DE1254754B - Stufentransformator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIf

Deutsche Kl.: 21 d2 - 53/02

Nummer: 1254 754

Aktenzeichen: S 83117 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 31. Dezember 1962

Auslegetag: 23. November 1967

Die Erfindung betrifft einen Stufentransformator, bei dem die Feinstufenwicklung aus mehreren, nach Art einer mehrgängigen Schraube' ineinandergewikkelten, in Reihe geschalteten Leitern besteht.

Die Stufenwicklung eines Transformators besteht im allgemeinen für einen großen Regelbereich von z. B. 30% aus einer Stammwicklung, einem Teil für die groben Spannungsstufen und einem Feinstufenteil, während bei einem kleineren Regelbereich von z. B. lO°/o nur eine nicht angezapfte Stammwicklung und eine Feinstufenwicklung vorhanden sind. Die Erfindung betrifft nur den Teil der Wicklung, die die Feinstufen enthält, und solche Stufenwicklungen sind unter anderem aus der deutschen Patentschrift 932 851 bekannt.

Bei dieser bekannten Wicklung besteht der Feinstufenwicklungsteil aus einer einzigen, sich über die ganze Höhe des Magnetkernschenkels erstreckenden Spule mit Anzapfungen. Eine solche Spule ist leicht zu wickeln. Sie hat eine kleine Steigung und ist daher mechanisch widerstandsfähig. Außerdem befinden sich die Anzapfungen in ziemlich großer Entfernung voneinander, was hinsichtlich der Isolationsprobleme günstig ist. Nachteilig ist an dieser bekannten Bauart aber, daß die Verteilung der Amperewindüngen über die Schenkelhöhe ungleichmäßig ist, wenn nur ein Teil der Spule eingeschaltet ist. Beim Auftreten eines Kurzschlusses ergeben sich deswegen große axiale Kräfte, und man erhält im Betrieb zusätzliche Verluste. Außerdem können beim Auftreten von Stoßspannungen örtlich hohe Spannungsdifferenzen entstehen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man bereits jede Spannungsstufe so gleichmäßig wie möglich über die ganze Höhe des Kernschenkels verteilt, d. h., der Wicklungsteil für die feinen Spannungsstufen besteht aus mehreren zusammengewickelten, in Reihe geschalteten Leitern, von denen jeder an seinen beiden Enden mit einem Anschluß für eine Anzapfung versehen ist. Solche Wicklungen sind beispielsweise aus den deutschen Patentschriften 718 671 und 737 852 bekannt.

Bei einer solchen Teilwicklung ist die Anzahl der Spannungsstufen gleich der Anzahl der zusammengewickelten Leiter, und die Anzapfungen befinden sich sämtlich an einem Ende der Wicklung. Die Amperewindungen sind auch bei Einschaltung nur eines Teils dieser Feinstufenwicklung über die ganze Wicklungshöhe verteilt, und beim Auftreten von Stoßspannungen pflanzen sich diese schnell über die ganze Wicklungshöhe fort.
Derartige Wicklungen weisen aber verschiedene Stufentransformator

Anmelder:

Smit Nijmegen Electrotechnische Fabrieken N. V., Nijmegen (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Schaefer, Patentanwalt,

Hamburg 70, Ziesenißstr. 6

andere Nachteile auf. Werden viele Anzapfungen gefordert, so müssen viele Leiter zusammen zu einer Spule gewickelt werden. Die Steigung eines jeden Leiters ist dabei groß, und damit ergibt sich eine verhältnismäßig geringe mechanische Festigkeit und auch eine wesentliche Beeinträchtigung der Kurzschlußfestigkeit. Die nebeneinanderliegenden Enden der Leiter sind schwierig zu verankern, und die Anzapfungen kommen an einem Ende der Feinstufenwicklung dicht beieinander zu liegen, was die Isolationsprobleme erheblich vergrößert..

Schließlich ist noch in der deutschen Patentschrift 679 084 in der Einleitung darauf hingewiesen, daß man auch Wicklungen ausgeführt hat, bei denen für jede Stufe eine gesonderte und je über die ganze Wicklungslänge der Stammwicklung sich erstrekkende Wicklungsspirale verwendet wird, wobei die einzelnen Stufenwicklungen im Durchmesser, also radial übereinander angeordnet sind. Wie dort bereits angeführt, erhält man hierbei zwar infolge der guten kapazitiven Kopplung der einzelnen Stufen gegeneinander günstige elektrische Verhältnisse, nachteilig ist aber die schlechte Raumausnutzung und die ungünstigen Verhältnisse bezüglich der Dimensionierung des Leiterquerschnittes.

