DD216566A1 - Leiterverdrillung fuer roehrenwicklungen von transformatoren und drosselspulen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterverdrillung fuer Roehrenwicklungen mit Windungen bestehend aus einer geradzahligen Anzahl m von an den Enden der Spule parallelgeschalteten, axial nebeneinander angeordneten Leiterbuendeln mit je vier 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 das an der Verdrillungsstelle am naechsten liegende Leiterbuendel in zwei Teilstraenge aufgeteilt ist. In Wickelrichtung gesehen sind die Uebergaenge der Leiter innerhalb des Umfangsbereichs aus einer axialen Wickelebene in eine benachbarte von der dem Wicklungseingang am naechsten gelegenen Wickelebene mit n = O beginnend in der (2n + 1)ten Wickelebene radial aussen und in der 2nten Wickelebene radial innen angeordnet. Hierbei sind von den beiden Teilstraengen demjenigen, welcher hinter dem Umfangsbereich in der gleichen axialen Wickelebene verbleibt, die beiden benachbarten vor dem Umfangsbereich am inneren Wicklungsumfang liegenden Leiter zugeordnet.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterverdrillung für Röhrenwicklungen von Transformatoren und Drosselspulen mit Windungen bestehend aus einer geradzahligen Anzahl m von an den Enden der Spule parallelgeschalteten, axial nebeneinander angeordneten Leiterbündeln mit je mindestens vier 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 daß die durch den Streufluß in die Windungen induzierten Spannungen abhängig vom Durchmesser der Windung variieren. Aufgrund der radialen Breite einer Windung ist diese ebenfalls an ihrem inneren Durchmesser mit einem anderen Streufluß verkettet als an ihrem äußeren Durchmesser. Infolgedessen tritt eine Verdrängung des Stromes· zu dem Rand der Windung auf, der mit dem geringeren Streuflußanteil verkettet ist. Um die dadurch bedingte Verringerung des effektiven Leiterquerschnitte und die damit verbundene Erhöhung der StromwärmeVerluste zu vermeiden, wird der Leiterquerschnitt der Windungen in mehrere radial übereinander angeordnete, parallelgeschaltete Leiter aufgeteilt. Infolge ihrer unterschiedlichen Durchmesser werden in diese Leiter durch das Streufeld Spannungen mit unterschiedlicher Höhe induziert, wodurch Ausgleichströme in den parallelgeschalteten Leitern entstehen, die erhöhte Stromwärmeverluste hervorrufen. Zur Unterdrückung dieser Ausgleichströme ist es bekannt, die parallelgeschal-

teten Leiter in einer Wicklung so anzuordnen, daß ihre über die Wickellänge gemittelten Durchmesser und damit die in sie induzierten Spannungen gleich groß sind. Solche Leiteranordnungen werden als Leiterverdrillungen bezeichnet.¹ ν

Es ist eine derartige Anordnung bekannt, bei der z.B. in der axialen Mitte einer Spule die parallelgeschalteten Leiter in die benachbarte Wickelebene überführt werden, indem die Leiter nacheinander an den äußeren oder inneren Wicklungsumfang geführt,, in der gleichen Reihenfolge in die axial benachbarte Wickelebene ausgekröpft und dort wiederum in' der gleichen Reihenfolge an den inneren bzw. äußeren iiicklungsumfang 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 ¹Jicklungslücke entsteht, die die axiale flöhe eines Leiters einnimmt und sich über den ganzen Umfang der ¥icklung erstreckt. Am Rande der Lücke entstehen hohe elektrische Feldstärken im elektrischen Feld zu radial benachbarten Wicklungen oder Spulen, wodurch ein erhöhter materieller sowie fertigungstechnischer Isolationsaufwand erforderlich ist,

Eine andere, nur für Lagenwicklungen anwendbare Anordnung für die Leiterverdrillung vermeidet die'Entstehung der axialen Wicklungslücke dadurch, daß sich die Verdrillungsstelle über den gesamten Wicklungsumfang erstreckt und besondere Form- bzw. Füllstücke vorgesehen sind, die die doppelte Leiterhöhe besitzen und im Umfangsbereich der Verdrillungsstelle in jedem Leiter durch.Löten eingesetzt sind» Dadurch und durch die komplizierte Gestalt der Form- bzw. Füllstücke erfordert diese Art der Leitervordrillung einen erheblichen zusätzlichen manuellen Fertigungsaufwand für die Herste 1-

lung der Formstücke aus Kupferblech und für ihre Isolierung. An den Kreuzungsstellen der Formstücke treten "besonders komplizierte Bedingungen für die Isolierung auf, die das Entstehen von Schwachstellen in der Isolation zwischen parallelen Leitern zur Folge haben können. An solchen Schwachstellen der Isolation können im Verlaufe des Betriebes eines Transformators Kurzschlüsse zwischen den parallelen Leitern auftreten, die zu erhöhten Stromwärmeverlusten-und zur Ausbildung von Heißstellen im Transformator führen, die eine beschleunigte Alterung der Windungsisolation zur Folge haben·

