DE1538129B2

DE1538129B2 - High voltage winding with high surge voltage resistance for converters, transformers or the like. Siemens AG, 1000 Berlin and 8000 Munich

Info

Publication number: DE1538129B2
Application number: DE19661538129
Authority: DE
Inventors: Hischam Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 1000 Berlin Djouchadar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-01-14
Filing date: 1966-01-14
Publication date: 1975-08-28
Also published as: DE1538129A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungswicklung großer Stoßspannungsfestigkeit für Wandler, Transformatoren od. dgl. mit einer Anzahl Eingangswindungen im Durchmesser verstärkten Drahtes, wobei zur praktisch gleichmäßigen Stoßspannungsverteilung über die Wicklung der Durchmesser des Wicklungsdrahtes vom hochspannungsseitigen Eingang her über eine bestimmte Zahl von Windungen, vorzugsweise über etwa 15 bis 35% der Gesamtwindungszahl, abnehmend gestuft ist, so daß in diesen Eingangswindungen unter Verkleinerung der Induktivität eine Vergrößerung der Längskapazität erreicht wird.The invention relates to a high-voltage winding with high surge voltage resistance for converters, Transformers or the like with a number of input turns in the diameter of reinforced wire, where for practically even surge voltage distribution over the winding the diameter of the winding wire from the high-voltage side input over a certain number of turns, is preferably gradually decreasing over about 15 to 35% of the total number of turns, so that in these input windings an increase in the series capacitance while reducing the inductance is achieved.

Bei einer bekannten Hochspannungswicklung dieser Art (DT-AS 11 87 725) ist bei Verwendung einer Trapezwicklung die Drahtdurchmesserabstufung so vorgenommen, daß die Induktivitätsänderung pro Lage einer e-Funktion folgt, während bei Verwendung einer Pilgerschrittwicklung die Drahtdurchmesserabstufung so erfolgen soll, daß die Induktivitätsänderung pro Längeneinheit, bezogen auf die Spulenhöhe, einer e-Funktion folgt.In a known high-voltage winding of this type (DT-AS 11 87 725) is when using a trapezoidal winding made the wire diameter gradation so that the change in inductance an exponential function follows per layer, while the wire diameter gradation is used when a pilgrim step winding is used should be done in such a way that the change in inductance per unit length, based on the coil height, follows an exponential function.

Es hat sich nun herausgestellt, daß bei Wicklungen großer Erdkapazität, d. h., wenn das Verhältnis der Serienkapazität zur Erdkapazität klein ist, eine Induktivitätsänderung gemäß einer e-Funktion wenig wirtschaftlich ist, da die Durchmesserabstufung des Wicklungsdrahtes über einen tiefer in die Wicklung eindringenden Bereich vorgenommen werden muß, also das Wicklungsvolumen durch Verwendunggroßer Drahtdurchmesser über einen größeren Wick- lungsbereich größer wird.It has now been found that with windings of large earth capacitance, i.e. i.e. when the ratio of Series capacitance to earth capacitance is small, a change in inductance according to an exponential function is little is economical, since the diameter gradation of the winding wire is deeper into the winding penetrating area must be made, i.e. the winding volume by using large wire diameters over a larger winding management area becomes larger.