Die Erfindung hat den Zweck, einen Stufentransformator mit einer Feinstufenwicklung zu schaffen, bei dem die letztere aus mehreren, nach Art einer mehrgängigen Schraube ineinandergewickelten, in Reihe geschalteten Leitern besteht, wobei aber die Nachteile der bekannten Wicklungen wesentlich verringert oder gar völlig vermieden sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Anzapfungen längs der axialen Wicklungshöhe verteilt angeordnet sind. Dabei kann zweckmäßigerweise die Feinstufenwicklung aus zwei oder mehreren parallelgeschalteten, koaxialen Wicklungsteilen bestehen. '

709 689/188

Claims (1)

1. 3 4

   Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der F i g. 4 ein Schema einer Zylinderwicklung mit

   Erfindung besteht die Feinstufenwicklung aus meh- Anzapfungen, deren Teil mit den Anzapfungen aus

   reren, konzentrisch zueinander angeordneten, in zwei je durch mehrere zusammengewickelte Leiter

   Reihe geschalteten Zylinderspulen oder Lagen, von gebildeten Spulen besteht, und

   denen nur die äußerste Anzapfungen besitzt. Die 5 F i g. 5 ein Schema einer aus Scheibenspulen be-

   Feinstufenwicklung kann auch aus zwei oder meh- stehenden Wicklung mit Anzapfungen,

   reren in Reihe geschalteten Scheibenspulen be- Die Zylinderwicklung nach F i g. 1 ist aus einer

   stehen. Stammwicklung A und einer Zylinderspule B zusam-

   Eine Stufenwicklung nach der Erfindung kann mengesetzt, die durch zwei zusammengewickelte etwa als ein Kompromiß der bekannten Wicklungen io Leiter bl, b2 gebildet ist. Diese Leiter sind in Reihe angesehen werden, nämlich jener Wicklungsart, bei geschaltet und derart in regelmäßigen Entfernungen der nur eine einzige Zylinderlage oder Spule aus mit Anzapfungen versehen, daß vier gleiche Späneinem einzigen Leiter vorgesehen ist, wobei die An- nungsstufen gebildet werden. Durch die Tatsache, zapfungen regelmäßig über die Höhe verteilt sind, daß die Spule B aus zwei in Reihe geschalteten Lei- und aus jener Wicklung, bei der mehrere ineinander- 15 tern bl, b2 besteht, erstreckt jede der vier Spangewickelte Leiter sich je über die ganze Höhe er- nungsstufen sich über die Hälfte der Höhe der Spule, strecken und nur an den Enden eine Anzapfung tra- Dies ist daher über eine zweimal so große Höhe wie gen. Bei der Wicklung nach der Erfindung sind meh- bei einer Stufenspule, die nur aus einem Leiter berere ineinandergewickelte Leiter vorhanden, aber die steht und ebenfalls mit vier Spannungsstufen ausgeeinzelne Spannungsstufe erstreckt sich nicht über die 20 führt ist.

   ganze Wicklungshöhe, sondern nur über einen Teil Die Stufenwicklung nach Fig. 2 ist in derselben

   derselben. Demzufolge befinden sich die Anzapfun- Weise wie diejenige nach F i g. 1 gebildet, aber sie

   gen nicht lediglich an den Stirnenden der Spule, son- ist mit fünf Spannungsstufen ausgeführt. In diesem

   dem außerdem an Punkten, die zwischen den Spu- Fall erstreckt jede Spannungsstufe sich über den

   lenenden liegen. Da aber hierbei die Spannungsstufen 25 2/5-ten Teil der Höhe der Spule B. Es wird klar sein,

   über zwei oder mehrere ineinandergewickelte Leiter daß die Anzahl der Spannungsstufen, geteilt durch

   verteilt sind, nehmen die einzelnen Spannungsstufen die Anzahl der Leiter bl, bl, bei der Spule nach

   einen merklich größeren Teil der Spulenhöhe in An- Fig. 1 eine ganze Zahl und bei der Spule nach

