DE1002875B - Winding arrangement with tertiary winding for high voltage transformers - Google Patents

Winding arrangement with tertiary winding for high voltage transformers

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DE1002875B
DE1002875B DES41409A DES0041409A DE1002875B DE 1002875 B DE1002875 B DE 1002875B DE S41409 A DES41409 A DE S41409A DE S0041409 A DES0041409 A DE S0041409A DE 1002875 B DE1002875 B DE 1002875B
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DES41409A
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Dipl-Ing Dr Hugo Roesch
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/343Preventing or reducing surge voltages; oscillations
    • H01F27/345Preventing or reducing surge voltages; oscillations using auxiliary conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)

Description

Wicklungsanordnung mit Tertiärwicklung für Hochspannungstransformatoren Bei Vorhandensein einer im Dreieck geschalteten, in sich geschlossenen Tertiärwicklung weisen Transformatoren, bei denen wenigstens die eine Betriebswicklung starr geerdet ist und aus zwei konzentrisch zueinander liegenden und in Serie geschalteten Wicklungsteilen besteht, während die andere Betriebswicklung nicht geerdet und auch nicht unterteilt zu sein braucht, grundsätzlich verschiedenes Verhalten gegenüber Stoßspannungen auf, und zwar je nach der räumlichen Lage der Dreieckswicklung zu dem an, die Eingangsklemme angeschlossenen Wicklungsteil der unterteilten Wicklung. Liegt beispielsweise eine doppeltkonzentrische Wicklungsanordnung nach Fig. 1 vor, in welcher i die dem Eisenkern K benachbarte Tertiärwicklung, 2 und 4 die beiden. Wicklungsteile der unterteilten, Betriebswicklung und 3 die zwischen, diesen angeordnete andere Betriebswicklung darstellt, dann ergeben sich beim Auftreffen eines Spannungsstoßes auf die Eingangsklemme u an der unterteilten, Wicklung 2, 4 folgende Vorgänge: Solange die Wicklungen 2, 3 und 4 als Röhrenwicklungen ausgebildet werden, hat der Aufbau des bei E geerdeten außenliegenden Wicklungsteils 4 keinen praktischen Einfluß auf die Anfangsspannungsverteilung im Wicklungsteil 2. Aus der Kurve A2 der Fig. 2 ist ersichtlich, daß in diesem Fall praktisch die ganze Stoßspannung nur auf den Wicklungsteil 2 entfällt. Sie verteilt sich somit räumlich auf die ganze Länge nach dem für Röhrenwicklungen bekannten Verlauf. Bei der Endverteilung dagegen entfällt die Stoßspannung, wie Messungen bestätigen, fast ausschließlich auf den, geerdeten Wicklungsteil 4, so daß der Wicklungsteil 2 im Endzustand praktisch keine Spannungsdifferenz zwischen; seinem Anfang und Ende aufweist. Mit E2 und E4 sind in Fig. 2 die Endverteilungen auf die Wicklungsteile 2 und 4 angegeben. Wie unschwer zu ersehen ist, entstehen auf Grund des vorstehend skizziertem Verlaufs der Anfangs- und Endverteilung längs der gesamten, Wicklung starke Ausgleichsschwingungen, wie die gestrichelte Kurve H2, H4 erkennen läßt, und zwar auch im Wicklungsteil 4, der bei der Anfangsverteilung ungefährdet ist. Diese haben: zur Folge, daß sämtliche Wicklungspunkte sehr hohe Spannungen gegen Erde und gegen.-einander annehmen. Die starre Erdung des Endes des Wicklungsteils 4 kommt also kaum zur Geltung.Winding arrangement with tertiary winding for high voltage transformers In the presence of a closed tertiary winding connected in a triangle have transformers in which at least one operating winding is rigidly earthed is and consists of two concentric winding parts connected in series exists, while the other operating winding is not grounded and also not divided needs to be, fundamentally different behavior towards surge voltages on, depending on the spatial position of the delta winding to the on, the input terminal connected winding part of the divided winding. For example, if there is a double concentric winding arrangement according to Fig. 1, in which i the iron core K adjacent tertiary winding, 2 and 4 the two. Winding parts of the divided, Operating winding and 3 the other operating winding arranged between these then result when a voltage surge hits the input terminal u on the subdivided winding 2, 4, do the following: As long as the windings 2, 3 and 4 are designed as tube windings, has the structure of that earthed at E. outer winding part 4 has no practical effect on the initial voltage distribution in the winding part 2. From the curve A2 of FIG. 2 it can be seen that in this case practically all of the impulse voltage only applies to winding part 2. You distributed thus spatially over the entire length according to what is known for tube windings Course. In the final distribution, on the other hand, there is no impulse voltage, such as measurements confirm almost exclusively on the grounded winding part 4, so that the winding part 2 in the final state practically no voltage difference between; its beginning and end having. With E2 and E4 in Fig. 2 are the end distributions to the winding parts 2 and 4 indicated. As is easy to see, arise due to the above sketched course of the initial and final distribution along the entire winding strong compensatory vibrations, as can be seen from the dashed curve H2, H4, namely also in the winding part 4, which is not endangered during the initial distribution. These have: The consequence that all winding points against very high voltages Earth and against.-accept each other. The rigid grounding of the end of the winding part 4 hardly comes into play.

