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Wicklungsanordnung, insbesondere für Grosstransformatoren
Doppelzylinderwicklungen, bei denen die Hoch- spannungsspule zwischen der in zwei Teilspulen aufgeteilten Unterspannungswicklung angeordnet ist, werden bekanntlich bei Transformatoren grösserer Leistung verwendet, weil sich hiemit eine Verringerung der Streuspannung und eine
Verringerung der Stromverdrängung in den Rand- zonen erreichen lässt. Nachteilig ist hiebei, dass das Herausführen der Spulenenden oder bei Anzapftransformatoren der Anzapfungen der in der Mitte liegenden Oberspannungswicklung
Schwierigkeiten bereitet und die Radialkraft bei
Kurzschlüssen in den Spulen noch so gross ist, dass bei einer Ausführung der Wicklung, z. B. in Aluminium, die Kurzschlussfestigkeit des Transformators herabgesetzt wird.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss da- durch vermieden, dass die Unterspannungs-und die Oberspannungswicklung in je zwei Teilspulen aufgeteilt ist, die vom Kern aus gesehen mit der ersten Unterspannungsspule anfangend, abwechselnd aufeinanderfolgen. Wenn die Oberspannungswicklungen Anzapfungen erhalten sollen, werden diese vorteilhafterweise an der aussen liegenden Teilspule angebracht. Die Ableitungen von der Oberspannungsspule zu den Abschalteinrichtungen gestalten sich hiebei sehr einfach und können so ausgeführt werden, dass ohne Vergrösserung des Transformators die notwendige Spannungssicherheit erreicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung noch näher beschrieben.
In der Figur ist die Aufteilung und Schaltung der Wicklungen dargestellt. Die erste Teilspule 2 der Unterspannung ist unmittelbar auf dem Kernschenkel 1 angeordnet. Dann folgt die erste Teilspule 3 der Oberspannungswicklung und darauf die zweite Teilspule 4 der Unterspannungswicklung, ganz aussen liegt die zweite Teilspule 5 der Oberspannungswicklung. Die Verbindung der Teilspulen untereinander kann entweder an der unteren Stirnseite der Wicklung, an der oberen Stirnseite oder abwechselnd je nach den Erfordernissen der Praxis vorgenommen werden.
Die Anzapfungen 6 sind an der aussen liegenden Oberspannungsteilspule 5 angebracht, so dass ein Herumführen der Ableitungen um die Unterspannungsspule 4 nicht mehr nötig ist. Die Unterteilung des Ampere-Windungsvolumens
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Ampere-Windungsvolumens erhalten. Hiedurch lässt sich eine so weitgehende Verringerung der
Radialkraft in den Aussenspulen erreichen, dass auch mit Aluminiumwicklungen die normal zu- lässige Kurzschlussfestigkeit erreicht wird.
Die bekanntgegebene Wicklungsanordnung ist aber nicht nur geeignet, die radiale Beanspruchung der Wicklungen im Kurzschlussfalle zu ermässigen, sondern kann auch dazu dienen, diese Bean- spruchung nach WiI1kür zu steuern.
Die radiale Beanspruchung der bekannt- gegebenen Wicklungsanordnung erfolgt nach folgendem Gesetz : ka : kb : kc = Wa. Ua : Wb. Ub : Wc. Ue, wobei ka = die spezifische Radialkraft zwischen den
Spulen 2 und 3 in kg/cm2, kb = die spezifische Radialkraft zwischen den
Spulen 3 und 4 in kg/cm2, kc = die spezifische Radialkraft zwischen den
Spulen 4 und 5 in kg/cm2, ferner Ua, Ub und Uc die zugehörigen mittleren Umfänge des Streukanals und Wa, Wb und We die anteiligen Windungszahlen bedeuten.
Will man z. B. im Kurzschlussfalle den gleichen spezifischen Druck an der Wicklung 3 erzielen, dann ist die Bedingung : ka = kb zu erfüllen und man hat dementsprechend die Windungszahl der Unterspannungsseite in den Spulen 2 und 4 im Verhältnis von Ub und Ua aufzuteilen.
