DD216346A1 - Leiterverdrillung fuer roehrenwicklungen von transformatoren und drosselspulen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterverdrillung fuer Roehrenwicklungen, deren Windungen aus einer geradzahligen Anzahl m von an den Enden der Spule parallelgeschalteten, axial nebeneinander angeordneten Leiterbuendeln mit je drei radial uebereinander angeordneten Leitern. Ziel und Aufgabe bestehen darin, den fuer die Unterdrueckung von Ausgleichsstroemen erforderlichen Platzwechsel der Leiter im magnetischen Streufeld des Transformators ohne Verwendung elektrisch leitender Fuellstuecke so vorzunehmen, dass am inneren und aeusseren Umfang der Wicklung keine Luecken zwischen axial benachbarten Leitern entstehen. Das wird dadurch erreicht, dass der am aeusseren Wicklungsumfang liegende Leiter des dem Wicklungsanfang am naechsten liegenden Leiterbuendels im Umfangsbereich der Verdrillungsstelle unmittelbar in die in Wickelrichtung naechstfolgende axiale Wickelebene ueberfuehrt ist. In unmittelbarer Naehe seines Ueberganges ist ein Hilfsleiter angeloetet, der nach Ausfuehrung einer Windung in der (m + 2)ten Wickelebene zum mittleren Wicklungsumfang gefuehrt ist und dort frei endet. Die beiden anderen Leiter sind erst nach Ausfuehrung einer Windung in die axial naechstfolgende Wickelebene ueberfuehrt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung: .

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Le iterverdrillung für Röhrenviicklungen '.mit Windungen "bestehend aus einer geradzahligen Anzahl el von an den Enden der Spule parallelgeschalteten, axial nebeneinander angeordneten LeiterbundeIn mit je drei radial übereinander angeordneten Leitern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Die Windungen einer Röhrenwicklung von Transformatoren sind abhängig von ihrem Durchmesser mit unterschiedlichen Anteilen des Streuflusses der Wicklung verkettet, so da3 "die durch den StreufluiB in die "Bindungen induzierten Spannungen abhängig vom Durchmesser der vTindung variieren. Aufgrund der radialen Breite einer bindung ist diese ebenfalls an ihrem inneren Durchmesser mit einem anderen StreufluB verkettet als an ihrem äußeren Durchmesser. Infolgedessen tritt eine Verdrängung des Stromes zu dem Rand der TJindung auf, der mit dem geringeren StreufluB-anteil verkettet ist. Um die dadurch bedingte'Terringe- rung des effektiven Leiterquerschnitts und die damit verbundene Erhöhung der StronrwärmeVerluste zu vermeiden, 7/ird der Leiterquerschnitt der Windungen in mehrere radial übereinander angeordnete, parallelgeschaltete Leiter aufgeteilt. Infolge ihrer^:unterschiedlichen Durch- ' messer werden in diese Leiter durch das Streufeld Spannungen mit unterschiedlicher Höhe induziert, wodurch Ausgleichstrcme in den parallelgeschalteten Leitern entstehen, die erhöhte 'St romv7ärme Verluste hervorrufen. Zur Unterdrückung dieser Ausgleichströme ist es bekannt, die parallelgeschalteten Leiter in- einer Wicklung se

anzuordnen, daß ihre über die Wickellänge gemitt.elten Durchmesser und damit die in sie induzierten Spannungen gleich groß'sind· Solche Leiteranordnungen werden als Leiterverdrillungen bezeichnet.