Ganz ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn. man den Wicklungsaufbau so wählt, daß die Tertiärwicklung 1 entsprechend Fig. 3 ganz außen., also dem Kessel benachbart zu liegen kommt, und außerdem die Eingangsklemme u der in zwei Teile 2 und 4 unterteilten und in Serie geschalteten, einen Betriebswicklung der Tertiärwicklung benachbart anordnet.The situation is very similar if. the winding structure so that the tertiary winding 1 according to FIG. 3 on the very outside., So the boiler comes to lie adjacent, and also the input terminal u of the in two parts 2 and 4 subdivided and connected in series, one service winding of the tertiary winding arranged adjacent.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wicklungsanordnung anzugeben, bei der die Stoßspannungsbeanspruchung weitgehend gegenüber den vorbeschriebenen Wicklungsanordnungen herabsetzbar ist. Bei Wicklungsanordnungen für Transformatoren, bei dienen außer den beiden Betriebswicklungen noch eine in sich geschlossene Tertiärwicklung vorgesehen, ist und die eine der beiden Betriebswicklungen. aus zwei in Serie geschalteten und konzentrisch übereinander angeordneten sti.rr geerdeten Wicklungsteilen besteht, liegt erfindungsgemäß von den zwei Wicklungsteilen der unterteilten Betriebswicklung jeweils der starr geerdeteWicklungsteil derTertiä.rwicklung am nächsten. Dabei kann die andere Betriebswicklung räumlich zwischen den beiden Wicklungsteilen, der unterteiltem. Wicklung eingeschaltet sein oder auch nicht. Der Vorzug ist jedoch der Zwischenschaltung zu geben.The object of the invention is to provide a winding arrangement in the surge voltage stress largely compared to the winding arrangements described above is degradable. With winding arrangements for transformers, with serve except a self-contained tertiary winding is provided for the two operating windings, is and one of the two operating windings. of two connected in series and concentrically one above the other arranged sti.rr earthed winding parts, is according to the invention of the two winding parts of the divided service winding the solidly earthed part of the winding closest to the tertiary winding. Here can the other operating winding spatially between the two winding parts, the subdivided. Winding may or may not be switched on. The advantage, however, is the interposition admit.

Die Erfindung soll an Hand der Fig. 4, die eine der möglichen Wicklungsanordnungen nach der Erfindung zeigt, und an Hand derFig. 5, in der der Verlauf der Anfangs- und Endverteilung der Stoßspannung aufgezeigt ist, erläutert werden.The invention is based on FIG. 4, which shows one of the possible winding arrangements shows according to the invention, and on hand derFig. 5, in which the course of the initial and final distribution of the surge voltage is shown.