Um hier Abhilfe zu schaffen, folgt bei einer Hochspannungswicklung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß bei Wicklungen großer Erdkapazität die bezogene Induktivitätsänderung bei einer Trapezwicklung pro Lage in Abhängigkeit von der Lagenzahl bzw. bei einer Pilgerschrittwicklung pro Längeneinheit in Abhängigkeit von der Spulenhöhe einer parabolischen Funktion, wobei AL den Absolutbetrag der Induktivitätsänderung in einer Lage und L die Induktivität der jeweils vorangehenden Lage bezeichnet. Demnach soll sich die Induktivität pro Lage bzw. pro Längeneinheit so ändern, daß die Induktivitätsänderung pro Lage bzw. Längeneinheit am Eingang der Wicklung kleiner, dagegen im Innern der Wicklung größer ist, als dies bei Bemessung nach einer e-Funktion der Fall wäre. Dadurch ist es möglich, bei Wicklungen großer Erdkapazität die Drahtdurchmesserabstufung wie bei der bekannten Hochspannungswicklung nur über 15 bis 35% der Gesamtwindungszahl vorzunehmen, während bei Bemessung nach einer e-Funktion diese Abstufung z. B. bis über 50% hinaus erfolgen müßte.In order to remedy this situation, in a high-voltage winding of the type described above, according to the invention, for windings with a large earth capacitance, the related change in inductance for a trapezoidal winding per layer depending on the number of layers or for a pilgrim winding per length unit depending on the coil height of a parabolic function, where AL the absolute value of the change in inductance in a layer and L denotes the inductance of the previous layer. Accordingly, the inductance per layer or per unit of length should change so that the change in inductivity per layer or unit of length is smaller at the entrance of the winding, but greater inside the winding than would be the case with dimensioning according to an exponential function. This makes it possible for windings with large earth capacitance to make the wire diameter gradation as in the known high-voltage winding only over 15 to 35% of the total number of turns, while when measured according to an exponential function this gradation z. B. would have to be done up to over 50%.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.To explain the invention, FIGS. 1 and 2 show two exemplary embodiments.

In F i g. 1 ist der obere Teil einer Trapezwicklung eines Hochspannungsmeßwandlers dargestellt. Die erste Lage und ein Teil der zweiten Lage ist bei dieser Wicklung mit einem Draht ausgeführt, dessin Durchmesser D₁ am größten, z. B. 0,8 mm, ist. Daraft schließen sich Lagen an, deren Drähte abnehmende Durchmesser D₂, D₃ usw., z. B. 0,5 mm, 0,4 mm usw. bis 0,24 mm, aufweisen. Diese allmähliche Durchmesserabstufung erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel über etwa 33% (z. B. 11 000 Windungen) der Gesamtwindungszahl (33 000 Windungen). Hieran anschließend sind die weiteren Windungen mit einem Draht gleichbleibenden Durchmessers D, z. B.O 0,22 mm, gewickelt.In Fig. 1 shows the upper part of a trapezoidal winding of a high-voltage transducer. The first layer and a part of the second layer is executed in this winding with a wire, dessin diameter D ₁ largest, z. B. 0.8 mm. This is followed by layers, the wires of which have decreasing diameters D ₂ , D ₃ , etc., e.g. B. 0.5 mm, 0.4 mm etc. to 0.24 mm. In this exemplary embodiment, this gradual diameter gradation extends over approximately 33% (for example 11,000 turns) of the total number of turns (33,000 turns). Subsequently, the other turns with a wire of constant diameter D, z. BO 0.22 mm, wound.

Weist die Wicklung eine große Erdkapazität z. B. infolge einer dicht um die Wicklung gelegten Abschirmung auf, so wird die Erdkapazität derart groß, daß die gewünschte Stoßspannungsverteilung bei einer Induktivitätsänderung gemäß einer e-Funktion nicht mehr erreicht wird. Gemäß der Erfindung wird deshalb unter Beibehaltung der trapezförmigen Wicklungskontur dafür gesorgt, daß die bezogene InduktivitätsänderungIf the winding has a large earth capacitance e.g. B. as a result of a shield placed tightly around the winding on, the earth capacitance is so large that the desired surge voltage distribution at a change in inductance according to an exponential function is no longer achieved. According to the invention Therefore, while maintaining the trapezoidal winding contour, it is ensured that the related Change in inductance

