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Aus scheibenförmigen Spulen, insbesondere aus Doppelspulen aufgebaute Wicklung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wicklungen fUr Transformatoren und Drosselspule, die aus scheibenförmigen Spulen, insbesondere aus fortlaufend gewickelten Doppelspulen aufgebaut sind. Derartige Wicklungen können bekanntlich infolge der Induktivitäten, Serien-und Erdkapazitäten der Spulen als Kettenleiter aufgefasst werden. Die Stossspannungsverteilung wird dabei massgeblich durch das Verhältnis von Erdkapazität zu Serienkapazität bestimmt. Beim Anlegen sehr steiler Stossspannungen, insbesondere aber bei Rechteckwellen, ergibt sich im ersten Augenblick nach Anlegen der Spannung eine Stossspannungsverteilung, die praktisch nur durch das kapazitive Ersatzschaltbild der Wicklung bestimmt ist. Hiebei treten naturgemäss vor allem über den Eingangswindungen bzw.
Eingangsspulen sehr hohe Potentialdifferenzen auf.
Beim Anlegen einer Rechteckwelle ergibt sich aus der Anfangsverteilung heraus ein Ausgleichsvorgang. Hiebei zieht in die Spule eine Wanderwelle ein, deren Stirnsteilheit etwa der Anfangsverteilung
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gen zu bekommen, ist es daher vor allem wichtig, dass für eine günstige Anfangsverteilung gesorgt wird.
Üblicherweise werden bei Sturzwicklungen höherer Spannungen an den Spulenenden sogenannte Schirmringe angeordnet. Diese haben in erster Linie die Aufgabe, eine ausreichende Spannungsfestigkeit der Spule nach Erde zu gewährleisten. Da im Bereich der Spulenenden, im sogenannten Randfeld, das Feld sehr inhomogen ist, treten dort erhebliche Gradienten an den Spulenkanten auf. Diese lassen sich nur durch Anordnung entsprechend gestalteter und isolierter Schirmringe beherrschen, die bei den bisher bekanntgewordenen Ausführungen auf den Stirnseiten der Spulen vorgesehen sind. Es hat sich nun gezeigt, dass insbesondere bei der Wechselspannungsprüfung Durchschläge häufig in den Ölzwickeln auf der Spulenoberfläche an den unmittelbar auf diese Schirmringe folgenden Eingangsspulen ihren Ausgangspunkt haben.
Grössere Ölzwickel an der Spulenoberfläche entstehen hauptsächlich an den Übergangsstellen von einer Spule zur andern bzw. am Spuleneingang. Da die Feldstärke an der Spulenoberfläche im Bereich des Randfeldes grösser ist als etwa in der Spulenmitte, treten Überbeanspruchungen in diesen Ölzwickeln besonders leicht im Bereich der Eingangsspulen auf. Solche Überbeanspruchungen lassen sich weitgehend dadurch vermeiden, dass in bekannter Weise mindestens die ersten beiden Spulen der betreffenden Wicklung auf der Eingangsseite des Transformators mit einer mit dem Wicklungseingang verbundenen Abschirmung versehen sind, welche auf einer oder beiden Spulenseiten vorgesehen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten, nämlich ungünstige Anfangsverteilung und überbeanspruchte Ölzwickel im Bereich der Eingangsspulen, mit einem Minimum an Aufwand zu beseitigen und darüber hinaus die Verteilung noch weiter zu verbessern. Zur Lösung dieses Problems wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die zusätzlichen Schirmkörper aus höchstens zwei aussenliegenden Wicklungslagen bestehen, die sich in axialer Richtung von der Stirnseite an gerechnet über mindestens drei scheibenförmig gewickelte Vorspulen erstrecken und dass die radiale Höhe dieser Vorspulen so weit verringert ist, dass sich ein insgesamt zylindrischer Wicklungskörper ergibt.
Es ist zwar aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 318, 068 schon bekannt, den ganzen Eingangsabschnitt einer Scheibenspulenwicklung als Lagenwicklung auszuführen, diese Anordnung bedeutet aber, dass die
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axiale Pressfähigkeit und damit gute Befestigungsmöglichkeit der Scheibenspulenwicklung verloren geht, was besonders für Grosstransformatoren von Nachteil ist.
