DE1638950B2 - Aus scheibenspulen bestehende wicklungsanordnung fuer transformatoren oder drosseln - Google Patents

Description

benachbarten Scheibenspule in Doppelspulenschal-

tung zusammengeschaltet sind, daß weiterhin der

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erste und zweite Teilleiter am Ende des stirnseitigen deutet. Alle Scheibenspulen sind miteinander in be-

Wicklungsbereiches miteinander verbunden und im stimmter Weise in Reihe geschaltet. Der Magnetkern

mittleren Wicklungsbereich als zwei spiralenförmig 20 einschließlich der aus diesem angeordneten

ineinander gewickelte und in Einzelspulenschaltung Unter- und Oberspannungswicklungen ist in üblicher

zusammengeschaltete Leiter weitergeführt sind und 5 Weise in einem mit flüssigem Isolier- bzw. Kühl-

daß darüber hinaus die Windungszahl einer in den medium gefüllten Kessel untergebracht.

Stirnseiten Wicklungsbereichen angeordneten Schei- Die den beiden Wicklungsstirnen benachbarten

benspule kleiner als die Windungszahl einer im Scheibenspulen 28 bis 34 bzw. 44 bis 50 sind anders

mittleren Wicklungsbereich angeordneten Scheiben- ausgeführt als die übrigen davon weiter abliegenden

spule ist. ₁₀ Scheibenspulen 36, 38 bzw. 40, 42 und die weiteren

Eine gleichmäßige Serienkapazität bei den Schei- Scheibenspulen 52. Die Scheibenspulen 28 bis 34 benspulen im stirnseitigen Wicklungsbereich und den bzw. 44 bis 50 bestehen aus zwei parallelen Teil-Scheibenspulen des übrigen Wicklungsbereiches wird leitern, die in radialer Richtung übereinander gein einfacher Weise dadurch erreicht, daß die axiale wickelt sind. Die parallelen TeiUeiter dieser Schei-Spulenbreite der in den stirnseitben Wicklungs- is benspulen haben weniger Windungen als die TeiUeiter bereichen angeordneten Scheibenspulen kleiner als der von der Wicklungsstirn weiter abliegenden Scheidie axiale Spulenbreite der im mittleren Wicklungs- benspulen 36, 38 bzw. 40, 42, die aus einem innerbereicb angeordneten Scheibenspulen ist, oder auch halb jeder Scheibenspule ineinander gewickelten Eindadurch, daß bei den in den stirnseitigen Wicklungs- fachleiter hergestellt sind.

bereichen angeordneten Scheibenspulen die Isolation 20 In F i g. 1 bilden die Windungen A 0 bis A 6 einen

zwischen den Teilleitern verstärkt ist. ersten TeiUeiter, der über die Verbindungsleitung L_A

In vorteilhafter Weise kann ferner ein Teil der im mit dem Anschlußleiter L1 verbunden ist. Der erste

mittleren Wicklungsbereich angeordneten Scheiben- TeiUeiter durchläuft mit seinen Windungen A 0 bis A 6

spulen nach je einer vollen Wicklungsspirale mit einer die Scheibenspule 28 in einer von außen nach innen

Wicklungsanzapfung versehen sein. 25 durchgehenden Spirale. Die innerste Windung A 6

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Aus- des ersten Teilleiters der Scheibenspule 28 ist mittels

führungsbeispiels wird der Gegenstand der Erfindung des Verbindungsleiters 60 mit der innersten Windung

nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt A 6 des ersten Teilleiters der Scheibenspule 30 ver-

F i g. 1 eine Hälfte einer Wicklungsanordnung nach bunden. Dieser erste Teilleiter durchläuft die Scheider Erfindung im Schnitt, 30 benspule 30 mit seinen Windungen A 6 bis A12 in

Fig. la zwei benachbarte Scheibenspulen der einer von innen nach außen durchgehenden Spirale.

