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Transformatorwicklung für hohe Leistungen und Stromstärken Die Erfindung,
betrifft eine Transformatorwicklung für hohe Leistungen und Stromstärken mit aus
Scheibenspulen gebildeten Doppelspulen, die aus wenigstens zwei ineinandergewickelten,
radial nebeneinanderliegende Windungen bildenden Leitern bestehen, von denen der
eine als Hauptleiter stärkeren Querschnitt besitzt und so gewickelt ist, daß der
Strom durch die eine Hälfte jeder Doppelspule von innen nach außen und durch die
andere Hälfte von außen nach innen fließt, und der andere zur Vergrößerung der kapazitiven
Kopplung dienende Leiter einen kleineren Querschnitt aufweist.
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Es ist bereits bekannt, eine Transformatorwicklung mit aus parallelen
Stromleitern bestehenden Scheibenspulen auszubilden; und es ist weiterhin bekannt,
einen Hauptstromleiter stärkeren Querschnitts mit einem (keinen Strom führenden)
Leiter kleineren Querschnitts zusammenzuwickeln. Dieser lediglich als kapazitiver
Schirm wirkende Leiter dient zur Vergrößerung der kapazitiven Kopplung und ist daher
nur einseitig mit der Wicklung verbunden; er führt demnach keinen Strom, sondern
liegt lediglich an Spannung.
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Die Erfindung bezweckt, eine Transformatorwicklung der obenerwähnten
Art zu schaffen, welche sich nicht nur für hohe Spannung, sondern auch für große
Stromstärken eignet und bequem derart ausgeführt werden kann, daß sie in jedem vorkommenden
Falle eine sehr wirksame kapazitive Kopplung und eine gute Lösung der dabei auftretenden
Isolationsprobleme ermögBeht. Bei der Wicklung nach der Erfindung ist der Kopplungsleiter
als zusätzlicher Teilleiter parallel zu dem aus Teilleitern bestehenden Hauptleiter
geschaltet und derart durch die Wicklung geführt, daß zwischen den Windungen des
Kopplungsleiters und den benachbarten Windungen des Hauptleiters im Betriebe eine
Spannungsdifferenz besteht, die größer als eine Windungsspannung ist.
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Mit den bekannten Wicklungen hat die Wicklung gemäß der Erfindung
den Vorteil gemeinsam, daß sich der Leiter kleineren Querschnitts leicht auf jede
beliebige Weise in die Wicklung legen läßt. Dem Bekannten gegenüber bietet
jedoch die Erfindung noch weitere Vorteile: Sämtliche Leiter dienen zur Stromführung,
so daß der Kupferfüllfaktor maximal sein kann; die WickIung läßt sich also kleiner
ausführen; außerdem sind die zwischen benachbarten Windungen im Betriebe herrschenden
Spannungsunterschiede ganz eindeutig bestimmt, so daß die kapazitive Kopplung mit
Rücksicht auf die zu verwendende Isolation optimal gewählt werden kann.
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Demgegenüber ist bei einer der bekannten Wicklungen die Möglichkeit
durchaus gegeben, daß gefährliche Spannungsunterschiede auftreten, die eine entsprechend
starke Isolation benötigen. Das bedeutet, daß die Kopplungsspule mit der für sie
erforderlichen Isolation verhältnismäßig viel Raum beansprucht, der dann für den
nutzbaren Kupferquerschnitt verlorengeht.
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Im allgemeinen wird es bei der erfindungsgemäßen Wicklung genügen,
einen einfachen Kopplungsleiter zu verwenden, so daß die Wicklung aus zwei parallel
geschalteten Leitern besteht, wenn man davon absieht, den Hauptleiter bei sehr großen
Stromstärken zwecks leichteren Wickelns auch aus mehreren parallel geschalteten
Einzelleitern herzustellen. Die Wicklung kann nötigenfalls auch mit mehr als nur
einem Kopplungsleiter ausgeführt werden. Die Windung ,en des Kopplungsleiters können
auf verschiedene Weise in die Wicklung gelegt werden. Wenn die Wicklung aus zwei
parallelen Leitern besteht, wobei Anfang und Ende des in der betreffenden Gruppe
von Scheibenspulen vorhandenen Hauptleiters sich an der zylindrischen Wicklungsgrenzfläche
oder in ihrer Nähe befinden, so kann Anfang und Ende des Kopplungsleiters an derselben
Stelle angeordnet sein. Man kann aber auch Anfang und Ende des Kopplungsleiters
an Stellen zwischen den beiden zylindrischen Grenzflächen anordnen. Ferner sind
Wicklungsausfährungen
möglich, bei denen sich die Anfänge von Hauptleiter
und Kopplungsleiter an oder in der Nähe der gleichen zylindrischen Wicklungsgrenzfläche
befinden und die Enden von Hauptleiter und Kopplungsleiter auch an oder in der Nähe
der gleichen zylindrischen Grenzfläche liegen. Die beiden Leiter brauchen aber nicht
an ein- und derselben zylindrischen Grenzfläche zu beginnen und zu enden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von Wicklungen nach
der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Querschnitt
eines Teils einer Gruppe von vier Scheibenspulen, die gemäß der Erfindung
je
aus einem aus mehreren Teilleitern bestehenden Hauptleiter und einem einfachen
Kopplungsleiter bestehen, wobei der Kopplungsleiter an oder in der Nähe einer anderen
zylindrischen Grenzfläche der Wicklung anfängt und endet als der Hauptleiter, Fig.
