DD288691A5 - Anordnung zur verdrillung von wicklungsleitern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verdrillung von Wicklungsleitern insbesondere fuer Transformatoren oder Drosselspulen zur Herstellung von aus scheibenartigen Spulen bestehenden Wicklungen. Erfindungsgemaesz sind die zu einem Windungsverband zusammengefaszten und fortlaufend gewickelten Wicklungsleiter 2; 3; 4 und 5 etwa in der Mitte der Gesamtwindungszahl der Wicklung 1 in den Kuehlkanal zwischen Windungsinnendurchmesser 8 und Spulenkoerperauszendurchmesser 10 derart gefuehrt, dasz ein Wicklungsleiterlagenwechsel in Form einer Verdrillungsstelle 9 ausgebildet ist. Dabei liegt der am Windungsinnendurchmesser 8 ankommende Wicklungsleiter 2 nach der Verdrillungsstelle 9 als Wicklungsleiter 2.1 des Windungsverbandes am Windungsauszendurchmesser 8.1 an. Durch die Anordnung der Verdrillungsstelle 9 im Kuehlkanal wird erreicht, dasz der axiale Wickelraum der Wicklung 1 in der Groeszenordnung einer isolierten Wicklungsleiterbreite reduziert werden kann. Fig. 1{Verdrillungsanordnung; Transformatoren; Drosselspulen; Scheibenwicklungen; Kuehlkanal; Gesamtwindungszahl; Windungsverband; Wicklungsleiterlagenwechsel; Verdrillungsstelle; Wicklungsleiterbreite}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verdrillung von Wicklungsleitern, insbesondere für die Herstellung von Transformatoren oder Drosselspuren, die aus scheibenförmigen Spulen mit großem Gesamtwickelquerschnitt bestehen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei Wicklungen von Transformatoren ist es eine bekannte Tatsache, daß in Abhängigkeit von deren Durchmesser

unterschiedliche Streufluß· und/oder Widerstandsanteile entstehen. Um die dadurch bedingte ungleiche Aufteilung des

Stromes auf die Einzelquerschnitte und die damit verbundene Erhöhung der Stromwärmeverluste zu vermeiden, werden die parallelgeschalteten Wicklungsleiter so angeordnet, daß ihre über die Wicklungslänge gemittelten Durchmesser und damit auch die zugehörigen Streufluß- und/oder Widerstandsanteile etwa gleich sind.

Bei dieser Anordnung, auch Verdrillung genannt, werden zur Erreichung des erforderlichen Wicklungsleiterlagenwechsels in der axialen Mitte einer Spule die parallel geschalteten Wicklungsleiter in die benachbarte Wicklungsebene derart überführt, daß

einzelne Wicklungsleiter nebeneinander zum äußeren bzw. inneren Wicklungsumfang geführt und in gleicher Reihenfolge in die benachbarte Wickiungsebene ausgekröpft und dort wiederum in gleicher Reihenfolge an den inneren oder äußeren

Wicklungsumfang geführt sind. An den Verdrillungsstellen entsteht dadurch eine axiale Windungslücke, die mindestens die

axiale Abmessung eines Wicklungsleiters einnimmt und sich über den ganzen Umfang der Wicklung erstreckt. Aus diesem

Grund tritt bei der beschriebenen VerdrillungsoMnung u. a. eine Erzeugung hoher Feldstärken an den Rändern der axialen

Wicklungslücken auf, wodurch die geforderte Isolationsfestigkeit im Verlaufe des Betriebes eines Transformators herabgesetzt

In der DD-PS 216567 ist eine Verdrillungsanordnung beschrieben, bei der die Wicklungsleiterführung in der Weise erfolgt, daß sich am Innen-und Außendurchmesser der Wicklung in jeder Windungsebene grundsätzlich ein Wicklungsleiter zur Vermeidung feldstärkemäßig ungünstiger axialer Wicklungslücken befindet.

Eine, nur für Lagenwicklungen anwendbare Anordnung für die Leiterverdrillung vermeidet elektrische Wicklungslücken

dadurch, daß eine Verdrillungsstelle in jeden Wicklungsleiter durch Löten eingesetzt ist.

Allen vorstehenden Verdrillungsanordnungen ist der Nachteil zu eigen, daß ein zusätzlicher Wickelraum in der Größenordnung von mindestens einer isolierten Wicklungsleiterbreite benötigt wird.

Nach der DE-OS 2732181 ist bei Scheibenspulen weiterhin bekannt, die einzelnen parallelen Leiter in jeder Scheibe um jeweils einen Draht versetzt zu verdrillen.

