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Transformatorwicklung Die Erfindung bezieht sich auf eine Transforma- torwicklung, bestehend aus koaxial angeordneten Doppelspulen, die je zwei benachbarte Scheibenspulen enthalten.
In Fig. 1 ist eine in bekannter Weise aufgebaute Transformatorwicklung dargestellt, wobei die unmittelbar durch Leitungen 33 miteinander verbundenen Doppelspulen 1, 2; 3, 4 usw. aus je zwei Scheibenspulen bestehen, deren Verbindungsleitung mit 24 bezeichnet ist. Der Wicklungseingang ist durch die Ziffer 27 gekennzeichnet. Eine Wicklungsanordnung gemäss Fig. 1 weist bei einer Stossspannungsbean- spruchung eine sehr ungleichmässige Spannungsverteilung auf, die zu einem Durchschlag der Isolation einzelner Wicklungsteile führen kann. Die nichtlineare Verteilung der Spannung stellt sich ein, weil die Kapazität der Wicklung gegen Erde bzw. gegen benachbarte Wicklungen gross ist im Vergleich zur Kapazität der obersten zur untersten Scheibenspule.
Wie sich nämlich aus dem Ersatzschaltbild entsprechend Fig. 2 ergibt, ist infolge der Parallelschaltung der Einzelkapazitäten cl die resultierende Kapazität der Wicklung gegen Erde gleich der Erdkapazität der Einzelspule, multipliziert mit der Spulenanzahl. Die gesamte Kapazität längs der Wicklung entspricht hingegen infolge der Reihenschaltung der Einzelkapazitäten c. angenähert der Kapazität zwischen zwei Einzelspulen, dividiert durch die Spulenanzahl.
Beim Entwurf einer Transformatorwicklung für eine bestimmte Leistung und Spannung sind die Abmessungen und die Anzahl der Spulen in relativ engen Grenzen festgelegt. Daher ist auch die Kapazität der Wicklung gegen Erde, falls nicht besondere Massnahmen getroffen werden, eine gegebene Grösse. Eine günstigere Spannungsverteilung lässt sich demnach nur durch Vergrösserung der Kapazität längs der Wicklung erreichen. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, einzelne Windungen von Scheibenspulen in benachbarte Scheiben zu verlagern. Eine wesentliche Erhöhung der Wicklungskapazität lässt sich hierdurch jedoch nicht erzielen. Es ist auch schon bekannt, innerhalb einer Scheibe die Leiter von zwei Spulen abwechselnd anzuordnen, wodurch die Spannungsverteilung erheblich verbessert wird.
Der Nachteil dieser Wicklungsart besteht aber, insbesondere bei grösseren Leiterquerschnitten, in der relativ schwierigen Herstellungsweise. Ferner sind Anordnungen beschrieben worden, bei denen einzelne Spulen im Innern der Wicklung derart miteinander verbunden sind, dass die Verbindungsleitungen eine oder mehrere Scheibenspulen überspringen. Die erforderlichen innern Verbindungen erschweren jedoch den Wicklungsaufbau beträchtlich.
Die geschilderten Nachteile lassen sich vermeiden, wenn man eine aus Doppelspulen aufgebaute Transformatorwicklung verwendet und die Spulenverbin- dungen erfindungsgemäss so ausführt, dass die aussenliegende Verbindungsleitung von zwei in Reihe geschalteten Doppelspulen mindestens eine Scheibenspule überspringt. Hierdurch wird für die einfach herzustellende Doppelspulenwicklung eine erhebliche Verbesserung der Stossspannungsverteilung erreicht.
Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wieder.
In den Fig. 3-5 und 8-12 bezeichnen die Bezugszahlen 1-22 koaxial übereinanderliegende Spulen, und je zwei benachbarte Scheibenspulen bilden eine Doppelspule. Die Leitung 27 stellt den Wicklungseingang dar. Der Transformatorkern ist in den genannten Figuren durch die Ziffer 23 gekennzeichnet.