Es kann aber auch ein anderes Bedürfnis zu der Inanspruchnahme der Asymmetrierungsmöglichkeit der Ampère-Windungen bei der bekanntgegebenen Wicklungsanordnung vorliegen, wie z. B. die Aufgabe, die Stromverdrängung an den Randzonen zu steuern oder den Einfluss der Eisen-
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kernnähe auf die näher liegenden Spulen abzugleichen oder um die Streuverhältnisse in ihrer Gesamtheit irgendwie zu verhindern.
In allen solchen Fällen wird die Unterteilung des Ampere-Windungsvolumens von der vorher angegebenen Aufteilung abweichend sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wicklungsanordnung, insbesondere für Grosstransformatoren, bestehend aus einer mehrfach konzentrischen Zylinderwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterspannungs-und die Oberspannungswicklung in je zwei Teilspulen aufgeteilt ist, die abwechselnd mit der ersten Unterspannungsteilspule anfangend aufeinanderfolgen.
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Winding arrangement, especially for large transformers
Double-cylinder windings, in which the high-voltage coil is arranged between the low-voltage winding, which is divided into two sub-coils, are known to be used in transformers with greater power, because this results in a reduction in the stray voltage and a
A reduction in the displacement of electricity in the peripheral zones can be achieved. The disadvantage here is that the lead out of the coil ends or, in the case of tapping transformers, the taps of the high-voltage winding located in the middle
Difficulties and the radial force
Short circuits in the coils are still so large that in one embodiment of the winding, e.g. B. in aluminum, the short-circuit strength of the transformer is reduced.
According to the invention, these disadvantages are avoided in that the low-voltage and high-voltage windings are each divided into two sub-coils, which, viewed from the core, start alternately with the first low-voltage coil. If the high-voltage windings are to have taps, these are advantageously attached to the outer coil section. The discharges from the high-voltage coil to the disconnection devices are very simple and can be designed in such a way that the necessary voltage security is achieved without enlarging the transformer.
An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing.
The figure shows the division and connection of the windings. The first sub-coil 2 of the undervoltage is arranged directly on the core leg 1. The first sub-coil 3 of the high-voltage winding then follows, followed by the second sub-coil 4 of the low-voltage winding, with the second sub-coil 5 of the high-voltage winding on the very outside. The connection of the partial coils to one another can be made either on the lower face of the winding, on the upper face or alternately, depending on the requirements of the practice.
The taps 6 are attached to the outer high-voltage sub-coil 5, so that it is no longer necessary to route the leads around the low-voltage coil 4. The division of the ampere turn volume
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Ampere turn volume obtained. This allows such a substantial reduction in
Radial force in the outer coils ensures that the normally permissible short-circuit strength is achieved even with aluminum windings.
The winding arrangement disclosed is not only suitable for reducing the radial stress on the windings in the event of a short circuit, but can also serve to control this stress as required.
The radial loading of the known winding arrangement takes place according to the following law: ka: kb: kc = Wa. Ua: Wb. Ub: Wc. Ue, where ka = the specific radial force between the
Coils 2 and 3 in kg / cm2, kb = the specific radial force between the
Coils 3 and 4 in kg / cm2, kc = the specific radial force between the
Coils 4 and 5 in kg / cm2, furthermore Ua, Ub and Uc the associated mean circumferences of the scattering channel and Wa, Wb and We mean the proportionate number of turns.
Do you want z. B. to achieve the same specific pressure on winding 3 in the event of a short circuit, then the condition: ka = kb must be met and the number of turns on the low voltage side in coils 2 and 4 must be divided in the ratio of Ub and Ua.
But there may also be another need to make use of the asymmetry option of the ampere turns in the announced winding arrangement, such as B. the task of controlling the current displacement at the edge zones or the influence of the iron
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to match the proximity of the core to the coils lying closer or to somehow prevent the scattering conditions in their entirety.
In all such cases, the division of the ampere-turn volume will differ from the division given above.
PATENT CLAIMS:
1. Winding arrangement, in particular for large transformers, consisting of a multi-concentric cylinder winding, characterized in that the low-voltage and high-voltage windings are divided into two sub-coils, which alternate with the first low-voltage sub-coil.