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Wicklungsanordnung für Transformatoren, Drosselspulen od, dgl. Wicklungen
für Transformatoren werden vielfach als Zylinderwicklungen mit Scheibenspulen ausgeführt,
wobei es manchmal notwendig ist, den Leiter mit Rücksicht auf die Größe der Ströme
und zur Vermeidung von Verlusten in mehrere gegeneinander isolierte, am Anfang und
am Ende der Wicklung jedoch parallel geschaltete Einzelleiter aufzuteilen. Diese
Leiter haben aber, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, über die ganze
Wicklung gesehen, eine unterschiedliche Lage im Streufeld. Es entstehen zusätzliche
Verluste in der Wicklung. Zur Vermeidung der zusätzlichen Verluste müssen die einzelnen
Leiter miteinander so verdrillt werden, daß jeder Leiter für eine gewisse Länge
dieselbe räumliche Lage im Streufeld einnimmt wie jeder andere Leiter, so daß zwischen
den parallel geschalteten Leitern hinsichtlich ihrer Drahtlänge und ihrer räumlichen
Lage im Streufeld kein Unterschied besteht.
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Zum Verdrillen der Leiter müssen Verdrillungs-bzw. Wendelverfahren
angewendet werden, die einen-. Verlust an Wickelraum bringen und werkstattmäßig
zum Teil schwierig herstellbar sind.
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Wenn jedoch innerhalb der Spulen die Anfänge der parallel geschalteten
Drähte über den inneren Umfang der Spule gleichmäßig verteilt liegen und bei untereinander
gleicher Windungslänge die Enden der Drähte über den äußeren Spulenumfang ebenfalls
gleichmäßig verteilt sind, so nimmt jeder Draht gegenüber den anderen für
eine bestimmte Länge dieselbe räumliche Lage ein. Ein Draht wie der andere durchsetzt
das Streufeld gleichmäßig und in gleicher Länge, so daß sich ein Wendeln erübrigt.
Die bekannte Anordnung einer solchen Spule zeigt Fig.1; die Abstützungen sind gestrichelt
eingezeichnet. Weil nun bei größeren Transformatoren jede Zylinderwicklung mit Scheibenspulen
radiale Kühlkanäle erhält, müssen die einzelnen Spulen durch Distanzstücke abgestützt
werden, die, über den Umfang gleichmäßig verteilt, säulenförmig senkrecht übereinanderliegen.
Die Zahl dieser Abstützungen, über den Umfang gesehen, ist nicht immer gleich oder
ein Vielfaches der Zahl der parallelen Leiter, so daß der symmetrische Aufbau der
Wicklung unmöglich wird. Anfänge und Enden bzw. die Übergänge der einzelnen Leiter
liegen dann unsymmetrisch über den Umfang der Spulen verteilt, weil Übergänge und
Enden nur in den Lücken zwischen den Abstützungen herausgeführt werden können. Wird
eine Wicklung in dieser Weise aufgebaut, so treten Zusatzverluste auf, weil, über
die ganze Wicklung gesehen, die einzelnen parallelen Drähte in unterschiedlicher
Lage durch das Streufeld geführt werden.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß bei einer in dieser Weise
aufgebauten Wicklung zum Ausgleich der unterschiedlichen Lage der einzelnen parallelen
Drähte im Streufeld in jeder Spule jeweils ein anderer Draht um eine oder mehrere
Teilungen gegenüber den restlichen Drähten so verkürzt bzw. verlängert ist, daß
die Drahtgruppierung und Reihenfolge der Drahtenden von Spule zu Spule wechselt.
Mit dem Begriff »Teilung« soll derjenige Teil eines Vollkreises bezeichnet werden,
den man erhält, wenn man den Vollkreis durch die Zahl der über den Umfang der Spulen
verteilten Abstützungen teilt.
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Als Beispiel zeigt Fig. 2 bei gegebenen vier über den Umfang verteilten
Abstützungen und drei parallelen Leitern die Lage der Anfänge und Enden und die
Art des Zurückspringens bzw. Verkürzens des einen Drahtes am äußeren Umfang. Fig.3
zeigt die Art des Verkürzens bei zwölf Abstützungen und fünf parallelen Leitern.
