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Transformatorwicklung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Transformatorwicklung mit Scheibenspulen, die aus radial nebel einander liegenden Windungen aufgebaut sind, die zumindestens zwei im Wicklungszug in Serie liegenden Windungsreihen gehören, wobei in ein und derselben Spule die Windungen, Windungssatze und bzw. oder Windungsteile jeder Windungsreihe zwischen Windungen, Windungssatzen und bzw. oder Windungteilen der andern Reihe bzw. Reihen liegen und diese Windungen, Windungssatze und bzw. oder Windungsteile je sowohl an ihrem einen als auch an ihrem andern Ende unmittelbar mit einer Windung, einem Windungssatz und bzw. oder einem Windungsteil einer benachbarten Scheibenspule verbunden sind, derart, dass eine starke kapazitive Durchkopplung erhalten wird.
Transformatorwicklungen dieser Art sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. Ausführung-
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tentschrift Nr. 329523 zu entnehmen. Bei den gemäss diesen Patentschriften ausgeführten Wicklungen sind die diesbezüglichen Scheibenspulen über ihre ganze Radialabmessung oder über einen Teil dieser Abmes- sung mit zwei Windungsreihen versehen, die durch Zusammenwickeln von zwei Leitern erhalten werden.
Diese Windungsreihen liegen derart in der Wicklung, dass sie beide entweder von der äusseren zur inneren
Windung oder in umgekehrter Richtung vom Betriebsstrom durchflossen werden. Der Zweck einer solchen
Wicklung mit grosser Durchkopplungskapazität zwischen Windungen verschiedener nacheinander in der
Wicklung liegender Reihen, d. h. zwischen Windungen, zwischen denen eine grössere Potentialdifferenz als die in einer einzigen Windung erzeugte Spannung besteht, ist das Erhalten einer möglichst gleichmässigen Potentialverteilung zwischen den Enden der Wicklung beim Auftreten von Stossspannungen, d. h. von Spannungswellen mit steiler Front.
Die Erfindung bezweckt eine Transformatorwicklung zu schaffen, bei der der Effekt der gleichmassi- gen Potentialverteilung beim Auftreten von Stossspannungen durch eine besondere Wickelweise noch vergrössert wird. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass jede Scheibenspule mindestens eine Reihe von Gruppen radial nebeneinander liegender Windungen, Windungss4tze bzw. Windungsteile, in denen der Betriebsstrom von der inneren zur äusseren Windung dieser Reihe fliesst, und eine andere Reihe von Gruppen radial nebeneinander liegender Windungen, Windungssätze bzw. Windungsteile, in denen der Strom von der äusseren zur inneren Windung dieser Reihe fliesst, enthält, wobei die beiden Reihen von Windungen, Windungssatzen bzw. Windungsteilen der gleichen oder verschiedenen Scheibenspulen angehören.
Es sei bemerkt, dass Transformatorwicklungen mit Scheibenspulen, die zwei Windungsreihen enthalten. wobei der Betriebsstrom in der einen Reihe von innen nach aussen in der andern Reihe von aussen nach innen fliesst, bekannt sind. Bei diesen bekannten Wicklungen befinden die Reihen sich aber in separaten umeinander gelegten Teilspulen oder Abschnitten, so dass die Durchkopplungskapazitlt zwischen den Windungen verschiedener Reihen klein ist.
Die erfindungsgemässe Transformatorwicklung kann Scheibenspulen mit zwei unmittelbar in Reihe geschalteten Windungsreihen enthalten, wobei die in ein und derselben Spule vorhandenen Windungsreihen je aus unmittelbar in Reihe geschalteten Windungen bestehen. Solche Scheibenspulen besitzen eine ausgezeichnete Durchkopplungskapazität, aber ihre Herstellung ist schwierig, weil alle tiberkreuzungen in der Fläche der betreffenden Spule zu liegen kommen und dies eine besondere Biegung oder Tordierung des Leiters erfordert.
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Mit grösserem Vorteil kann die Transformatorwicklung mit einer Anzahl von Teilspulen versehen sein, die je eine Einheit bilden und die je aus einem einzigen Leiter oder aus einer Anzahl von parallelen Leitern gewickelt sind und nur eine einzige Windungsreihe enthalten, die aus einem einzigen Leiter oder aus einer Reihe von parallelen Leitern besteht, von welchen Windungen eine ganze Zahl oder eine Bruchzahl in einer Spulenfläche liegt, die senkrecht zur Achse oder Spule gerichtet ist, und die übrigen Windungen und bzw.
oder Teile von Windungen In axialer'Richtung aus dieser Spulenfläche vorspringen und zwischen den in der entsprechenden Spulenfläche liegenden Windungen aufgenommen sind, welche zu wenigstens einer andern Teilspule mit einer dem Betriebsstrom gegenüber entgegengesetzten Windungsreihe gehören, die aus einem einzigen Leiter oder aus einer Anzahl von parallelen Leitern bestehen.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden an Hand der inder Zeichnung schematisch dargestell- ten erfindungsgemässen Transformatorwicklungen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen Fig. l, 2,3 eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine schematische Querschnittsdarstellung einer Scheibenspule einer Transformator- Scheibenspulenwicklung, Fig. 4 und 5 eine Teilspule mit in axialer Richtung vorspringenden Windungen in Perspektive bzw. in Querschnittsdarstellung, Fig. 6 einen schematisch gezeichneten Querschnitt zweier Doppelspulen, wobei die Scheibenspulen jeder Doppelspule eigene Windungen und Windungen der komplementären Scheibenspule enthalten, Fig. 7 eine Variante der Wicklung gemäss Fig. 6, Fig.
