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Transformator
Die Erfindung betrifft einen Transformator mit zumindest drei Wicklungen, die konzentrisch ineinander liegen und von denen zumindest zwei innenliegende Wicklungen angezapft sind oder sonstige axial verlaufende Schaltverbindungen, etwa Serienverbindungen für einzelne Wicklungslagen, besitzen. Solche Schaltverbindungen werden bekanntlich durch den Streuspalt zwischen zwei Wicklungen geführt und sind dann die Ursache für eine ungewollte Überhöhung der Streuspaltbreite, da ansonsten die Isolierabstände im Streukanal verkleinert wurden, was natürlich nicht tragbar ist.
Jede Vergrösserung des Streuspaltes aber beeinflusst die Kurzschlussspannung und auch den Durchmesser der darüberliegenden Wicklungen, damit des weiteren das Kupfergewicht, das Gewicht des aktiven Eisens und die Transformatorabmessungen, also auch das Gewicht nahezu aller inaktiven Teile. Der erfindungsgemässe Vorschlag ist jedoch nicht auf Transformatoren mit zumindest drei Wicklungen beschränkt, sondern auch bei Transformatoren mit nur zwei Wicklungen mit Vorteil anzuwenden, wenn die Notwendigkeit gegeben ist, auch Anzapfungenoder Schaltver- bindungen der aussenliegenden Wicklung in den Streuspalt zu verlegen. Letzteres ist z.
B. dann der Fall. wenn über der äusseren Wicklung liegende Schilde oder der mechanischen Verfestigung der Wicklung dienende Ringe vorgesehen sind, weiters bei Anzapfungen, die man unter gewissen Umständen lieber nach innen ausleitet usw.
Ziel der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, solche innenliegende, d. h. durch den Streuspalt zwischen zwei Wicklungen verlaufende Schaltverbindungen beider Wicklungen ohne Vergrösserung der Streuspaltbreite über das für die Schaltverbindungen einer Wicklung erforderliche Ausmass auszuführen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Transformator der obenstehend geschilderten Art. wobei erfindungs- gemäss der Isolierzylinder zwischen zwei solche axial verlaufende Schaltverbindungen besitzenden Wicklungen exzentrisch zu diesen angeordnet ist und die Schaltverbindungen in die aus der exzentrischen Anordnung resultierenden verbreiterten Kühlspaltzonen verlegt sind.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass es bei Lagenwicklungen mit gleichsinnig gewickelten Lagen bekannt ist (s. die deutsche Patentschrift Nr. 568216), die einzelnen Lagenzylinder exzentrisch zueinander anzuordnen und die Serienverbindungen zwischen den Lagen in die dabei resultierenden sichelförmigen Zwischenräume zu verlegen.
Soferne eine solche Anordnung mit dem Erfindungsgegenstand überhaupt vergleichbar ist, ist zu bedenken, dass bei einer exzentrischen Lagenanordnung eine gute Lagenisolation zumindest sehr erschwert wird und hiemit zwischen zwei Lagen jeweils nur ein sichelförmiger, für die Führung von Schaltverbindungen geeigneter Raum gewonnen wird. während, wie nachstehend naher erläutert werden wird, die Isolation zwischen zwei Wicklungen, dadurch, dass der Isolierzylinder im Streuspalt zwischen diesen Wicklungen exzentrisch zu den Wicklungen angeordnet wird, nicht beeinträchtigt wird und hiebei zwei sichelförmig erweiterte Räume für die Schaltverbindungen beider Wicklungen gewonnen werden.
Der Erfindungsvorschlag soll nachstehend an Hand eines Vergleiches mit der bisher üblichen Ausfüh- rungsart näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt in ganz schematischer Darstellung die bisher bekannte Wicklungsanordnung für einen Dreiwicklungstransformator, dessen beide innenliegende Wicklungen angezapft sind und Fig. 2 dieselbe Anordnung unter Verwendung des Erfindungsvorschlages.
