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Hochspannungswicklung für Transformatoren mit Spannungssteuerung Hochspannungswicklungen
von Transformatoren werden bekanntlich durch Stoßspannungen steiler Front hohen
dielektrischen Beanspruchungen ihrer Wicklungsisolation unterworfen, wobei die Intensität
dieser Beanspruchungen von den kapazitiven Verhältnissen abhängig ist.
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Es hat sich bekanntlich gezeigt, daß die Spannungsbeanspruchung einer
Wicklung in solchen Fällen geringer wird, wenn das Verhältnis von Wicklungs-und
Erdkapazität größer ist und dadurch die Spannungsverteilung längs der Wicklung weitgehend
einen mehr linearen Verlauf hat. Diese Bedingung ist aber gewöhnlich nicht vorhanden,
so daß besondere Mittel für die Beeinflussung und Verbesserung der Spannungsverteilung
und der kapazitiven Verhältnisse notwendig sind.
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So ist es bekannt, durch außerhalb der Wicklung in der Hauptisolation
liegende Einrichtungen, wie Schutzringe, Schilde, Steuerringe und -beläge, eine
bessere Stoßspannungsverteilung längs der Wicklung zu erzwingen. Diese Maßnahmen
vergrößern jedoch die Hauptisolation und erschweren ihre Herstellung durch Einfügung
der Schirme erheblich. Bei nicht genügend sorgfältiger Ausführung kann sogar die
Isolation geschwächt werden. Solche außerhalb der Wicklung angeordnete elektrostatische
Schilde können auch wicklungsähnlich geformt werden und über die ganze aktive Wicklung
gewickelt werden. Bei Regeltransformatoren hat man diese Wicklung an einen Kontakt
der Regeleinrichtung angeschlossen. Hierdurch wird eine bestimmte kapazitive Steuerung
erreicht. Diese Anordnung ist aber nur bei Regeltransformatoren verwendbar und hat
den Nachteil, daß ihre Wirkung sich mit der Stellung des Kontaktes ändert.
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Man kann auch zusätzliche Wicklungen vorsehen, die einseitig an Erdpotential
liegen und die in der Nähe der Endwindungen angeordnet sind. Hierdurch wird auch
die kapazitive Wirkung erhöht. Diese Anordnung ist aber unwirtschaftlich, da zwischen
den beiden Wicklungen eine Isolation für die volle Spannung erforderlich ist.
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Es sind auch Ausführungen bekanntgeworden, bei denen die Windungen
der zu steuernden Wicklung selbst zur kapazitiven Spannungssteuerung herangezogen
werden. Zu diesem Zweck werden Windungen nebeneinander gewickelt, die elektrisch
nicht unmittelbar hintereinandergeschaltet sind, indem durch zusätzliche Verbindungen
innerhalb der Wicklung die Anfangs- und Endwindungen einer Teilspule über die Nachbarwindungen
kapazitiv gekoppelt sind. Hierbei verstärkt sich die kapazitive Wirkung zwischen
den Windungen, so daß die Spannungsverteilung verbessert wird. Diese Maßnahme hat
aber bei der iilr lichen Wicklungsanordnung den Nachteil, daß innerhalb Verbindungen
notwendig sind, deren Herstellung schwierig ist und welche die Fabrikation erschweren.
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Erfindungsgemäß wird nun eine Maßnahme vorgeschlagen, die alle diese
Nachteile vermeidet. Die Fabrikation kann fast in gleicher Weise ausgeführt werden
wie bei einer gewöhnlichen Wicklung, die also nicht selbst zur Spannungssteuerung
verwendet wird. Es werden erfindungsgemäß mit den aktiven Windungen, d. h. solchen,
,die sich an der Leistungsübertragung beteiligen, Potentialsteuerungseinlagen eingewickelt
und elektrisch einseitig mit einer aktiven Windung verbunden, derart, daß die Steuereinlagen
gegenüber den aktiven Windungen einen Windurigsschritt größer als Eins besitzen.
Diese Einlagen beteiligen sich nicht an der Leistungsübertragung. Praktisch wird
dies so ausgeführt, daß die Potentialsteuerungseinlagen jeweils mit dem Anfang des
gesteuerten Wicklungsteiles elektrisch verbunden sind und neben Windungen gewickelt
werden, die gegenüber dem betreffenden Anfang einen Windungsschritt größer als Eins
aufweisen. Für diese Spannungssteuerung können also die aktiven Windungen in üblicher
Weise unmittelbar hintereinandergeschaltet werden. Die Herstellung der Wicklung
ist also kaum schwieriger als bei nicht spannungsgesteuerten Wicklungen. Man hat
dabei den weiteren Vorteil, die Potentialsteuerungseinlagen an jede beliebige Stelle
bringen zu
können, wo sie herstellungsmäßig und elektrisch am zweckmäßigsten
sind.
