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Die Erfindung bezieht sich auf eine Röhrenwicklung aus Scheibenspulen
in Doppelspulenschaltung für Transformatoren mit zur kapazitiven Spannungssteuerung
dienenden, nicht stromführenden Windungen von Hilfswicklungen, die zwischen die
Windungen der Hauptwicklung der einzelnen Scheibenspulen gewickelt sind, wobei die
nicht stromführenden Windungen elektrisch von den Windungen der Hauptwicklung isoliert
und innerhalb jeder Doppelspule miteinander verbunden sind.
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Bei einer bekannten Wicklungsanordnung dieserArt für Hochspannungsleistungstransformatoren,
bei der ein statischer Abschirmeffekt bei einem Minimum der Isolierung angestrebt
wird, derart, daß die Gesamtabmessungen des abgeschirmten Transformators kaum größer
sind als diejenigen eines nicht abgeschirmten Transformators gleichen Typs, muß
jede einzelne Windung oder Teilwindung der Hilfswicklung mit einer anderen derartigen
Windung innerhalb der radialen Tiefe der Scheibenspulen zwischen den Spulen verbunden
werden, was herstellungsmäßig äußerst schwierig ist.
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Außerdem ist im bekannten Fall jede Kapazität mit einer Induktivität
behaftet, was im Hinblick auf die Stoßspannungsverteilung ungünstig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bezüglich der Schaltungsverbindungen
leicht herstellbare Wicklungsanordnung zu schaffen, bei der die resultierende Kapazität,
die die Spannungssteuerung bewirkt, induktionsfrei ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Röhrenwicklung der
eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die eine Hilfswicklung mit einem Ende
in der Nähe der die höchste Spannung führenden Windung der Hauptwicklung jeder Doppelspule
liegt und sich als kontinuierlich verlaufende Spirale über mehrere der benachbarten
Hauptwicklungswindungen erstreckt, daß die andere Hilfswicklung mit einem Ende in
der Nähe der auf der niedrigsten Spannung stehenden Hauptwicklungswindung jeder
Doppelspule liegt und sich als kontinuierlich verlaufende Spirale über mehrere benachbarte
Hauptwicklungswindungen erstreckt und daß die erwähnten Enden der Hilfswicklungen
außen liegen und miteinander verbunden sind, während die anderen Enden der Hilfswicklungen
frei liegen.
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Hierdurch ergibt sich eine Wicklungsanordnung, bei welcher der kapazitive
Pfad eine gleiche Zahl von Windungsumläufen in beiden Richtungen besitzt und damit
induktionsfrei ist. Dabei ist nur eine einzige Verbindung zwischen den beiden Hilfswicklungen
erforderlich, und diese Verbindung kann an der Außenseite leicht hergestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Anordnung
derart getroffen, daß die Windungszahl der Hilfswicklungen in jeder Doppelspule
mit sich vergrößerndem Abstand von der Doppelspule mit dem höchsten Spannungseingang
abnimmt. Dabei erstrecken sich vorzugsweise in wenigstens jener Doppelspule mit
dem höchsten Spannungseingang die Hilfswicklungen über die gesamte Breite der Scheibenspulen.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen F i g. 1 und 2 verschiedene
Ausführungsformen der erfindungsgemäß ausgebildeten Röhrenwicklung, F i
g. 3 eine Einzelheit der in F i g. 2 dargestellten Röhrenwicklung,
F i g. 4 bis 7 vier weitere mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Röhrenwicklung.
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Gemäß F i g. 1 weist die Hochspannungsröhrenwicklung des Transformators
mehrere Scheibenspulen auf, die in Doppelspulenschaltung angeordnet sind. Die erste
Doppelspule besteht aus zwei Scheibenspulen A., Bl. und die zweite
besteht aus zwei Scheibenspulen A." B" usw. Jede Spule ist als isolierter
Streifenleiter -gewickelt, der die NiederspannungswicklungC und die die Niederspannungswicklung
umgebende Isolation umgreift.
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Die Niederspannungswicklung umgibt ihrerseits einen Schenkel des Transformatorkernes
D.
