DE1089878B

DE1089878B - Aus mehreren parallel geschalteten und radial uebereinandergewickelten miteinander ausgekreuzten Leitern hergestellte Zylinderwicklung fuer Transformatoren

Info

Publication number: DE1089878B
Application number: DES61985A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Werne Dietrich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-03-03
Filing date: 1959-03-03
Publication date: 1960-09-29
Also published as: BE586352A; CH389768A; FR1245967A

Description

Aus mehreren parallel geschalteten und radial übereinandergewickelten miteinander ausgekreuzten Leitern hergestellte Zylinderwicklung für Transformatoren Bei Transformatoren für hohe Stromstärken werden die Wicklungen vielfach aus mehreren parallel geschalteten Leitern hergestellt. Dabei müssen bekanntlich die in radial übereinanderliegenden Lagen befindlichen Leiter an bestimmten Stellen längs der Wicklung ihre Plätze miteinander vertauschen, d. h., sie müssen miteinander ausgekreuzt werden, damit durch die verschiedene Verkettung der Leiter mit dem Streufluß innerhalb der parallel geschalteten Stränge keine Ausgleichsströme auftreten. So muß z. B. eine aus p parallel geschalteten Leitern hergestellte Wicklung in p, Wicklungsabschnitte aufgeteilt sein, und jede einzelne Lage selbst muß (p-1) Auskreuzungsstellen haben. So ist es möglich, daß bei der sogenannten vollständigen Auskreuzung jeder parallel geschaltete Leiter jede mögliche radiale Lage innerhalb der Wicklung mit der gleichen Windungszahl einnimmt, und zwar vertauschen bei einer Wicklung aus p parallel geschalteten Leitern zu je w Windungen die einzelnen Leiter treppenförmig an den (p-1) Auskreuzungsstellen nach jeweils 'v Windungen zyklisch ihre Lage. Ein Ausführungsbeispiel für diese bekannte Auskreuzungsart ist in der Fig. 1 schematisch für eine aus sechs parallel geschalteten Leitern, die mit 1 bis 6 bezeichnet sind, hergestellte Zylinderwicklung dargestellt. Man ersieht daraus, daß die Wicklung auf ihre Länge entsprechend der parallel geschalteten Leiter in sechs Wicklungsabschnitte durch dieAuskreuzungsstellen unterteilt ist und daß bei dieser Auskreuzungsart am oberen Wicklungsende die Leiter in der radialen Reihenfolge 1, 2 3, 4, 5, 6 liegen, während am unterenEnde die radialeReihenfolge2, 3, 4, 5, 6, 1 ist.
Bei einer anderen bekannten Wicklungsausführung, wie sie in Fig.2 wiedergegeben ist, werden ebenso viele Auskreuzungsstellen, wie parallel geschaltete Leiter vorhanden sind, vorgesehen. Dabei liegen dann zwischen dem Wicklungsanfang und der ersten Auskreuzungsstelle sowie der letzten Auskreuzungsstelle und dem Wicklungsende jeweils nur # Windungen, während die übrigenAuskreuzungsstellen voneinander wieder Windungen entfernt liegen. Beide vorgenannten Ausführungsbeispiele zeigen also vollständig ausgekreuzte Wicklungen, und es treten an ihnen, allerdings unter der Annahme, daß das Streufeld des Transformators nur ein reines Axialfeld ist, keinerlei Ausgleichsströme auf. Dieser Idealfall ist aber in der Praxis nicht gegeben, weil die Randeffekte des Streufeldes insbesondere bei Transformatoren höherer Leistungen und hoher Spannungen in Wirklichkeit merkliche radiale Streufelder im Bereich vom Wicklungsanfang und Wicklungsende hervorrufen. Die Folge ist, daß trotz der in bisheriger Weise vorgenommenen vollständigen Wicklungsauskreuzung unter Umständen noch recht erhebliche Ausgleichsströme auftreten, die neben den Ausgleichsstromverlusten Verzerrungen des Streufeldes und auch erhöhte Wirbelstromverluste in der Wicklung zur Folge haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wicklungsaufbau anzugeben, mit dem es möglich wird, die Ausgleichsströme auch unter Berücksichtigung der Randeffekte des magnetischen Feldes zum Verschwinden zu bringen.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel in einfacher, billiger und vor allem höchst wirksamer Weise dadurch erreicht, daß die Wicklung so ausgelegt wird, daß in allen parallel geschalteten Leiterzweigen die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind: 1. Alle Zweige der ausgekreuzten Zylinderwicklung, z. B. der Niederspannungswicklung, müssen gegen die Wicklung, welche die Gegendurchflutung führt, z. B. Hochspannungswicklung, gleiche Kurzschlußimpedanzen aufweisen.
z. Bei gleichen p parallel geschalteten Wicklungszweigen (Parallelleitern) müssen die (¢-1) komplexen Gleichungen von der Form die sich ergeben, wenn ia alle Werte von 1 bis (p-1) durchläuft, erfüllt sein. Hierbei bezeichnet ZKg,""1 die Kurzschlußirnpedanz zwischen den Parallelzweigen g und za+1, ZKg..i die Kurzschlußimpedanz zwischen den Parallelzweigen g und ia, die Zahl der Parallelzweige.
