Aus mehreren parallel geschalteten und radial übereinandergewickelten
miteinander ausgekreuzten Leitern hergestellte Zylinderwicklung für Transformatoren
Bei Transformatoren für hohe Stromstärken werden die Wicklungen vielfach aus mehreren
parallel geschalteten Leitern hergestellt. Dabei müssen bekanntlich die in radial
übereinanderliegenden Lagen befindlichen Leiter an bestimmten Stellen längs der
Wicklung ihre Plätze miteinander vertauschen, d. h., sie müssen miteinander ausgekreuzt
werden, damit durch die verschiedene Verkettung der Leiter mit dem Streufluß innerhalb
der parallel geschalteten Stränge keine Ausgleichsströme auftreten. So muß z. B.
eine aus p parallel geschalteten Leitern hergestellte Wicklung in p, Wicklungsabschnitte
aufgeteilt sein, und jede einzelne Lage selbst muß (p-1) Auskreuzungsstellen haben.
So ist es möglich, daß bei der sogenannten vollständigen Auskreuzung jeder parallel
geschaltete Leiter jede mögliche radiale Lage innerhalb der Wicklung mit der gleichen
Windungszahl einnimmt, und zwar vertauschen bei einer Wicklung aus p parallel geschalteten
Leitern zu je w Windungen die einzelnen Leiter treppenförmig an den (p-1) Auskreuzungsstellen
nach jeweils 'v Windungen zyklisch ihre Lage. Ein Ausführungsbeispiel für diese
bekannte Auskreuzungsart ist in der Fig. 1 schematisch für eine aus sechs parallel
geschalteten Leitern, die mit 1 bis 6 bezeichnet sind, hergestellte Zylinderwicklung
dargestellt. Man ersieht daraus, daß die Wicklung auf ihre Länge entsprechend der
parallel geschalteten Leiter in sechs Wicklungsabschnitte durch dieAuskreuzungsstellen
unterteilt ist und daß bei dieser Auskreuzungsart am oberen Wicklungsende die Leiter
in der radialen Reihenfolge 1, 2 3, 4, 5, 6 liegen, während am unterenEnde die radialeReihenfolge2,
3, 4, 5, 6, 1 ist.From several connected in parallel and wound radially one above the other
Cylinder winding for transformers made with crossed conductors
In transformers for high currents, the windings are often made up of several
conductors connected in parallel. It is well known that the radial
superimposed layers located conductors at certain points along the
Winding exchange their places with each other, d. i.e., they have to be crossed out with each other
be so by the various concatenation of the ladder with the leakage flux within
no equalizing currents occur in the parallel-connected strings. So must z. B.
a winding made of p conductors connected in parallel in p, winding sections
be divided, and each individual layer itself must have (p-1) crossing points.
So it is possible that in the so-called complete outcrossing each one parallel
switched conductors every possible radial position within the winding with the same
Number of turns assumes, namely swap with a winding of p connected in parallel
Ladders with w windings each the individual ladder in a stepped manner at the (p-1) crossing points
after each 'v turns their position cyclically. An embodiment for this
known type of outcrossing is shown schematically in FIG. 1 for one of six parallel
switched conductors, which are denoted by 1 to 6, produced cylinder winding
shown. It can be seen from this that the length of the winding corresponds to the
parallel-connected conductors in six winding sections through the crossing points
is divided and that in this type of crossover at the upper end of the winding, the conductor
are in the radial order 1, 2 3, 4, 5, 6, while at the lower end the radial order 2,
3, 4, 5, 6, 1 is.
