DE1258967B

DE1258967B - Transformator mit mehreren in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Stammwicklungsteilen

Info

Publication number: DE1258967B
Application number: DE1960L0037635
Authority: DE
Inventors: Dipl-Math Gottfried Broszat
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-11-28
Filing date: 1960-11-28
Publication date: 1968-01-18

Description

Transformator mit mehreren in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Stammwicklungsteilen Häufig werden Transformatoren für mehrere Spannungsbereiche benötigt, die durch entsprechende Schaltmaßnahmen innerhalb der Wicklungen eingestellt werden. Besonders wirtschaftlich ist eine Transformatorausführung, wenn sich die gewünschten Spannungsbereiche ungefähr im Verhältnis 1:2 oder 1:2:4 oder 1:3 usw. verhalten, da hier für jede Spannung eine bestimmte Reihen- bzw. Parallelschaltung von Wicklungsteilen angewendet wird, so daß das eingebrachte Kupfer optimal ausgenutzt werden kann. Zur Feineinstellung der gewünschten Spannung werden dann noch zusätzliche, in jedem Schaltzustand der Stammwicklung zuschaltbare Grob-und Feinwicklungen vorgesehen.
Die F i g. 1 zeigt die Prinzipschaltung eines solchen Wicklungsaufbaus mit n = 2 Stammwicklungsteilen, d. h. die einstellbaren Ausgangsspannungen verhalten sich etwa wie 1: 2. Hierbei sind mit 1 und 2 die beiden Stammwicklungsteile, mit 3 das Grobwicklungs-und mit 5 das Feinwicklungsteil bezeichnet. Im Beispiel a liegen die Wicklungsteile 1 und 2 in Reihe, während sie im Fall b parallel geschaltet sind.
In F i g. 2 ist in einer üblichen Anordnung die örtliche Lage der Wicklungen zueinander in einem schematischen Kernfensterschnitt dargestellt. Die beiden axial übereinanderliegenden Stammwicklungsteile 1 und 2 umschließen konzentrisch die Unterspannungswicklung 16, konzentrisch darüber liegt die Grobwicklung 3, ganz außen die Feinwicklung 5. Die Ausleitungen 7 und 8 der beiden Stammwicklungsteile werden axial längs dieser Teile herausgeführt. Hierbei müssen die Ausleitungen 7 und 8 gegen die Anfänge der Wicklungsteile 1 und 2 für die volle Spannung eines Teiles isoliert werden. Insbesondere wird diese Isolation bei auftreffenden Stoßspannungswellen extrem beansprucht, so daß ein erhöhter Raumaufwand notwendig ist.
Nun ist schon eine Wicklungsanordnung bekannt, bei der eine Sekundärwicklung Anzapfungen enthält, die zu einem außenliegenden Verbindungsumsteller führen, dessen Kontakte zwei solcher Anzapfungen miteinander verbinden, wobei radial über dieser Sekundärwicklung noch eine weitere Wicklung liegt, die in zwei Teile (Ringe) aufgeteilt ist, so daß zwischen diesen Teilen die Anzapfungen der innenliegenden Wicklung ohne besondere Maßnahmen radial herausgeführt werden können. Da es sich in dem bekannten Fall aber um einen Verbindungsumsteller mit verhältnismäßig geringem Umstellbereich der verbindenden Anzapfungen handelt, ist sowohl die Spannung zwischen den einzelnen Anzapfungen als auch die Spannung am Abstand der zur Umstellung axial in 2 Teile unterteilten Sekundärwicklung sehr gering, so daß man die radiale Herausführung ohne übergroße axiale Ringspalte zwischen den unterteilten Wicklungen bzw. ohne besondere Isolationsmaßnahmen vornehmen kann.
Des weiteren ist eine Wicklungsanordnung bekannt, bei welcher eine Oberspannungswicklung mit Mitteneingang zwischen zwei konzentrischen Unterspannungswicklungen oder -wicklungsteilen liegt, wobei die Zuleitung zur Oberspannungswicklung durch einen Ringspalt in der äußeren Unterspannungswicklung hindurchgeführt und dieser Ringspalt von einer festen Isolation vollständig ausgefüllt ist.
Hier ist die Wicklung, deren Zuleitung radial durch einen Spalt zwischen axial unterteilten Teilen einer äußeren konzentrischen Wicklung hindurchgeht, nicht unterteilt, wie es voraussetzungsgemäß bei der Erfindung der Fall ist, und besitzt deshalb nur eine Ausleitung.