Ziel der Erfindung.:

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

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Für Transformatorenwicklungen mit, mehreren radial nebeneinander angeordneten und paralleIge schalteten Leitern ist eine Leiteranordnung zu schaffen, die es gestattet, den für die Unterdrückung von Ausgleichströmen erforderlichen Platzwechsel der Leiter im magnetischen Streufeld

des Transformators ohne Verwendung elektrisch leitender Form- oder Füllstücke so vorzunehmen, daß. am inneren und äußeren Umfang der Wicklung keine Lücken zwischen axial benachbarten Leitern entstehen· Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das an der Verdrillungsstelle dem Wicklungseingang am nächsten liegende Leiterbündel auf der Wickellänge, innerhalb derer der Platzwechsel der Leiter in ihrem Leiterbündel erfolgt, in zwei Teilstränge aufgeteilt ist, und daß einer der Teilstränge und die' übrigen Leiterbündel innerhalb des Umfangsbereichs der Yerdrillungsstelle in die in Wickelrichtung jeweils nächstfolgende axiale Wickelebene überführt sind. Der andere Teilstrang in Wickelrichtung hinter dem Umfangsbereich der Verdrillungsstelle verbleibt zunächst in seiner axialen Wickelebene und wird erst nach Ausführung einer Windung innerhalb des Umfangsbereichs der "Verdrillungsstelle in die nächstfolgende axiale "Wickelebene überführt. In Wickelrichtung gesehen sind die Übergänge der Leiter innerhalb des Umfangsbereichs der Verdrillungsstelle aus einer axialen Wickelebene in eine benachbarte von der dem Wicklungseingang am nächsten gelegenen Wickelebene mit n=o beginnend in der (2n+1)ten Wickelebene radial außen und in der 2nten Wickelebene radial innen angeordnet. Von dem beiden Teilsträngen sind demjenigen, welcher hinter dem Umfangsbereich der Verdrillungsstelle in der gleichen axialen Wickelebene verbleibt, die beiden benachbarten vor dem Umfangsbereich der Yerdrillungsstelle am inneren Wicklungsumfang liegenden Leiter zugeordnet, Tzjobe.i diese Leiter hinter dem Umfangsbereich der Verdrillungsstelle am inneren bzw. am äußeren Wicklungsumfang angeordnet sind. Die Leiter des anderen Teilstranges sind nach Überführung in die benachbarte axiale, Wickelebene hinter dem Umf angsbereich der Verdrillungsstelle so angeordnet, daß mindestens ein Leiter am äußeren und mindestens ein Leiter am inneren Wicklungsumfang liegt. .

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 gleichraäBig zu verteilen·

Dabei werden die Leiter aller Leiterbündel erfindungsgemäß in zwei Teilstränge aufgeteilt dergöstalt, daß mit n.= 0 beginnend demjenigen Teilstrang, welcher zunächst in der gleichen axialen Wickelebene verbleibt, in der (2n + 1)ten "Wickelebene die beiden benachbarten, am inneren Wicklungsumfang liegenden Leiter und in der 2nten Wickelebene die beiden benachbarten, am äußeren Wicklungsumfang liegenden Leiter zugeordnet sind· Dadurch wird erreicht, daß die an den Leiterübergängen auftretende Versteifung der Wicklung auf mehrere Stellen am Umfang der Wicklung verteilt ist, so daß eine gleichmäßige Aufteilung der Preß- und Kurzschlußkräfte auf den gesamten Wicklungsumfang gewährleistet ist.

Durch die erfindungsgemäße Leiterverdrillung wird er- -

reicht, daß die bei den bisher bekannten Leiteranordnungen in diesem Wicklungsbereich auftretende axiale i Wicklungslücke, die die Höhe eines Leiters einnimmt, am inneren und äußeren Wicklungsumfang durch stromführonde 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 Formoder Füllstücke erforderlich sind. Dies ermöglicht . es z.B·, den Isolationsabstand zwischen radial benachbarten Wicklungen zu verringern bzw» die elektrische Festigkeit der Isolation und damit ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen, wobei der dafür bisher erforderliche hohe Fertigungsaufwand zur Herstellung und Montage von komplizierten Form- und Füllstücken und ihrer Isolierung entfällt.