Wicklung im Schnitt mit verschieden starker Isolation Die letzte Windung A12 des ersten Teilleiters der

zwischen den Teilleitern, Scheibenspule 30 ist mit der ersten Windung des

F i g. 2 ein Schaltbild von der gesamten Wicklungs- ersten Teilleiters der Scheibenspule 32 verbunden,

anordnung, 35 der diese Scheibenspule wieder von außen nach

Fig. 3 die Stoßspannungsverteilung an einer in innen spiralenförmig durchläuft. Mit seiner letzten

herkömmlicher Weise hergestellten Transformator- Windung ist der erste TeiUeiter der Scheibenspule 32

wicklung und die Stoßspannungsverteilung an einer an die letzte Windung des die Scheibenspule 34 von

Wicklungsanordnung nach der Erfindung. innen nach außen spiralenförmig durchlaufenden

In F i g. 1 ist mit 18 der Schenkel eines Magnet- 40 ersten Teilleiters dieser Scheibenspule angeschlossen, kerns 20, dessen Mittelachse mit 22 angegeben ist, Ein zweiter aus den Windungen BO bis B 6 bebezeichnet. Auf dem Schenkel 18 ist die von einer stehender TeiUeiter ist in zwei aus den Windungen entsprechenden Isolation 26 umschlossene Unter- B 0 bis B 3 und den Windungen B 3 bis B 6 bestehende Spannungswicklung 16 aufgebracht und konzentrisch Teilleiterhälften unterteilt. Der zweite Teilleiter darüber die Oberspannungswicklung 14 angeordnet. 45 durchläuft zwar die Scheibenspule 28 ebenfalls voll-In der Zeichnung ist der Einfachheit halber ein Ein- ständig, jedoch ist der Anfang der einen Teilleiterphasentransformator dargestellt. Selbstverständlich hälfte ß0 bis B 3 in die Mitte der Scheibenspule 28 kann der Transformator auch mehrphasig oder auch gelegt und über die Verbindungsleitung L_B an den als Spartransformator ausgeführt werden. Die Unter- Anschlußleiter L1 angeschlossen. Die letzte Windung Spannungswicklung 16 ist in herkömmlicher Weise 5° B 3 der einen Teilleiterhälfte ist dann über einen Verausgeführt und weist eine Vielzahl von isolierten bindungsleiter 62 mit der ersten Windung B 3 der Leiterwindungen 24 auf. Die Oberspannungswicklung anderen Teilleiterhälfte der Scheibenspule 28 verbun-14 besteht aus einer bestimmten Anzahl axial über- den. Diese Teilleiterhälfte durchläuft die Scheibeneinander geschichteter Scheibenspulen 28 bis 52. Die spule 28 dann in einer Spirale bis zur Mitte und ist Scheibenspulen 28 bis 38 liegen der oberen Wick- 55 mit ihrer letzten Windung B 6 über einen Verbinlungsstirn benachbart und die Scheibenspule 28 ist dungsleiter 64 mit der ersten Windung B 6 der einen mit dem Anschlußleiter Ll verbunden. Die der Teilleiterhälfte der benachbarten Scheibenspule 30 unteren Wicklungsstim benachbarten Scheibenspulen verbunden. Diese Teilleiterhälfte B 6 bis B 9 durchsind mit 40 bis 50 bezeichnet, wobei die Scheiben- läuft die Scheibenspule 30 spiralenförmig von der spule 50 mit dem Anschlußleiter L2 verbunden ist. 60 Mitte nach außen. Die letzte Windung B 9 der Teil-Zwischen den beiden genannten Scheibenspulenab- leiterhälfte B 6 bis B 9 ist über einen Verbindungsschnitten sind noch die weiteren mit 52 bezeichneten leiter 66 mit der Windung B 9 der anderen Teilleiter-Scheibenspulen der Wicklung angeordnet. Alle Schei- hälfte B 9 bis B12 verbunden, welche spiralenförmig benspulen haben gleichen Außendurchmesser und von innen bis zur Mitte der Scheibenspule 30 verläuft, eine gleiche Mittelöffnung 54. Zwischen den Scheiben- 65 Die letzte Windung B12 der Teilleiterhälfte B9 bis spulen sind Kühlkanal für den Durchfluß eines Kühl- B12 ist wieder mit der in der Mitte beginnenden mittels vorgesehen. Mit 56 ist z. B. ein solcher Kühl- Teilleiterhälfte des zweiten Teilleiters der Scheibenkanal zwischen den Scheibenspulen 50 und 48 ange- spule 32 verbunden. Der Verlauf des zweiten Teil-

