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Lagenwicklung mit Kühlschlitzen Bei der Kühlung von Hochspannungswicklungen muss darauf geachtet werden, dass möglichst jede Stelle der Wicklung vom Kühlmittel beeinflusst wird. Bei kleineren Wicklungen ist diese Bedingung meist leicht zu erfüllen, da wegen der geringen Grösse die Kühlwirkung genügend in die Wicklung eindringt. Je grösser aber eine Wicklung ist, um so schwieriger ist diese Aufgabe zu erfüllen.
Man hat zu diesem Zwecke das Kühlmittel künstlich beschleunigt, um die Kühlwirkung selbst zu erhöhen. Dies erfordert zusätzliche Mittel und verschlechtert den Wirkungsgrad. Ausserdem gelingt es oft auch dann noch nicht, die Kühlung ins Innere der Wicklung wirken zu lassen.
Man hat deshalb Kühlschlitze in den Wicklungen angebracht, damit das Kühlmittel innerhalb der Wicklung strömen kann. Dies verbessert wohl die Kühlwirkung, hat aber den Nachteil, die Isolation zu verschlechtern, da feste und flüssige bzw. gasförmige Isolierstoffe nebeneinanderliegen, wodurch die Feldstärkenverteilung infolge der verschiedenen Dielek- trizitätskonstanten ungleich wird und sich sprungweise ändert. Dies ist bei Wicklungen für nicht allzu hohe Spannungen weniger von Bedeutung, aber bei Höchstspannungswicklungen können sich hierbei erhebliche Schwierigkeiten ergeben.
Man hat auch den Vorschlag gemacht, an den elektrisch hoch beanspruchten Stellen das Kühlmittel mit höherer Geschwindigkeit vorbeiströmen zu lassen, als an den elektrisch weniger beanspruchten Stellen. Dies erfordert aber besondere Massnahmen zur Ver- änderung der Durchflussgeschwindigkeit.
Es ergibt sich also die Aufgabe, eine gute Kühlwirkung ohne Verschlechterung der Isolation zu erhalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei Lagenwicklungen, deren Lagen jeweils abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten verbunden sind, auf folgende Weise gelöst: Zwischen den einzelnen Lagen wird eine feste Isolation nur an den höher beanspruchten Stellen der Lagen angebracht. An den weniger beanspruchten Stellen zwischen den Lagen werden Schlitze vorgesehen, durch die das Kühlmittel strömen kann. Die einzelnen Lagen erhalten Öffnungen, um einen durchgehenden Weg für das Kühlmittel zu erhalten, so dass jede Stelle einer Lage wenigstens auf einer Seite von dem Kühlmittel umspült wird.
Ein Beispiel der Erfindung sei an der Figur näher erläutert. Die Lagenwicklung ist mit 1 bezeichnet, von ihr sind acht Lagen dargestellt. Die Spannung wird an der Stelle 2 zu- und an der Stelle 3 abgeführt. Die einzelnen Lagen sind durch die Verbindungsstücke 4 miteinander verbunden. An den Stellen, wo kein Verbindungsstück angebracht ist, ist die feste Isolation 5 vorgesehen. Diese liegt also gerade an den Stellen der Lagenwicklung, zwischen denen der Potentialunterschied gross ist. An den Stellen, wo die Verbindungen 4 liegen, ist kein Potentialunterschied zwischen den Lagen vorhanden. Dort braucht also keine feste Isolation durchgehend vorgesehen zu werden. Der Weg des Kühlmittels ist durch die Pfeile angedeutet.
Es gelangt an den Stellen in die Wicklung, wo die Spannungsbeanspruchung gering ist (wo also die Verbindungen 4 liegen). Es kommt an den Stellen der Wicklungen wieder heraus, wo die gegenseitige Spannungsbeanspruchung ebenfalls gering ist. Hierbei muss aber das Kühlmittel von dem untern Schlitz 6 in den obern Schlitz 7 gelangen können. Zu diesem Zweck sind Öffnungen 8 in den Lagen vorgesehen, durch die das Kühlmittel strömen kann. Diese Öffnungen liegen an den innern Lagen 1, während an den äussern Lagen diese Öffnungen nicht erforderlich sind, wie in der Figur durch die Schraffur angedeutet ist.