Sind dagegen bei einer Anordnung gemäß F i g. 2 die Spannungen zwischen den Ausleitungen der innenliegenden Wicklungen in der Größenordnung der Phasenspannung eines Hochspannungsnetzes, so müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. Hierbei treten zwischen .den Ausleitungen 7 und 8 die gleichen hohen Spannungen auf, wie längs des Abstandes 9 zwischen den Wicklungsteilen 1 und 2. Sie sind gleich dem maximal über der ganzen Wicklung 1 bzw. 2 auftretenden beträchtlichen Spannungsabfall. Will man nun, um am radialen Isolationsabstand zwischen den Wicklungen 1 und 3 bzw. 2 und 4 zu sparen, die Leiter 7 und 8 radial durch den freien Ringspalt zwischen den Grobwicklungsteilen 3 und 4 bzw. den Feinwicklungsteilen 5 und 6 nach außen führen, so müßte der Abstand 9 zwischen den Stammwicklungsteilen nur mit Rücksicht auf die radial herausgeführten Ausleitungen 7 bzw. 8 viel größer vorgesehen werden als ohne diese radiale Herausführung, so daß ganz erheblicher axialer Raum für die Wicklung verlorenginge und der Wicklungsfüllfaktor einer solchen Anordnung unwirtschaftlich schlecht würde. Die Zuleitungen 7 bzw. 8 bilden nämlich wegen ihrer dünnen zylindrischen Form ein solches starkes zylindrisches Eigenfeld nach dem radialen Abbiegen von 1 bis 2, daß sie ohne besondere Vorkehrungen eine erhebliche Vergrößerung des Abstandes 9 erzwingen.
Die Erfindung schafft nun hier Abhilfe .durch Isolationsmaßnahmen, die es gestatten, den in F i g. 2 nur zwischen den benachbarten Stirnseiten der Wicklungen 1 und 2 elektrisch erforderlichen Mindestabstand unvergrößert zu belassen und trotzdem an diesen Stirnseiten die Zuleitungen 7 und 8 radial herauszuführen.
Sie betrifft einen Transformator mit mehreren in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Stammwicklungsteilen, über denen radial nach außen benachbarte Wicklungen angeordnet sind, die ebenfalls in gleich viele, in axialer Richtung nebeneinanderliegende Teile aufgeteilt sind, welche jeweils um ein gleiches Maß gegenüber der Länge des Stammwick-Iungsteiles gekürzt sind, wobei die zu den einander zugekehrten Stirnseiten .der innenliegenden Stammwicklungsteile führenden Zuleitungen zwischen den außenliegenden Wicklungsteilen radial nach außen geführt sind, bei welchem erfindungsgemäß der zwischen beiden einander zugekehrten Enden der außenliegenden Wicklungsteile vorhandene Teilungsspalt symmetrisch zur Teilungsebene mit Außenflansch-Winkelringen in der Weise unterteilt ist, daß zwischen jeweils unterschiedliches Potential führenden Wicklungsteilen, Zuleitungen bzw. Wicklungsteilen und Zuleitungen mindestens ein Winkelring liegt.
Bei der Anwendung der Erfindung ergeben sich weitere Vorteile durch die Verbesserung der Streuverhältnisse, insbesondere wenn ebenfalls die Unterspannungswicklung entsprechend der Stammwicklung unterteilt wird. Hierbei sind sämtliche Wicklungen in entsprechend viele Teile axial unterteilt, wobei die Teile in jeder Gruppe konzentrisch und in .der axialen Lage symmetrisch zueinander angeordnet sind, so daß die Streuung und die Kräftebeanspruchung am kleinsten wird.
Außerdem können die Wicklungen, wenn sie und ihre Ausleitungen nach der Erfindung ausgeführt sind, nicht nur zur Spannungsumstellung und Regelung verwendet werden, sondern sie können auch unabhängig voneinander in verschiedenen Systemen betrieben werden.
Bei höheren Spannungsdifferenzen zwischen den axial nebeneinanderliegenden Wicklungsteilen ist es zweckmäßig, die einander zugekehrten Randspulen an den Stirnflächen verstärkt zu isolieren, gegebenenfalls auch die Wicklungsteile auf eigene Tragzylinder zu wickeln.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand des durch die F i g. 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiels der Erfindung noch näher erläutert.