Gemäss Fig. 3 sind die Anschlüsse 25 durch die Leiter 26 miteinander verbunden, die jeweils zwei
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Scheibenspulen überspringen. Diese Verbindungsart ist längs der ganzen Wicklung durchgeführt. Der Anschluss 25 der Spule 2 ist mit dem Wicklungsanfang 27 und ein weiterer Spulenanschluss 25 im untern, nicht gezeigten Teil der Wicklung, ist mit dem Wicklungsende verbunden.
Nach Fig. 4 überspringen die Leiter 26 jeweils zwei, die Leiter 28 jeweils vier Scheibenspulen. Der Wicklungsanfang 27 führt zu Spule 3.
Eine weitere Möglichkeit der Spulenverbindung ist in Fig. 5 veranschaulicht. Hier führt der Wicklungsanfang 27 zur Spule 1. Die Verbindungsleiter 26 überspringen wie in Fig. 3 jeweils zwei Scheibenspulen. Während jedoch in Fig. 3 die übersprungenen Scheibenspulen stets zu verschiedenen Doppelspulen gehören, werden in Fig. 5 teilweise auch Scheibenspulen übersprungen, die eine Doppelspule bilden.
Bei den in Fig. 3-5 gezeigten Wicklungen sind sämtliche Doppelspulen im gleichen Sinn gewickelt und so miteinander verbunden, dass sie vom Strom gleichsinnig durchflossen werden. Wie z. B. Fig. 3 zu entnehmen ist, fliesst der Strom vom Wicklungsanfang 27 zuerst zur Spule 2 und von dort über die Verbindungsleitung 24 zur Spule 1. Entsprechend wird im weiteren Verlauf zuerst die untere Spule 4 und dann die obere Spule 3 durchflossen. Es ist jedoch belanglos, ob der Strom zuerst die untern Scheibenspulen oder die obern Scheibenspulen, wie in Fig. 4 und 5, durchfliesst, da sich bei gleicher Reihenfolge sämtlicher Spulen die induzierten Spannungen addieren bzw. die Ströme ein Feld gleicher Richtung erzeugen.
In Fig. 6 und 7 sind zwei gegensinnig gewickelte Doppelspulen dargestellt. Wenn der Strom I in der rechtsgängigen Doppelspule gemäss Fig. 6 zuerst durch die obere und dann durch die untere Scheibenspule fliesst, weist der magnetische Fluss die durch Pfeile angedeutete Richtung auf. Für eine linksgängige Wicklung ist bei gleicher Stromrichtung die Fluss- richtung entgegengesetzt. Dies folgt aus Fig. 7. Bei der Verwendung von gegensinnig gewickelten Doppelspulen ist es daher erforderlich, die Spulen so miteinander zu verbinden, dass sie vom Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden.
Nur in diesem Fall ist die Richtung des magnetischen Feldes gleich.
Bei der in Fig. 8 wiedergegebenen Wicklung sind übereinanderliegende Doppelspulen gegensinnig gewickelt. Auf eine z. B. rechtsgängige Doppelspule 1, 2 folgt eine linksgängige Doppelspule 3, 4 usw. Die in diesen Spulen induzierten Spannungen addieren sich, wenn jeweils die untern Scheibenspulen 2, 4 usw. miteinander verbunden werden und entsprechende Leitungen zwischen den obern Scheibenspulen 3, 5 usw. vorgesehen sind. Die Verbindungen 29 überspringen hierbei jeweils nur eine Scheibenspule.
Die Fig. 9 und 10 zeigen weitere Schaltmöglichkeiten für Wicklungen mit abwechselnd rechts- und linksgängigen Doppelspulen.
In Fig. 11 ist eine Wicklung mit drei Parallelzweigen dargestellt, wobei die Doppelspulen gleichsinnig gewickelt sind. Die Scheibenspulen der drei Zweige sind durch die Buchstaben a, b und c voneinander unterschieden. Die Verbindung der Doppelspulen in den einzelnen Zweigen entspricht der in Fig. 3 gezeigten Art.
Für eine Wicklung mit drei Parallelzweigen, deren Einzelzweige nach Fig. 4 geschaltet sind, zeigt Fig. 12 ein Schema.