-
Eingängige Scheibenspulenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen
Die Patentanmeldung L 37554 VIII b / 21d 2 betrifft eine eingängige Scheibenspulenwicklung
für Transformatoren oder Drosselspulen, bei der zur Verbesserung der Stoßspannungsverteilung
eingangsseitig im Vergleich zu den normal geschalteten Hauptspulen nur wenige Vorspulen
vorgeschaltet sind, wobei eine im Innern des Vorspulenabschnittes liegende Vorspule
galvanisch an den Schirmring angeschlossen ist und alle Vorspulen ebenfalls eingängig
und in gleichem Wicklungssinn ausgeführt sind.
-
Zur Verringerung der Stoßspannungsbeanspruchung von Wicklungen ist
bereits bekannt, die kapazitive KoppIung von Windungen im Eingangsbereich zu erhöhen.
Bei Scheibenwicklungen ist es zu diesem Zweck bekannt, die Scheibenspulen nach einem
über die ganze Wicklung sich mehrmals wiederholenden System zu verschachteln, beispielsweise
die zweite Spule als Eingangsspule zu benutzen, diese mit nach innen gerichtetem
und anschließend die erste Spule mit nach außen gerichtetem Wickelsinn zu durchlaufen,
sodann in gleicher Weise die vierte Spule nach innen und die dritte Spule nach außen,
die sechste Spule nach innen und die fünfte Spule nach außen zu durchlaufen usw.
Dabei kann der Wickelsinn auch insgesamt gerade entgegengesetzt sein.
-
Es ist auch eine Spulenschaltung bekannt, bei der zunächst die erste
Spule normal von außen nach innen, dann die dritte Spule von innen nach außen, sodann
die zweite Spule wieder von außen nach innen und schließlich die vierte Spule von
innen nach außen durchlaufen wird, worauf sich die Anordnung wiederholt. Dabei sind
auch größere Sprünge möglich, wobei die Eingangsspule an weiter innen in der Wicklung
liegender Stelle angeordnet ist, worauf in der Hintereinanderschaltung zunächst
in irgendeiner Rejhenfolge die von der Eingangsspule zum Wicklungsrand zu liegenden
Spulen folgen und dann die von dieser Eingangsspule gegen Wicklungsmitte zu liegenden
Spulen.
-
Es hat sich nun herausgestellt, daß eine derartige Verschachtelung
der ganzen Wicklung im Verhältnis zu dem sich ergebenden Herstellungsaufwand nur
einen unbefriedigenden Erfolg bringt. Insbesondere tritt zwischen der zweiten und
der danebenliegenden dritten Spule eine starke Stoßspannungsbeanspruchung auf, da
diese windungszahlmäßig um die Windungen der ersten Spule auseinanderliegenden Spulen
entgegengesetzten Wickelsinn haben. Schon im normalen Betriebszustand mit Wechselspannungsbeanspruchung
tritt längs der radialen Erstreckung der Wicklung zwischen den beiden Spulen eine
von einem Minimalwert > 0 ansteigende Potentialdifferenz auf, die eine ungleiche
Vorbeanspruchung des Isolationsmediums hervorruft und sich bei Stoßspannungsbeanspruchung
als äußerst gefährlich erwiesen hat.
-
Die Patentanmeldung L37554 VIII b / 21d 2 gibt Maßnahmen an,
wie im wesentlichen diese Nachteile zu beseitigen sind. Die Vorspulen sollen gemäß
der Lehre des Hauptpatentes so zusammengeschaltet werden, daß zwischen je zwei einander
benachbarten Vorspulen längs ihrer radialen Ausdehnung die gleiche Spannungsdifferenz
auftritt.
-
Diese auf den stationären Zustand bezogene Forderung kann nur dadurch
verwirklicht werden, daß sämtliche Vorspulen den gleichen Wickelsinn aufweisen,
also durch Verbindungsleiter aneinander geschaltet sind, die in radialer Richtung
und größtenteils zwischen den Scheibenspulen verlaufen. Derartige Radialverbinder
und längere äußere Umleitungen stören aber das Wicklungsgefüge und bilden wegen
der schwierig durchzuführenden Isolation die häufig die stoßspannungsschwächsten
Stellen einer Wicklung.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten
Nachteile bei Scheibenwicklungen mit Vorspulen zu vermeiden und fertigungstechnisch
besonders günstige Voraussetzungen für eine verbesserte Stoßspannungsverteilung
zu schaffen.
-
Erfindungsgemäß werden zur Lösung dieses Problems bei einer eingängigen
Scheibenspulenwicklung für Transformatoren oder Drosselspulen nach der Patentanmeldung
L 37554 VIII b/ 21d 2 alle eingängigen Vorspulen im entgegengesetzten Wickelsinn
ausgeführt.
Dabei erweist es sich als äußerst vorteilhaft, die Verbindung zwischen zwei durch
eine oder mehrere Spulen räumlich getrennte Vorspulen als Ganz- oder Teilwindung
der trennenden Spule auszuführen. Statt die: Spülenverbindungen einfach auf dem
kürzeren Wege, also axial geradlinig verlaufen zu lässen, wird durch diesen. Vorschlag
die Koppelwirkung zwischen den einzelnen Spulen noch weiter erhöht, da zwischen
den Verbindungen und den Spulen, an denen sie vorbeigeführt werden, meist eine verhältnismäßig
große Windungszahldifferenz besteht.