   spruch als bei der ersterwähnten bekannten Wick- F i g. 2 eine Bruchzahl gibt,

   lung. 30 Die in F i g. 3 dargestellte Stufenwicklung ist eben-

   Bei einer Wicklung nach der Erfindung ist also in falls in derselben Weise wie die Spule nach F i g. 1 mindestens einem Teil der Wicklung die Anzahl der gebildet, aber die Leiter b 1 und b 2 sind derart mit Spannungsstufen größer als die Anzahl der Leiter. Anzapfungen versehen und gegenseitig verbunden, Dies hat zur Folge, daß jede Spannungsstufe sich daß die Spule B aus zwei parallelgeschalteten koüber einen größeren Teil der Wicklungshöhe er- 35 axialen Teilen I und II besteht. Die Anzahl der streckt, verglichen mit der Wicklung, bei der nur ein Spannungsstufen ist wieder vier. Der Vorteil der einziger Leiter mit Anzapfungen versehen ist, so Parallelschaltung der Spulteile I und II ist, daß, daß die Folgen der ungleichmäßigen Verteilung wenn nur ein Teil der Spule B im Betrieb ist, die weniger schwerwiegend sind. Man kann die Anzahl Amperewindungen gleichmäßiger über den Schenkel der Anzapfungen und die Anzahl der Leiter derart 40 des magnetischen Kernes verteilt sind,
   wählen, daß die Anzapfungen gleichmäßig über die F i g. 4 betrifft eine als Zylinderwicklung ausge-Wicklungshöhe verteilt zu liegen kommen. Die An- führte Stufenwicklung mit einer Stammwicklung A zahl der Spannungsstufen, geteilt durch die Anzahl und zwei aus mehreren zusammengewickelten Leider Leiter, kann eine ganze Zahl, kann aber auch tern gebildeten Spulen Bl und Bl. Die Spule Bl ist ein Bruch sein. 45 durch vier Leiter bl', bl', bl·' und b4' gebildet,

   Ist die Stufenwicklung, wie 'üblich, als Zylinder- und die Spule B1 besteht zum größten Teil aus drei

   wicklung ausgeführt, so kann die Feinstufenwicklung Leitern b 1", b 1" und b 3". Die Leiter der beiden

   aus mehreren gesonderten Zylinderspulen oder La- Spulen Bl und Bl sind alle in Reihe geschaltet. Nur

   gen bestehen, und jede Spannungsstufe kann dabei die Spule Bl ist mit Anzapfungen versehen, und

   die ganze Windungszahl eines Leiters von mindestens 5° zwar derart, daß es vier Spannungsstufen gibt. Aus

   einer dieser Spulen oder Lagen und einen Teil der der Zeichnung geht hervor, daß jede Spannungsstufe

   Windungszahl eines Leiters einer anderen Spule um- alle Windungen eines Leiters der Spule B1 und den

   fassen. ³/4-ten Teil der Windungszahl eines Leiter der Spule

   Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher B 2 umfaßt.

   erläutert, die mehrere Ausführungsbeispiele einer er- 55 F i g. 5 bezieht sich auf einen aus Scheibespulen

   findungsgemäßen Wicklung schematisch zeigt. In der Cl bis C 6 bestehenden Teil einer Stufenwicklung,

   Zeichnung ist von der jede Scheibespule durch zwei züsammenge-

   Fig. 1 ein Schema einer Zylinderwicklung mit wickelte Leiter el, el gebildet ist. Die Leiter aller

   Anzapfungen, deren Wicklungsteil mit den Anzap- Scheibespulen sind in Reihe geschaltet, und der be-

   fungen aus zwei zusammengewickelten Leitern gebil- 60 trachtete Wicklungsteil ist mit sechs Spannungsstufen

   det ist, versehen.

   F i g. 2 ein Schema einer Variante der Wicklung Patentansprüchenach F i g. 1 mit einer anderen Anzahl der Spannungsstufen, 1. Stufentransformator, bei dem die Fein-

   F i g. 3 ein Schema einer anderen Variante der 65 stufenwicklung aus mehreren, nach Art einer

   Wicklung nach Fig. 1, deren Teil mit den Anzap- mehrgängigen Schraube ineinandergewickelten, in

   fungen aus zwei parallelgeschalteten koaxialen Tei- Reihe geschalteten Leitern besteht, dadurch

   len besteht, gekennzeichnet, daß die Anzapfungen

   längs der axialen Wicklungshöhe verteilt angeordnet sind (Fig. 1 und 2).

   2. Stufentransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstufenwicklung aus zwei oder mehreren parallelgeschalteten, koaxialen Wicklungsteilen besteht (Fig. 3).

   3. Stufentransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstufenwicklung aus mehreren konzentrisch zueinander angeordneten, in Reihe geschalteten Zylinderspulen oder Lagen besteht, von denen nur die äußerste Anzapfungen besitzt (Fig. 4).

   4. Stufentransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstufenwicklung aus zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Scheibenspulen besteht (F i g. 5).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 718 671, 737 852,
   ίο 932 851, 976084.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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