-
Verfahren zur Herstellung einer aus Leitern starken Querschnittes
gebildeten Lagenwicklung in Doppellagenschaltung für Transformatoren und Drosselspulen
Für Transformatoren und Drosselspulen hoher Leistung und Spannung werden Lagen-
oder Spulenwicklungen verwendet, bei denen nicht nur zwischen den Lagen oder Spulen
Ölkanäle vorhanden sind, sondern zusätzlich feste Isolationsschichten aufgebracht
werden, um die Spannungsfestigkeit zwischen den Lagen bzw. Spulen zu erhöhen. Bei
Lagenwicklungen (s. F i g. 1) wurden bisher diese Isolierschichten so aufgebracht,
daß nach Fertigstellung einer Lage der Wicklungsdraht abgeschnitten wird und dann
etwa bei Verwendung von Papierschichten von der Papiervorratsrolle die ablaufende
Papierbahn auf die Wickelbank gelegt und durch Drehung der Wickelbank so viele Papierschichten
aufgewickelt werden, bis die Dicke der gewünschten Lagenisolation erreicht ist.
Dann wird die nächste Drahtlage gewickelt und in gleicher Weise die Papierschichten
aufgebracht, wobei stets zwischen Aufbringen der Drahtlage und Aufbringen der Papierschichten
zur Festlegung der dort vorgesehenen Ölkanäle Preßspanleisten eingelegt werden.
Sodann muß, bevor die folgende Drahtlage gewickelt werden kann, der Drahtanfang
dieser Lage mit dem Drahtende der vorhergehenden verlötet werden.
-
Bei der bisherigen Ausführung einer fortlaufend gewickelten Lagenwicklung
wurde jede einzelne Lage stark konisch gewickelt, so daß zwischen aufeinanderfolgenden
Lagen an der Seite des Übergangs ein kleiner Abstand und auf der Seite der Doppellagenspannung
ein recht großer Lagenabstand vorhanden war, der durch zwischengelegte keilförmige
Isolierstoffleisten gewährleistet wurde. Diese Lösung wäre heute viel zu platzaufwendig;
man legt daher eine elektrisch viel höher beanspruchbare feste Lagenisolation zwischen
die Lagen ein, die im allgemeinen aus einer vielschichtig aufgewickelten Papierbahn
besteht.
-
Bei langen fortlaufenden Lagenwicklungen kann an Platz und Material
gespart werden, wenn eine der linear ansteigenden Spannungsdifferenz zwischen zwei
konzentrisch aufeinanderfolgenden Lagen angepaßte abgestufte oder keilförmige Lagenisolation
eingebracht wird. An dem Ende mit der Lagenverbindung kann auf eine Isolation ganz
verzichtet werden, am anderen Ende liegt jedoch die Doppellagenspannung an, für
die eine ausreichende Isolation vorgesehen werden muß. Es ist bekannt, entweder
mehrere in ihrer Breite abgestufte Isolierstoffbahnen nacheinander oder eine lange
dreieckig zugeschnittene Bahn aufzuwickeln, so daß jede folgende Isolierstofflage
etwas schmaler ist und dadurch insgesamt eine im Querschnitt keilförmige Isolation
aufgebaut wird. Die Lagenisolation kann dann im Randbereich zu Flanschen umgerissen
werden.
-
Bei der Herstellung von schlanken, sehr langen dünndrähtigen Wicklungen,
insbesondere für Vorschaltdrosselspulen für Leuchtstofflampen, ist es bekannt, nach
Art der Kabelisoliertechnik den langen Kern mit einem axialen Vorschub durch eine
mit umlaufenden Drahtvorrats- und Isolierstoffrollen versehene Umspinnanlage durchzuschieben,
so daß gleichzeitig mehrere Wicklungs- und Isolierstofflagen aufgebracht werden.
Eine solche Technik ist bei Wicklungen von Großtransformatoren nicht anwendbar.