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Fig. 4 zeigt schematisch, in eine Ebene abgewickelt, die Lage der
Drähte im Streufeld bei einer aus drei Aufwärts- und drei Abwärtsspulen fortlaufend
erfindungsgemäß gewickelten Zylinderwicklung mit Scheibenspulen. Es wurden drei
parallele Drähte bei vier Abstützungen angenommen, ähnlich wie in Fig. 2, jedoch
mit zwei Windungen je Spule.
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In jeder zweiten Spule ist ein Draht so verkürzt worden, daß eine
Verschiebung der Drähte innerhalb der aus den Drähten gebildeten Dreiergruppe entsteht.
Oder anders ausgedrückt: Die Lücke auf dem Umfang lag zunächst zwischen den Drähten
1 und 3. Nach dem ersten Verkürzen verlagerte sich die Lücke zwischen die Drähte
1 und 2 und nach dem zweiten Verkürzen zwischen die Drähte 2 und 3. Nach dem dritten
Verkürzen lag die Lücke wieder zwischen den Drähten 1 und 3. Jeder Draht ist durch
das Verkürzen um eine Viertelwindung gekürzt worden, d. h., nach sechs Spulen ist
die Windungszahl aller Drähte um eine Viertelwindung verkürzt.
Aus
zeichnerischen Gründen, d. h., um die Darstellung zu vereinfachen, wurde der verkürzte
Draht am Anfang der nächstfolgenden Aufwärtsspule hinter die beiden anderen gesetzt,
so daß die Drähte auch zeichnerisch wieder gruppenweise zusammenstehen. Am Anfang
der zweiten und dritten Aufwärtsspule muß man sich die Wicklung an jeweils einer
anderen Stelle aufgetrennt und in eine Ebene abgewickelt denken.
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:Ulan kann auch sagen, daß die Stellen, an denen ein Leiter in einer
bestimmten radialen Höhe etwas länger verläuft als die anderen Leiter, in Fig.4
als waagerechte Strecken gezeichnet sind. In Fig.4 kann man diese Strecken für jeden
Leiter auszählen; es ergibt sich dann, daß jeder Leiter relativ zum anderen dieselbe
räumliche Lage einnimmt.
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Die gezeigten Verhältnisse lassen sich auf alle unsymmetrisch aufgebauten
Scheibenspulen mit beliebig vielen Abstützungen übertragen. Manchmal wird es zweckmäßig
sein, nicht nur einen, sondern mehrere Drähte gleichzeitig zu verkürzen bzw. zu
verlängern, also bei zwölf Abstützungen und sieben parallelen Drähten z. B. zwei
Drähte gleichzeitig oder bei zwölf Abstützungen und neun parallelen Drähten z. B.
drei Drähte gleichzeitig. Dem Zurückbleiben bzw. Kürzen der betreffenden Drähte
ist im allgemeinen der Vorzug zu geben, damit kein unnötiger Auftrag in radialer
Richtung entsteht.
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Man kann dieses Zurückbleiben bzw. Verlängern zweckmäßig fortlaufend
in jeder zweiten Spule oder innerhalb der ganzen Wicklung nur in einigen Spulen
vornehmen, und zwar so, daß Spulengruppen von vorzugsweise untereinander gleicher
Spulenzahl entstehen. Es müssen jeweils so oft ein oder mehrere, jedesmal andere
Drähte verkürzt bzw. verlängert werden, wie die Zahl der parallelen Drähte, geteilt
durch die Zahl der jeweils gleichzeitig verkürzten bzw. verlängerten Drähte, angibt.
Im Beispiel der Fig. 4 ist dies dreimal erforderlich. Es ist zwar möglich, aber
unzweckmäßig, dieses Verkürzen bzw. Verlängern in jeder Spule vorzunehmen, weil
ein erhöhter Verlust an Wickelraum dadurch entsteht.