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leiters in den Scheibenspulen 32 und 34 entspricht nung der ineinander gewickelten Scheibenspulen die

dem Verlauf des zweiten Teilleiters in den Scheiben- effektiven Windungen reduziert, die Serienkapazität

spulen 28 und 30. Der zweite Teilleiter durchsetzt aber nicht vermindert. Wegen der kleineren Win-

die Scheibenspulen 28, 30, 32 und 34 somit jeweils dungszahl ist die Spannungsbeanspruchung an den

von der Mitte ausgehend in einen Fall in einer nach 5 Stirnseiten der Oberspannungswicklung ebenfalls

innen laufenden Spirale und im anderen Fall in einer kleiner. Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, haben die

nach außen verlaufenden Spirale. den Stirnseiten benachbarten Scheibenspulen sechs

Am Ende des stirnseitigen Eingangsbereiches nach Windungen gegenüber neun Windungen der übrigen

der Scheibenspule 34 sind die beiden Teilleiter im Scheibenspulen.

Punkt 68 zusammengeschaltet. Die sich an die stirn- io Wenn es erwünscht sein sollte, daß die Serienkapaseitig angeordneten Scheibenspulen anschließenden zitäten der Scheibenspulen im stirnseitigen Bereich Scheibenspulen 36, 38 bzw. 40, 42 sowie die mit 52 der Wicklung gleich sein sollen wie die Serienkapazibezeichneten weiteren Scheibenspulen sind als einfach täten in den übrigen Scheibenspulen, dann ist dies ineinander gewickelte Scheibenspulen ausgeführt, durch Herabsetzen der axialen Leiterbreite in diesen d. h. der Einf achleiter durchläuft diese Scheibenspulen 15 Scheibenspulen erreichbar. Dadurch wird eine Unin zwei sich über die volle radiale Ausdehnung der gleichförmigkeit der Serienkapazitäten entlang der Scheibenspulen erstreckenden Spiralen. Bei der Schei- Wicklung vermieden und eine raumgünstigere Ausbenspule 36, beispielsweise in einer Einwärtsspirale führung geschaffen. Die erfindungsgemäße Wicklungsnut den Windungen CO bis C 5 und in einer zweiten, anordnung ist stoßspannungstechnisch günstig und mit der ersten ineinander gewickelten Einwärtsspirale ao ebenso hinsichtlich der Verminderung der Wirbel-C 5 bis C 9, wobei die beiden Spiralen über eine Lei- Stromverluste im stirnseitigen Wicklungsbereich.
tung 70 miteinander verbunden sind. Die Zusammen- Im allgemeinen wird man die Isolation zwischen schaltung mit der nächstfolgenden Scheibenspule 38 den einzelnen Windungen der Scheibenspulen über erfolgt mittels eines Verbindungsleiters 72, der die die ganze Wicklungslänge gleich groß wählen. Wenn letzte Windung C 9 der Scheibenspule 36 mit der 25 man aber die Isolaiion im mittleren Wicklungsbereich ersten Windung C9 der Scheibenspule 38 verbindet. gegenüber der Isolation im stirnseitigen Wicklungs-Die Windungen C 9 bis C14 und C14 bis C18, die bereich herabsetzt, kann man die Serienkapazität erüber eine Leitung 74 miteinander verbunden sind, höhen. Auch kann die Isolation in den einzelnen durchlaufen die Scheibenspule 38 in zwei Auswärts- Scheibenspulen gestuft werden. In F i g. 1 a ist an zwei spiralen. Von der Windung C18 erfolgt die Zusam- 30 Scheibenspulen 42' und 44' einer Oberspannungsmenschalrung mit den weiteren Scheibenspulen 52. wicklung 14' gezeigt, wie die Isolation zwischen den Der Aufbau und die Schaltung dieser weiteren Schei- Windungen der Teilleiter gestuft werden kann. Die benspulen ist in gleicher Weise ausgeführt, wie bei Isolation 82 zwischen den Windungen 81 des Teilden Scheibenspulen 36 und 38. Am Anfang des leiters in der näher zur Wicklungsstirnseite liegenden stirnseitigen Bereiches des unteren Wicklungsendes 35 Scheibenspule 44' ist stärker ausgeführt als die Isolawird der Einzelleiter wieder in zwei parallele Einzel- tion 80 zwischen den Windungen 83 des Teilleiters in leiter aufgeteilt und die beiden Teilleiter in gleicher der von der Wicklungsstirnseite weiter abliegenden Weise wie beim oberen Wicklungsende ineinander Scheibenspule 42'.
gewickelt und verbunden. Das Schaubild der F i g. 3 zeigt an Hand der Kurve