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Die feste Isolation zwischen den Lagen kann ausschliesslich aus Papier bestehen, so dass die Homogenität der Isolation gewährleistet ist.
Statt der einen öffnung in der Mitte einer Lage können auch mehrere kleine öffnungen vorgesehen werden. Die feste Isolation kann hierbei auch in bekannter Weise zur weiteren Verbesserung der Spannungsfestigkeit umgelegt werden.
Die Vorteile der Anordnung sind aus der Figur deutlich zu erkennen. Sie bestehen in der Verwendungsmöglichkeit homogener Isoliermittel an den hochbeanspruchten Stellen und in der Umspülung aller Wicklungsstellen durch das Kühlmittel. Bei der zweiten Lage beispielsweise strömt an der untern Hälfte das Kühlmittel links an der obern. Hälfte rechts vorbei. Bei der dritten Lage ist es umgekehrt. Das Kühlmittel erreicht also jede Stelle der Wicklung wenigstens auf einer Seite.
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Layer winding with cooling slots When cooling high-voltage windings, it must be ensured that as far as possible every point of the winding is influenced by the coolant. In the case of smaller windings, this condition is usually easy to meet, since the cooling effect penetrates sufficiently into the winding due to its small size. However, the larger a winding, the more difficult it is to accomplish this task.
For this purpose, the coolant has been artificially accelerated in order to increase the cooling effect itself. This requires additional resources and worsens the efficiency. In addition, it is often still not possible to let the cooling work inside the winding.
For this reason, cooling slots have been installed in the windings so that the coolant can flow within the winding. This probably improves the cooling effect, but has the disadvantage of worsening the insulation, since solid and liquid or gaseous insulating materials lie next to one another, whereby the field strength distribution becomes unequal and changes suddenly due to the different dielectric constants. This is less important in the case of windings for not too high voltages, but considerable difficulties can arise in the case of very high voltage windings.
The proposal has also been made to allow the coolant to flow past the electrically highly stressed points at a higher speed than at the electrically less stressed points. However, this requires special measures to change the flow rate.
There is therefore the task of obtaining a good cooling effect without deteriorating the insulation. This object is achieved according to the invention in the case of layer windings, the layers of which are alternately connected on opposite sides, in the following way: Between the individual layers, solid insulation is only applied at the more highly stressed points of the layers. At the less stressed areas between the layers, slots are provided through which the coolant can flow. The individual layers are provided with openings in order to obtain a continuous path for the coolant, so that the coolant flows around each point of a layer at least on one side.
An example of the invention is explained in more detail using the figure. The layer winding is denoted by 1, eight layers of it are shown. The voltage is supplied at point 2 and removed at point 3. The individual layers are connected to one another by the connecting pieces 4. The fixed insulation 5 is provided at the points where no connecting piece is attached. This lies precisely at the points of the layer winding between which the potential difference is large. At the points where the connections 4 are located, there is no potential difference between the layers. There is no need to provide permanent insulation there. The path of the coolant is indicated by the arrows.
It gets into the winding at the points where the voltage stress is low (i.e. where the connections 4 are located). It comes out again at the points of the windings where the mutual stress is also low. In this case, however, the coolant must be able to get from the lower slot 6 into the upper slot 7. For this purpose, openings 8 are provided in the layers through which the coolant can flow. These openings lie on the inner layers 1, while these openings are not required on the outer layers, as indicated in the figure by the hatching.
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The solid insulation between the layers can consist exclusively of paper, so that the homogeneity of the insulation is guaranteed.
Instead of the one opening in the middle of a layer, several small openings can also be provided. The solid insulation can also be turned over in a known manner to further improve the dielectric strength.
The advantages of the arrangement can be clearly seen from the figure. They consist in the possibility of using homogeneous insulating agents at the highly stressed points and in the coolant flowing around all winding points. In the second layer, for example, the coolant flows in the lower half to the left of the upper half. Half right over. In the third layer it is the other way round. The coolant therefore reaches every point of the winding on at least one side.