DE1144391B

DE1144391B - Transformer winding for high outputs and currents with disc coils

Info

Publication number: DE1144391B
Application number: DES66060A
Authority: DE
Original assignee: Willem Smit and Companies Transformatorenfabriek N V
Current assignee: Willem Smit and Companies Transformatorenfabriek N V
Priority date: 1958-12-12
Filing date: 1959-11-30
Publication date: 1963-02-28
Also published as: AT214508B; FR1242157A; BE585304A

Description

Transformatorwicklung für hohe Leistungen und Stromstärken mit Scheibenspulen Die Erfindung betrifft eine Transformatorwicklung für hohe Leistungen und Stromstärken mit Scheibenspulen, die aus parallelen, radial nebeneinanderliegende Windungen bildenden Teilleitern gewickelt sind, wobei einer oder mehrere Leiter zur Vergrößerung der kapazitiven Kopplung bis in den Bereich wenigstens einer anderen Scheibenspule verlaufen und zugleich in ihrer Ausgangsspule Platz für Kopplungswindungen einer anderen Scheibenspule frei lassen.Transformer winding for high outputs and currents with disc coils The invention relates to a transformer winding for high powers and currents with disc coils, which are formed from parallel, radially adjacent turns Partial conductors are wound, with one or more conductors to enlarge the capacitive coupling extend into the area of at least one other disc coil and at the same time space for coupling turns of another pancake coil in its output coil set free.

Derartige Transformatorwicklungen sind bekannt. So sind bei einer aus mehreren Doppelscheibenspulen bestehenden Hochspannungswicklung für Transformatoren die aus mehreren parallelen Leitern gewikkelten Spulen so ausgebildet, daß Windungen der betreffenden parallelen Leiter bis in den Bereich einer anderen Scheibenspule verlaufen und zugleich in ihrer Ausgangsspule Platz für die hinzuzugebenden Kopplungswindungen einer anderen Scheibenspule frei lassen. Hierbei sind die Windungen der beiden Leiter in jeder Spule derart dicht beieinander gelagert, daß sich eine starke kapazitive Kopplung ergibt.Such transformer windings are known. So are with one High-voltage winding for transformers consisting of several double-disc coils the coils wound from several parallel conductors are formed so that turns of the parallel conductor in question up to the area of another disc coil run and at the same time space for the coupling windings to be added in their output coil leave another disc spool free. Here are the turns of the two conductors stored so close together in each coil that there is a strong capacitive Coupling results.

Bei dieser bekannten Wicklungsart sind die Querschnitte der parallel geschalteten Leiter gleich groß gewählt. Soll ein solcher Transformator nicht nur für hohe Spannungen, sondern auch für hohe Stromstärken, d. h. für große Leistungen, gebaut werden, so müssen verhältnismäßig viele parallel geschaltete Leiter verwendet werden, denn nur Leiter von verhältnismäßig kleinem Durchmesser lassen sich leicht in der erforderlichen Weise gemäß dem jeweils gewünschten Wickelschema durch die benachbarte Spule hindurchschleifen.In this known type of winding, the cross-sections are parallel switched conductor chosen to be the same size. Not only should such a transformer be for high voltages, but also for high currents, i. H. for great achievements, are built, a relatively large number of conductors connected in parallel must be used because only conductors with a relatively small diameter can be easily in the required manner according to the desired winding scheme by the Loop through the adjacent coil.