Hier, wie auch bei der allgemein bekannten Art des verstürzten Wickeins von Scheibenspulen ergibt sich auf Grund des

Platzbedarfs des Überganges, besonders bei einer großen Anzahl von Drähten eine Verminderung der Anzahl der Windungen oder Drähte pro Scheibe und somit des Füllfaktors im Fensterquerschnitt.

Da nun die im Laufe der Gesamtwicklung auf Grund dessen verlorenen Windungen oder Drähte am Ende der Gesamtwicklung aufgebracht werden, müssen die Kernabmessungen, vorzugsweise die Schenkellänge, vergrößert werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird bei Scheibenwicklungen mit sehr großem Gesamtwicklungsquerschnitt dieser nicht durch Einzeldrähte,

sondern durch eine Blechausführung realisiert, d.h. jede Windung wird durch einen mit der durch den erforderlichen

Wicklungsgesamtquerschnitt bestimmten axialen Dicke und radialen Breite versehen, offenen Blechring in runder oder eckiger Form gebildet, dessen Enden mit der darüber und/oder darunter liegenden nächsten Scheibe geschaltet bzw. zu den Ableitungen geführt sind.

Die Nachteile ύυϊ so gefertigten Windungsscheibe ergeben sich aus der sehr materialintensiven und aufwendigan technologischen Fertigung - unter anderem muß neben dem Bereich zur Herstellung von gewickelten Scheiben eine zweite Fertigungslinie für die Herstellung von Blechscheiben errichtet werden - und aus den auf Grund des nicht unterteilten Wicklungsquerschnittes auftretenden größeren Wirbelstromverlusten verbunden mit der ungleichen Verteilung der Stromdichte.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, über eine Materialeinsparung das Leistungs-/Masseverhältnis von Transformatoren und Drosselspulen zu erhöhen bei gleichzeitiger Senkung der Herstellungskosten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus scheibenartigen Spulen bestehende Wicklung mit einer großen Anzahl parallel geschalteter und radial übereinandergeführter Wicklungsleiter zu schaffen, die eine Reduzierung des axialen Wickelraumes ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die fortlaufend parallel nebeneinander liegenden und radial geführten Wic'idungsleiter zu einem Windungsverband zusammengefaßt Sind und daß ca. in der Mitte der Wicklung, die auch der Mitte der gesamt aufzubringenden Windungen dieser Wicklung entspricht, im Kühlkanal zwischen Windungsinnendurchmesser und Spulenkörperaußendurchmesser eine Verdrillungsstelle angeordnet ist. Die Verdriilungsstelle ist dabei derart ausgebildet, daß die fortlaufend gewickelten Wicklungsleiter aus dem Wickelbereich in den Kühlkanal hineingeführt, dort parallel nebeneinanderliegend zur Wickelachse gebogen und anschließend spiegelsymmetrisch aus dem Kühlkanal in den Windungsbereich zurückgeführt und fortlaufend in Wickelrichtung aufgewickelt sind. Dadurch entsteht ein Wicklungsleiterlagenwechsel der einzelnen Wicklungsleiter des Windungsverbandes derart, daß der am Windungsinnendurchmesser anliegende Wicklungsleiter nach der Verdrillungsstelle am Windungsaußendurchmesser anliegt und damit die Wicklungsleiter von innen nach außen bzw. außen nach innen in ihrer Lage gewechselt sind

Durch die erfindungsgemäße Verdrillungsanordnung, die im Kühlkanal ausgebildet ist, wird der axiale Wickelraum der Wicklung in der Größenordnung mindestens einer axialen isolierten Wicklungsleiterbreite reduziert, wodurch sich die Schonkellänge des Eisenkerns verkürzt und der gesamte umbaute Raum einer Spule verkleinert werden kann. Da die Verdrillungsstelle in der ungefähren Mitte der Gesamtwindungszahl der Wicklung ausgebildet ist, werden die Längenunterschiede ausgeglichen, die durch das fortlaufende parallele und radial übereinanderliegende Wickeln verursacht werden. Vor und nach der Verdrillungsstelle treten keine axialen Wicklungslücken auf, die zusätzliche Maßnahmen₍wie z. B. Füllstücke oder Fülleiter zur Unterdrückung der an den Rändern entstehenden hohen Feldstärken notwendig machen, so daß die isolationstechnischen Anforderungen an die Wicklungsisolation erreicht werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Fig. 1: zeigt eine Schnittdarstellung durch die Mitte einer senkrecht stehenden Röhrenspuia, auf die eine Wicklung 1

(Linkswicklung) aufgebracht ist; Fig. 2: zeigt eine Verdrillungsstelle 9 als Einzelheitsdarstellung aus der Fig. 1.