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im folgenden an
Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
In den. F i g. 1 und 2 ist eine Wicklungsausführung dargestellt, wie
sie etwa bei einfach konzentrischem Spulenaufbau anwendbar ist. Dabei ist mit 45
der an der Stirnseite der Wicklung angeordnete Schirmring bezeichnet, und die-Windüngen
der einzelnen Spulen sind ihrer Reihenfolge nach numeriert. Wie aus den beiden Figuren
hervorgeht, weisen die einander räumlich benachbarten Spulen der Windungszahlen
1 bis 10 und 24 bis -33--gleichen Wickelsinn auf, während die windungszahlmäßig
dazwischengeschaltete Spule (Windungen 11 bis 21) in umgekehrtem Sinne gewickelt
ist. Düich - das gleichsinnige Wickeln der vom Schirmring aus -gerechnet zweiten
und dritten Spule wird der Vorteil erzielt, daß die Potentialdifferenz entsprechend
der konstanten Windungszahldifferenz längs der radialen- Erstreckung der -Spule
zwischen den beiden Spulen praktisch konstant bleibt.
-
F i g.2 zeigt perspektivisch, wie die Wicklung im Bereich des Anschlusses
der Windung 1 an das Eingangspotential ausgeführt ist. Der Übergang von der zweiten-
zur dritten Spule erfolgt hierbei über die Windungen 21; 22- und 23. Die Windung
22 liegt außen auf- der erstgewickelten Spule, sie ist aber nicht als volle Windung
ausgeführt, sondern weist eine Lücke. auf, durch welche die Zuleitung zur ersten
Windung geführt ist. Dadurch, daß die Windung 22 unmittelbar auf der Windung 1 liegt,
wird die ursprünglich nur vom Schirmring aus bewirkte kapazitive Kopplung zwischen
den Windungen 1
und 22- erhöht: Die Ausführungsform nach F i g. 3 entspricht
im wesentlichen derjenigen nach F i g. 1, nur erfolgt die Zuführung zu der in der
zweiten Spule liegenden Eingangswindung durch eine Lücke derjenigen Windung der
ersten Spule hindurch, die axial neben der Eingangswindung liegt, so daß infolge
dieser stirnseitigen Zuleitung die ganze Wicklung auch mit entgegengesetztem Wickelsinn
ausgeführt werden kann.
-
F i g. 2 zeigt die interessierende Teilansicht der ersten Spule vom
Schirmring her gesehen. Man sieht, wie- für den Durchtritt des Eingangsleiters 1
in der Windung 20 eine Lücke gelassen ist.
-
. Wie aus den F i g. 5 und 6 hervorgeht (letztere zeigt die zweite.Spüle,
von oben gesehen), wird die Koppelwirkung dadurch erhöht, daß die Windung 22 unmittelbar
neben die Windung 1 gelegt ist.
-
Bei der in F i g. 7 dargestellten Wicklung wird die kapazitive Kopplung
zwischen den ersten beiden Spulen und.zwischen der zweiten und dritten Spule dadurch
weiter , erhöht,- daß die auf die vorletzte Windung der erstgewicketten Spule folgenden
Windungen in die -' räumlich gesehen - dritte und vierte Spule verlegt -sind und
jeweils die innerste Windung dieser vier Spulen unmittelbar aufeinanderfolgend und
an der Stirnseite endend als Windungslage aufgebracht sind.
-
Wie die F i g. 8 und 9 zeigen, kann die Potentialsteuerung auch noch
auf die nachfolgende dritte, vierte und weitere Spulen ausgedehnt werden. Selbstverständlich
sind für die Schaltung der beiden Eingangsspulen im Prinzip sämtliche bereits diskutierten
Ausführungsformen anwendbar.
-
Die F i g. 10 und 11 (letztere zeigt die erste Spule) bringen eine
noch weitergehende Ankopplung dadurch, daß die Windung 1 in der ersten Spule zwischen
den Windungen 20 und 21 angeordnet ist und in der zweiten Spüle die Windung= ümriiftabär
äüf Windung 2 aufliegt.
-
In F i g. 12 liegt die Eingangsspule an dritter Stelle. Danach wird
in wechselndem Wickelsinn die zweite, erste, fünfte, vierte und -sechste Spule durchlaufen.
Die dritte und vierte Spule, die einander räumlich benachbart sind, weisen gleichen
Wickelsinn auf. Die dabei an der Innenseite notwendigen überleitungen lassen sich
am besten aus F i -g. 13 ersehen,- welche eine Ansicht von der Wicklungsachse aus
zeigt.
-
Nach F i g. 14 folgen die zweite, dritte, erste und vierte Spule aufeinander.
Die Verbindung von der dritten zur ersten Spule kann beispielsweise auch nach F
i g. 1 erfolgen. Auch hier ist wieder darauf geachtet, daß die räumlich aneinanderliegenden
Spulen hoher Windungszahldifferenz gleichen Wikkelsinn haben.
-
Die F i g. 15 ist leicht als eine besondere Fortbildung von F i g.
14 zu erkennen. Der Unterschied besteht vor allem darin, daß von Windungen 31 bis
41 eine zusätzliche stirnseitige Spule durchlaufen wird und die rückführende Lage
auf der Außenseite liegt.
-
Bei F i g.16 liegt die Eingangsspule an vierter Stelle und daran schließt
sich eine .Sturzwicklung von drei Spulen bis zur Stirnseite an. Die Rückführung
erfolgt als äußere Lage.
-
Entsprechend F i g.17 endlich sind die beiden stirnseitigen Spulen
der F i g. 16 miteinander vertauscht, und die Verbindungen sind äußerlich vorgenommen.
Sie können ebensogut entsprechend F i g. 16 geführt werden.