-
Bei dünndrähtigen Hochspannungslagenwicklungen, insbesondere von Spannungswandlern,
ist es auch bekannt, am Lagenende gleichzeitig mit den letzten Drahtwindungen mehrere
Lagen Isolierstoff aufzuwickeln, so daß in der Übergangszone zwischen jeder Isolierstofflage
eine Drahtwindung liegt. Auch dieses Verfahren ist bei den dickdrahtigen Wicklungen
von Leistungstransformatoren nicht durchführbar, weil sich die einzeln aufgebrachten
Isolierstofflagen mit jeweils einer Drahtstärke Abstand nicht genügend elastisch
dehnen und nicht an die Drähte anschmiegen können.
-
Es lassen sich erhebliche Arbeitszeiteinsparungen erreichen, wenn
ohne das bisher übliche Abschneiden der Drähte nach jeder Drahtlage ausgekommen
werden kann, wodurch auch die Maschinen besser ausgenutzt und die Fehlerquellen,
die bei Lötstellen auftreten können, vermieden werden.
-
Besonders bei Verwendung von mehreren parallelen Drilleitern erfordert
das Abschneiden und
Wiederanlöten einen erheblichen Zeitaufwand
und Stillstand der Maschine. Außerdem ergeben die Blocklötstellen (= leitende Verbindung
aller Einzeldrähte) Zusatzverluste, die sonst vermieden werden.
-
Bei der bisher bekannten Fertigungsart wird außerdem deshalb viel
Zeit verwendet, weil die Drahtlagen und die Papierlagen nacheinander aufgewickelt
werden müssen. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen schnellen Fertigungsablauf
zu erreichen, bei dem Draht- und Papierlagen gleichzeitig aufgewickelt und außerdem
die Lötstellen weitgehend vermieden werden können.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer aus Leitern
starken Querschnittes gebildeten Lagenwicklung in Doppellagenschaltung für Transformatoren
und Drosselspulen mit zwischen den einzelnen Drahtlagen durch Leisten festgelegten
Ölkanälen und mit über die axiale Länge gestufter bzw. keilförmig ausgebildeter
Lagenisolierung, wobei der Lagenübergang mindestens bei jeder zweiten Lage durch
fortlaufendes Wickeln gleichzeitig mit dem Wickeln der Lagenisolierung hergestellt
wird. Erfindungsgemäß werden vom Lagenübergang ausgehend die Leiterwindungen axial
nebeneinander gewickelt und gleichzeitig Isolierstoffwindungen axial zum Lagenübergang
um mehrere Leiterbreiten versetzt mit abnehmender Bahnbreite übereinander aufgewickelt,
deren innerhalb der Drahtlage verlaufende axiale Mindestbreite der axialen Versetzung
der von der breitesten Isolierstoffbahn gebildeten Keilspitze zum Lagenübergang
entspricht.
-
An Hand der Figuren soll die Erfindung verdeutlicht werden: Zum besseren
Verständnis sind die nacheinanderfolgenden Zeitphasen mit 1, 2, 3 ... bezeichnet,
wobei zwei gleiche Zeitzeichen - etwa das Zeitzeichen »3« bei der Papierlage und
bei der Drahtlage - zum Ausdruck bringen sollen, daß das Aufbringen dieser Teile
gleichzeitig erfolgen muß. Man beginnt in jedem Fall von unten links oder rechts
auf der Wickelbank die erste Drahtlage 1 zu wickeln.
-
F i g. 1 zeigt eine Wicklung, die nach dem bekannten Verfahren gewickelt
ist. Zuerst wird die Drahtlage 1 auf der Wickelbank aufgebracht; dann werden die
Leisten 2 angebracht und darauf im Fall der Lagenwicklung zuerst die Papierschicht
3 und dann die Lage 4 aufgewickelt. Dann wird die Lagenverbindung 1/4 gelötet. Diese
Fertigungsgänge setzen sich mit zunehmender Lagenzahl fort. Es werden wiederum die
Leisten 5, die Papierschicht 6 und die daraufliegende Drahtlage 1 aufgebracht, wobei
diese Drahtlage den gleichen Wickelsinn hat wie die zuerst gewickelte Drahtlage
1, so daß gleiche Bezugszeichen gewählt werden können.
