DD114163B1

DD114163B1 - Ladder arrangement for interleaved disc coil windings of transformers and inductors

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Publication number: DD114163B1
Authority: DD
Publication date: 1980-02-13

Description

Erfindung betrifft eine Leitelanordnung für in Doppelspulensehaltung verschachtelte Scheibenspulen· wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen©The invention relates to a ladder arrangement for disc coils nested in double-coil keeping and windings of transformers and inductors ©

Es ist bekannt, Scheibenspulenwicklungen in Doppelspulenschaltung fortlaufend, also ohne schaltungs« bedingte, nachträglich anzufertigende Verbindungsstellen zu wickelnβIt is known, windings coil windings in double coil circuit continuously, so without circuit «conditional, nachzufuigende to make connecting points ß

Dieses Wickelverfahren bietet den Vorteil, daß kein zusatz« lieber Fertigungsaufwand in Form von Lot« bzw. Schweißarbeiten zur Verbindung von Wickeldrähten entsteht. Eine nach diesem Verfahren hergestellte Wicklung hat aber den Nachteil, daß sie eine im Verhältnis zu ihrer Erdkapazität geringe Kapazität zwischen den Enden der Doppelspulen (Läugskapazi-» tat) be sitzt о Dadurch wird bei Beanspruchung der Wicklung mit Blitzspannungen eine stark nichtlineare Spannungsverteilung in der Wicklung hervorgerufen, die bei höheren Reihenspannungen zu isoliertechnisch»nicht mehr beherrschbaren Spannungsbeanspr.uchungen der Isolation, insbesondere zwischen den Scheibenspulen führt»This winding method has the advantage that no additional "dear manufacturing effort in the form of solder" or welding works for the connection of winding wires. However, a winding produced by this method has the disadvantage that it has a low capacity in relation to their Erdkapazität capacity between the ends of the double coils (Läugskapazi- »tat) be о Thus, when loading the winding with lightning voltages a highly non-linear voltage distribution in the winding which, at higher series voltages, leads to insulating stress that can no longer be controlled by the insulation, in particular between the disk coils.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, die Längs« kapazität zwischen den Enden einer Doppelspule zu erhöhen, indem die Leiter innerhalb der Scheibenspulen so angeordnet werden, daß die zwischen radial benachbarten Leitern anliegen« de Spannungsdifferenz größer ist als eine Windungsspannung. Bei dieser als Leiterverschachtelung bezaichnet&n Schaltungsart werden zwei oder mehrere radial übereinander angeordnete Leiter als Leiterbündel zu Scheibenspulen aufgewickelt und zwei Scheibenspulen zu einer Doppelspule so zusammengeschaltet, daß innerhalb dieser Doppelspule beginnend von ihrem Eingang ein sohle ifenförmiger Leiterstrang entsteht, der jede Scheibenspule mindestens zweimal durchläuft.To avoid this disadvantage, it is known to increase the longitudinal capacitance between the ends of a double coil by arranging the conductors inside the disk coils such that the voltage difference between radially adjacent conductors is greater than a winding voltage. In this switched as Leiterverschachtelung & n Schaltungsart two or more radially stacked conductors are wound as a bundle of wires to disc coils and two disc coils interconnected to form a dual coil so that within this double coil starting from its input a sole ifenförmiger conductor strand is formed, which passes through each disc coil at least twice.

Nachteilig an dieser Doppelspulenschaltung ist, daß die Ver« bindungen am äußeren Spulenumfang zwischen den Enden der zu einer Schleife gehörenden Leiter benachbarter Scheibenspulen sowie zwischen den Enden aufeinanderfolgender Doppelspulen nachträglich durch Löten bzw. Schweißen hergestellt werden müssen, wodurch ein zusätzlicher, nicht unerheblicher fertigungstechnischer Mehraufwand entsteht.A disadvantage of this double coil circuit is that the connections at the outer circumference of the coil between the ends of the loop belonging to a conductor adjacent disc coils and between the ends of successive double coils must be subsequently produced by soldering or welding, creating an additional, not inconsiderable manufacturing overhead ,