Die Erfindung sei nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine sogenannte Sturz wicklung, bei der die Windungen am Spulenanfang mit. ! - 50 fort- laufend numeriert sind. 51stellt einen Schirmring an der Stirnseite der Spule dar, deren Verwendung bisher üblich ist. Zusätzlich ist nun einerseits noch eine Abschirmung in Form von geeignet angeordneten
Spulenwindungen vorgesehen. Es werden hiebei die ersten Windungen, z. B. die Windungen 1 - 4, unmit- telbar an der Spulenoberfläche axial übereinanderliegend nach unten gewickelt.
Wickelt man in dieser Weise nur eine geringe Zahl von Windungen axial übereinander, so ergibt sich infolge der geringen Drahtlänge und auf Grund der bei unmittelbar übereinanderliegenden Drähten relativ hohen gegenseitigen Kapazitäten auch bei steilen Stossspannungen eine verhältnismässig kleine Potentialdifferenz über diesen Windungen. Diese Windungen haben somit hinsichtlich der Anfangsverteilung eine ähnliche Schirmwirkung wie die bisher üblichen Schirmringe an beiden oder einer Spulenseite. Weiter lassen sich bei dieser Anordnung auch Ölzwickel, z. B. durch gemeinsame Umbandelung dieser Windungen, leicht vermeiden. Nach Fig. l werden die folgenden Windungen 5 - 8 unmittelbar über den Windungen 1-4 wieder axial übereinander zurückgeführt.
Hiedurch wird die gegenseitige kapazitive Kopplung der Windungen 1 - 4 noch zusätzlich erhöht und die übrigen Windungen können normal, z. B. als Sturzwicklung, weitergeführt werden.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit zeigt Fig. 2. Hier sind lediglich die Windungen 1 - 4 axial übereinander angeordnet, während die nachfolgenden Windungen 5-8 im gezeigten Beispiel radial nach innen verlaufen. Auf diese Weise wird eine besonders starke Ankopplung der die Windungen 5 - 8 umgebenden Windungen an dem Spuleneingang erzielt, wodurch eine weitere Verbesserung der Anfangsverteilung erreicht wird.
Wie aus der Anordnung gemäss Fig. 3 ersichtlich ist, wird der dem Streukanal unmittelbar benachbarte Schirmkörper aus den axial übereinanderliegenden Windungen 1 - 5 gebildet. An die Windung 5 schliesst sich eine Sturzwicklung an, die zunächst in Richtung des Wicklungseingangs gewickelt wird. Von der Windung 28 der obersten, dem stirnseitigen Schirmring unmittelbar benachbarten Spule führt eine Umleitung zur Windung 29, welche die äusserste Windung einer nunmehr normal weitergeführten Sturzwicklung bildet.
Durch den aus den Windungen 1 - 5 bestehenden Schirmring und die aus den Windungen 5-13 gebildete Scheibenspule sowie durch den mit. dem Wicklungsanfang elektrisch verbundenen Schirmring 51 wird das Hochspannungspotential kapazitiv auf die Windungen l-38 übertragen. Damit wird also ein verhältnismässig grosser Wicklungsabschnitt mit der Stossspannung beaufschlagt, was eine Verflachung der Stirn der in die Wicklung einziehenden Wanderwelle zur Folge hat. Diese Verflachung bedingt wiederum eine Verringerung der Doppelspulenbeanspruchung und der Beanspruchung gegen Erde längs der gesamten Wicklung. Schliesslich ergibt sich praktisch keine Erhöhung der Windungsbeanspruchung gegenüber einer normalen Sturzwicklung.
Es ist natürlich ohne weiteres möglich, nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung die Wicklung im interessierenden Bereich in beliebiger Weise zu variieren, insbesondere lassen sich Wicklungsausführungen nach der Erfindung auch bei Wicklungen mit Mitteneingang sinngemäss anwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aus scheibenförmigen Spulen, insbesondere aus Doppelspulen aufgebaute Wicklung für Transformatoren oder Drosselspule mit auf der Stirnseite der Wicklung angeordneten Schirmringen und zusätzlicher Abschirmung der Eingangsspulen entlang ihrer inneren und/oder äusseren Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichenSchirmkörper aus höchstens zwei aussen liegenden Wicklungslagen bestehen, die sich in axialer Richtung von der Stirnseite an gerechnet über mindestens drei scheibenförmig gewickelte Vorspulen erstrecken und dass die radiale Höhe dieser Vorspulen so weit verringert sind, dass sich ein insgesamt zylindrischer Wicklungskörper ergibt.