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Ausführungsbeispiel:

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

In, der 3?ig. 1 ist die Abwicklung der Spule einer Röhrenwicklung mit axial aufeinanderfolgenden Windungen im Bereich einer erfindungsgemäß gestalteten Verdrillungsstel-Ie schematisch dargestellt« Hierin wird die erfindungsgsmäße Gestaltung einer Leiterverdrillung für eine Spule gezeigt, deren Windungen aus zwei Leiterbündeln 1 und 1^T mit je vier radial übereinander angeordneten, parallelgeschalteten Leitern 2 bestehen. Die Verdrillungsstelle erstreckt sich über den Umfangsbereich 3 fliit dem Anfang und dem Ende 5 und über die axiale Höhe 6 von vier übereinanderliegenden, axialen Wicklungsebenen 12 bis 15· Zwischen dem Eingang 7 und dem Ausgang 8 der Verdrillungsstelle findet der für die Unterdrückung von Ausgleichsströmen erforderliche Platzwechsel zwischen radial benachbarten Leitern innerhalb eines Leiterbündels statt, dergestalt, daß die Reihenfolge der Leiter 2 am Eingang im Leiterbündel 1 von radial außen nach radial innen a, b, c, d bzw. a', b^f, c^T, d^T im Leitarbündel 1¹ und am Ausgang 8 d, c, b, a bzw· d^f, c^f, b^f, a' im'Leiterbündel 1' lautet. Hierbei durchläuft das Leiterbündel 1^f den Umfangsbereich 3 der Verdrillungsstelle einmal und das Leiterbündel 1 zweimal. Das dem Wicklungseingang am nächsten liegende Leiterbündel 1 ist in zwei Teilstränge 9 und 10 aufgetrennt, wobei dem Teilstrang 9 am Eingang 7 der Verdrillungsstelle die beiden benachbarten, am inneren Wicklungsumfang liegenden Leiter c und d und dem Teilstrang 10 die verbleibenden Leiter a und b zugeordnet sind. Die Leiter des Teilstrangs 10 sind innerhalb des Umfangsbereichs 3 der Verdrillungsstelle ebenso wie die Leiter des anderen Leiterbündels 1 ^f in die in TSfickelrichtung 11 nächstfolgenden axialen Wickelebenen 13 "bzw· 14 überführt, wobei der Platzwechsel zwischen den Leitern

erfolgt.

Die Leiter des Teilstranges 10 sind nach erfolgtem Übergang in die.benachbarte axiale Wickelebene I3 so geführt, daß hinter dem Ende 5 des Unifangsbereichs 3 der Verdrillungsstelle der am Eingang 7 der Verdrillungsstelle im Teilstrang 10 radial innen liegende Leiter b an den äußeren Wicklungsumfang und der am Eingang 7 der Verdrillungsstelle radial außen liegende Leiter a an den inneren Wicklungsumfang gelegt ist· Die Leiter des Teilstranges 9 verbleiben zunächst in der Wickelebene 12 und sind so geführt, daß hinter dem Ende 5 des Umfangsbereiches 3 der Verdrillungsstelle der vor dem Eingang 7 der Verdrillungsstelle am inneren Wicklungsumfang liegende Leiter d in seiner radialen Lage verbleibt und der vor dem Eingang 7 der Verdrillungsstelle im Teilstrang 9 radial außen liegende Leiter c an den äußeren Wicklungsumfang gelegt ist. Nach einer bindung beider Teilstränge des Leiterbündels 1 erfolgt innerhalb des Umfangsbereichs 3 der Verdrillungs-

, stelle die Überführung der Leiter c und d des Teilstranges 9 in die in Wickelrichtüng 11 benachbarte Wickelebene I5, wobei sie ihre radiale Lage wechseln, während die Leiter a und b des Teilstranges 10 in der axialen Wickelebene 15 verbleiben und radial unter die Leiter c und d des

' Teilstranges 9 geführt sind."

Die Übergänge der Leiter aus einer Wickelebene in eine benachbarte sind in der ersten zur Verdrillungsstelle gehörenden axialen Wickelebene 12 radial außen, in der zweiten, in Wickelrichtung folgenden axialen Yiiickelebene

13 radial innen und in der dritten axialen Wickelebene

14 wieder radial außen angeordnet.