Die Erfindung soll nun speziell bei Transformatorwicklungen für hohe Leistungen und Stromstärken in Anwendung kommen. Nach der Erfindung wird die Wicklung so ausgebildet, daß jede Scheibenspule zumindest einen Hauptleiter stärkeren Querschnitts, der in der Fläche dieser Spule verbleibt und aus parallelen Teilleitern besteht, und mindestens einen parallel dazu gewickelten Hilfsleiter kleineren Querschnitts enthält, der zur Bildung von in andere Scheibenspulen eindringenden Kopplungswindungen dient. Auf diese Weise wird erreicht, daß die notwendigen Querschnitte für hohe Stromstärken ohne Erschwerung der Wickelarbeit verwendet werden können und trotzdem die gewünschte starke kapazitive Kopplung der Spulen untereinander vorhanden ist. Eine solche kapazitive Kopplung wird bekanntlich angestrebt, um eine möglichst gleichmäßige Potentialverteilung zwischen den Enden der Wicklung beim Auftreten von Stoßspannungen, d. h. von Spannungswellen mit steiler Vorderflanke, zu erzielen. Im allgemeinen wird für den beabsichtigten Zweck ein einziger Hilfsleiter genügen, der dem aus einzelnen Teilleitern zusammengesetzten Hauptleiter parallel geschaltet ist, so daß die Wicklung, wenn man die Hauptleiter als einen Einzelleiter auffaßt, insgesamt aus zwei parallelen Leitern besteht. Die Windungen des Hilfsleiters können auf verschiedene Weise in der Wicklung angeordnet werden.The invention is now specifically for transformer windings for high Performances and currents come into use. According to the invention, the winding designed so that each disc coil has at least one main conductor with a thicker cross-section, which remains in the area of this coil and consists of parallel partial conductors, and at least one auxiliary conductor of smaller cross-section wound parallel thereto contains, which is used to form coupling turns penetrating other disc coils serves. In this way it is achieved that the necessary cross-sections for high Amperages can be used without complicating the winding work and anyway the desired strong capacitive coupling of the coils with one another is present. Such a capacitive coupling is known to be aimed for in order to achieve as uniform a coupling as possible Potential distribution between the ends of the winding in the event of surge voltages, d. H. of stress waves with a steep leading edge. In general a single assistant leader will be sufficient for the intended purpose individual sub-conductors composite main conductor is connected in parallel, so that the winding, if one considers the main conductor as a single conductor, as a whole consists of two parallel conductors. The turns of the auxiliary conductor can be different Way to be arranged in the winding.

An den Stellen, an denen Windungen des Hilfsleiters unmittelbar radial nebeneinander liegen, können die Leiter dieser Windungen entweder derart ausgeführt sein, daß sie einander örtlich überkreuzen, oder derart, daß sie einander über nahezu den ganzen Windungsumfang bedecken. In beiden Fällen entstehen in der Wicklung Kanäle, welche ein axiales Hindurchströmen des Kühlmittels durch die Wicklung gestatten, und zwar auch dann, wenn die Windungen der Scheibenspulen ohne Zwischenräume nebeneinander gewickelt sind.At the points where turns of the auxiliary conductor are directly radial are side by side, the conductors of these turns can either be designed in this way be that they cross each other locally, or in such a way that they almost cross each other cover the entire circumference of the coil. In both cases, channels are created in the winding, which allow the coolant to flow axially through the winding, even if the windings of the disc coils are next to each other without any gaps are wrapped.

Die zweite, vorstehend erwähnte Möglichkeit läßt sich bequemer durchführen.The second possibility mentioned above can be carried out more conveniently.

Die Wicklung nach der Erfindung weist auch den Vorteil auf, daß die Verschiedenheit der verwendeten Leiter eine bessere Anpassung der Isolation zwischen den Windungen der Scheibenspulen an die aus Sicherheitsgründen zu stellenden Anforderungen. ermöglicht, so daß auch bei sehr hohen Spannungen die Isolationsprobleme bei gegebenen Radialabmessungen der :Scheibenspulen einfacher zu lösen sind.The winding according to the invention also has the advantage that the Differences in the conductors used allow better insulation adjustment between the windings of the disc coils to the requirements to be made for safety reasons. allows, so that even at very high voltages, the insulation problems are given Radial dimensions of the: disc coils are easier to solve.