In den beiden Figuren bedeutet Keinen Magnetkernschenkel, um den in radialer Reihenfolge die Wicklungen W, W-und W. angeordnet sind, von denen die Wicklungen W 1 und. W z Anzapfleirungen oder
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bzw. I, g vorgesehen, femer Isolierschirme Sehund Wicklungen W1 ein Spalt SP1 vorgesehen werden muss, durch den die Schaltverbindungen L1 hindurchgeführt werden, und auch der Spalt SP2 in seiner Breite durch die ihn durchsetzenden Schaltverbindungen L, bestimmt wird, also um die gesamte Wicklung W 1 herum in überhöhter Breite ausgeführt werden muss.
Beides wirkt sich dann natürlich einerseits auf die Kurzschlussspannungen und anderseits auf die Wicklungsdurchmesser und damit auf das Transformatorgewicht und die Transformatordimensionen nachteilig aus.
Ordnet man hingegen in erfindungsgemässer Weise den Isolierzylinder 11 2 nicht wie bisher üblich konzentrisch zu den beiden Wicklungen W1 und W sondern exzentrisch zu den'beiden Wicklungen an, so ergeben sich zwischen den beiden Wicklungen und ihrer Hauptisolation (Isolierzylinder I1 J zwei um 1800 versetzte, sichelförmig verbreiterte Spalte, durch die die Schaltverbindungen L1 bzw. L. hindurchgeführt werden können (Fig. 2).
Bei einer solchen Anordnung fällt nicht nur der Spalt Sp der Fig. l vollkommen weg, sondern es ergibt sich auch noch eine Verringerung des Spaltes Spi. da der Olspalt zwischen Isolier- zylinder und benachbarte Wicklung (in Fig. l mita bezeichnet) bei exzentrischer Isolierzylinderanordnung in seinen Minima (in Fig. 2 mit a'bezeichnet) kleiner gehalten werden kann, da dadurch nur die Kühlung eines relativ geringen Wicklungs teiles beeinträchtigt wird, während an allen andern Stellen des Wicklungsumfanges ein grösserer (ja ein grösserer sogar als bei einer Anordnung nach Fig. l) Kühlspalt gegeben ist.
Da aber der Abstand a bzw. a'zusammen mit einem weiteren, die Isolationsbeeinträchtigung durch die den Streuspalt durchsetzenden Schaltverbindungen berücksichtigenden Abstand die Spaltbreite Sp bzw. Sp
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sich in erfindungsgemässerweise eine Reduktion der Streuspaltbreite zwischen den Wich-Stelle der Spalte Spl und Sp bei konzentrischer Ausführung wird nur ein einziger Spalt Sp benötigt, der überdies sogar noch kleiner gehalten werden kann, als bei der üblichen Bauweise. Da der Raumbedarf für das Ausleiten von Anzapfungen oder die Durchführung sonstiger Schaltverbindungen beachtlich ist, ergibt sich eine durchaus erwünschte Verkleinerung der Durchmesser aller Wicklungen, verbunden mit einer entsprechenden Kupferersparnis.
Die Verkleinerung des Spaltes Sp gegenüber dem Spalt Sp-ermöglicht wei- terl : 1in beiMehrwicklungstransformatoren ein wirtschaftliches Einhalten der vom Kunden gewünschten Kurz- schlussspannungsrelationen, d. h., dass die Streuspalte zwischen den Wicklungen, die früher nur der Grösse von Sp wegen über das spannurgsmässig erforderliche Minimum hinaus erhöht werden mussten, nunmehr wieder kleiner gehalten werden können. Dass die verringerten Wicklungsdurchmesser auch die Dimensionen und die Gewichte des übrigen aktiven und auch des inaktiven Materiales, somit des gesamten Transformators günstig beeinflussen, liegt auf der Hand.
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transformer
The invention relates to a transformer with at least three windings which lie concentrically one inside the other and of which at least two internal windings are tapped or have other axially extending circuit connections, for example series connections for individual winding layers. As is known, such switching connections are routed through the stray gap between two windings and are then the cause of an undesired increase in the stray gap width, since otherwise the insulating distances in the stray channel have been reduced, which of course is not acceptable.