In Fig. 4 sind, um den Vergleich gegenüber dem Wicklungsaufbau der Fig. 1 und 3 sinnfälliger zu machen, für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen wie dort verwendet. Die in sich geschlossene, in Dreieck geschaltete Tertiärwicklung ist wieder mit 1 und der dieser benachbart liegende Eisenkern mit K angegeben. Die eine Betriebswicklung besteht aus den durch den Verbindungsleiter L in Reihe geschalteten Wicklungsteilen 2 und 4. Dabei ist der Wicklungsteil 2 an die Eingangsklemme u angeschlossen, während das Ende des anderen Wicklungsteils 4 bei E starr werdet ist. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Wicklungsteilen 2 und 4 der einen, Betriebswicklung ist die andere:, mit 3 bezeichnete Betriebswicklung eingeordnet. Dadurch ergibt sich eine doppeltkonzentrische Wicklungsanordnung, bei der gemäß der Erfindung der der Tertiärwicklung 1 am nächsten liegende Wicklungsteil 4 der unterteilten Betriebswicklung mit Erde verbunden ist. Die Betriebswicklung 3 ist bei U mit ihrer Eingangsklemme verbunden. Mit ihrem anderen Ende kann, sie starr ger erdet oder an: einen: isolierten Nullpunkt angeschlossen sein.. Für die erstrebte Herabsetzung der Stoßspannungsbean.spruchung der Wicklungsanordnung ist dies unerheblich. Die Wicklungsanordnung braucht nicht unbedingt, wie in Fig. 4 dargestellt, doppeltkonzentrisch ausgeführt zu sein. Es genügt vielmehr zur Erreichung der erstrebten Stoßspannu ngsherabsetzung bereits, wenn die Wicklungsanordnung einfach konzentrisch, ausgebildet ist, bei der aber eine der beiden Betriebswicklungen in zwei in Serie geschaltete und radial übereinander angeordneteWicklungsteile unterteilt ist, wobei der eine Wicklungsteil starr geerdet ist und die im geschlossenen. Dreieck geschaltete Tertiärwicklung diesem starr geerdeten Wicklungsteil am nächsten liegt. Die beiden Wicklungsteile der unterteilten Betriebswicklung brauchen auch nicht unbedingt gleichartig hinsichtlich ihres Aufbaues (Lagen. und. Röhrenwicklung) und ihrer Windungszahl ausgeführt zu werden. Man kann also zwischen Lagem-und Röhrenwicklung wählen und beispielsweise den an die Klemme angeschlossenen Wicklungsteil als Röhrenwicklung ausbilden, während der direkt geerdete andere Wicklungsteil als Lagen. oder ausgekreuzte Wicklung ausgeführt ist. Die Wind.ungszahle.n der beiden Wicklungsteile 2 und 4 werden zweckmäßig so verschieden gemacht, daß der Endpunkt der Anfangsspann.ungsverteilung des mit der Eingangsklemme verbundenen: Wicklungsteils mit dem zugehörigen Punkt der Endverteilung zusammenfällt. Da bei einer derartig a:usgeführtenWicklung dieser Punkt während des Ausgleichsvorganges nun überhaupt nicht mehr zum Schwingen kommt, nehmen die beiden Wicklungsteile der unterteilten Betriebswicklung noch kleinere Spannungen gegen Erde und gegeneinander an, als wenn sie mit gleichen Windungszahlen, ausgeführt wären:. Die erreichbaren Spannungsverhältnisse bei einer nach der Erfindung z. B. nach Fig. 4 ausgebildeten Wicklung zeigt die Fig. 5. Dabei ist mit A2 die Anfa,ngsspannungsverteilung längs des Wicklungsteils 2 der unterteilten Betriebswicklung angegeben. Mit E2 ist die Endverteilung dieses Wicklungsteils angedeutet und mit E4 die Endverteilung des Wicklungsteils 4. H2 und H4 lassen erkennen, wie weit die Wicklungen um die Endverteilung E2 und E4 beim Auftreffen einer Stoßwelle ausschwingen. Das Ausschwingen, des Endes des Wicklungsteils 2 bis. zum Punkt A läßt sich, wie oben erwähnt, noch weiter herabdrücken, wenn: man nach der Erfindung die Win. dungszahlen der Wicklungsteile 2 und 4 entsprechend verändert, so, daß die Anfangsspannungsverteilung des Wicklungsteils 2 am Ende der Wicklung nicht auf den Nullwert herabsinkt.In Fig. 4 are in order to compare against the winding structure of the Fig. 1 and 3 to make more obvious, the same reference numerals for the same parts as used there. The self-contained tertiary winding connected in a triangle is again indicated by 1 and the iron core adjacent to it is indicated by K. the an operating winding consists of those connected in series through the connecting conductor L. Winding parts 2 and 4. The winding part 2 is connected to the input terminal u, while the end of the other winding part 4 at E has become rigid. Between both in series switched winding parts 2 and 4 of the one, Operating winding is the other:, with 3 designated operating winding classified. This results in a double concentric winding arrangement in which according to FIG the invention of the tertiary winding 1 closest winding part 4 of divided service winding is connected to earth. The operating winding 3 is connected to its input terminal at U. At her other end, she can be rigid ger earthed or connected to: an: isolated zero point .. For the aspired Reduction of the surge voltage stress on the winding arrangement, this is irrelevant. The winding arrangement does not necessarily need double-concentric, as shown in FIG. 4 to be executed. Rather, it is sufficient to achieve the desired surge voltage Reduction already when the winding arrangement is simply concentric is, but in which one of the two operating windings in two series-connected and winding parts arranged radially one above the other is divided, the one Winding part is solidly earthed and the closed. Delta connected tertiary winding is closest to this solidly earthed part of the winding. The two winding parts the subdivided operating winding do not necessarily need to be of the same type in terms of their structure (layers. and. tube winding) and their number of turns will. So you can choose between layer and tube winding and for example form the winding part connected to the terminal as a tube winding, while the directly earthed other winding part as layers. or crossed winding is. The number of turns of the two winding parts 2 and 4 are appropriately so made different that the end point of the initial stress distribution of the Input terminal connected: winding part with the associated point of the end distribution coincides. Since with such a winding performed this point during of the compensation process no longer vibrates at all, take the both winding parts of the subdivided service winding have even lower voltages against earth and against each other as if they were executed with the same number of turns would be :. The achievable voltage ratios in a z according to the invention. B. FIG. 5 shows the winding formed according to FIG. 4. Here, A2 is the initial voltage distribution indicated along the winding part 2 of the subdivided service winding. With E2 is the final distribution of this winding part is indicated and the final distribution with E4 of the winding part 4. H2 and H4 show how far the windings around the End distribution E2 and E4 swing out when a shock wave hits. The swing, of the end of the winding part 2 to. to point A, as mentioned above, one can still keep pressing down if: one after the invention the win. number of turns of the winding parts 2 and 4 changed accordingly, so that the initial voltage distribution of the winding part 2 does not drop to zero at the end of the winding.

Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung des starr geerdeten, Wicklungsteils der unterteilten Betriebswicklung in unmittelbarer Nähe der Tertiärwicklung läßt sich also: auf einfachste Weise der Verlauf der Anfangs- und Endverteilung in überraschender Weise besonders günstig beeinflussen. Dadurch ergibt sich beim Wicklungsaufbau der große Vorteil, daß man jetzt den geerdeten Wicklungsteil wesentlich schwächer zu isolieren: braucht als den an. die Eingangsklemme angeschlossenen. Wicklungsteil der unterteilten Betriebswicklung. Dies bringt aber nicht nur einen. ge,-ringeren Aufwand an: Isoliermaterial, sondern gleichzeitig auch den Vorteil geringerer Verluste bei sonst gleicher Stromdichte in der Wicklung sowie geringeren Materialaufwand z. B. an Kupfer, Eisen und Isolieröl und damit kleineres Gewicht und geringeren Raumbedarf. Alle diese Vorteile können, vor allem bei eisenbahntransportfähigen Großtran.sformatQren von ausschlaggebender Bedeutung sein.As a result of the inventive arrangement of the solidly earthed, winding part the subdivided operating winding in the immediate vicinity of the tertiary winding So: in the simplest way the course of the start and end distribution in a surprising way Way particularly favorably. This results in the winding structure great advantage that the grounded winding part is now much weaker isolate: needs as that. connected to the input terminal. Winding part the subdivided operational winding. But this doesn't just bring one. ge, -ringeren Expenditure on: insulating material, but at the same time also has the advantage of lower losses with otherwise the same current density in the winding and lower material costs z. B. copper, iron and insulating oil and thus lower weight and lower Space requirements. All of these advantages can be found, especially with those that can be transported by rail Großtran.sformatQren be of crucial importance.