Die in der Figur 1 dargestellte Wicklung 1 besteht aus vier parallel geschatteten radial übereinanderliegenden und in Wickelrichtung 6 gewickelten Wicklungsleitern 2; 3; 4 und 5, die zu einem Windungsverband zusammengefaßt sind. In ca. der Mitte der Gesamtwindungszahl der Wicklung 1 sind die Wicklungsleiter 2; 3; 4 und 5 aus dem Windungsbereich herausgeführt und um 90°zur Wickelachse in den Kühlkanal zwischen Windungsinnendurchmesser 8 und Spulenkörperaußendurchmesser 10 hineingeführt. Dort sind die Wicklungsleiter 2; 3; 4 und 5 parallel nebeneinanderliegend und um weitere 90° parallel zur Wickelachse 7 gebogen und unterhalb des Windungsinnendurchmessers 8 durchgeführt. Aus dem Kühlkanal sind die Wicklungsleiter 2; 3; 4 und 5 spiegelsymmetrisch in den Windungsbereich als Wicklungsleiter 2.1; 3.1; 4.1 und 5.1 zurückgeführt und fortlaufend in Wickelrichtung 6 gewickelt.

Durch die Biegung der Wicklungsleiter 2; 3; 4; Q bzw. 2.1; 3.1; 4.1; 5.1 in und aus dem Kühlkanal entsteht ein zyklischer Wicklungsleiterlagenwechsel in Form einer Verdrillungsstelle 9. Dieser zyklische Wicklungsleiterlagenwechsel soll anhand der Figur 2 nochmals verdeutlicht werden. Dabei befindet sich der am Windungsaußendurchmesser 8, nach Figur 1, anliegende Wicklungsleiter 2 nach der Verdrillungsstelle 9 am Windungsaußendurchmesser 8.1, Figur 1

Dieser zyklische Wicklungsleiterlagenwechsel von innen nach außen bzw. außen nach innen ist analog mit den Wicklungsleitern 3; 4 und 5 bzw. 3.1; 4.1 und 5.1 vorgenommen. Bei zwei- oder mehrgängigen aus scheibenartigen Spulen bestehenden Wicklungen ist die Verdrillungsstelle 9 über den Bereich der zwei- oder mehrgängig angeordneten Wicklungsleiter ausgedehnt. Es kann auch vorteilhaft sein, die Verdrillungsstelle 9 außerhalb des eigentlichen Wicklungsumfanges anzuordnen, z.B. bei Drosselspulen.

Claims (3)

1. Anordnung zur Verdrillung von Wicklungsleitern, insbesondere für Transformatoren oder
Drosselspuren, din aus scheibenartigen Spulen bestehen und einen großen
Gesamtwickelquerschnitt besitzen, mit zwei oder mehreren parallel geschalteten und radial
übereinander geführten Wicklungsleitern, die zu einem Windungsverband zusammengefaßt sind, gekennzeichnet dadurch, daß ca. Mitte der Gesamtwindungszahl der Wicklung (1) im Kühlkanal
zwischen Windungsinnendurchmesser (8) und Spulenkörperaußendurchmesser (10) eine
Verdrillungsstelle (9) angeordnet ist.

2. Anordnung zur Verdrillung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die fortlaufend
gewickelten Wicklungsleiter (2; 3; 4; 5) aus dem Wickelbereich in den Kühlkanal hineingeführt, dort parallel nebeneinanderliegend sowie zur Wickelachse (7) gebogen und anschließend
spiegelsymmetrisch aus dem Kühlkanal in den Windungsbereich als Wicklungsleiter (2.1; 3.1; 4.1; 5.1) zurückgeführt und fortlaufend in Wickelrichtung (6) gewickelt sind, so daß der am
Windungsinnendurchmesser (8) anliegende Wicklungsleiter (2) nach der Verdrillungsstelle (9) als Wicklungsleiter (2.1) am Windungsaußendurchmesser (8.1) anliegt.

3. Anordnung zur Verdrillung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß bei zwei-oder
mehrgängigen Wicklungen die Verdrillungsstelle (9) über den Bereich der zwei- oder mehrgängig angeordneten Wicklungsleiter ausgedehnt ist.