Einige Ausfährungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 und 3 Querschnitte durch zwei Ausführungsformen von Scheibenspulen, die aus zwei parallelen Leitern bestehen, ' Fig. 2 und 4 Ausschnitte der Ansichten an den Stellen II-II und IV-IV in Fig. 1 und 3,' Fig. 5 und 6 Querschnitte zweier anderer Ausführungsformen von Scheibenspulen mit zwei parallelen Leitern, wobei die Windungen der parallelen Leiter anders angeordnet sind, Fig. 7 und 9 Querschnitte zweier weiterer Ausführungsformen von Scheibenspulen mit zwei parallelen Leitern und Fig. 8 und 10 Ausschnitte der Ansichten an den Stellen VIII-VIII und X-X in Fig. 7 und 9.Some embodiments of the invention are in the drawings shown schematically, namely Fig. 1 and 3 show cross sections through two embodiments of disc coils, which consist of two parallel conductors, 'Fig. 2 and 4 excerpts the views at the points II-II and IV-IV in Fig. 1 and 3, 'Fig. 5 and 6 cross sections two other embodiments of disc coils with two parallel conductors, the turns of the parallel conductors being arranged differently, FIGS. 7 and 9 cross-sections two further embodiments of disc coils with two parallel conductors and FIGS. 8 and 10 show details of the views at positions VIII-VIII and X-X in FIG Figures 7 and 9.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Wicklung besitzt zwei parallel geschaltete Zweige a und b, die zu Scheibenspulen A, B gewickelt sind. Der Hauptleiter b ist ein Leiter mit großem Querschnitt und besteht aus mehreren parallelen Teilleitern (nicht gezeichnet), die wie bei einem Kabel oder einer Litze miteinander verseilt sind. Als Hilfsleiter a dient ein einzelner Leiter, der dem Hauptleiter b gegenüber einen kleinen Querschnitt besitzt. Der Hilfsleiter a ist in jeder Windung wellenförmig derart gebogen, daß er in axialer Richtung bis in den Bereich wenigstens der nächsten Scheibenspule verläuft; er befindet sich demnach teilweise in der Fläche der Scheibenspule A und teilweise in der Fläche der Scheibenspule B. Die aufeinanderfolgenden Windungen beider Leiter sind mit den fortlaufenden Nummern angedeutet. Die Zeichnung fäßt erkennen, daß der Hauptleiter b in der üblichen Weise gewickelt ist und daß für diesen Leiter die beiden Scheibenspulen A und B zusammen eine übliche Doppelspule bilden, bei der die Scheibenspule A von innen nach außen und die Scheibenspule B von außen nach innen vom Betriebsstrom durchflossen wird. Die Windungen des Hilfsleiters a verteilen sich über beide Scheibenspulen, so daß eine wirksame kapazitive Kopplung zwischen den verschiedenen Windungen der beiden Scheibenspulen erzielt wird.The winding shown in FIGS. 1 and 2 has two branches a and b connected in parallel, which are wound into disc coils A, B. The main conductor b is a conductor with a large cross-section and consists of several parallel sub-conductors (not shown) that are stranded together like a cable or a stranded wire. A single conductor, which has a small cross-section compared to the main conductor b, serves as the auxiliary conductor a. The auxiliary conductor a is bent in a wave shape in each turn in such a way that it extends in the axial direction into the region of at least the next disc coil; it is therefore located partly in the surface of the pancake coil A and partly in the surface of the pancake coil B. The successive turns of both conductors are indicated with the consecutive numbers. The drawing shows that the main conductor b is wound in the usual way and that the two disc coils A and B together form a common double coil for this conductor, in which the disc coil A from the inside to the outside and the disc coil B from the outside to the inside Operating current is flowing through. The turns of the auxiliary conductor a are distributed over both disk coils, so that an effective capacitive coupling is achieved between the various turns of the two disk coils.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Leiter, die zu den unmittelbar radial nebeneinander liegenden Windungen des Hilfsleiters a gehören, einander an bestimmten Stellen örtlich kreuzen.From Fig. 2 it can be seen that the conductors to the immediately radial adjacent turns of the auxiliary conductor a belong to each other at certain Cross locations locally.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Wicklung unterscheidet sich nur darin von der Wicklung gemäß Fig. 1 und 2, daß die unmittelbar radial nebeneinander liegenden Windungen des Mlfsleiters a einander über fast ihren ganzen Umfang decken. Die Scheibenspulen dieser Bauart lassen sich bequemer wickeln als die gemäß Fig. 1 und 2. Auch in diesem Fall erhält man zwischen den Windungen des Hauptleiters Zwischenräume, die ein Durchströmen des Kühlmittels in axialer Richtung ermöglichen.The winding shown in Fig. 3 and 4 differs only in this of the winding according to FIGS. 1 and 2, that the immediately radially adjacent Turns of the conductor a cover one another over almost their entire circumference. The disc coils this type of construction can be wound more conveniently than those according to FIGS. 1 and 2. Also in this one In this case, there are spaces between the turns of the main conductor through which a current flows allow the coolant in the axial direction.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Abwandlungen der Wicklungen gemäß den Fig. 1, 2, 3 und 4, wobei die Windungen des Hauptleiters b in den Scheibenspulen jedesmal zwischen zwei Windungen des Hilfsleiters a liegen. In der Wicklung gemäß Fig. 5 kreuzen die unmittelbar radial nebeneinander gewickelten Windungen des Hilfsleiters a einander, während sie sich bei der Wicklung gemäß Fig. 6 überdecken, und zwar etwa in der in Fig. 2 bzw. 4 angegebenen Weise.FIGS. 5 and 6 show modifications of the windings according to FIGS. 1, 2, 3 and 4, with the turns of the main conductor b in the disc coils each time lie between two turns of the auxiliary conductor a. In the winding according to FIG. 5 cross the turns of the auxiliary conductor that are wound directly radially next to one another a, while they overlap in the winding according to FIG. 6, namely approximately in the manner indicated in Fig. 2 and 4 respectively.