Es ist eine derartige Anordnung bekannt, bei der z.B. in der axialen Mitte einer Spule die parallelgeschalteten Leiter in die benachbarte Wickelebene überführt 77erden, indem die Leiter nacheinander an den äußeren oder inneren Wicklungsumfang geführt, in der gleichen Reihenfolge in uie -axial benachbarte Wickelebene ausgekrcpft und dort wiederum-in der gleichen Reihenfolge an' den

inneren bzw. äußeren Wicklungsumfang geführt sind. Dadurch wird der für die Unterdrückung der Ausgleichsströme erforderliche Wechsel der radialen Lage der Leiter erreicht. ' ' ' . ' Nachteilig ist, daß an der Yerdrillungsstelle eine axiale Wicklungslücke entsteht, die die axiale Höhe eines Leiters einnimmt und sich über den ganzen Umfang der Wicklung erstreckt. Am Rande der Lücke.entstehen hohe elektrische Feldstärken im elektrischen-Feld zu radial be-_: nachbarten Wicklungen oder Spulen, wodurch ein erhöhter materieller sowie fertigungstechnischer Isolationsauf- · wand erforderlich ist.

Eine andere, nur für Lagenwicklungen anwendbare Anordnung für_die Leiterverdrillung vermeidet die Entstehung der axialen Wieklungslücke dadurch, daß sich die Yerdrillungsstelle über den gesamten Wicklungsumfang erstreckt und besondere Form- bzw. Füllstücke vorgesehen sind, die die doppelte Leiterhche besitzen und im Umfangsbereich der Verdrillungsstelle in .jeden Leiter nach Auftrennen desselben durch Löten eingesetzt sind. Dadurch und durch die komplizierte Gestalt der Form- bzw. Füllstücke er- · fordert diese Art von Leiterverdrillung einen erheblichen zusätzlichen manuellen Fertigungsaufwand für die Herstellung der Formstücke aus Kupferblech und für ihre Isolierung. An den Ereuzungsstellen der Formstücke treten be-

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sonders komplizierte Bedingungen für die Isolierung auf, die das Entstehen von Schwächste Ilen in der Isolation zwischen parallelen Leitern zur Folge haben können» An solchen SchwächsteIlen der Isolation können im 7er- laufe des Betriebes eines Transformators Kursschlüsse zwischen den parallelen Leitern auftreten, die zu erhöhten Stromwärmeverlusten und zur Ausbildung von Heimstellen im Transformator führen, die eine beschleunigte Al-" terting der TJindungsisolaticn zur Felge haben.

Ziel der Erfindung: .

Ziel der Erfindung ist es, den für die Unterdrückung von Ausgleichströmen in den parallel geschalteten Leitern einer Tlicklung von Transformatoren oder Drosselspulen erforderlichen zusätzlichen fertigungstechnischen und Materialaufwand bei der Herstellung der TTicklung und ihrer Isolierungen zu vermeiden'und die Zuverlässigkeit ihrer Isolation zu erhöhen.

Darlegung des 7Te se ns der Erfindung:

Für Tranäformatcrenwicklungen mit mehreren radial nebeneinander angeordneten und parallelgeschalteten Leitern ist eine Leiteranordnung zu schaffen, die es gestattet, den für 'die Unterdrückung von Ausgleichstremen erforderlichen Platzwechsel der Leiter im magnetischen Streufeld des Transformators ohne Verwendung elektrisch leitender · Form- oder Fällstücke so vorzunehmen, dsJS am inneren und