Claims (4)

PATEN TANSYRf'CHE: 1. Wicklungsanordnung für Hochspannungstransformatoren, bei der außer den beiden Betriebswicklungen noch eine in sich geschlossene Tertiärwicklung vorgesehen ist und die eine der beiden Betriebswicklungen aus zwei in Serie geschalteten und starr geerdeten Wicklungsteilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß von den, zwei Wicklungsteilen der unterteilten. Betriebswicklung jeweils der starr geerdete Wicklungsteil der Tertiärwicklung am nächsten liegt. PATEN TANSYRf'CHE: 1. Winding arrangement for high-voltage transformers, in which, in addition to the two operating windings, a self-contained tertiary winding is provided and one of the two operating windings consists of two series-connected and rigidly earthed winding parts, characterized in that of the, two Winding parts of the subdivided. Operating winding the solidly earthed winding part of the tertiary winding is closest. 2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betriebswicklung einen: starr geerdeten oder isolierten Nullpunkt besitzt. 2. Winding arrangement according to Claim 1, characterized in that the second operating winding is: rigid has a grounded or isolated zero point. 3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen der beiden, Wicklungsteile der unterteilten Betriebswicklung gleich oder verschieden groß sind und bei verschiedener Windungszahl diese insbesondere so gewählt sind, daß das Ende der An, fangsspann:ungsverteilung des an die Anschlußklemme angeschlossenen, Wicklungsteils gegen den Endpunkt der Endverteilung dieser Wicklung angehoben, wird und insbesondere mit diesem End, verteilungspunkt zusammenfällt. 3. Winding arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the number of turns of the two, winding parts of the subdivided operating winding are the same or different in size and with different Number of turns these are in particular chosen so that the end of the initial tension: ungs distribution of the winding part connected to the terminal against the end point of the End distribution of this winding is raised, and in particular with this end, distribution point coincides. 4. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, :daß der direkt geerdete Teil der unterteilten Wicklung einen andersgearteten Aufbau hat als der an die Klemme angeschlossene Teil, z. B. der an die Klemme angeschlossene: Teil als Röhrenwicklung und der direkt geerdete Teil als Lagen- oder ausgekreuzte Wicklung ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 229 698.4. winding arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that : that the directly earthed part of the subdivided winding has a different structure has as the part connected to the terminal, e.g. B. the one connected to the terminal: Part as a tube winding and the directly earthed part as a layered or crossed-out part Winding is formed. Publications considered: Swiss patent specification No. 229 698.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2930822A1 (en) * 1979-07-30 1981-02-26 Blaupunkt Werke Gmbh Power pack for TV receiver - has secondary winding split into two sections and turns interleaved with primary giving reduction in coupling

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH229698A (en) * 1942-10-07 1943-11-15 Hermes Patentverwertungs Gmbh High voltage and power transformer.

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