Die Wicklung gemäß Fig. 7 und 8 besteht ebenfalls aus einem Hauptleiter b und einem diesen parallel geschalteten Hilfsleiter a. Diese Wicklung unterscheidet sich darin von der Wicklung gemäß Fig. 1 und 2, daß die Windungen des Hilfsleiters a sowohl in der einen als auch in der anderen axialen Richtung aus der Ebene ihrer Scheibenspule heraustreten, so daß die Windungen über drei Scheibenspulen verteilt sind. Die unmittelbar radial nebeneinander liegenden Windungen des Hilfsleiters a kreuzen einander örtlich.The winding according to FIGS. 7 and 8 also consists of a main conductor b and an auxiliary conductor a connected in parallel. This winding is different from the winding according to FIGS. 1 and 2 in that the turns of the auxiliary conductor a both in one and in the other axial direction out of the plane of their Step out the disc coil so that the turns are distributed over three disc coils are. The turns of the auxiliary conductor lying directly radially next to one another a cross each other locally.

Die Wicklung gemäß Fig. 9 und 10 ist eine Abwandlung der in Fig. 7 und 8 angegebenen Wicklung und unterscheidet sich von dieser darin, daß die Windungen des Hilfsleiters a, die unmittelbar radial nebeneinander liegen, verlaufmäßig einander völlig decken.The winding according to FIGS. 9 and 10 is a modification of that in FIG. 7 and 8 indicated winding and differs from this in that the turns of the auxiliary conductor a, which are located directly radially next to one another, extend to one another completely cover.

Die Wicklungen gemäß den Fig.7, 8, 9 und 10 können auch in der in Fig. 5 bzw. 6 angegebenen Weise ausgeführt werden.The windings according to FIGS. 7, 8, 9 and 10 can also be used in the in Fig. 5 and 6 specified manner are carried out.

Eine Transformatorwicklung gemäß der Erfindung kann auch aus einer Kombination der in den verschiedenen zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen angegebenen unterschiedlichen Scheibenspulen bestehen. Ferner brauchen nicht alle Scheibenspulen der Wicklung die Merkmale der Erfindung aufzuweisen. Schließlich können auch die Windungen des Hilfsleiters a, falls dies erwünscht ist, sich über mehr als drei Scheibenspulen erstrecken.A transformer winding according to the invention can also consist of a Combination of the various embodiments shown in the drawing specified different disc coils exist. Furthermore, not all need Disc coils of the winding have the features of the invention. In the end the turns of the auxiliary conductor a, if so desired, can also extend over extend more than three disc coils.

Claims

PATENT CLAIM- i ranstormatorwicxiung rur none i, eistungen and current intensities with disc coils, which are wound from parallel, radially adjacent turns forming partial conductors, with one or more conductors to increase the capacitive coupling to the area of at least one other disc coil and at the same time in its output coil Leave space for coupling turns of another disc coil, characterized in that each disc coil contains at least one main conductor of a thicker cross-section, which remains in the surface of this coil and consists of parallel partial conductors, and at least one auxiliary conductor of smaller cross-section, wound in parallel, which is used to form into others Disc coils penetrating coupling windings is used. Documents considered: Austrian Patent No. 198 826; French patent specification No. 1102 719.