Bei dem Schaltbild nach Fig. 2 sind gleiche Teile 40 90 die Spannungsbeanspruchung der Wicklung bei mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 be- einem Transformator, dessen Wicklung in herkömmzeichnet. Das Schaltbild zeigt, daß in dem mittleren licher Weise mit ineinander gewickeltem Einfachleiter Wicklungsbereich, also an den Scheibenspule« 36, hergestellt ist Die einzelnen Meßpunkte sind mit 92, 38, 52, 40 und 42 Wicklungsanzapfungen Tl bis Γ 4 94,96 bezeichnet. Die Kurve 100 zeigt die Spannungsbzw. T_n __s bis T_n anbringbar sind, die jeweils am 45 beanspruchung an einer vergleichbaren, nach der ErEnde einer vollen Spirale liegen. Über die Leitungen findung ausgeführten Wicklungsanordnung. Die ein-70 und 74 sind die ineinander gewickelten Spiralen zelnen Meßpunkte sind mit 102, 104, 106, 108, 110 einer jeden Scheibenspule in Einzelspulenschaltung bezeichnet. Die bei der Wicklungsanordnung nach verbunden. Mit dem Verbindungsleiter 72 ist die der Erfindung erreichte Verminderung der Stoßspan-Zusammenschaltung benachbarter Scheibenspulen, 50 nungsbeanspruchung ist aus diesem Schaubild klar z. B. der Scheibenspulen 36 und 38, in Doppelspulen- zu ersehen. Die Wicklungsanordnung nach der Erschaltung durchgeführt findung kann im sthnseitigen Wicklungsbereich sinn-

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der paral- gemäß auch in mehr als zwei Teilleiter unterteilt

lelen Teilleiter werden bei gleicher radialer Ausdeh- werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Scheiben-Patentansprüche: spulen bestehende Wicklungsanordnung für Transformatoren oder Drosseln, bei der wenigstens zwei

1. Aus Scheibenspulen bestehende Wicklungs- parallel geschaltete Teilleiter radial übereinanderanordnung für Transformatoren oder Drosseln, 5 Hegend ineinander gewickelt sind, wobei der erste bei der wenigstens zwei parallel geschaltete Teil- Teilleiter jede Scheibenspule als in einem Zug fortleiter radial übereinanderliegend ineinander ge- laufende Spirale durchsetzt, die mit der ebenfalls wickelt sind, wobei der erste Teilleiter jede Schei- fortlaufenden Spirale der axial benachbarten Scheibenspule als in einem Zug fortlaufende Spirale benspule in Doppelspulenschaltung verbunden ist durchsetzt, die mit der ebenfalls fortlaufenden 10 und bei der der zweite Teilleiter zumindest teilweise Spirale der axial benachbarten Scheibenspule in aus zwei in Reihe geschalteten Hälften besteht, von Doppelspulenschaltung verbunden ist und bei der denen die eine Hälfte spiralenförmig von der Mitte der zweite Teilleiter zumindest teilweise aus zwei nach der einen Seite und die andere Hälfte spiralenin Reihe geschaltete Hälften besteht, von denen förmig von der anderen Seite zur Mitte der Scheibendie eine Hälfte spiralenförmig von der Mitte nach 15 spule verläuft. Mit solchen Wicklungsanordnungen der einen Seite und die andere Hälfte Spiralen- wird eine Potentialsteuerung an dem durch aufförmig von der anderen Seite zur Mitte der Schei- treffende Überspannungswellen besonders gefährdeten benspule verläuft, dadurch gekennzeich- Eingang der Transformatorwicklung erzielt.

net, daß im Bereich der beiden Wicklungsstirn- Bei einer bekannten Wicklungsanordnung (deutsche

Seiten die eine Hälfte des zweiten Teilleiters (BO 20 AusJegeschrift 1149 811) der vorbeschriebenen Art

bis B 3) von der Mitte zur Innenseite der Schei- ergeben sich zum Teil in den einzelnen Scheiben-

benspule (28) und die andere Hälfte (B 3 bis B 6) spulen ungleichmäßige Potentialunterschiede zwischen

von der Außenseite zur Mitte der Scheibenspule dem Haupt- und dem Koppelleiter. Zum Teil besteht

(28) verläuft, wobei die innenliegende Teilleiter- in verschiedenen Spulenabschnitten überhaupt kein

hälfte (ßO bis B 3) mit ihrem in der Mitte der 25 Potentialunterschied zwischen dem Haupt- und dem

