DE1513962C3 - Lagenwicklung in Mehrfachlagenschaltung für Transformatoren und Drosselspulen mit keilförmiger Isolation - Google Patents

Description

Es sind in Mehrfachlagenschaltung ausgeführte Lagenwicklungen für Transformatoren bekannt, bei denen innerhalb der innersten und/oder außerhalb der äußersten Lage ein sich über deren ganze axiale Länge erstreckender Schild zur Stoßspannungssteuerung vorgesehen ist und der Radialabstand des Schildes von der geschildeten Lage in axialer Richtung zu- bzw. abnimmt, wobei der Schildabstand jeweils durch eine keilförmige Isolation bestimmt ist, und bei denen ferner die feste Isolation zwischen den Lagen ebenfalls keilförmig ausgebildet ist und den Wicklungslagen axial verlaufende Kühlkanäle zugeordnet sind, die in radiale ölkanäle einmünden (DT-AS 1 100 797).

Bei einer derartigen, mit abgestufter Lagenisolation ausgeführten Wicklung sind die Kühlkanäle jeweils zwischen den parallelen Leitern einer Lage angeordnet, und zwar insbesondere zwischen dem zweiten und dem dritten Leiter jeder Lage. Der Zweck dieser Maßnahme ist dabei der, zu vermeiden, daß innerhalb der Wicklung die Flanken der Kühlkanäle von einer festen Isolation begrenzt werden. Dieses Fernhalten einer festen Isolation von den Flanken der Kühlkanäle setzt somit voraus, daß jede elektrische Wicklungslage aus zwei oder mehreren aus parallelen Leitern gewickelten und durch Parallelschaltung vereinigten Lagen besteht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine geschildete Lagenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen frei von dahingehenden Voraussetzungen, aus wieviel parallelen Leitern bzw. Lagen die einzelnen elektrischen Wicklungslagen gewickelt sein müssen, insgesamt so aufzubauen, daß die Wicklung hinsichtlich der Schildwirkung, der Kühlung, der einfachen Herstellung sowie der Randfeldsteuerung und in bezug auf die elektrodynamischen Kräfte gleichermaßen befriedigende Eigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zwischen dem in an sich bekannter Weise an die Wicklungslage angelenkten Schild und der diesem Schild benachbarten Wicklungslage neben einer festen, keilförmigen Isolation ein ölkanal angeordnet ist und der feste Isolierkeil zwischen der geschildeten und der folgenden Wicklungslage so gestaltet ist, daß sich dieser Isolierkeil und der Isolierkeil zwischen Schild und der geschildeten Wicklungslage zu einem Zylinder erganzen.

Die keilförmige Isolation zwischen dem Schild und der betreffenden Wicklungslage wird zweckmäßigerweise aus Papierbahnen hergestellt, die von einer Rolle abgewickelt werden, wobei durch ein parallel zur Achse der Papierrolle wanderndes Messer die Breite der Papierbahn stetig geändert wird. Durch die Anordnung des Schildes mit vom Anschlußpunkt in axialer Richtung zunehmendem Radialabstand zur geschildeten Lage, d. h. einem in bezug auf diese Lage keilförmigen Aufbau des Schildes, wird eine gute kapazitive Wirkung des Schildes erzielt, da am Anschlußpunkt der Schildabstand sehr klein ist und dort die beste kapazitive Schildwirkung ausgeübt wird. Der Anschlußpunkt ist aber immer das Gebiet, in dem die höchsten Beanspruchungen auftreten werden, sowohl bei der Verwendung eines Innenschildes bei Inneneingang als auch bei der Verwendung eines Außenschildes bei Außeneingang. In diesen Fällen schirmt der Eingangsschild die besonders schädlichen Kapazitäten der Eingangswindungen durch enge Ankopplung an den Stoßpunkt besonders gut ab.