Um diesen Nachteil so geling wie möglich zu halten, wird angestiebt, die Windungszahl eines Wicklung auf möglichst wenige Doppelspulen aufzuteilen, also Doppelspulen mit möglichst große* Windungzahl herzustellen» Dieser Festrebung sind bishex relativ enge Grenzen gesetzt, da für die Leiterverschachtelung in der bisher bekannten Ausführung hochfrequente Eigenschwingungen charakteristisch sind, die sich mit steigender Windungszahl der Doppelspule in zunehmendem Maße ausprägen, und insbesondere bei Beanspruchung der Wicklung mit Blitzspannungen sehr hoher Steilheit also z«B«, bei abgeschnittenen Spannungswellen, zu hohen elektrischen Beanspruchungen der Isolation führen. Diese hochfrequenten Eigenschwingungen können auf der Grundlage der Wanderwellentheorie analog zu den Wellenvorgängen auf langen Leitungen als Reflexions- und Überlagerungsvorgänge von elektromagnetischen Wellen beschrieben werden_e Danach treten Wanderwellenvorgänge bekanntlich immer dann auf, wenn die Stirnzeit der am Anfang der Leitung bzw» Spule einlaufenden Welle kürzer als ihre Laufzeit bis zum Ende der Leitung bzw. Spule ist. Diese Bedingung wird bereits von verschachtelten Doppelspulen üblicher Abmessungen und Windungszahlen bei Stirnzeiten der einlaufenden Welle erfüllt, wie sie bei der Stoßspannungsprüfung mit abgeschnittener Blitzspannung auftreten können·In order to keep this disadvantage as successful as possible, it is proposed to divide the number of turns of a winding into as few double coils as possible, ie to produce double coils with the largest possible number of turns. This aspiration is set bisheb relatively narrow limits, as for the Leiterverschachtelung in the previously known embodiment High-frequency natural oscillations are characteristic, which are increasingly pronounced with increasing number of turns of the double coil, and in particular when the winding with lightning voltages very high transconductance z "B", with cut voltage waves, lead to high electrical stresses of the insulation. These high-frequency natural oscillations can be described on the basis of the traveling wave theory analogous to the wave processes on long lines as reflection and superposition processes of electromagnetic waves _e thereafter, traveling wave processes occur, as is known, always when the frontal time of the beginning of the line or »coil incoming wave shorter than their term is up to the end of the line or coil. This condition is already met by interleaved double coils of conventional dimensions and numbers of turns at front times of the incoming wave, as they can occur in the surge voltage test with truncated lightning voltage ·

Der Zweck der Erfindung besteht darin, Wicklungen aus verschachtelten Scheibenspulen mit einer mögliehst großen Windungszahl pro Scheibenspule ausführen zu können·The purpose of the invention is to be able to carry out windings of interleaved disc coils with a possibly largest number of turns per disc coil.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Leiteranordnung für eine in Doppelspülenschaltung verschachtelte Scheiben« spulenwicklung zu finden, die es gestattet, die hochfrequenten, lokalen Eigenschwingungen der Doppelspule weitestgehend zu unterdrücken«The object of the invention is therefore to find a conductor arrangement for a nested in Doppelspültschaltung disk coil winding, which allows to suppress the high-frequency, local natural oscillations of the double coil as much as possible «