8 das Ende einer Wicklung mit Scheibenspulen, die aus Teilspulen mit vorspringenden Windungen bestehen, die in V-Form ineinandergreifen, Fig. 9 eine Variante der Wicklung gemäss Fig. 8, Fig. 10 einen Teil einer Wicklung mit Scheibenspulen, die aus Teilspulen mit sowohl in der einen als auch in der andern Richtung axial vorspringenden Windungen bestehen, Fig. 11 einen Teil einer Wicklung mit zwei parallelen Zweigen und mit Scheibenspulen die aus Teilspulen mit nach einer Seite axial vorspringenden Windungen bestehen, Fig. 12 einen Teil einer Wicklung mit zwei parallelen Zweigen, von denen der eine Zweig einen Leiter enthält, der aus Teilleitern zusammengesetzt ist und der andere Zweig aus nur einem einzigen Leiter besteht, aus dem Spulen mit vorspringenden Windungen gebildet werden, Fig. 13 eine Variante der Wicklung gemäss Fig.
12 und 14 eine Teilansicht einer Spule der Wicklung gemäss Fig. 13.
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3,Die in den Fig. 1, 2,3 dargestellte Scheibenspule besteht aus den Windungen, 1, 2, 3, 4,5, 6,7. Die
Windungen 1,2, 3,4 folgen unmittelbar aufeinander und bilden eine Reihe, in der der Betriebsstrom von der inneren zur äusseren Windung fliesst. An diese Reihe schliesst direkt eine zweite Reihe von unmittelbar in die Reihe geschalteten Windungen 5, 6,7 an. die sich zwischen den Windungen 1, 2, 3,4 der ersten Reihe befinden. In dieser zweiten Reihe fliesst der Strom von der äusseren zur inneren Windung. Damit dies erzielt wird, müssen sich die Windungen verschiedener Reihen an bestimmten Stellen überkreuzen (s. Fig. 2).
Dies kann durch Ausbiegen der Leiter geschehen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, es können aber auch die Leiter an den Stellen der Überkreuzungen tordiert oder gestaucht werden, so dass sie dort wohl die gleiche Querschnittsfläche, aber nur die halbe Windungshöhe aufweisen und dadurch die Spule an den Überkreuzungsstellen ebenso hoch bleibt wie an den andern Stellen. Es ist klar, dass das Wickeln einer solchen Spule Schwierigkeiten bietet.
Eine einfache Lösung des Problems, wie Spulen mit in bezug auf den Betriebsstrom entgegengesetzten Reihen von Windungen gebildet werden können, ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die darin gezeichnete Teilspule besteht aus Windungen, die abwechselnd in der einen und in der andern der zwei Spulenflächen A und B liegen. Der Betriebsstrom fliesst gemäss Fig. 5 von der inneren Windung 1 zur äusseren Windung 5. Wird diese Teilspule nun kombiniert mit einer Teilspule, die in der oberen Spulenfläche B drei Windungen undinderunterenSpulenflächeAzweiWindungenenthältunddieausserdem derartgewickelt ist, dass darin der Betriebsstrom von der äusseren zur inneren Windung fliesst, dann erhält man eine Doppelspule, bei der in jeder Scheibenspule zwei entgegengesetzte Windungen vorhanden sind. Eine Wicklung mit In dieser Weise gebildeten Doppelspulen zeigt Fig. 6.
Bei dieser Wicklung enthält jede Scheibenspule B eine Reihe von Windungen 1, 3,5, 7, in welchen der Strom von innen nach aussen fliesst, und eine Reihe von Windungen 9, U, 13, 15, In welchen der Strom von aussen nach innen fliesst. Die Spule A enthält die Reihe von Windungen 2, 4, 6, 8 und die entgegengesetzt gerichtete Reihe von Windungen 10, 12, 14, 16,
Die Doppelspule gemäss Fig. 7 ist eine Variante der in Fig. 6 angegebenen Doppelspule. In dieser Figur bestehen die Reihen je aus Paaren unmittelbar aufeinander folgender Windungen. Diese Ausführung hat weniger Überkreuzungen, aber eine geringere kapazitive Durchkopplung.
