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Stoßspannungsfeste Wicklung für Transformatoren u. dgl. Die Erfindung
bezieht sich auf eine Wicklung für Transformatoren u. dgl., bestehend aus hintereinandergeschalteten,
zweigängig gewickelten Doppelscheibenspulen mit zwei parallelen Stromzweigen, und
besondere Maßnahmen zur Erhöhung der Stoßspannungsfestigkeit.
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Bekanntlich sind Wicklungen für Transformatoren u. dgl. durch Stoßspannungsbeanspruchungen,
besonders im Wicklungseingangsgebiet, stark gefährdet. Es ist nicht immer angängig,
durch Verstärkung der Isolation der Windungen und Spulen eine Wicklung stoßspannungsfest
zu machen. Bei einer aus Scheibenspulen aufgebauten Wicklung hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, durch Erhöhung der Serienkapazität eine gleichmäßigere Spannungsverteilung
längs der Wicklung beim Auftreffen von Stoßspannungen zu erzielen und so die hohen
Spannungsbeanspruchungen einzelner Wicklungsteile zu vermeiden.
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Es sind verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden, die diesen Zweck erfüllen.
Bei bekannten Wicklungen werden zu diesem Zweck Doppelspulen bzw. Spulengruppen
gebildet, bei denen der Leiter zunächst z. B. in einer Abwärtsspirale durch die
erste Spule geführt wird, dann in einer Aufwärtsspirale die zweite Spule durchläuft,
wieder in die erste Spule zurückgeführt wird, diese wieder in einer Abwärtsspirale
durchläuft und schließlich noch einmal in einer Aufwärtsspirale durch die zweite
Spule der Doppelspule geführt wird. Diese Leitungsführung wiederholt sich von Doppelspule
zu Doppelspule. Auf diese und ähnliche Weise kommen Windungen nebeneinander zu liegen,
zwischen denen mehr als eine Windungsspannung herrscht. Bei diesen Wicklungen erhält
man zwar innerhalb der Doppelspulen bzw. Spulengruppen eine gute kapazitive Kopplung;
jedoch ist zwischen benachbarten Doppelspulen bzw. Spulengruppen diese gute kapazitive
Kopplung nicht vorhanden. Die nicht im Zuge der Leitungsführung liegenden Rückverbindungen
dieser Spulen müssen gelötet werden. Durch das Löten der Rückverbindungen entsteht
ein um so größerer Arbeitsaufwand, je mehr parallele Stromzweige eine Wicklung besitzt.
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Bei Hochspannungswicklungen größerer Leistung muß der Kupferquerschnitt
oft in zwei parallele Stromzweige aufgeteilt werden. Nachteilig ist bei den bekannten
Wicklungen, daß innerhalb einer Doppelspule mindestens zwei nicht im Zuge der Leitungsführung
liegende Rückverbindungen nötig sind, bei denen der Draht zunächst unterbrochen
und später gelötet und nachisoliert werden muß. Außerdem ist auch bei den bekannten
Wicklungen mit zwei parallelen Stromzweigen die gute kapazitive Kopplung zwischen
benachbarten Doppelspulen bzw. Spulengruppen nicht vorhanden.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile und
erreicht ohne zusätzlichen Verlust an Wickelraum eine optimale Kapazitätserhöhung
in einer zweigängig gewickelten Doppelscheibenspulenwicklung mit nur einer Drahtunterbrechung
je Doppelspule. Gemäß der Erfindung wird bei einer mit zwei parallelen Stromzweigen
ausgeführten Scheibenspulenwicklung für Transformatoren u. dgl., bestehend aus hintereinandergeschalteten,
zweigängig gewickelten Doppelscheibenspulen mit zwei parallelen Stromzweigen, die
Kapazitätserhöhung dadurch erreicht, daß zur Erhöhung der Stoßspannungsfestigkeit
die zweigängig gewickelten Scheibenspulen so geschaltet werden, daß, im Schnitt
durch die Wicklung gesehen, der eine Stromzweig (Stromzweig 1) schleifenförmig und
der andere Stromzweig (Stromzweig II) wellenförmig durch die Wicklung geführt wird,
so daß zwischen allen benachbarten Doppelspulen zwei vom Betriebsstrom in gleicher
Richtung durchflossene Verbindungen entstehen, von denen die eine am inneren und
die andere am äußeren Spulenumfang liegt.
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An Hand der Abbildungen soll die Erfindung näher erläutert werden.
