<Desc/Clms Page number 1>
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
<Desc/Clms Page number 2>
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.
<Desc / Clms Page number 1>
Transformer winding The invention relates to a transformer winding, consisting of coaxially arranged double coils, each of which contains two adjacent disc coils.
1 shows a transformer winding constructed in a known manner, the double coils 1, 2; 3, 4, etc. each consist of two disc coils, the connecting line of which is denoted by 24. The winding input is identified by the number 27. A winding arrangement according to FIG. 1 has a very uneven voltage distribution in the event of surge voltage stress, which can lead to breakdown of the insulation of individual winding parts. The non-linear distribution of the voltage occurs because the capacitance of the winding to earth or to neighboring windings is large compared to the capacitance of the top to the bottom disc coil.
As can be seen from the equivalent circuit diagram according to FIG. 2, as a result of the parallel connection of the individual capacitances cl, the resulting capacitance of the winding to earth is equal to the earth capacitance of the individual coil, multiplied by the number of coils. The total capacitance along the winding, however, corresponds to the series connection of the individual capacitances c. approximates the capacity between two individual coils, divided by the number of coils.
When designing a transformer winding for a specific power and voltage, the dimensions and number of coils are set within relatively narrow limits. The capacity of the winding to earth is therefore also a given value, unless special measures are taken. A more favorable voltage distribution can therefore only be achieved by increasing the capacitance along the winding. It has therefore already been proposed to move individual turns of disc coils into adjacent discs. A significant increase in the winding capacity cannot be achieved in this way, however. It is also already known to alternately arrange the conductors of two coils within a disk, which considerably improves the voltage distribution.
The disadvantage of this type of winding, however, is that it is relatively difficult to manufacture, especially with larger conductor cross-sections. Furthermore, arrangements have been described in which individual coils are connected to one another inside the winding in such a way that the connecting lines skip one or more disc coils. However, the required internal connections complicate the winding structure considerably.
The disadvantages outlined can be avoided if a transformer winding made up of double coils is used and the coil connections are implemented according to the invention in such a way that the external connecting line of two double coils connected in series skips at least one disc coil. In this way, a considerable improvement in the surge voltage distribution is achieved for the double-coil winding, which is easy to manufacture.
The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention in a simplified manner.
In Figs. 3-5 and 8-12, the reference numerals 1-22 denote coaxially superposed coils, and every two adjacent disc coils form a double coil. The line 27 represents the winding input. The transformer core is identified by the number 23 in the figures mentioned.
According to FIG. 3, the connections 25 are connected to one another by the conductors 26, each two
<Desc / Clms Page number 2>
Skip disc coils. This type of connection is carried out along the entire winding. The connection 25 of the coil 2 is connected to the winding start 27 and a further coil connection 25 in the lower part of the winding, not shown, is connected to the winding end.
According to FIG. 4, conductors 26 each skip two, conductors 28 each skip four disk coils. The start of winding 27 leads to coil 3.
Another possibility of the coil connection is illustrated in FIG. 5. Here the beginning of the winding 27 leads to the coil 1. As in FIG. 3, the connecting conductors 26 each skip two disc coils. However, while in FIG. 3 the skipped disk coils always belong to different double coils, in FIG. 5 disk coils which form a double coil are also partially skipped.
In the windings shown in FIGS. 3-5, all double coils are wound in the same direction and connected to one another in such a way that the current flows through them in the same direction. Such as B. Fig. 3, the current flows from the beginning of the winding 27 first to the coil 2 and from there via the connecting line 24 to the coil 1. Correspondingly, first the lower coil 4 and then the upper coil 3 flows in the further course. However, it is irrelevant whether the current flows through the lower disc coils or the upper disc coils first, as in FIGS. 4 and 5, since the induced voltages add up or the currents generate a field in the same direction with the same sequence of all coils.
In Fig. 6 and 7 two double coils wound in opposite directions are shown. When the current I in the right-hand double coil according to FIG. 6 flows first through the upper and then through the lower disc coil, the magnetic flux has the direction indicated by arrows. For a left-hand winding, the flow direction is opposite with the same current direction. This follows from FIG. 7. When using double coils wound in opposite directions it is therefore necessary to connect the coils to one another in such a way that the current flows through them in the opposite direction.
Only in this case is the direction of the magnetic field the same.
In the winding shown in FIG. 8, superposed double coils are wound in opposite directions. On a z. B. right-hand double coil 1, 2 is followed by a left-hand double coil 3, 4 etc. The voltages induced in these coils add up if the lower disc coils 2, 4 etc. are connected to one another and corresponding lines between the upper disc coils 3, 5 etc. are provided. The connections 29 each skip only one disc coil.
9 and 10 show further switching options for windings with alternating right-hand and left-hand double coils.
FIG. 11 shows a winding with three parallel branches, the double coils being wound in the same direction. The disc coils of the three branches are distinguished from one another by the letters a, b and c. The connection of the double coils in the individual branches corresponds to the type shown in FIG. 3.
For a winding with three parallel branches, the individual branches of which are connected according to FIG. 4, FIG. 12 shows a diagram.