Durch die Leiter c und d des Teilstranges 9 wird die axiale Lücke am inneren und äußeren Wicklungsumfang abgedeckt, die bei den bisher bekannten, ohne Verwendung von aufwendigen Formstücken hergestellten Verdrillungen

vorhanden ist, wobei durch "die Anordnung der Leiter a und b des Teilstranges 10 auch in der benachbarten Wickelebene I3 keine axiale Lücke am inneren und äußeren Wicklungsumfang zustande kommt. Die radiale Lücke zwischen den Leitern c und d des Teilstranges 9 bzw, zwischen den Leitern a und b des Teilstranges 10 ist durch Preßspan ausgefüllt, ohne daß dabei nachteilige Wirkungen auf die Isolierung der Spule entstehen.

In der Fig, 2 ist eine erfindungsgemäße Leiterverdrillung für eine Spule mit Windungen aus zwei Leiterbündeln 1 und 1^f bestehend aus je vier radial übereinander angeordneten, parallelgeschalteten Leitern 2 dargestellt, deren Übergänge von einer axialen Wickelebene in eine benachbarte über den Umfangsbereich 3 mit dem Anfang 4 und dem Ende 5 gleichmäßig verteilt sind, wobei sich" der Umfangsbereich 3 über den ganzen Wicklungsumfang erstreckt. Die Leiter 2 beider Leiterbündel 1 und 1^r sind erfindungsgemäß in je zwei Teilstränge 9 und 10 bzw, 9^f und 10' dergestalt aufgeteilt, daß von den zunächst in der gleichen axialen Wickelebene 12 bzw. 13 verbleibenden Teilsträngen 9 bzw. 9' dem in.der ersten axialen Wickelebene 12 der Verdrillungsstelle liegenden Teilstrang 9 die beiden benachbarten am inneren Wicklungsumfang liegenden Leiter c und d und dem in der zweiten axialen Wickelebene liegenden Teilstrang 9' die beiden am äußeren Wicklungsura-. fang liegenden Leiter a' und b^f des jeweils gleichen Leiterbündels zugeordnet sind.

Claims (3)

Erfindungsanspruch

1, Leiterverdrillung für Röhrenwicklungen mit Windungen bestehend aus einer geradzahligen Anzahl m von an den Enden der Spule parallelgeschalteten, axial nebeneinander angeordneten LeiterbundeIn mit je mindestens vier radial übereinander angeordneten Leitern, gekennzeichnet dadurch, daß das an der Verdrillungsstelle dem Wicklungseingang am nächsten liegende Leiterbündel auf der Wickellänge, innerhalb derer der Platzwechsel der Leiter.innerhalb. . ihres jeweiligen Leiterbündels erfolgt, in zwei Teilst ränge aufgeteilt ist, und daß einer der Teilstränge und die übrigen Leiterbündel innerhalb des Umfangsbereichs der Verdrillungsstelle in die in Wickelrichtung jeweils nächstfolgende axiale Wickelebene überführt sind, und der andere Teilstrang in Wickelrichtung hinter dem Umfangsbereich der Verdrillungsstelle zunächst in seiner axialen Wickelebene verbleibt und erst nach Ausführung einer Windung innerhalb des Umfangsbereichs der Verdrillungsstelle in die nächstfolgende axiale Ebene überführt ist, und daß in . Wickelrichtung gesehen die Übergänge der Leiter innerhalb des Umfangsbereiches der Verdrillungsstelle aus einer axialen Wickelebene in eine benachbarte Von der dem Wicklungseingang am nächsten gelegenen Wickelebene mit η - 0 beginnend in der (2 η + 1)ten "iTickelebene radial außen und in der 2nten Wickelebene radial innen angeordnet sind, und daß von den beiden Teilsträngen, demjenigen, welcher hinter dem Umfangsbereich der Verdrillungsstelle in der gleichen axialen Wickelebene verbleibt, die beiden benachbarten vor dem Umfangsbereich der Verdrillungsstelle¹ am inneren tficklungsumfang liegenden Leiter zugeordnet sind, und daß diese Leiter hinter dem Umfangsbereich

no

der Verdrillungsstelle am inneren "bzw. äußeren Yificklungsumf ang angeordnet sind, und daß die Leiter des anderen Teilstranges nach Überführung in die benachbarte axiale Wickelebene hinter dem Umfangsbereich der Verdrillungsstelle so angeordnet sind, daß mindestens ein Leiter am äußeren und mindestens ein Leiter am inneren Wicklungsumfang liegt.

2. Leiterverdrillung nach Punkt 1, gekennze i ohne t dadur c h, daß die übergänge der Leiter aus einer axialen Wickelebene in eine benachbarte über den ganzen Mcklungsumfäng bzw. über einen großen Teil desselben gleichmäßig verteilt sind»

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

Hierzu: 2 Blatt Zeichnungen !