Scheibenspule gelegenen Wicklungsende mit dem Koppelleiter, so daß diese Spulenabschnitte nicht zur

Anfang des ersten Teilleiters (AO bis A6) und Vergrößerung der Spulenkapazität beitragen. Bei

mit ihrem auf der Innenseite der Scheibenspule einem in dieser Auslegeschrift angeführten Schaltungs-

(28) gelegenen Ende mit dem auf der Außenseite beispiel ist der Potentialunterschied zwischen dem

der Scheibenspule gelegenen Ende der äußeren 30 Haupt- und dem Koppelleiter zwar bei allen Schei-

Teilleiterhälfte (B 3 bis B 6) der gleichen Scheiben- benspulen gleich groß, jedoch ist diese Schaltung nur

spule (28) verbunden ist und die beiden Teilleiter- für eine geradzahlige Anzahl von Scheibenspulen

hälften mit den beiden Teilleiterhälften (B 6 bis verwendbar.

B 9 und B 9 bis B12) der nächsten axial benach- Es ist weiterhin aus der deutschen Patentschrift barten Scheibenspule (30) in Doppelspulenschal- 35 975 893 bekannt, die einzelnen Spulen von zwei tung zusammengeschaltet sind, daß weiterhin der radial benachbarten Spulengruppen zur Potentialerste und zweite Teilleiter am Ende des stirn- steuerung in Reihe zu schalten,
seitigen Wicklungsbereiches miteinander verbun- Da im wesentlichen nur der Eingang der Transforden und im mittleren Wicklungsbereich als zwei matorwicklung durch Überspannungswellen gefährdet spiralenförmig ineinander gewickelte und in 40 ist, ist es auch schon bekannt (österreichische Patent-Einzelspulenschaltung zusammengeschaltete Leiter schrift 193 996) nur den Wicklungsanfang besonders weitergeführt sind und daß darüber hinaus die für die Potentialsteuerung auszubilden.
Windungszahl einer in den stirnseitigen Wick- Weitere bekannte Maßnahmen sind das Verstärken lungsbereichen angeordneten Scheibenspule (28, oder Abstufen der Wicklungsisolation. Solche Maß-30, 32 bzw. 44, 46, 48, 50) kleiner als die Win- 45 nahmen erfordern jedoch einen großen Platzbedarf dungszahl einer im mittleren Wicklungsbereich und führen darüber hinaus noch zu einer Verschlechangeordneten Scheibenspule (36, 38, 40, 42) ist. terung des Wirkungsgrades.

2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, da- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch gekennzeichnet, daß die axiale Spulenbreite Wicklungsanordnung so auszubilden, daß bei beder in den stirnseitigen Wicklungsbereichen aiige- 50 liebiger Anzahl von Scheibenspulen zwischen allen ordneten Scheibenspulen (28, 30, 32, 34) kleiner Spulenabschnitten ein gleich großer Potentialunterals die axiale Spulenbreite der im mittleren Wick- schied zwischen den Teilleitern erreichbar ist.
lungsbereich angeordneten Scheibenspulen (36, Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach 38. 40, 42) ist. der Erfindung dadurch, daß im Bereich der beiden

3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, da- 55 Wicklungsstirnseiten die eine Hälfte des zweiten durch gekennzeichnet, daß bei den in den stirn- Teilleiters von der Mitte zur Innenseite der Scheibenseitigen Wicklungsbereichen angeordneten Schei- spule und die andere Hälfte von der Außenseite zur benspulen (28, 30, 32, 34) die Isolation zwischen Mitte der Scheibenspule verläuft, wobei die innen den Teilleitern verstärkt ist. liegende Teilleiterhälfte mit ihrem in der Mitte der

4. Wicklungsanordnung nach einem der An- 60 Scheibenspule gelegenen Wicklungsende mit dem sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anfang des ersten Teilleiters und mit ihrem auf der Teil der im mittleren Wicklungsbereich angeord- Innenseite der Scheibenspule gelegenen Ende mit dem neten Scheibenspulen (36, 38, 40, 42) nach je auf der Außenseite der Scheibenspule gelegenen Ende einer vollen Wickkmgsspirale mit einer Wicklungs- der äußeren Teilleiterhälfte der gleichen Scheibenanzapfung (Tl bis 77V) versehen ist. 65 spule verbunden ist und die beiden Teilleiterhälften

mit den beiden Teilleiterhälften der nächsten axial