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Einen weiteren großen Vorteil erhält man, wenn man die Potentialsteuerungseinlagen
nur im Bereich des Wicklungseinganges anordnet und allmählich abnehmen läßt. Man
erreicht dadurch eine allmähliche Verringerung der kapazitiven Wirkung und braucht
nur einen kleinen Teil der ganzen Wicklung mit Potentialsteuerungseinlagen zu versehen.
Verwendet man Scheibenspulen für die Hochspannungswicklung, so ist es zweckmäßig,
die Potentialsteuerungseinlagen auf derjenigen Scheibe anzubringen, die der Scheibe
mit dem Potentialanschluß folgt. Dann kann beispielsweise bei senkrechter Anordnung
der Wicklung die Potentialsteuerungseinlage genau unter der Windung liegen, au die
sie elektrisch angeschlossen wird, so daß man die kürzeste Verbindung zwischen ihnen
erhält.
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Eine weitere Erhöhung der kapazitiven Wirkung kann man noch dadurch
erreichen, daß die Potentialsteueru.rigseinlagen über mehr als eine Windung mitgewickelt
werden. Hierdurch wird die Kapazität auf das Mehrfache erhöht.
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Um das freie Ende einer PotentiaIsteuerungseinlage isolieren zu können,
ist es zweckmäßig, wenn dieses aus der Scheibe herausgeführt wird. Auf diese Weise
ist es möglich, die Isolation außerhalb der Scheibe durchzuführen.
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Die Isolation kann auch in der Weise leicht hergestellt -werden, daß
man das freie Ende wieder zurück in. die Nähe einer Aktivwindung bringt, die ihni
gegenüber einen geringeren Windungsschritt besitzt als die Aktivwindung, mit der
die Einlage gewickelt ist. Es genügt dann, die Isolation des freien Endes nur für
die Potentialdifferenz des kleineren Windungsschri:ttes auszuführen.
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Die Fig. 1 und-2 zeigen als Beispiel die Ausführung des Erfindungsgedankens
bei Scheibenspulenwicklungen. Es sind zwei in Wirklichkeit koaxial liegende Scheiben
nebeneinander im Grundriß gezeigt und die einzelnen Windungen dargestellt. Fig.
1 gibt die Anordnung einer PotentiaIsteuerungseinlage an und Fig. 2 darüber hinaus
noch die Rückführung der Potentialsteuerungseinlage in die Nähe der Windung, an
die sie elektrisch angeschlossen ist. 1 bedeutet dabei eine Scheibenspule, an die
eine Potentialsteuerungseinlage angeschlossen ist, 2 die benachbart liegende, aber
daneben gezeichnete Scheibenspule. Der Anfang der Scheibenspule 1 ist mit 3 bezeichnet.
Von dort wird die Wicklung in bekannter Weise gewickelt und geht dann an der Stelle
4 der Scheibenspule 1 zur Stelle 5 an ,der Scheibenspule 2 über. Diese Verbindung
liegt also in Wirklichkeit unmittelbar zwischen den beiden Scheiben und ist nur
der besseren Übersichtlichkeit wegen in der Darstellung so lang gezeichnet. Bei
der Scheibenspule 2 ist die Potentialsteuerungseinlage, die sich im Beispiel auf
zwei Windungen 6 und 7 erstreckt, gestrichelt dargestellt. Sie ist elektrisch mit
der Eingangswindung durch die Verbindung 8 verbunden. Auch diese Verbindung ist
in Wirklichkeit nur sehr kurz. In der Fig.1 erstreckt sich die Potentialsteuerungseinlage
auf die doppelte Windungslänge. Es genügt aber auch, nur über eine einzige Windungslänge
zu wickeln.
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In der Fig. 2 wind die Rückführung 9 der Potentialsteuerungseinlage
6 und 7 gezeigt. Sie ist wieder in die erste Spule zurückgeführt (10). Die Rückführung
liegt dort neben einer Windung 11, die nur einen kleinen Windungsschritt gegenüber
der Windung 12 besitzt, an welche die Potentialsteuerungseinlage angeschlossen ist.
Man braucht diese Rückführung nur ein kurzes Stück mitzuwickeln und kann dort ihr
Ende isolieren.