-
Die hier vorhandene Lagenverbindung wird mit 4,!1 bezeichnet. Will
man den Wickelsinn mit berücksichtigen, so stellen die Bezeichnungen 1 bis-
6 gleichzeitig die Hintereinanderfolge der einzelnen Fertigungsgänge dar.
Die Wicklung setzt sich also in der Periode 1 bis 6 fort.
-
Die F i g. 2 und 3 zeigen nun Beispiele nach der Erfindung.
-
F i g. 2 zeigt die Ausbildung einer keilförmigen Lagenisolation, bei
welcher sich die keilförmig zugeschnittenen Isolierstoffbahnen zweier aufeinanderfolgender
Lagenisolationen zu einer Rechteckbahn ergänzen, so daß die Isolierung abfallos
ausgenutzt werden kann. Außerdem ist im gezeigten Beispiel kein Umwickeln jeder
zweiten Bahnhälfte notwendig, sondern es wird stets mit dem schmalen Bahnende aufzuwickeln
begonnen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft folgendermaßen: Es wird zuerst
die Drahtlage 1 von links nach rechts gewickelt; darauf werden die Leisten 2 am
Umfang angebracht. Der letzte rechtsliegende Draht der Drahtlage wird nun gemäß
der Erfindung hochgekröpft, auf die Leiste 2 gelegt und auf dieser Leiste ohne Lötstellen
weitergewickelt, indem die Drahtlage 4 von rechts nach links zu wickeln begonnen
wird. Wenn nun die ersten Windungen oder auch nur ein Teil der ersten Windung aufgewickelt
sind, wird während des Wickelprozesses die Isolationsschicht 3 aufgebracht, und
zwar mit keilförmigem Querschnitt, so daß auf der rechten Seite die Keilspitze liegt.
Dadurch ist im rechten Teil der F i g. 2 schon zu einem Zeitpunkt die feste Isolationsschicht
vollständig, an welche die Drähte der Lage 4 auf diese Isolationsschicht auflaufen.
Stets ist also die Isolationsschicht 3 schon aufgebracht, wenn sich im Verlauf der
weiteren Fertigung die entsprechende Drahtwindung 4 auf diese Schicht anlegt, so
daß man mit der Herstellung der Isolierschicht 3 früher fertig ist als mit der Herstellung
der Wicklungslage 4. Dieser Vorgang ist bei geeigneter Auswahl der Dicke einer Einzelschicht
möglich, wenn die Zahl der Isolationseinzelschichten kleiner als die Windungszahl
einer Lage ist.
-
Die zylindrische Papiervorratsrolle wird, nachdem das Wickeln der
Lage 4 von rechts nach links begonnen ist, durch Abziehen der obersten Papierbahn
und Auflegen dieser Bahn auf den Wickeldorn bzw. den aufgewickelten Wicklungsteil
mit der Wickelbank verbunden, so daß durch die Drehung der Wickelbank die Papierbahn
von der Vorratsrolle abläuft.
-
Damit nun eine keilförmige und keine zylindrische Papierschicht entsteht,
gleitet ein Schneidmesser auf der Papiervorratsrolle entlang, und zwar zweckmäßig
an der Stelle, wo sich gerade die erste Papierbahn von der Vorratsrolle abhebt,
und schneidet die Papierbahn durch. Es wird dabei durch einen axialen Vorschub des
Schneidmessers dafür gesorgt, daß das Schneidmesser auf der Vorratsrolle so entlanggeführt
wird, daß es von der Vorratsrolle durch die Drehung der Wickelbank die Papierlagen
so durchschneidet, daß die Schnittkante der auf der Wickelbank aufgewickelten Papierlage
spiralförmig verläuft und die Isolierschicht den gewünschten Keilquerschnitt aufweist.