Aufeinanderfolgende Windungen des nach innen spiralenförmig verlaufenden
Leiters des Abschnittes A ,
sind mit 1, 2, 3 ... 10 bezeichnet.
Die äußerste Wicklung 1 istunmittelbar mit derHochspannungsklemme
E
des Transformators verbunden. Der zweite AbschnittB, gleicht dem ersten
AbschnittAl, jedoch verläuft hierbei der Leiter nach außen hin spiralenförmig. Aufeinanderfolgende
Windungen des zweiten Abschnittes Bi sind mit 11, 12, 13 ... 20 bezeichnet.
Die innerste Windung 10 des Abschnittes A, ist mit der innersten Windung
11 des Abschnittes B, über eine Leitung F verbunden. Die äußere Windung 20
des Abschnittes B, ist mit der äußeren Windung 21 des benachbarten Abschnittes
A 2 über eine Leitung G
verbunden. Es ist klar, daß eine oder beide
Verbindungsleitungen F und/oder G aus dem ununterbrochenen stromführenden
Leiter selbst bestehen können.
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Wie beschrieben, bilden die SpulenabschnitteA " Bl. eine Doppelspule.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 weist der Transformator
noch einen Leiter H aus einer Metallfolie auf, der zwischen aufeinanderfolgende
Windungen des Leiters der Hochspannungswicklung eingeschlossen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Leiter H spiralig von den beiden äußeren Windungen 1, 2 des Abschnittes
A , der Hochspannungswicklung nach dem inneren Windungspaar 9, 10
geführt und endet in der Nähe des Endes des spiralig nach innen verlaufenden Leiters.
In gleicher Weise ist eine ähnliche Folie I spiralenförmig von den beiden inneren
Windungen 11, 12 des Ab-
schnittes Bi nach dem äußeren Windungspaar
19, 20 geführt, wo die Folie endet. Die beiden Folien H, I
stehen nur
an ihren äußeren Teilen über die Leitung J
miteinander in Verbindung. Bei
dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Metallfolie in
beiden Abschnitten der eine Spule bildenden Ab-
schnittspaare angeordnet.
Es ist ersichtlich, daß keine äußere Verbindung nach der Metallfolie hergestellt
ist. Die Folie selbst wird im einzelnen unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschrieben.
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Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel gleicht jenem
der F i g. 1 mit der Ausnahme, daß an Stelle der Metallfolien H,
1, die sich zwischen den innersten Windungen erstrecken, Metallfolien vorgesehen
sind, die sich nur teilweise von den äußeren Windungen 1, 2 und
19, 20 nach innen erstrecken und z. B. zwischen den Windungen 5 und
6 in dem Abschnitt A, und den Windungen 15 und 16 in
dem Abschnitt B, und zwischen entsprechenden Windungen aller übrigen Abschnitte
der Hochspannungswicklung enden. Die Abschnitte A., B, gemäß
F i g. 2 sind im einzelnen in F i g. 3 dargestellt, aus welcher auch
die Ausbildung der Metallfolien H, I ersichtlich ist. Aufeinanderfolgende
Windungen der Folien sind
mit a, b ... e bezeichnet,
und die vorzugsweise aus Kupfer bestehende Folie ist in diesem Fall von einem Isolierüberzug
K umgeben, der dem Isolierüberzug der Leiter gleich sein kann. Ferner ist die Breite,
d. h. die Dimension zwischen Ober- und Unterkante des Abschnitts, bei der
isolierten Folie gleich dem Leiter des Spulenabschnittes, so daß dieser dicht und
fest gewickelt werden kann. Es kann auch unisolierte Metallfolie benutzt werden.
In diesem Fall ist die Breite der Folie vorzugsweise etwas kleiner als die Breite
des isolierten Leiters. Die bevorzugte Ausführungsforin ist jedoch jene mit isolierter
Folie, da diese die überschlags- und Streuisolation zwischen den Windungen der Folie
verbessert. An Stelle der Kupferfolie kann auch eine Aluminiumfolie benutzt werden,
oder diese kann durch Spritzen eines leitfähigen Metalls auf einem Isolierträger
hergestellt werden. Die Einzelheiten der in Verbindung mit F i g. 3 erläuterten
Folie können natürlich bei irgendeinem der in den anderen Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele Anwendung finden.