Bei einer anderen bekannten Wicklungsausführung, wie sie in Fig.2
wiedergegeben ist, werden ebenso viele Auskreuzungsstellen, wie parallel geschaltete
Leiter vorhanden sind, vorgesehen. Dabei liegen dann zwischen dem Wicklungsanfang
und der ersten Auskreuzungsstelle sowie der letzten Auskreuzungsstelle und dem Wicklungsende
jeweils nur # Windungen, während die übrigenAuskreuzungsstellen voneinander wieder
Windungen entfernt liegen. Beide vorgenannten Ausführungsbeispiele zeigen also vollständig
ausgekreuzte Wicklungen, und es treten an ihnen, allerdings unter der Annahme, daß
das Streufeld des Transformators nur ein reines Axialfeld ist, keinerlei Ausgleichsströme
auf. Dieser Idealfall ist aber in der Praxis nicht gegeben, weil die Randeffekte
des Streufeldes insbesondere bei Transformatoren höherer Leistungen und hoher Spannungen
in Wirklichkeit merkliche radiale Streufelder im Bereich vom Wicklungsanfang und
Wicklungsende hervorrufen. Die Folge ist, daß trotz der in bisheriger Weise vorgenommenen
vollständigen Wicklungsauskreuzung unter Umständen noch recht erhebliche Ausgleichsströme
auftreten, die neben den Ausgleichsstromverlusten Verzerrungen des Streufeldes und
auch erhöhte Wirbelstromverluste in der Wicklung zur Folge haben.In another known winding design, as shown in Fig.2
is shown, there are as many crossing points as there are connected in parallel
Heads are provided, provided. This then lies between the start of the winding
and the first crossing point as well as the last crossing point and the end of the winding
in each case only # turns, while the remaining intersection points from each other again
Turns away. Both of the aforementioned exemplary embodiments therefore show completely
crossed windings, and it occurs on them, but on the assumption that
the transformer's stray field is purely an axial field, no equalizing currents
on. However, this ideal case does not exist in practice because of the edge effects
of the stray field, especially in the case of transformers with higher power and high voltages
in reality noticeable radial stray fields in the area of the winding start and
Cause winding end. The result is that despite the previous steps
complete winding crossover under certain circumstances still quite considerable equalizing currents
occur, in addition to the equalizing current losses, distortions of the stray field and
also result in increased eddy current losses in the winding.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wicklungsaufbau anzugeben, mit
dem es möglich wird, die Ausgleichsströme auch unter Berücksichtigung der Randeffekte
des magnetischen Feldes zum Verschwinden zu bringen.The object of the invention is to provide a winding structure with
which makes it possible to adjust the equalizing currents also taking into account the edge effects
of the magnetic field to disappear.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel in einfacher, billiger und vor
allem höchst wirksamer Weise dadurch erreicht, daß die Wicklung so ausgelegt wird,
daß in allen parallel geschalteten Leiterzweigen die folgenden beiden Bedingungen
erfüllt sind: 1. Alle Zweige der ausgekreuzten Zylinderwicklung, z. B. der Niederspannungswicklung,
müssen gegen die Wicklung, welche die Gegendurchflutung führt, z. B. Hochspannungswicklung,
gleiche Kurzschlußimpedanzen aufweisen.According to the invention, this goal becomes easier, cheaper and above
most effectively achieved by designing the winding in such a way that
that in all branches connected in parallel the following two conditions
are fulfilled: 1. All branches of the crossed cylinder winding, z. B. the low voltage winding,
must against the winding, which leads the counterflow, z. B. high voltage winding,
have the same short-circuit impedances.
z. Bei gleichen p parallel geschalteten Wicklungszweigen (Parallelleitern)
müssen die (¢-1) komplexen Gleichungen von der Form
die sich ergeben, wenn ia alle Werte von 1 bis (p-1) durchläuft, erfüllt sein.
Hierbei
bezeichnet ZKg,""1 die Kurzschlußirnpedanz zwischen den Parallelzweigen g und za+1,
ZKg..i die Kurzschlußimpedanz zwischen den Parallelzweigen g und ia, die Zahl der
Parallelzweige.z. With the same p winding branches (parallel conductors) connected in parallel, the (¢ -1) complex equations must have the form which result when in general all values from 1 to (p-1) pass through must be fulfilled. Here ZKg, "" 1 denotes the short-circuit impedance between the parallel branches g and za + 1, ZKg..i the short-circuit impedance between the parallel branches g and ia, the number of parallel branches.