Dabei bleibt ein nicht auf die Wickelbank auflaufender Rest einer Papierschicht
mit ebenfalls keilförmigem Querschnitt auf der Vorratsrolle, welcher als Lagenisolation
besonders für die nächste Drahtlage 4 verwendet werden kann, nachdem die Leisten
5 auf die Drahtlage 4 aufgelegt sind.
-
Da die ersten Papierbahnen zur Herstellung der Isolation 6 jedoch
zuerst rechts auflaufen, muß der Draht am Ende der Lage von 4 abgeschnitten werden
und erst die Papierisolation 6 fertig aufgewickelt sein, bevor die nächste Lage
1 gewickelt wird. Dann vollzieht sich von dieser Lage 1 ab der gleiche Turnus
wie beschrieben. Bei dieser in F i g. 2 beschriebenen Wicklungsart besteht allerdings
der Nachteil, daß nach jeder zweiten Lage eine Lötstelle - hier mit 4/1 bezeichnet
- vorgesehen werden muß. Diesen Nachteil vermeidet das weitere Erfindungsbeispiel
nach F i g. 3. Hierbei sind wiederum die Bezugszeichen so gewählt, daß diejenigen
Teile, die gleichzeitig
aufgewickelt bzw. aufgebracht werden, gleiche
Bezugszeichen aufweisen.
-
F i g. 3 zeigt ein Beispiel mit einer Keilisolation, bei der überhaupt
keine Lötstelle erforderlich ist. Hierbei muß für die Isolierschichten die Windungszahl
<_ 1%s Leiterwindungszahl sein.
-
Die Drahtlage 1 wird von links nach rechts voll gewickelt; sodann
werden die Leisten 2 aufgelegt und darauf wird, beginnend mit der Verbindungsstelle,
das erste Drittel 3 der nächsten Drahtlage und gleichzeitig die Papierlage 3 aufgewickelt.
Da man mit der Papierlage 3 früher fertig ist als mit der Drahtlage, kann nach dem
Abschneiden des Papiers die Drahtlage 4 voll weitergewickelt werden.
-
Nun werden die Leisten 5 aufgelegt und sodann gleichzeitig die Papierlage
6 und die Drahtlage 6 aufgewickelt. Man ist wiederum mit der Papierlage 6 früher
fertig, so daß das Fertigwickeln des an Lage 6 anschließenden Lagenteils wie bei
Drahtlage 1 erfolgen kann. Es folgt der gleiche Turnus 1 bis 6 wie vorstehend beschrieben.
-
Die Wickelart nach F i g. 3 hat folgende Besonderheit: Die Keilform
der Isolation hat bei gleicher Dicke nur eine Länge von ein Drittel der Lagenlänge.
Ein weiteres Drittel der Isolation ist zylindrisch. Das letzte Drittel der Drahtlage
(auf der Seite der Lagenverbindung) ist ohne Lagenisolation ausgeführt. Hier darf
die Spannungsbeanspruchung nicht höher sein als die Stehstoßspannung. Bis auf diese
Einschränkung und die kleinere Keillänge entspricht die Fertigung genau der Keilisolation
nach F i g. 2, bei der jedoch nach jeder zweiten Drahtlage der Draht abgeschnitten
werden muß.
-
Bei der erfindungsgemäßen Aufbringung der Isolation nach F i g. 2
und 3 wird die Isolation wesentlich besser ausgenutzt als bei der Ausführung nach
F i g. 1; neben einer Fertigungsvereinfachung und einem Sicherheitsgewinn durch
Einschränkung bzw. Vermeidung von Lötstellen wird auch ein geringerer Raumbedarf
für die gesamte Wicklung benötigt.