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Stossspannungssichere Wicklung, insbesondere für Transformatoren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine stoss- spannungssichere Wicklung, insbesondere für . Transformatoren, deren Windungen zumindest teil- weise ineinander verschachtelt sind, wobei zum gleichen Leiter gehörende Windungslage vorhan- den sind, zwischen denen sich Windungslagen be- finden, die zu einem anderen Leiter gehören.
Eine Wicklung, beispielsweise von einem
Transformator, stellt bei den üblichen Frequenzen eine Induktivität dar. Falls sie jedoch durch Ü'ber- spannungswellen beansprucht wird, die infolge atmosphärischer Entladungen oder plötzlicher An- derungen des Netzzustandes hervorgerufen sein können, sind für die Spannungsverteilung längs der
Wicklung die kapazitiven Verhältnisse entschei- dend. Fig. 1 zeigt das Ersatzschaltbild eines Trans- formators. Hiebei ist mit A die Längsachse des Transformatorkernes, mit B die Wicklung, mit D
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Zustand (Kurve G) und beim Auftreffen einer Wanderwelle (Kurve H) wiedergegeben.
Es lässt sich erkennen, dass eine geradlinige Spannungverteilung mit einer gleichmässigen Spannungsbeanspruchung der einzelnen Wicklungsteile identisch ist, da in diesem Fall die Spannungsunterschiede AU für gleiche Teile A x konstant sind.
Bei einer Spannungsverteilung nach Kurve H trifft dies jedoch nicht mehr zu. Hier weichen die Werte ,NU' und au" erheblich voneinander ab.
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zur Anwendung gekommen. So ist es zum Beispiel seit langem bekannt, die Eingangswindungen stärker zu isolieren als die übrigen Windungen. Der Nachteil besteht hiebei darin, dass der erforderliche Wickelraum zunimmt und die erhöhte Spannungsbeanspruchung auf die nicht mit verstärkter Isolation versehenen Spulen verschoben werden kann, so dass an diesen Beschädigungen auftreten. Wesentliche Verbesserungen sind dann möglich, wenn das Verhältnis CE (C w (vgl. Fig. 1)
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möglichst niedrig, die gegenseitige Windungskapazität hingegen möglichst gross sein.
Aus diesem Grunde ist schon vorgeschlagen worden, Kapazitätsschirme anzubringen, die zwar eine gute Span-
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ergeben,hebliche räumliche Vergrösserung bedingen und zu schweren und teueren Konstruktionen führen.
Ferner sind bereits Wicklungen beschrieben worden, die durch Verschachtelung der Einzelwin-
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höhung der gegenseitigen Windungskapazität er- geben. Diese Anordnungen sind jedoch wickel- technisch schwierig. Sie erfordern eine grosse An- zahl von Oberkreuzungen und zusätzliche Verbin- dungen zwischen den einzelnen Scheiben der
Wicklung. Schliesslich wurde schon vorgeschlagen, die Windungslagn von Transformatoren inein- ander zu verschachteln. Die bekannten Ausführungen sind aber auf Kleintransformatoren beschränkt und besitzen eine relativ schlechte Stossspannungsverteilung, da die kapazitive Kopplung innerhalb der Wicklung starke Unregelmässigkeiten aufweist.
Bei einer bekannten Wicklungsart, welche ineinander geschachtelte schraubenförmige Gänge von in Richtung der Kernachse übereinander liegenden Leitern aufweist, ergeben sich Herstellungsschwierigkeiten, da sowohl innerhalb als auch ausserhalb der einzelnen Wicklungsabschnitte Verbindungsleitungen angebracht werden müssen und die Zahl der Abkröpfungen beträchtlich ist. Die zwischen nebeneinander liegenden Leitern auftretende hohe Spannungsdifferenz bedingt auch eine starke Isolation, die u. a. zu einer Verschlechterung der Wärmeableitung und der kapazitiven Wirkung führt.