Die hochgestellten Punkte kennzeichnen Zeigergrößen.The superscript points indicate pointer sizes.
Bei Hochspannungs- und Hochleistungstransforma tonen genügt es im
allgemeinen meist, wenn in den Bedingungen 1 und 2 statt der Kurzschlußimpedanzen
die entsprechenden Kurzschlußreaktanzen gesetzt werden. Da für das Axialfeld die
vollständig ausgekreuzten Wicklungen den in der Bedingung 2 ange gebenen Gleichungen
praktisch immer genügen, ist es zur Vermeidung von Ausgleichsströmen ausreichend,
wenn zusätzlich noch die Bedingung 1 erfüllt wird. Dies ist bei den bekannten Wicklungen
nach den Fig. 1 und 2 nicht der Fall, da hier an den beiden Wicklungsstirnen z.
B. die parallelen Leiterzweige 2 und 3 sowie 5 und 6 oben und unten der gleichen
Wicklungsaußenkante benachbart liegen.In the case of high-voltage and high-power transformers, it is sufficient
generally mostly when in conditions 1 and 2 instead of short circuit impedances
the corresponding short-circuit reactances are set. Since for the axial field the
Completely crossed windings the equations given in Condition 2
are practically always sufficient, it is sufficient to avoid equalizing currents,
if condition 1 is also met. This is the case with the known windings
1 and 2 not the case, since here on the two winding ends z.
B. the parallel conductor branches 2 and 3 and 5 and 6 above and below the same
Outer edge of the winding are adjacent.
Ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung aufgebauten Wicklung,
bei der sowohl hinsichtlich des Axialfeldes als auch Radialfeldes eine vollständige
Wicklungsauskreuzung erreicht ist, zeigt im Schema die Fig. 3. Hier sind mit 1 bis
6 wieder die parallel geschalteten Leiterzweige bezeichnet, die bei 7 an die Zuleitung.
und bei 8 an die Ableitung angeschlossen sind. Die Auskreuzung der Parallelleiter
an den Stellen I bis V ist so vorgenommen, daß an den beiden Wicklungsstirnen die
parallel geschalteten Leiter in radialer Richtung in zueinander umgekehrter Reihenfolge
übereinander liegen. Das heißt, an der oberen Wicklungsstirn liegen die Parallelleiter
in der Reihenfolge 1 bis 6 radial übereinander, während am unteren Wicklungsende
ihre Reihenfolge 6 b:is 1 ist. Dabei sind die einzelnen Auskreuzungsstellen, die
notwendig sind, um jeden der einzelnen Parallelleiter auf der Wicklungslänge je
einmal in jede der möglichen sechs radialen Lagen zu bringen, in folgender Weise
durchgeführt: Der Leiterzweig 1 läuft treppenförmig von der innersten Lage links
beginnend von oben nach unten alle sechs möglichen radialen Lagen durch. Anders
dagegen ist bereits die Auskreuzung beim Leiterzweig 2. Dieser geht nach der Auskreuzung
I in die dritte Lage, nach der Auskreuzung II in die erste Lage, nach der Auskreuzung
III in die äußerste Lage, also die sechste Lage, nach der Auskreuzung IV in die
vierte Lage und nach der Auskreuzung V in die fünfte Lage, Da auch alle übrigen
Leiter 3, 4, 5, 6 nach dem gleichen Gesetz durch die vorzunehmenden Auskreuzungen
alle möglichen sechs radialen Lagen einnehmen müssen, ist die Auskreuzung dieser
Leiter wie folgt durchgeführt: Zwecks Vereinfachung wird die nach jeder Auskreuzung
eingenommene Lage jeweils durch einen der jeweiligen Auskreuzungsstelle beigefügten
Index gekennzeichnet. Damit ist der Verlauf des Leiterzweiges 3: I1, 1I2, III5,
IVs, V4, der Verlauf des Leiterzweiges 4: I5, 116 , IIh, IV2, V3, der Verlauf des
Leiterzweiges 5: 16, 1141 1113, IVi, V2, der Verlauf des Leiterzweiges 6: 14, 115,
11125 IV3, V1. Jeder der parallelen Leiterzweige nimmt, wie gefordert, jede der
möglichen radialen Lagen, auf die Wicklungslänge gerechnet, ein; demzufolge können
auch unter Berücksichtigung der Randeffekte des Streufeldes keine Ausgleichsstromverluste