2 das elektrische Schaltbild gemäß Fig. 1,
Fig. 3 das elektrische Schaltbild
einer Abwandlung von Fig. 2, Fig. 4, 5, 6 und 7 je ein elektrisches
Schaltbild von vier Abwandlungen eines Teiles einer Wicklung, deren Kopplungsleiter
an Stellen zwischen den beiden zylindrischen Grenzflächen dieses Wicklungsteiles
beginnt und endet, und Fig. 8, 9 und 10 je ein elektrisches Schaltbild
von drei Ausführungsformen eines Teiles einer Wicklung, bei welcher die Anfänge
von Hauptleiter und Kopplungsleiter an oder in der Nähe derselben zylindrischen
Grenzfläche liegen und die Enden dieser Leiter sich ebenfalls an oder in der Nähe
der gleichen zylindrischen Grenzfläche befinden.
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Die in Fig. 1 dargestellte Wicklung enthält eine Gruppe von
vier Scheibenspulen A, B, C und D, die zwar jeweils
über ihre ganze Radialabmessung dieselbe Wickelrichtung besitzen, aber abwechselnd
entgegengesetzt gewickelt sind. Jede Scheibenspule besteht aus zwei in der Wicklung
parallel geschalteten Leitern a und b, die zusammengewickelt sind und von
denen der Leiter a sich aus einer großen Zahl paralleler Teilleiter zusammensetzt,
wobei die Teilleiter ebenso wie die Adern eines Kabels in bezug auf die Mittellinie
des zusammengesetzten Leiters einen bestimmten Schritt aufweisen können. Der Leiter
b jedoch ist ein Einzelleiter. Der Querschnitt des Hauptleiters a ist verhältnismäßig
groß, derjenige des Leiters b, der den Kopplungsleiter darstellt, dagegen
klein, so daß sich der letztere bequem entsprechend dem jeweils gewünschten Wickelschema
in die Spulen der Spulengruppe A, B, C, D einfügen läßt.
Der Hauptleiter a ist in üblicher Weise im Zickzack gewickelt. Die Reihenfolge der
Windungen des Hauptleiters a und des Kopplungsleiters b sind durch Ziffern
angedeutet. Aus den Fig. 1 und 2 geht hervor, daß, wenn man annimmt, daß
der Beginn (Windung la) und das Ende (Windung 24a) des Hauptleiters der vier Spulen
A, B, C, D sich in der Nähe bzw. an der Innenseite (oder
der Außenseite) der Wicklung befinden, der Beginn (Windung 1 b) und das Ende
(Windung 24 b) des Kopplungsleiters an bzw. in der Nähe der Außenseite (bzw.
der Innenseite) der Wicklung liegen. Der Kopplungsleiter fängt an dem einen Ende
der Scheibenspule B an, läuft dann zur Spule A,
danach zur Spule
D und schließlich zur Spule C. In allen Spulen erstreckt sich
der Kopplungsleiter mit unmittelbar aufeinanderfolgenden Windungen über die ganze
Radialabmessung dieser Spulen. Die Wicklung gemäß Fig. 3 ännelt derjenigen
nach Fig. 2, unterscheidet sich aber dadurch, daß der Kopplungsleiter an einer Seite
der Scheibenspule D
beginnt und in der Nähe der gleichen Seite der Scheibenspule
A endet.
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Von dem in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Wicklungstyp
sind viele Abwandlungen möglich, wobei sich der Kopplungsleiter in einigen Spulen
des betreffenden Satzes zuerst nur über einen Teil ihrer Radialabmessung erstreckt,
sich dann in anderen Spulen fortsetzt und schließlich in die ersterwähnte Spule
wieder zurückkehrt.
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Die Wicklungen gemäß Fig. 4, 5, 6 und 7 haben
gemeinsam, daß der Kopplungsleiter an Stellen zwischen den zylindrischen Wicklungsgrenzflächen
beginnt und endet. Sie unterscheiden sich voneinander dadurch, daß in Fig. 4 der
Kopplungsleiter b in der Spule A beginnt und in der Spule
C endet, in Fig. 5
in der Spule B beginnt und in der Spule
C endet, in Fig. 6 in der Spule C beginnt und in der Spule
B endet und in Fig. 7 in der Spule D sowohl beginnt als auch endet.
In den Fig. 4, 6 und 7 liegt der Anfang des Kopplungsleiters in der
ßfitte zwischen den be-
treffenden Grenzflächen; in Fig. 5 beginnt
der Kopplungsleiter, von der einen Grenzfläche ab gerechnet, an einem Viertel der
Radialabmessung der Spule. Hieraus geht hervor, daß die Lage von Anfang und Ende
des Kopplungsleiters zwischen den Grenzflächen frei gewählt werden kann. Auch von
diesem Wicklungstyp sind noch sehr viele weitere Abwandlungen möglich.
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Schließlich stellen die Fig. 8, 9 und 10 Wicklungen
dar, bei denen der Hauptleiter und der Kopplungsleiter an Punkten an oder in der
Nähe derselben zylindrischen Grenzfläche der Wicklung anfangen und an Punkten an
oder in der Nähe derselben Grenzfläche der Wicklung enden. In Fig.
8 liegt der Anfang des Kopplungsleiters in der Spule A und sein Ende
in der Spule D. Die aus unmittelbar aufeinanderfolgenden Windungen bestehenden
Teile des Kopplungsleiters erstrecken sich in allen Spulen nur über Teile von derselben
Radialabmessung. In Fig. 9 beginnt der Kopplungsleiter in der Spule
C und durchläuft zuerst diese Spule und danach die Spulen B,
A
und D vollständig. Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform,
bei welcher die Anfänge der beiden Leiter a und b sich an der einen zylindrischen
Grenzfläche und ihre Enden sich an der anderen zylindrischen Grenzfläche der Wicklung
befinden. Auch von diesem Wicklungstyp sind wieder viele weitere Ausführungsformen
möglich.