Wird für die Sternpunktlage ein Schild vorgesehen, der bei geerdetem Sternpunkt die zu erhöhten Stoßbeanspruchungen führenden Einflüsse in der Nähe des Erdpunktes verringert, so bewirkt auch hier ein solcher Schild, der von der benachbarten Wicklungslage, d. h. der Sternpunktlage, einen unterschiedlichen radialen Abstand hat, eine vorteilhafte Reduzierung dieser Stoßbeanspruchungen.

Da nach der Erfindung die geschildete Wicklungslage beiderseitig von Kühlkanälen eingegrenzt ist, ist einerseits eine optimale Wärmeabfuhr und damit eine entsprechend gute Kühlung dieser Wicklungslage gewährleistet, andererseits können die Isolationsabstände auf ein Geringstmaß reduziert werden, was sich auf die Bauhöhe der gesamten Wicklungsanordnung in radialer Richtung positiv auswirkt. Darüber hinaus ist bei einer nach der Erfindung ausgebildeten Lagenwicklung der Grad der Unsymmetrie der Wicklung in einem solchen Rahmen gehalten, daß sich die Schubkräfte noch ohne weiteres beherrschen lassen.

In den F i g. 1 und 2 sind Erfindungsbeispiele wiedergegeben, wobei gleiche Teile mit jeweils gleichen Ziffern versehen sind.
F i g. 1 zeigt eine fortlaufende Lagenwicklung mit vier Lagen, 1 ist dabei die innerste, 2 die darauffolgende Lage, 3 ist der Schild unter der Lage 1. Er hat erfindungsgemäß zu den Drähten 4 und 5 der Lage 1 einen unterschiedlichen radialen Abstand, d. h. in der Nähe

des Anschlußpunktes (Verbindungsleitungen 11, 13) ist der Abstand am kleinsten, während er am entgegengesetzten, untenliegenden Ende der Lage 1 am größten ist.

Der Innenschild 3 mit der keilförmigen Isolation zur Nachbarlage 1 ist am Rande an den Stellen 3' umgebogen, so daß auf Schirmringe verzichtet werden kann, da der Schild selbst die Abschirmung der Wicklung gegen die innere Wicklung oder gegen den Kern bewirkt. Unter der innersten Lage 1 ist ein ölkanal 17 angeordnet, der im Randbereich der Wicklung in den Radialkanal 16 einmündet. Aus diesem Ausführungsbeispiel geht hervor, wie man bei einer fortlaufend gewickelten, nach außen verkürzten Lagenwicklung die umgerissenen Isolierungen 20,21,22 anordnen kann. Zwischen diesen Isolierungen und den Lagen 2' bzw. Γ verbleiben dann noch die ölkanäle zur Kühlung. Der Schild 3 ist nach außen von der keilförmigen Isolierung 15 und nach innen von der zylindrischen Isolierung 19 umgeben und fest in diese eingebettet, derart, daß auch an den Rändem diese Isolierung mit dem Schild zu Flanschen umgerissen wird. Man kann vorteilhaft einen so ausgeführten Schild derart aufbauen, daß die zylindrischen Schildteile in bekannter Weise aus leitenden Flächen aufgebaut sind, die gegebenenfalls nach innen und außen von schlecht leitenden Flächen abgedeckt sind. Diese schlecht leitenden Flächen wurden dann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Flanschbereich 3' des Schildes allein weiter verlaufen, ohne die metallischen Einlagen. Dadurch sind die zu Flanschen umgeformten Enden des Schildes nicht mehr stark leitend, sondern erhalten einen großen Widerstand, so daß dort längs des Schildes durchaus noch Spannungsabfälle, die im Randfeld zur Steuerung dienen können, auftreten können. Natürlich kann man auch noch auf die Stirnseite der Flanschschilde 3' Schirmringe setzen, wie dies oben gestrichelt durch den Schirmring 9 angedeutet ist, um die Randfeldsteuerung weiter zu verbessern.