Abb.l zeigt schematisch einen Schnitt durch eine aus zwei Doppelspulen
a und b
bestehende, erfindungsgemäß gewickelte Scheibenspulenwicklung,
deren Wickelachse mit c bezeichnet ist. Jede Spule hat der einfacheren Darstellung
wegen nur acht übereinanderliegende Windungen, von denen vier auf den Stromzweig
I und vier auf den Stromzweig II entfallen. Die Reihenfolge der hintereinandergeschalteten
Windungen ist für den
Stromzweig I durch die fortlaufenden Nummern
101 bis 116 und für den Stromzweig 1I durch die Nummern 201 bis
216 angedeutet. Der Stromzweig I beginnt mit einer am inneren Umfang liegenden
Windung in der ersten Spule, dann folgen drei Windungen in der zweiten Spule; über
eine rückläufige Schaltverbindung zwischen den Windungen 104 und 7.05 folgen nun
drei Windungen in der ersten Spule und anschließend eine am inneren Umfang liegende
Windung in der zweiten Spule. Im gleichen Sinne setzt sich die Schaltung in der
Doppelspule b fort. Der Stromzweig II beginnt mit vier Windungen in der ersten Spule,
dann folgen vier Windungen in der zweiten Spule. Im gleichen Sinne setzt sich die
Schaltung in der Doppelspule b fort. In Abb. 2 und 3 sind die beiden Spulen einer
Doppelspule in Seitenansicht schematisch und ohne Berücksichtigung der Krümmung
dargestellt. Diese Darstellungen zeigen, daß alle Schaltverbindungen am inneren
bzw. äußeren Spulenumfang angeordnet sind und somit gegenüber einer normalen Doppelscheibenspulenwicklung
kein zusätzlicher Verlust an Wickelraum entsteht.
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In Abb.2 sind die Anfänge und in Abb.3 die Enden der beiden parallelen
Stromzweige mit I und 1I bezeichnet. Die freien Windungsenden des Stromzweiges I
sind mit 1 und die freien Windungsenden des Stromzweiges II mit 2 bezeichnet. Denkt
man sich die Abb.3 senkrecht nach oben versetzt, so decken sich die miteinander
zu verbindenden Windungsenden der Abb. 2 mit denen der Abb. 3. Wie aus den Abb.2
und 3 zu ersehen ist, trägt kein Wicklungsteil und keine Schaltverbindung über den
Spulendurchmesser hinaus auf.
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In Abb. 1 ist der Stromzweig I sowohl in der Doppelspule a als auch
in der Doppelspule b schleifenförmig durch die Wicklung geführt. Es kann jedoch
durch gegenseitiges Vertauschen der innerhalb der Doppelspule b liegenden Schaltverbindungen
- am inneren und äußeren Umfang dafür gesorgt werden, daß in der Doppelspule b der
Stromzweig 1I schleifenförmig durch die Wicklung geführt wird, d. h., man kann abweichend
von der Darstellung in Abb. 1 von Doppelspule zu Doppelspule die Stromzweige I und
1I abwechselnd schleifenförmig und wellenförmig durch die Wicklung führen.
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Eine Wicklung nach der Erfindung kann wie jede normale Doppelscheibenspulenwicklung
mit zum Teil gestürzten Spulen gewickelt werden, so daß in jeder Doppelspule nur
eine Drahtunterbrechung notwendig ist, die als Rückverbindung geschweißt oder gelötet
werden muß. Will man im Verlauf der Wicklung fortlaufend eine Verdrillung der Stromzweige
l und 1I erreichen, so kann vorteilhaft nach Abb. 4 gewickelt werden. Diese Schaltung
trägt ebenfalls alle Merkmale der Erfindung, ergibt also die angestrebte Verbesserung
der Stoßspannungsverteilung durch die verbesserte kapazitive Kopplung benachbarter
Scheibenspulen und gewährleistet gleichzeitig gleiche Stromverteilung in den parallelen
Stromzweigen durch die Verdrillung. Messungen haben bestätigt, daß durch eine Wicklung
nach der Erfindung ohne zusätzlichen Verlust an Wickelraum eine wesentlich größere
Längskapazität der Wicklung erreicht wird als bei bekannten Wicklungen mit vergleichbarer,
auf die Betriebsspannung bezogener Spannungsdifferenz zwischen nebeneinanderliegenden
Drähten.
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Die in den dargestellten Beispielen gewählten Spulenzahlen und Windungszählen
sind nicht verbindlich und können beliebig geändert werden. Erfindungsgemäß aufgebaute
Wicklungsteile können auch mit in bekannter Weise aufgebauten Wicklungsteilen kombiniert
werden. In einer Wicklung nach der Erfindung können ein oder beide parallele Stromzweige
auch aus mehreren Teilleitern bestehen.