Wie die F i g. 3 erkennen läßt, sind hierbei die Ausleitungen 7 und 8 durch die Zwischenräume 1® und 11 zwischen den räumlich voneinander getrennt angeordneten Wicklungsteilen 3, 4 und 5, 6 hindurchgeführt. Die Wicklungsteile 3, 4 dienen dabei z. B. als Grobwicklung, während die Wicklungsteile 5, 6 als Feinwicklung ausgebildet sind. Die Spannungseinstellung kann dabei unter Last und Spannung oder durch Umsteller spannungslos vorgenommen werden.
Die Ausführung der Isolation im Bereich der Wicklungsausleitungen ist in F i g. 4 dargestellt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind die einander benachbarten Randspulen 12 und 13 der Wicklungsteile 1 und 2 an ihren Stirnflächen verstärkt isoliert, und der Zwischenraum 9 zwischen den beiden Wicklungen 1 und 2 ist weiterhin durch entgegengesetzt aufeinandergelegte Winkelringe 14, 15 unterteilt. Diese Maßnahme erlaubt eine Verringerung des Abstandes zwischen diesen beiden Spulen 12 und 13 und damit der entsprechenden Wicklungsteile. Damit läßt sich auch .der Abstand zwischen den Wicklungsteilen 3 und 4 der Unterspannungswicklung entsprechend verringern, der ebenfalls durch Winkelringe bzw. Gruppen von Teilwinkelringen 18, 18' und 19, 19' isoliert ist.
Die Ausleitungen 7 und 8 sind selbstverständlich so verlegt, daß sie den nötigen Abstand und die nötige Isolation gegenüber den Wicklungsteilen 3 und 4 und den zu diesen Teilen führenden Leitungen haben. Dieser Isolationsaufbau ist somit völlig symmetrisch. Man erhält eine Wicklungsanordnung, bei der im Prinzip zwei Stammwicklungsgruppen auf einem Schenkel angeordnet sind, die auch jeweils eigene Tragzylinder besitzen können und die, ohne sich zu stören, parallel und in Serie oder auch gänzlich unabhängig voneinander betrieben werden können. Gemäß diesem Prinzip lassen sich auch mehr als zwei voneinander unabhängige und vertikal übereinanderliegende Wicklungsgruppen aufbauen. So können z. B. bei drei Gruppen zu je 20 kV durch Parallelschaltung 20 kV und durch Serienschaltung 60 kV erreicht werden.
Die Stammwicklungsteilekönnen dabei als Sagen-oder Scheibenspulenwicklung ausgeführt sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Transformator mit mehreren in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Stammwicklungsteilen, über denen radial nach außen benachbarte Wicklungen angeordnet sind, die ebenfalls in gleich viele in axialer Richtung nebeneinanderliegende Teile aufgeteilt sind, welche jeweils um ein gleiches Maß gegenüber der Länge des Stammwicklungsteiles gekürzt sind, wobei die zu den einander zugekehrten Stirnseiten der innenliegenden Stammwicklungsteile führenden Zuleitungen zwischen .den außenliegenden Wicklungsteilen radial nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen beiden einander zugekehrten Enden der außenliegenden Wicklungsteile (3; 4, 5, 6) vorhandene Teilungsspalt (9, 10., 11) symmetrisch zur Teilungsebene mit Außenflansch-Winkelringen in der Weise unterteilt ist, daß zwischen jeweils unterschiedliches Potential führenden Wicklungsteilen (1, 2, 3, 4, 5, 6), Zuleitungen (7, 8) bzw. Wick Jungsteilen und Zuleitungen mindestens ein Winkelring (14-, 15, 18, 19) liegt (F i g. 3 und 4).
2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten ein Teil der Winkelringe aus mehreren ineinandergeschachtelten Teilwinkelringen (18, 18', 19, 19') besteht (F i . 4)-CD 3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial nebeneinanderliegenden benachbarten Wicklungsteile (12, 13), zwischen denen verschiedene Spannungen auftreten, gegeneinander auf den einander zugekehrten Stirnflächen verstärkt isoliert sind (F i g. 4). 4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axial nebeneinanderliegenden Stammwicklungsteile (1, 2) jeweils auf einen eigenen Tragzylinder gewickelt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 374 501, 438 788, 443199, 559 897, 724 648; deutsche Auslegeschrift Nr. 1025 063; deutsche Patentanmeldung S 10 920 (bekanntgemacht am 12. B. 1954); schweizerische Patentschrift Nr. 138 414; französische Patentschriften Nr. 840161, 1113 514; »Elektro-Anzeiger«, Essen, 1959, Nr.36/37, S.22.