ALAL

L + ALL + AL

in Abhängigkeit von der Lagenzahl einer parabolischen Funktion folgt. In Kenntnis der Induktivität L der obersten Lage der Wicklung mit noch nicht im Durchmesser verändertem Draht und einer im Hinblick auf den gesamten im Drahtdurchmesser gestuften Bereich der Hochspannungswicklung gewählten Induktivitätsänderung Δ L in der untersten Lage im gestuften Bereich lassen sich nacheinander die Induktivitäten der einzelnen Lagen und daraus unter Benutzung des Zusammenhanges L ~ w^z die Windungen w pro Lage errechnen. Unter Berücksichtigung der Breite der einzelnen Lage ergibt sich dann der Durchmesser des für diese Lage geeigneten Drahtes. In F i g. 1 ist beispielsweise der Draht mit dem großen Durchmesser D₁ über die erste und teilweise die zweite Lage aufgebracht. Die Lagen mit weiteren Drähten mit den Durchmessern D₂ bis D₄ befinden sich darunter.a parabolic function follows depending on the number of layers. Knowing the inductance L of the uppermost layer of the winding with the wire not yet changed in diameter and a change in inductance Δ L in the lowest layer in the stepped area with regard to the entire area of the high-voltage winding stepped in the wire diameter, the inductances of the individual layers and from this, use the relationship L ~ w ^z to calculate the turns w per layer. Taking into account the width of the individual layer, the diameter of the wire suitable for this layer results. In Fig. 1, for example, the wire with the large diameter D _{1 is applied} over the first and partially the second layer. The layers with further wires with the diameters D ₂ to D ₄ are located below.

In F i g. 2 ist eine beispielsweise im Pilgerschritt gewickelte, frei tragende Hochspannungswicklung in Form eines Kegelstumpfes gezeigt, deren Wicklung, wie die Figur ohne weiteres erkennen läßt, mit Draht von allmählich abnehmendem Durchmesser D₁ bis D₄ hergestellt ist. Diese Wicklung findet- bei Wandlern mit Stumpfkern Anwendung. . -v*_..In Fig. 2 shows a cantilever high-voltage winding in the form of a truncated cone wound, for example, in a pilgrim step, the winding of which, as the figure clearly shows, is made with wire of gradually decreasing diameter D ₁ to D ₄ . This winding is used in converters with a blunt core. . -v * _ ..

Weist eine solche Wicklung eine große Erdkapazität z. B. infolge einer durch die Verwendung hochwertiger Isoliermittel ermöglichten kompakten Bauweise auf, so wird auch in diesem Falle die Erdkapazität derart groß, daß die gewünschte Stoßspannungsverteilung bei einer Induktivitätsänderung gemäß einer e-Funktion nicht mehr erreicht wird.If such a winding has a large earth capacitance e.g. B. as a result of a higher quality through the use Isolation means made compact construction possible, so in this case too the earth capacitance so large that the desired surge voltage distribution with a change in inductance is no longer achieved according to an exponential function.

Gemäß der Erfindung wird auch in diesem Falle dafür gesorgt, daß die bezogene InduktivitätsänderungAccording to the invention, it is also ensured in this case that the related change in inductance

ALAL

L + ALL + AL

pro Längeneinheit in Abhängigkeit von der Spulenhöhe einer parabolischen Funktion folgt, indem in entsprechender Weise zu der Dimensionierung des ίο Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 aus der ermittelten Induktivität pro Längeneinheit der Durchmesser für den auf diese Längeneinheit zu wirkenden Draht berechnet wird und die Hochspannungswicklung entsprechend aufgebaut ist.per unit of length, depending on the coil height, follows a parabolic function by adding in corresponding to the dimensioning of the ίο embodiment according to FIG. 1 from the determined Inductance per unit length of the diameter for the wire to act on this unit of length is calculated and the high-voltage winding is constructed accordingly.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

High voltage winding with high surge voltage resistance for converters, transformers od. The like. With a number of input turns in diameter reinforced wire, with for practically uniform surge voltage distribution over the winding of the diameter of the winding wire from the input on the high voltage side about 15 to 35% of the total number of turns several times decreasing is stepped such that in these input turns under reduction the inductance an increase in the series capacitance is achieved, characterized in that, that with windings of large earth capacitance the related change in inductance

AL L + AL AL L + AL

with a trapezoidal winding per layer depending on the number of layers or with a pilgrim winding per length unit depending on the coil height, a parabolic function follows, where AL denotes the absolute amount of the change in inductance in a layer and L denotes the inductance of the previous layer.