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Der Zweck und die Wirkungsweise dieser Metallfolien bestehen darin,
die »Reihenkapazität« der Wicklung zu vergrößern und damit die Neigung des Aufbaus
von Hochspannungen zwischen den Windungen und zwischen den Abschnitten zu vermindern,
wenn eine Stoßspannung an der Hochspannungs-klemme E der Wicklung
auftritt. Die Metallfolie H kann in Verbindung mit den benachbarten Windungen des
Leiters des Abschnittes A, als induktionsfrei gewickelter Kondensator angesehen
werden, dessen Anschlußklemmen von der Verbindung J und der Verbindung nach
der Hochspannungsklemme E gebildet werden. Beide Anschlußklemmen liegen an
der Außenseite der Spiralspule, und in gleicher Weise können die anderen Metallfolien
in Verbindung mit den entsprechenden Leiterteilen ebenfalls als Kondensator angesehen
werden.
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Die übliche stromführende Verbindung G zwischen der Windung
20 an der Außenseite des Abschnittes B, und der ersten Windung an der Außenseite
des Ab-
schnittes A 2 dient außerdem dazu, diese induktionsfrei gewickelten
Kondensatoren in Reihe zueinander zu schalten.
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Es ist klar, daß die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Windungen
und zwischen benachbarten Abschnitten bei einer Wicklung der beschriebenen Bauart
zwischen den äußeren Windungen und den oberen Abschnitten größer sind, wenn eine
Stoßspannung in die Klemme E einzieht, da diese Teile der Hochspannungsklemme
am nächsten gelegen sind. Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist deshalb die eingeschlossene Metallfolie abgestuft, und auch die Zahl der Windungen
der Leiter in verschiedenen Abschnitten ist unterschiedlich.
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In der obersten von dem Abschnittspaar A 419
B 41
gebildeten Spule ist die Metallfolie - wie nach dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 - von den äußersten Windungen bis zu den innersten Windungen
geführt. In der nächsten Spule A 4" B 4 2 erstreckt sich die
Metallfolie jedoch nur bis zu den vorletzten Windungspaaren 22, 23 bzw.
26, 27. In der dritten Spule weist die Metallfolie fünf Windungen auf, in
der vierten Spule vier Windungen, in der fünften Spule drei Windungen, in der sechsten
Spule zwei Windungen und in der siebenten Spule eine Windung, in der achten Spule
und in den folgenden Spulen ist keine Folienwindung mehr vorhanden. Die Verminderung
der Zahl der Windungen der Metallfolie erlaubt - falls erforderlich
- eine Vergrößerung der Windungszahl des Leiters innerhalb des gleichen Durchmessers.
Es ist ersichtlich, daß die ersten beiden Spulen acht Leiterwindungen haben, daß
die dritte und vierte Spule neun Leiterwindungen haben, daß die nächsten zwei Spulen
zehn Leiterwindungen aufweisen und daß von der siebenten Spule an jeweils elf Leiterwindungen
vorgesehen sind.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen weist jeder
Abschnitt einen einzelnen Spiralleiter auf. Die Erfindung kann jedoch auch dann
Anwendung finden, wenn die Wicklung mehrere parallel gewickelte Leiter aufweist.
Eine derartige Anordnung ist in F i g. 5 dargestellt. Mit 1, 2
... 5 ist der eine Leiter eines Abschnittes A 51 bezeichnet,
und ein parallel hierzu geführter Leiter trägt die Bezugszeichen l', 2'.
. . 5'. In gleicher Weise sind in dem Abschnitt B 51
die ParaffeHeiter mit 6, 7, 8 ... 10
bzw. 6', 7', 8' . . . 10' bezeichnet.
Die Windungen 1, l'
sind an die Hochspannungsklemme E angeschlossen.
Die Windungen 5 und 5' sind über Verbindungen F, F"
mit den
Windungen 6 und 6' verbunden, und die Windungen 10, 10' sind
mit den entsprechenden äußersten Windungen des Abschnittes A 5 2 verbunden.