Die hochgestellten Punkte kennzeichnen Zeigergrößen.
Bei Hochspannungs- und Hochleistungstransforma tonen genügt es im allgemeinen meist, wenn in den Bedingungen 1 und 2 statt der Kurzschlußimpedanzen die entsprechenden Kurzschlußreaktanzen gesetzt werden. Da für das Axialfeld die vollständig ausgekreuzten Wicklungen den in der Bedingung 2 ange gebenen Gleichungen praktisch immer genügen, ist es zur Vermeidung von Ausgleichsströmen ausreichend, wenn zusätzlich noch die Bedingung 1 erfüllt wird. Dies ist bei den bekannten Wicklungen nach den Fig. 1 und 2 nicht der Fall, da hier an den beiden Wicklungsstirnen z. B. die parallelen Leiterzweige 2 und 3 sowie 5 und 6 oben und unten der gleichen Wicklungsaußenkante benachbart liegen.
Ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung aufgebauten Wicklung, bei der sowohl hinsichtlich des Axialfeldes als auch Radialfeldes eine vollständige Wicklungsauskreuzung erreicht ist, zeigt im Schema die Fig. 3. Hier sind mit 1 bis 6 wieder die parallel geschalteten Leiterzweige bezeichnet, die bei 7 an die Zuleitung. und bei 8 an die Ableitung angeschlossen sind. Die Auskreuzung der Parallelleiter an den Stellen I bis V ist so vorgenommen, daß an den beiden Wicklungsstirnen die parallel geschalteten Leiter in radialer Richtung in zueinander umgekehrter Reihenfolge übereinander liegen. Das heißt, an der oberen Wicklungsstirn liegen die Parallelleiter in der Reihenfolge 1 bis 6 radial übereinander, während am unteren Wicklungsende ihre Reihenfolge 6 b:is 1 ist. Dabei sind die einzelnen Auskreuzungsstellen, die notwendig sind, um jeden der einzelnen Parallelleiter auf der Wicklungslänge je einmal in jede der möglichen sechs radialen Lagen zu bringen, in folgender Weise durchgeführt: Der Leiterzweig 1 läuft treppenförmig von der innersten Lage links beginnend von oben nach unten alle sechs möglichen radialen Lagen durch. Anders dagegen ist bereits die Auskreuzung beim Leiterzweig 2. Dieser geht nach der Auskreuzung I in die dritte Lage, nach der Auskreuzung II in die erste Lage, nach der Auskreuzung III in die äußerste Lage, also die sechste Lage, nach der Auskreuzung IV in die vierte Lage und nach der Auskreuzung V in die fünfte Lage, Da auch alle übrigen Leiter 3, 4, 5, 6 nach dem gleichen Gesetz durch die vorzunehmenden Auskreuzungen alle möglichen sechs radialen Lagen einnehmen müssen, ist die Auskreuzung dieser Leiter wie folgt durchgeführt: Zwecks Vereinfachung wird die nach jeder Auskreuzung eingenommene Lage jeweils durch einen der jeweiligen Auskreuzungsstelle beigefügten Index gekennzeichnet. Damit ist der Verlauf des Leiterzweiges 3: I1, 1I2, III5, IVs, V4, der Verlauf des Leiterzweiges 4: I5, 116 , IIh, IV2, V3, der Verlauf des Leiterzweiges 5: 16, 1141 1113, IVi, V2, der Verlauf des Leiterzweiges 6: 14, 115, 11125 IV3, V1. Jeder der parallelen Leiterzweige nimmt, wie gefordert, jede der möglichen radialen Lagen, auf die Wicklungslänge gerechnet, ein; demzufolge können auch unter Berücksichtigung der Randeffekte des Streufeldes keine Ausgleichsstromverluste in der Wicklung mehr auftreten, Wenn nicht allzu strenge Forderungen gestellt werden, kann mit Rücksicht darauf, daß die radialen Streufelder vor allem im Bereich von Wicklungsanfang und Ende auftreten, es auch bereits zu einem in der Praxis brauchbaren Ergebnis führen, wenn die Auskreuzung so vorgenommen wird, daß wenigstens im Bereich der beiden Wicklungsstirnen, also im gefährlichsten Bereich, in der Weise ausgekreuzt wird, daß die Reihenfolge der parallel geschalteten Leiterzweige in radialer Richtung an der unteren Wicklungsstirn genau in umgekehrter Reihenfolge zu der Reihenfolge an der oberen Wicklungsstirn ist und somit wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 oben die Leiter 1 bis 6 radial übereinander liegen, während an der unteren Wicklungsstirn die Leiter 6, 5, 4, 3, 2, 1 radial übereinander folgen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Aus mehreren parallel geschalteten und radial übereinandergewickelten und miteinander ausgekreucten Leitern hergestellte Zylinderwicklung für Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, .daß die parallel geschalteten Leiterzweige innerhalb der Wicklung so liegen, daß in allen Leiterzweigen die nachstehenden beiden Bedingungen erfüllt sind: 1. Alle Zweige der ausgekreuzten Zylinderwicklung (z. B. der Hochspannungswicklung) müssen gegen die Wicklung, welche die Gegendurchflutung führt (z. B. Niederspannungswicklung) gleiche Kurzschlußimpedanzen aufweisen. z. Bei p parallel geschalteten Wicklungszweigen. (Parallelleiter) müssen die (p-1) komplexen Gleichunzen von der Form die sich ergeben, wenn n alle Werte von 1 bis (p-1) durchläuft, erfüllt sein.