Die geschilderten Mängel lassen sich vermeiden. wenn erfindungsgemäss in radialer Richtung des Kernes nebeneinander liegende Leiter derart in Richtung der Kernachse gewickelt sind, dass sich zwischen zwei, zum gleichen Leiter gehörenden, gegensinnig gewickelten Lagen stets mindestens eine weitere Lage befindet, die zu einem anderen Leiter gehört und wenn mindestens eine Verbindung besteht, welche die den einzelnen Leitern zugehörigen, in radialer Richtung des
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Reihe schaltet. Die eissndungsgemässe Anordnung weist eine praktisch lineare Stossspannungsvertei- lung auf und ergibt wickeltechnische Vorteile, da die Anzahl der zusätzlichen Verbindungsleitungen sehr gering ist. Diese Leitungen sind zudem nur an leicht zugänglichen Stellen erforderlich.
Ferner
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tung zum Kern erstrecken, intensiv gekühlt werden kann. Gemäss weiteren Merkmalen der Erfindung weist die Wicklung in Richtung der Kernachse mehrere Wicklungsabschnitte auf, die durch Leitungen miteinander verbunden sind. Besonders vorteilhaft wird der Aufbau, wenn zwei in radialer Richtung des Kernes nebeneinander liegende Lei-
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renden Windungsgängen erforderlich.
Die Fig. 3-13 zeigen als Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes elf Transformatorwicklungen.
In Fig. 3 ist wie in Fig. l die Kernachse mit A und der Wicklungsanfang mit D bezeichnet. Das Ende eines Wicklungsabschnittes trägt den Buchstaben K. Die Einzelwindungen sind vereinfacht als Rechtecke dargestellt und fortlaufend numeriert, so dass ihre Reihenfolge leicht erkennbar ist.
Zur Kennzeichnung der zum gleichen Leiter eines Wicklungsabschnittes gehörenden Windungsgänge sind die Windungen des einen Leiters schraffiert. Die gezeigte Wicklung besteht hauptsächlich aus zweigängigen Lagen, d. h. die Windungen 1, 25 bzw. 5,29 usw. werden gleichzeitig gewickelt.
Nur die letzte Windungslage ist eingängig ausgeführt (Leiter 21-24). Der Figur ist zu entnehmen, dass im Wicklungsabschnitt DK lediglich zwischen den Windungen 24 und 25 eine zusätzliche Verbindung L angeordnet werden muss. Übereinander liegende Wicklungsabschnitte können für sich allein hergestellt oder als Doppelabschnitte gewickelt werden. Im letzteren Fall sind keine
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nur in der gewählten Anzahl der Windungen je Lage und der Lagenzahl selbst.
In Fig. 5 ist eine zweigängige Lagenwicklung dargestellt, bei welcher der die Windungen 41 bis
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zu den bisher beschriebenen Anordnungen, auf der gleichen Seite des Wicklungsabschnittes. Es
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tung der Kernachse gewickelt und die übrigen Lagen zweigängig ausgeführt. Die doppelt schraf- fierten Windungen 49-52 gehören zu einem Leiter, der nur einen einzigen Gang innerhalb eines Wicklungsabschnittes bildet. Zwischen dem zweiten und dem letzten sowie zwischen dem dritten und dem vorletzten Windungsgang sind Verbindungsleitungen angeordnet.
Fig. 7 stellt eine verschachtelte Wicklung dar,
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In Fig. 8 ist eine Wicklung gezeigt, bei welcher die erste Windungslage fünfgängig und die nächste Windungslage viergängig ausgebildet ist. Der
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in der ersten Lage mitgeführt. Nach Überkreu- zung der Windung 71 mit den Windungen 31 und 51 schreitet die Wicklung viergängig fort. Die dargestellte Anordnung erfordert vier Verbindungsleitungen.
In den Fig. 9 und 10 sind noch zwei weitere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
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genommen ist, der aus Wicklungsteilen besteht, die in radialer Richtung des Kernes nebeneinanderliegen und die aus je zwei Leitern gebildet sind, wobei nur einer der Leiter beiden Wicklungsteilen zugehört.
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Wicklung entsprechend Fig. 3 aufgebaut sind. Der Eingang dieser Anordnung ist mit M bezeichnet.
Weitere Möglichkeiten der Reihenparallelschaltung zeigen die Fig. 12 und 13. Die'zwischen D und K gelegenen Abschnitte von Fig. 12 sind der
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Wicklungsabschnitte parallel geschaltet.
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