Die Metallfolie H, I ist in diesem Fall zwischen die Windungen der Leiterpaare
der Wicklung eingeschlossen.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Wicklung der Metallfolie mit paarweise
parallel gewickelten Leitern ist in F i g. 6 dargestellt. Hier werden zwei
Metallfolienwicklungen in jedem Abschnitt A 619 B
6, benutzt. Die eine Metallfolienwicklung H' in dem Ab-
schnitt
A 61 trennt die Windungen des einen Leiters (z. B. 1, 2,
3, 4) von den Windungen des Parallelleiters l', 2', Y, 4',
und die andere MetaUfolienwicklung H" trennt die eine Windung des Parallelleiterpaares
von der benachbarten. Die Beziehung zwischen den Metallfolienwicklungen und Leitern
kann im Abschnitt B 61 - wie dargestellt - umgekehrt werden,
und dann werden die Metallfolienwicklungen vorzugsweise, wie in der Zeichnung dargestellt,
durch Leiter T bzw. T' verbunden.
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Demgemäß weist die Wicklung sowohl Metallfolienleiter H",
I', die zwischen den Windungen des Leiterpaares der Wicklung liegen, und
außerdem Leiter H', I" auf, die zwischen dem Leiterpaar einer einzigen Windung
der Wicklung eingefügt sind.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Wicklung der Metallfolie bei Verwendung
von Parallelleitern ist in F i g. 7 dargestellt. In diesem Fall ist die Metallfolie
H, I zwischen die beiden Parallelleiter einer einzigen Windung der Wicklung
geführt, und es sind keine Metallfolien zwischen der einen Windung des Parallelleiterpaares
und der nächsten Windung vorhanden.
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Es ist klar, daß die Transformatoren mit parallel gewickelten Leiterpaaren
in anderer Beziehung jenen früher beschriebenen gleichen, die einen einzigen Leiter
haben. Obgleich in der Beschreibung der Anwendung der Erfindung im Hinblick auf
Parallelleiter die Metallfolie in der Weise beschrieben wurde, daß sie sich von
einem Punkt nahe der äußersten Windung des Leiters nach einem Punkt in der Nähe
der inneren Windung erstreckt, ist es insbesondere klar, daß die Metallfolie sich
nur über einen Teil des Weges nach der inneren Windung erstrecken kann, wie dies
in Verbindung mit F i g. 2 erwähnt wurde,
oder die Wicklung
der Metallfolie kann abgestuft sein, wie in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben, wenn
Parallelleiter Anwendung finden.
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Die Erfindung kann auch Anwendung finden, wenn Parallelleiter in Gruppen
von mehr als zwei zusammengefaßt sind, wobei die Anordnung analog zu den vorbesehriebenen
getroffen wird.
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Andere Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung, aber es ist klar,
daß in jedem Fall, die Metallfolienwicklung wenigstens bei einigen der Windungen
jener Wicklungsabschnitte angewendet wird, die im Strompfad der Wicklung in der
Nähe der Hochspannungsklemme in Reihe geschaltet sind.
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In der Beschreibung wurde durchweg der Ausdruck »Metallfolie« aus
Zweckmäßigkeitsgränden benutzt. Es ist jedoch klar, daß dieser Ausdruck in dem Sinne,
in dem er in der Beschreibung benutzt wurde, nicht nur metallische Streifen sehr
dünner Querschnittsfläche einschließen soll, die ausreichend sind, da die Metallfolie
nur als Träger für kapazitive Ladeströme dient und nicht im Hauptstrompfad der Wicklung
liegt, sondern es können auch Elemente mit stärkerer Querschnittsfläche benutzt
werden oder auch Elemente, die durch Spritzen einer leitenden Metallschicht auf
einen Isolierträger hergestellt sind.
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Die Metallfolien H, I benachbarter Abschnitte können auch -über
äußere Kondensatoren oder andere elektrische Impedanzen verbunden werden. Diese
Impedanzen müßten dann in die Verbindung J eingeschaltet werden.