Der innere Schild 3 weist eine Isolation zur Nachbarlage 1 auf, die gemäß der Erfindung aus Papier 15 und dem ölkanal 17 besteht. Dadurch ergeben sich Vorteile für die Kühlung bzw. hinsichtlich der Randfeldisolierung. Der Flanschschild verringert mit seinem Flansch zusätzlich die Kapazität zwischen Lagenenden und Joch bzw. geerdeten Teilen, was für den Fall, daß die Lage 1 die Eingangslage darstellt, einer Abschirmung der stirnseitigen Erdkapazitäten gleichkommt und somit die Stoßspannungsverteilung weiter verbessert.

In F i g. 2 ist nun ein weiterer Anwendungsfall gezeichnet für eine Lagenwicklung mit ungerader Lagenzahl, wobei die innere Lage 1 und die äußere Lage 1" konisch verlaufen, die Schilde 3 innen und 3" außen zylindrisch. Hier hat sowohl die Isolation 15 zwischen der Lage 1 und dem Schild 3 als auch die zwischen Lage 1" und Schirm 3" einen keilförmigen Querschnitt. Die beiden Anschlußleitungen 13 bzw. 13' sind gleichzeitig die Verbindungsleitungen zwischen Schild und Lage. In diesem Fall kann man die mit fünf Lagen gezeichnete Wicklung im Stern schalten und den Sternpunkt nach 13 oder 13' verlegen, so daß 3 ein Sternpunktschild und 3" ein Eingangsschild ist oder umgekehrt 3" ein Sternpunktschild und 3 ein Eingangsschild. Die angeschlossenen Enden der Schilde brauchen nicht besonders abgeschirmt zu werden, wenn man Isolierungsflansche 19 vorsieht. Die freien Enden der Schilde können mit Schirmringen 9 bzw. 10 abgeschirmt werden. Denkt man sich F i g. 2 entweder längs der linken oder der rechten punktierten Linie aufgeschnitten, so stellen die rechts oder links verbleibenden vier Lagen Beispiele von geradezahligen Lagenwicklungen mit einseitiger Schildanordnung und keilförmiger Isolation nach der Erfindung dar, bei denen die äußeren Konturen wieder zylindrisch sind. Man sieht so den vielseitigen Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Maßnahmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. In Mehrfachlagenschaltung ausgeführte Lagenwicklung für Transformatoren, bei der innerhalb der innersten und/oder außerhalb der äußersten Wicklungslage ein sich über deren ganze axiale Länge erstreckender Schild zur Stoßspannungssteuerung vorgesehen ist und der Radialabstand des Schildes von der geschildeten Wicklungslage in axialer Richtung zu- bzw. abnimmt, wobei der Schildabstand jeweils durch eine keilförmige Isolation bestimmt ist, ferner die feste Isolation zwischen den Lagen ebenfalls keilförmig ausgebildet ist und den Wicklungslagen axial verlaufende Kühlkanäle zugeordnet sind, die in radiale ölkanäle einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem in an sich bekannter Weise an die Wicklungslage angelenkten Schild und der diesem Schild benachbarten Wicklungslage neben einer festen, keilförmigen Isolation ein ölkanal angeordnet ist und der feste Isolierkeil zwischen der geschildeten und der folgenden Wicklungslage so gestaltet ist, daß sich dieser Isolierkeil und der Isolierkeil zwischen dem Schild und der geschildeten Wicklungslage zu einem Zylinder ergänzen.

2. Lagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation mit den Schilden um die stirnseitigen Enden der Lagen zu Flanschen umgerissen ist.

3. Lagenwicklungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschartig umgerissenen Schildteile aus Widerstandsmaterial bestehen, während die übrigen Schildteile zusätzlich oder ausschließlich aus leitendem Material aufgebaut sind.

4. Lagenwicklung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschartig ausgebildeten Schildteile als Ersatz für Schirmringe zur Randfeldsteuerung dienen.