äußeren Umfang der Wicklung, keine Lücken zwischen axial· benachbarten Leitern entstehen. Das wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das an der Verdrillungsstelle dein wicklungsanfang am nächsten liegende Leiterbündel auf der Wickellänge, innerhalb derer der Platzwechsel aller Leiter innerhalb der Leiterbündel erfolgt, derart aufgeteilt ist, daß der am äußeren Wicklungsumfang liegende Leiter dieses Leiterbündels- im Umfangsbereich der Verdrillungssteile unmittelbar in die in Wickelrichtung nächstfolgende axiale Wickelebene überführt ist, und daß der in radialer Mitte und der am inneren Wicklungs- umfang liegende Leiter dieses Leiterbündels in ihrer axialen Wickelebene und im Umfangsbereich der Verdrillungsstelle so geführt sind, daß danach einer von ihnen am inneren und der andere am äußeren Wicklungsumfang .liegt. "Beide Leiter sind erst nach Ausführung einer Win dung innerhalb der Verdrillungsstelle in die axial nächstfolgende axiale Wickelebene überführt. Die Übergänge der Leiter sind innerhalb des Umfangsbereichs der Verdrillungsstelle aus einer axialen Wickelebene in die in Wickelrichtung jeweils nächstfolgende mit der dem Wicklungsanfang am nächsten gelegenen axialen Wickelebene beginnend in der (2n-f-1)ten axialen Wickelebene radial außen und in der 2nten Wickelebene radial innen angeordnet. An den am äußeren Wicklungsumfang des vor der Verdrillungsstelle dem Wicklungsanfang am nächsten gelegenen Leiterbündels angeordneten Leiter ist in unmittelbarer !iahe seines Übergangs in die nächstfolgende axiale Wickelebene ein Hilfsleiter gleichen Querschnitts angelötet, wobei¹¹ dieser Leiter und dieser Hilfsleiter in dieser axialen Wickelebene im Umfangsbereich der Terdriilungssteile so 'geführt sind, daß einer von den beiden Leitern am äußeren und der andere am inneren.Wicklungsumfang liegt und nach Ausführung einer Windung von diesen Leitern der am äußeren Wicklungs-. umfang liegende in der (m+2)ten axialen Wickelebene '

zum mittleren Wicklungsumfang, geführt ist und dort frei endet oder mit dem am inneren Wicklungsumfang liegenden Leiter verbunden ist. Weiterhin kann es für die mechanische Festigkeit der Wicklung vorteilhaft ,sein, die Übergänge der Leiter aus einer axialen Wickelebene, in eine benachbarte über·den ganzen Wicklungsumfang bzw. einen großen Teil derselben gleichmäßig zu vertäuen. Dabei werden die Leiter aller Leiterbündel erfindungsgemäß in zwei Teilstränge aufgeteilt, dergestalt, daß mit η = 0 beginnend demjenigen Teilstrang, welcher zunächst in der gleichen axialen Wickelebene verbleibt, in der (2n -f. 1) ten "Wicke lebe ns . die .beiden benachbarten, an inneren.. Wicklungsumf ang liegenden Leiter und in der 2nten Wickelebene die beiden .benachbarten, am äußeren Wicklungs umfang liegenden Leiter zugeordnet sind« Dadurch wird erreicht, daß die an den Leiterübergängen auftretende Versteifung dar Wicklung auf mehrere Stellen am Umfang der Wicklung verteilt ist, so daß eine gleichmäßige Aufteilung'der Preß- und Sm? ζ schloß kr äf-te auf den gesamten Wicklu'ngsunfang gewährleistet ist,· Durch die erfindungsgemäße Leiterverdrillung wird erreicht, daß die bei den bisher bekannten Leiteranordnungen in diesem Wicklungsbereich auftretende, ,aziale Wicklungslücke, die die Höhe eines Leiters einnimmt,' am inneren und äußeren Wieklungsumfang durch stromführende Leiter abgedeckt ist. Damit werden die bisher am äußeren bzw. inneren Wicklungsumfang im elektrischen Feld zu radial benachbarten Spulen oder Wicklungen auftretenden ; erhöhten Feldstärken im Bereich der Leiterverdrillung vermieden,'ohne daß hierzu besondere elektrisch leitende Form- odsr Füllstücke erforderlich sind. Dies ermöglicht es z.B., den Isolationsabstand zwischen radial benachbar-Wiclclunsen zu verringern bzw. die elektrische Fest is-

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höhen, wobei der dafür bisher erforderliche hohe Fertigungsaufwand zur Eerstallung und LIcntage von komplizierten Form- und Füllstücken und ihrer Isolierung entfällt".