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß das Leiterbündel, welches zu einer Scheibenspule aufgewickelt wird, eine geradzahlige Anzahl (2n), mindestens aber vier Leiter (n£2) enthält, von denen jeweils die Hälfte (n) eletärisch parallel geschaltet ist, wobei die elektrisch parallel geschalteten Leiter radial nicht unmittelbar benachbart liegen, so daß infolge des schleifenförmigen Verlaufs jedes Leiter— stranges innerhalb der Doppelspule η ineinander verschachtelte parallele Leiterstränge (Teilleiterverschachtelung) entstehen, und daß von den η parallelen Leiter strängen ein Leiterstrang in seiner Windungszahl um eine Windung von den übrigen parallelen Leiter strängen der gleichen Doppelspule abweicht. Hierbei umschließt eine Windung den Schenkel des Magnetkernes um 360°. Die parallelen Leiterstränge bisher bekannter Leiteranordnungen verschachtelter Scheibenspulenwicklungen können sich zwar aus konstruktiven Gründen, wie z.B. Anordnung der Spulenverbindungen, Gewährleisten konstanter radialer Höhe der Spulen am gesamten Wicklungsumfang, Lage und erforderliche Größe der radialen Külkanäle, ebenfalls in ihrer Windungszahl unterscheiden» Dieser Unterschied beträgt jedoch nur den Bruchteil einer Windung und ist kleiner als der Winkelbereich, innerhalb dessen die Spulenverbindungen einer Doppelspule angeordnet sind_o Dieser nur den Bruchteil einer Y/indung betragende Unterschied in der Windungszahl der parallelen Leiterstränge bisher bekannter Anordnung verschachtelter Scheibenspulenwicklungen ist für die durch die erfindungsgemäße Lösung erreichte Wirkung bedeutungslos und braucht daher nicht in Betracht gezogen werden» Die Zusammenschaltung der Doppelspulen zur Wicklung erfolgt so, daß der zu der einen Doppelspule gehörende Leiterstrang mit der um eine Windungslänge größeren bzw, kleineren Gesamtlänge mit dem zu der anderen Doppelspule gehörenden Leiterstrang mit der entsprechend kleineren bzw. größeren Gesamtlänge, oder dann, wenn*n>2 ist und alle Doppelspulen einer Wicklung jeweils einen Leiterstrang mit entwederAccording to the invention this is achieved in that the conductor bundle, which is wound into a disc coil, an even number (2n), but at least four conductors (n £ 2), of which each half (n) is connected in parallel eletär, wherein the electrically parallel connected conductors are not immediately adjacent radially, so that due to the loop-shaped course of each conductor strand within the double coil η nested parallel conductor strands (Teilleiterverschachtelung) arise, and that of the η parallel conductors strands a conductor strand in its number of turns by one turn of the other parallel conductor strands of the same double coil deviates. Here, a turn encloses the leg of the magnetic core by 360 °. Although the parallel conductor strands of previously known conductor arrangements of interleaved disc coil windings can differ for design reasons, such as arrangement of the coil connections, ensuring constant radial height of the coils on the entire winding circumference, location and required size of the radial cooling channels, also in their number of turns. »This difference is only a fraction of a turn, and is smaller than the angular range within which the coil connections of a double coil are arranged _o This only a fraction of a Y / indung amount forming difference in the number of turns of the parallel conductor strands of previously known arrangement of interleaved disc coil windings is the reached by the inventive solution effect meaningless and therefore need not be taken into account »The interconnection of the double coils to the winding is such that the belonging to the one double coil conductor strand m it is the larger or shorter overall length by one winding length with the conductor strand belonging to the other double coil with the corresponding smaller or larger overall length, or when * n> 2 and all double coils of a winding each having a conductor strand with either

größerer oder kleinerer Gesamtlänge enthalten, nur mit einem aolchen Leiterstrang der anderen Doppelspule verbunden wird, dessen Länge von der Länge der übrigen Leiter nicht abweicht.larger or smaller overall length, is connected only to a aolchen conductor strand of the other double coil, the length of which does not deviate from the length of the other conductors.

Im ersten Falle wird ein Längenausgleich der parallelgeschalteten Leiter stränge nach zwei Doppelscheiben-und im zweiten Fall nach η Doppelscheiben erreicht« Burch die um eine Windungslänge von den anderen parallelen Leiter strängen abweichende Gesamtlänge eine aparallelen Leiterstranges wird die Laufzeit der Wanderwelle im Vergleich zu den anderen Leitersträngen verkürzt. Dies hat zur Folge, daß die Wanderwellenvorgänge nicht mehr in allen parallelen Leitersträngen synchron verlaufen, wodurch aufgrund der gegenseitigen induktiven Kopplung der Leiterstränge eine derartige Veränderung der induktiven Grundstruktur der Doppelspule eintritt, daß die lokalen Eigenschwingungen innerhalb der Doppelspule weitgehend unterdrückt sind.In the first case, a length compensation of the parallel conductor strands after two double-disc and in the second case after η double discs achieved «Burch the strands by a winding length of the other parallel conductor deviating total length of an aparallel conductor strand is the transit time of the traveling wave compared to the other conductor strands shortened. This has the consequence that the traveling wave processes no longer run synchronously in all parallel conductor strands, whereby due to the mutual inductive coupling of the conductor strands such a change in the inductive basic structure of the double coil occurs that the local natural oscillations within the double coil are largely suppressed.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.Reference to an embodiment, the invention will be explained in more detail.