Die Teilspule gemäss den Fig. 4 und 5 kann auch mit ihrer Spulenfläche A in der Spulenfläche B einer zweiten Teilspule mit in axialer Richtung vorspringenden Windungen angeordnet werden, wenn bei dieser zweiten Teilspule in gleicher Weise wie bei der Spule gemäss den Fig. 4 und 5 die Spulenfläche B mit zwei Windungen sich über der Spulenfläche A mit drei Windungen befindet. Diese zweite Teilspule muss dann
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aber von aussen nach innen von Strom durchflossen werden. In diesem Falle greifen die Teilspulen V-ibr- mig ineinander und man erhält eine Wicklung mit zusammengesetzten Scheibenspulen, wie es in Fig. 8 mit Ausnahme der Endspule I dargestellt ist.
Betrachtet man die Windungen 13, 14, 15 ; 16, 17, 18, 19, 20 als zu einer Teilspule mit vorspringenden Windungen gemäss Fig. 4 gehörend, dann gehören die Windungen 21,22, 23,24, 25,26, 27,28 zu einer ähnlichen Teilspule, aber mit dem Unterschied, dass die Reihe von Windungen der ersten Spule von aussen nach innen und die Reihe von Windungen der zweiten Spule von
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18,20 der ersten Teilspule mit den Windungen 22, 24, 26,28 der zweiten Teilspule in der in Fig. 4 ange- gebenen Weise ab. Es ist klar, dass die Scheibenspulen II, III, IV usw. je wieder aus zwei dem Betriebs- strom gegenüber entgegengesetzten Reihen von Windungen bestehen.
Die Wicklung gemäss Fig. 9 ist eine Variante der in Fig. 8 dargestellten Wicklung. In diesem Fall sind die in Y-Form ineinandergreifenden Teilspulen mit Paaren vorspringender Windungen versehen.
Die Wicklung gemäss Fig. 10 enthalt Teilspulen mit in beiden Richtungen axial vorspringenden Win- dungen. Der Wicklungsplan ist durch Bezifferung der Windungen ersichtlich.
In Fig. 11 ist ein Teil einer Wicklung dargestellt, die aus zwei parallelen Zweigen a und b besteht.
Teilspulen des einen Zweiges sind mit vorspringenden Windungen versehen, die zwischen den Windungen von Teilspulen des andern Zweiges liegen und umgekehrt. Nur die Scheibenspulen II, IV usw. haben in der erfindungsgemässen Weise zwei dem Strom gegenüber entgegengesetzt gerichtete Reihe von Windun- gen. Die Scheibenspulen I, III, V usw. bestehen aus dem Strom gegenüber gleich gerichteten Reihen und genügen also nicht der gestellten Bedingung.
Fig. 12 zeigt einen Teil einer Wicklung mit zwei parallelen Zweigen a und b, von denen der Zweig a aus einem Einzelleiter und der Zweig b aus einem Strang besteht, der aus Teilleitern zusammengesetzt ist. Nur in dem Zweig a sind Teilspulen mit vorspringenden Windungen vorhanden.
Die Wicklung gemäss Fig. 13 und 14 besteht gleichfalls aus zwei parallelen Zweigen a und b. von denen der Zweig a aus einem zick-zackföID1ig gelegten Einzelleiter, der zwei Scheibenspulen umfasst, und der Zweig b aus einem Leiter oder einem Strang, der aus Teilleitern zusammengesetzt ist, gebildet ist. In diesem Fall sind die Teilspulen in Zweig a nicht mit vorspringenden ganzen Windungen, sondern mit vorspringenden Teilen von Windungen versehen. In diesem Falle enthalten nur die Scheibenspulen 11 und III in der erfindungsgemässen Weise den Strom gegenüber entgegengesetzte Reihen von Windungen bzw. Teile von Windungen.
Es ist klar, dass im Rahmen der Erfindung viele Varianten möglich sind. Es kann auch eine Wicklung aus Gruppen von Scheibenspulen zusammengesetzt sein, in welchen Scheibenspulen die vorspringenden Windungen der unterschiedlichen Teilspulen nach verschiedenen Planen oder Systemen ineinandergreifen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Transformatorwicklung mit Scheibenspulen, die aus radial nebeneinander liegenden Windungen aufgebaut sind, die zumindestens zwei im Wicklungszug in Serie liegenden Windungsreihen gehören, wobei in ein und derselben Spule die Windungen, Windungssätze und bzw. oder Windungsteile jeder Windungsreihe zwischen Windungen, Windungssätzen und bzw. oder Windungsteilen der andern Reihe bzw.
Reihen liegen und diese Windungen, Windungssätze und bzw. oder Windungsteile je sowohl an ihrem einen als auch an ihrem andern Ende unmittelbar mit einer Windung, einem Windungssatz und bzw. oder einem Windungsteil einer benachbarten Scheibenspule verbunden sind, derart, dass eine starke kapazitive Durchkopplung erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Scheibenspule mindestens eine Reihe von Grup-
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