However, every increase in the spreading gap affects the short-circuit voltage and also the diameter of the windings above, thus also the copper weight, the weight of the active iron and the transformer dimensions, i.e. also the weight of almost all inactive parts. The proposal according to the invention is not limited to transformers with at least three windings, but can also be used with advantage in transformers with only two windings if there is a need to also lay taps or switching connections of the outer winding in the spreading gap. The latter is z.
B. then the case. if shields are provided over the outer winding or rings are used to mechanically strengthen the winding, furthermore in the case of taps, which under certain circumstances one prefers to divert to the inside, etc.
The aim of the invention is to show a way to remove such internal, d. H. to carry out switching connections of both windings that run through the spread gap between two windings without increasing the spread gap width beyond the extent required for the switching connections of one winding.
The invention relates to a transformer of the type described above. In accordance with the invention, the insulating cylinder is arranged eccentrically between two windings having such axially extending switching connections and the switching connections are laid in the widened cooling gap zones resulting from the eccentric arrangement.
It should be mentioned at this point that it is known for layer windings with layers wound in the same direction (see German Patent No. 568216) to arrange the individual layer cylinders eccentrically to one another and to relocate the series connections between the layers in the resulting sickle-shaped spaces.
If such an arrangement is at all comparable with the subject of the invention, it should be borne in mind that good layer insulation is at least very difficult with an eccentric layer arrangement and only a crescent-shaped space suitable for routing interconnections is gained between two layers. while, as will be explained in more detail below, the insulation between two windings is not impaired by the fact that the insulating cylinder is arranged eccentrically to the windings in the spreading gap between these windings, and two crescent-shaped expanded spaces are obtained for the switching connections of both windings.
The proposal for the invention is to be explained in more detail below on the basis of a comparison with the previously customary type of embodiment. 1 shows, in a very schematic representation, the previously known winding arrangement for a three-winding transformer, the two inner windings of which are tapped, and FIG. 2 shows the same arrangement using the proposal of the invention.
In the two figures, No means magnetic core leg, around which the windings W, W and W are arranged in radial order, of which the windings W 1 and. W z tapping or
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or I, g provided, furthermore insulating screens and windings W1 a gap SP1 must be provided through which the switching connections L1 are passed and the width of the gap SP2 is determined by the switching connections L which penetrate it, i.e. around the entire winding W 1 must be carried out around in excessive width.
Both then of course have a disadvantageous effect on the one hand on the short-circuit voltages and on the other hand on the winding diameter and thus on the transformer weight and the transformer dimensions.
If, on the other hand, the insulating cylinder 11 2 is not arranged concentrically to the two windings W1 and W, as has been the case up to now, but eccentrically to the two windings, between the two windings and their main insulation (insulating cylinder I1J two offset by 1800, sickle-shaped widened gaps through which the switching connections L1 and L. can be passed (FIG. 2).
With such an arrangement, not only is the gap Sp in FIG. 1 completely eliminated, but there is also a reduction in the gap Spi. since the oil gap between the insulating cylinder and the adjacent winding (denoted by a in FIG. 1) with an eccentric isolating cylinder arrangement can be kept smaller in its minima (denoted by a ′ in FIG. 2), since this only affects the cooling of a relatively small part of the winding is, while at all other points of the winding circumference a larger (even larger than in an arrangement according to Fig. 1) cooling gap is given.
However, since the distance a or a 'together with a further distance which takes into account the impairment of insulation caused by the switching connections penetrating the scatter gap, the gap width Sp or Sp
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According to the invention, there is a reduction in the litter gap width between the important points of the gaps Spl and Sp. In the case of a concentric design, only a single gap Sp is required, which, moreover, can be kept even smaller than in the conventional design. Since the space required for leading out taps or carrying out other switching connections is considerable, the result is a reduction in the diameter of all windings, which is absolutely desirable, combined with a corresponding saving in copper.
The reduction of the gap Sp compared to the gap Sp- also enables: 1in in multi-winding transformers to economically maintain the short-circuit voltage ratios desired by the customer, i.e. This means that the stray gaps between the windings, which previously only had to be increased beyond the minimum required in terms of tension because of the size of Sp, can now be kept smaller again. It is obvious that the reduced winding diameter also has a positive effect on the dimensions and weights of the remaining active and also inactive material, thus of the entire transformer.