In der Zeichnung sind Scheibenspulen mit Teilleiterverschachtelung in Doppelspulenschaltung im Schnitt schematisch dargestellt.In the drawing, disc coils with Teilleiterverschachtelung in double coil circuit in section are shown schematically.

Die Scheibeηspuleη Λ\ 2 sind aus den in Leiterbündeln 3 gemeinsam aufgewickelten Leitern 4 aufgebaut, wtbei ein Leiterbündel 3 insgesamt Tier Leiter 4 (n=2) enthält. Durch die inneren Spulenverbindungen 5 sind jeweils zwei Scheibenspulen 1; 2 zu einer Doppelspule 6 zusammengefasst, wobei durch die äußeren Spulenschaltverbindungen 7 die Leiterverschachtelung hergestellt wird. Diese Leiterverschach*The Scheibenηspuleη Λ \ 2 are composed of the coiled in conductor bundles 3 conductors 4, wtbei a conductor bundle 3 total animal conductor 4 (n = 2) contains. By the inner coil connections 5 are two disc coils 1; 2 summarized to a double coil 6, wherein the outer coil switching connections 7, the Leiterverschachtelung is produced. This conductor interlacing *

telung ist hier dadurch gekennzeichnet, daß ein aus mehreren elektrisch in Reihe liegenden (fortlaufend numerierten) Leitern 4 gebildeter Leiter strang eine Doppelspule 6 jeweils zweimal schleifenförmig durchläuft« In der Zeichnung sind jeweils zwei nicht unmittelbar benachbarte Leiterstränge am Wicklungseingang durch die Verbindung 8 parallel geschaltet, so daß die Spannung zwischen allen benachbarten Leitern 4 größer ist als eine Windungsspannung, was unmittelbar aus den Nummern der benachbart liegenden Leiter hervorgeht.Telung is characterized in that one of a plurality of electrically in series (consecutively numbered) conductors 4 formed conductor strand a double coil 6 in each case twice looped through. In the drawing, two not immediately adjacent conductor strands are connected in parallel at the winding input through the connection 8, so that the voltage between all adjacent conductors 4 is greater than a winding voltage, which is immediately apparent from the numbers of adjacent conductors.

Durch die Schaltverbindungen 9 werden die Doppelspulen 6 zu der Wicklung 10 verbunden. Zwischen den Enden einer Doppelspule 6 unterscheiden sich zwei parallelgeschalteten, durch in Reihe liegende (fortlaufend numerierte) Leiter 4- gebildeten Leiterstränge in ihrer Länge gerade um eine Windungslänge_o Durch die Schaltverbindungen 9 sind die Leiterstränge benachbartes Doppelspulen so miteinander verbunden, daß der jeweils kürzere Leiterstrang der einen Doppelspule 6 mit jeweils dem längeren Leiterstrang der anderen Doppelspule 6 in Reihe geschaltet ist, so daß die parallelgeschalteten Leiter stränge zwischen den Enden von jeweils zwei miteinander verbundenen Doppelspulen gleiche Gesamtlänge besitzen.By the switching connections 9, the double coils 6 are connected to the winding 10. Between the ends of a double coil 6, two parallel, formed by in series (continuously numbered) conductor 4- formed conductor strands in length just by a winding length _o Through the interconnections 9, the conductor strands adjacent double coils are connected together so that each shorter conductor strand a double coil 6 is connected in series with each of the longer conductor strand of the other double coil 6, so that the parallel conductor strands between the ends of two interconnected double coils have the same overall length.

Claims

Patentanspiuch:

Ladder arrangement for double-coil circuit interleaved disc coil winding of transformers and inductors with any number of η (n2: 2) electrically connected in parallel conductor strands, the strands belonging to the respective parallel conductor strands are radially not immediately adjacent in a disc coil, characterized in that within a double coil of the η parallel conductor strands a conductor strand in its number of turns deviates from the übuigen parallel conductor strands or the other parallel conductor strand of the same double coil, and that the double coils are connected together to form the winding, that belonging to the one double coil conductor strand with the larger by one turn length or «smaller overall length with the belonging to the other double coil conductor strand with the correspondingly smaller or larger total length, or if n> 2 and all double flushing a winding each containing a conductor strand having either greater or lesser overall length, is connected only to such a conductor strand of the other double coil whose length does not differ from the length of the other conductors.

For this 1 sheet drawing