Au 5 führ uiigs b e i spie 1:

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist die Abwicklung der Spule einer Röhrenwicklung mit.axial aufeinanderfolgenden Windungen im · Bereich einer- erfindungsgemä3 gestalteten Yerdrillungsstelle schematisch dargestellt· Hierin wird die Gestaltung einer Leiterverdrillung für eine Spule gezeigt, deren Windungen aus zwei Le it er bündeln 1 und 1^f mit .je drei radial übereinander angeordneten, paralleIge schalteten Leitern 2 bestehen. Die Verdrillungsstelle erstreckt s'icii über den TImfangsbereieh 3 siit dem Anfang 4 und dem Ende 5 und über die axiale Höhe S von vier übereinanderliegenden, axialen Wicklungsebenen 12 bis .15· Zwischen dsm Eingang 7 und dem: Ausgang S der Yerdrillungssteile findet der für die Unterdrückung von Ausgleichsströmen erforderliche Platzwechsel^ zwischen radial benachbarten Leitern innerhalb eines Leiterbündels statt, dergestalt, daS die Reihenfolge der Leiter 2 am Eingang 7 im Leiter bündel 1 von radial außen nach radial innen a, b, ο'.bzw· a^?, b^f, c.'. im Le lter bündel 1^f und am Ausgang 8 c, b, a bzw, c',.b^T, a^r im Leiterbündel 1' lautet. Hierbei durchläuft das.Leiterbündel T^r "den'Umfangsbereich 3 der Yerdrillungsstelle einmal und das Leiterbündel 1 zweimal. Das dem Wicklungseingang am'nächsten liegende Leiterbündel 1 ist in zwei Teilstränge 3; 10 aufgetrennt, wo- '

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die beiden benachbarten, am inneren Wicklungsumfang liegenden Leiter b, c und dem Teilstrang. 10 der verbleibende Leiter a und der an diesem zur Erhaltung eines Leiterbündels angelötete Hilfsleiter H, zugeordnet 'sind· Der-Hilf sleiter Ii ist an den Leiter a angelötet, nachdem dieser von der .axialen ."Tickelebene 1.2 ir. die a::iale Wickel.· ebene 13 überführt. Danach verbleibt der HilfGleiter H

am. äußeren Wicklungsumfang, wahrend der Leiter a inner-Iialb des Umfangsbereichs 3 der Yerdrillungsstelle an den inneren Wicklungsumfang geführt ist· Die Leiter des Leiterbündeis 1^f sind unmittelbar in die. axial benachbarte axiale Wickelebene überführti Each einer Windung befindet sich der Teilstrang 9 in der axialen Wickelebene 14- und der Teilstrang 10 in der axialen Wi cke!ebene 15· Die Leiter des Teilstrangs 9 werden hier in die benachbarte axiale Wickelebene'I5 überführt, wobei der Platzwechsel des Leiters c erfolgt. Die Leiter des Teilbündels 10 verbleiben in der Wickelebene I5, wobei der Leiter a seine radiale Lage am inneren Wicklungsumfang beibehält, während der Hilfsleiter H vom äußeren ' Wicklungsumfang innerhalb des Umfangsbereichs 3 der Yerdrillungsstelle in die radiale Mitte zwischen die Leiter a und den überführten b geführt ist, wo er endet. Die Übergänge der Leiter aus einer axialen Wickelebene in eine benachbarte sind in der ersten'zur Yerdrillungsstelle gehörenden axialen Wickelebene 12 radial außen, in der zweiten, in Wicke!richtung folgenden axialen Wickelebene 13 radial innen und in der dritten axialen Wickelebene wieder radial außen angeordnet.· Durch die Leiter b und c des Teilst.rangs 9 wird die axiale Lücke am inneren und äußeren Wicklungsumfang abgedeckt, die bei den bisher bekannten, ohne Yerwendung von aufwendigen ITormstticken hergestellten Yerdrillungen vorhanden ist, wobei durch die Anordnung des Leiters a und des Hilfslelters H des Teilstrangs 10 auch in der benachbarten axialen Wickele'bsne 13 keine axiale Lücke am inneren und äußeren Wicklungsumf ang zustande kommt. Die radialen Lücken zwischen den Leitern b und c des Teilstrangs 9 sowie dem Leiter ,a und H des Teilstrangs 10 sind durch Preßspan ausgefüllt, ohne' daß dabei nachteilige Wirkungen auf die Isolierung der Spule entstehen·