in der Wicklung mehr auftreten, Wenn nicht allzu strenge Forderungen gestellt werden,
kann mit Rücksicht darauf, daß die radialen Streufelder vor allem im Bereich von
Wicklungsanfang und Ende auftreten, es auch bereits zu einem in der Praxis brauchbaren
Ergebnis führen, wenn die Auskreuzung so vorgenommen wird, daß wenigstens im Bereich
der beiden Wicklungsstirnen, also im gefährlichsten Bereich, in der Weise ausgekreuzt
wird, daß die Reihenfolge der parallel geschalteten Leiterzweige in radialer Richtung
an der unteren Wicklungsstirn genau in umgekehrter Reihenfolge zu der Reihenfolge
an der oberen Wicklungsstirn ist und somit wie beim Ausführungsbeispiel der Fig.
3 oben die Leiter 1 bis 6 radial übereinander liegen, während an der unteren Wicklungsstirn
die Leiter 6, 5, 4, 3, 2, 1 radial übereinander folgen.An embodiment of a winding constructed according to the invention,
in which a complete both with regard to the axial field and the radial field
3 shows in the diagram. Here are with 1 to
6 again denotes the parallel-connected conductor branches that are connected to the supply line at 7.
and at 8 are connected to the derivation. The crossing of the parallel conductors
at points I to V is made so that the two winding ends
parallel conductors in the radial direction in the reverse order to each other
lie on top of each other. This means that the parallel conductors are on the upper end of the winding
in the order 1 to 6 radially one above the other, while at the lower end of the winding
their order is 6 b: is 1. The individual crossing points are the
are necessary to each of the individual parallel conductors depending on the winding length
once in each of the possible six radial positions, in the following way
carried out: Branch 1 of the ladder runs in steps from the innermost layer on the left
starting from top to bottom through all six possible radial layers. Different
on the other hand, the crossover is already at branch 2. This goes after the crossover
I in the third position, after the outcrossing, II in the first position, after the outcrossing
III in the outermost position, i.e. the sixth position, after the outcrossing IV in the
fourth layer and after crossing V into the fifth layer, since all the others
Ladder 3, 4, 5, 6 according to the same law through the crossings to be made
must occupy all possible six radial positions, is the outcrossing of these
Ladder carried out as follows: For the sake of simplicity, the one after each crossing
occupied position by one attached to the respective crossing point
Index marked. The course of branch 3 is: I1, 1I2, III5,
IVs, V4, the course of branch 4: I5, 116, IIh, IV2, V3, the course of the
Branch 5: 16, 1141 1113, IVi, V2, the course of branch 6: 14, 115,
11125 IV3, V1. Each of the parallel ladder branches takes each of the
possible radial positions, calculated on the winding length; consequently can
no equalizing current losses even taking into account the edge effects of the stray field
occur more in the winding, If the requirements are not too strict,
can with regard to the fact that the radial stray fields are mainly in the range of
The beginning and end of the winding occur, it already becomes a useful one in practice
Result if the outcrossing is made so that at least in the area
of the two winding ends, i.e. in the most dangerous area, crossed out in this way
that the sequence of the parallel-connected conductor branches in the radial direction
on the lower end of the winding exactly in reverse order to the order
is on the upper end of the winding and thus, as in the embodiment of Fig.
3 at the top the conductors 1 to 6 lie radially one above the other, while at the lower end of the winding
the conductors 6, 5, 4, 3, 2, 1 follow each other radially.