfreier Entfettung werden die Schalen zusammengegossen, so dass ein organischer übergang von der einen zur anderen Schale entsteht.
In der Fig. 1 ist die Primärwicklung 4 nach einem der vorher beschriebenen Verfahren angefertigt und auf das Joch 1 aufgeschoben worden. Mit 3 ist der Kunststoffkörper, der aus Giessharz besteht, bezeichnet. Die Aussenfläche des Kunststoffkörpers ist zur besseren elektrischen Feldverteilung mit einer leitenden Schicht versehen, z. B. durch Aufspritzen eines Metallbelages. Der Dichtbelag 5 besteht aus Isolierbandage oder aus einer anderen dehnungsfähigen Isolationshülle. An den Kunststoffkörper 3 sind die Stutzer 6 und 7 angegossen.
Die Wicklungsenden der Primärwicklung 4 sind rohrförmig ausgebildet und durch die Stutzer 6 und 7 herausgeführt. über diese rohrförmigen Wicklungsenden wird in den Wicklungsraum, der vom Dichtbelag 5 und vom Kunststoffkörper 3 umgeben ist, ein isolierendes Gas, gegebenenfalls unter überdruck, eingeführt. In den rohrförmigen Wicklungsenden können Rückschlagventile vorgesehen werden. Eine zusätzliche oder andere Möglichkeit besteht darin, die rohrförmigen Wicklungsenden mit Giessharz zu verschliessen.
Der Dichtbelag 5 verhindert, dass beim Umgiessen der Wicklung mit Kunststoff dieser in den Wicklungsraum eindringen kann, zugleich ermöglicht er ein spannungsfreies Nachschrumpfen des Kunststoffes. Durch die Füllung des Wicklungsraumes mit Isoliergas können innerhalb desselben elektrische Festigkeiten erreicht werden, wie sie sich bei der bekannten Öltränkung ergeben. Die Füllung des Wicklungsraumes mit Isoliergas hat noch den Vorteil, dass es sich hierbei in der Regel um ein nicht brennbares Mittel handelt.
In Fig. 2 ist als weiteres Beispiel für eine Wicklung mit grossen Spannungen ein Leistungstransformator mit Kunststoffkörper dargestellt. über den angegossenen Stutzer 8 ist ein Wicklungsende herausgeführt. Die angegossenen Stutzer 9 und 10 dienen einmal als Tragelement für den Leistungstransformator und zum anderen zur Einführung von rohrförmi- gen Zuleitungen für ein Isoliergas. Diese rohrförmigen Durchführungen sind bei 11 zur besseren Dichtung mit Dehnungsfalten versehen und können sich daher bei Wärmespielen gut an den Kunststoffkörper 12 anpassen.
Die rohrförmigen Durchführungen münden im Wickelraum der Hochspannungswicklung. Der Wickelraum ist seinerseits von dem Dichtebelag 5 und dem Kunststoffkörper 12 umgeben. Die Hochspannungswicklung 13 ist auf einem Magnetgestell 14 aufgeschoben. Die thermisch höher belastete Niederspannungswicklung 15 - nur schematisch dargestellt - ist zur besseren Kühlung ausserhalb des Kunststoffkörpers auf dem Magnetgestell 14 angeordnet. Die Stutzer 9 und 10 sind auf einer ebenfalls nur schematisch dargestellten Kühleinrichtung 16 be- festigt. Mit 17 ist eine Kühlschlange bezeichnet. Das Isoliergas wird unter überdruck durch den Stutzer 9 in den Wickelraum eingepumpt und über den anderen Stutzer 10 abgeführt.
In der Kühleinrichtung 17 wird das Isoliergas auf die gewünschte Temperatur abgekühlt. Bei Verwendung von Hochspannungswicklungen in elektrischen Anlagen mit Druckgasisolierung kann die neue Wicklung direkt in den gekapselten und gedichteten Hochspannungsraum eingebaut werden, z. B. eine elektrische Wicklung, wie sie beim Trockenspannungswandler nach Fig. 1 dargestellt ist, jedoch ohne hermetischen Verschluss. Durch die rohr- förmigen Zuführungen dringt dann das Isoliermittel in den eigentlichen Wickelraum und übernimmt dort auch die Isolation.
Ausser den in den Ausführungsbeispielen gezeigten, rohrförmigen Durchführungen sind auch einfache Öffnungen mit Schraubverschlüssen oder Rückschlab entilen verwendbar. Je nach den Betriebsgegebenheiten wird man diese Öffnungen, nachdem das Isoliermittel gegebenenfalls unter über- druck in den Wickelraum gebracht ist, mit Giessharz verschliessen. Neben Isoliergas als Isoliermittel eignen sich auch flüssige Isolierstoffe, vor allem solche, die nicht brennbar sind, gut. An Stelle der beschriebenen Umlaufkühlung können bei thermisch höher belasteten Hochspannungswicklungen auch Kühlrippen direkt an den Kunststoffkörper angeformt werden.
Die Verwendung der neuen Wicklungen in Kunststoffeinbettung ist nicht auf Transformatoren und Wandler beschränkt, sie lässt sich auch für andere elektrische Geräte, z. B. für Motoren, Generatoren, Schaltschütze usw., verwenden.