Claims (3)

JSrf ind tings ans pr uc h .

1. Le iterverdrillung für· Röhren^ieklungen mit Windungen bestehend aus einer geradzahligen Anzahl in von an den Enden der Spule ρaralleIge schalteten, axial nebeneinander angeordneten Le it er bunde In mit .je drei radial übereinander angeordneten Leitern, g e k e η η ζ e i c h-η e t dadurch, daß das an der Yerdrillungsstelle den Wicklungsanfang am nächsten liegende Leiterbündel auf der Wickellänge, innerhalb derer der Platzwechsel aller Leiter innerhalb der Leiterbündel erfolgt, derart aufgeteilt ist, daß der am ,ätißeren Wicklungsiimf ang liegende Leiter dieses Leiterbündels im TTmfangsb ersieh der Yerdrillungsstelle unmittelbar in die in TJi cke !rieht ung nächstfolgende axiale Wickelebene überführt ist, und das der in radialer.Mitte und der am inneren Wicklungs-UiGfang liegende Leiter dieses Leiterbündels in ihrer, axialen TJicke!ebene und im Umfangsbereich der Yerdrillungsstelle ,so geführt sind, daß danach einer von ihnen ' am inneren und der andere am äußeren Wicklungstimf ang liegt, und daß beide Leiter erst nach Ausführung einer lindung innerhalb der Yerdrillungsstelle in die axial nächstfolgende Wickelebene überführt sind, und daß die Übergänge der Leiter innerhalb des Umfangsbereichs der Yerdrillungsstelle aus einer axialen Wickelebene in die in Wicke !richtung' jeweils nächstfolgende mit.der dörii · Wicklungsanfang am nächsten gelegenen axialen Wickelebene beginnend in der (2n -f· 1)ten axialen Wicke lebe ns radial außen und in der 2nten Wickelebene radial innen angeordnet sind, und daß an den am äußeren Wieklungsumfang des vor. der Yerdrillungsstelle den Wicklungsanfang am nächsten gelegenen Leiterbünde.ls angeordneten Leiter in unmittelbarer -Tälie seines Übergangs in die nächstfolgende axiale Wickelebene ein Hilfsleiter gleichen Querschnitts angelötet ist und dieser Leiter und dieser

Hilfsleiter in dieser axialen Wickelebene.im Umfangsbereich der Verdrillungsstelle so geführt sind, daß einer von den "beiden Leitern am äußeren und der andere, am inneren 77icklungsumfang liegt und nach Ausführung einer bindung von diesen Leitern der am äußeren Wicklungsiimfang liegende in der ' {m + 2)ten axialen TJi ekele bene. zum mittleren Wicklungsumfang geführt ist und dort frei endet
oder mit dem am inneren Ivieklungs umfang liegenden Leiter verbunden ist.

2* Leiterverdrillung nach Punkt 1, g e k e η η ζ e i c hn e t dadurch, daß die Übergänge der Leiter aus einer axialen Wickelebene in eine benachbarte über den ganzen Wicklungsumfang bzw. über einen großen Teil desselben gleichmäßig verteilt sind·

3· Leiterverdrillung nach Punkt 1 und 2, g e k e η η-ze lehnet dadurch, daß die Leiter aller
Leiterbündel in zwei Teilstränge aufgeteilt sind.

Hierzu: 1 Blatt Zeichnungen ! -