DE1538129C3 - Hochspannungswicklung großer Stoßspannungsfestigkeit für Wandler, Transformatoren o.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungswicklung großer Stoßspanriungsfestigkeit 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.

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.

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 Verwendung großer Drahtdurchmesser über einen größeren Wicklungsbereich größer wird.

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.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.

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, dessesf Durchmesser D₁ am größten, z. B. 0,8 mm, ist. Daran 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.

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 Induktivitätsänderung

AL

AL

L + 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 A L in der untersten Lage im gestuften Bereich lassen sich nacheinander die Induktivitäten der einzelnen Lagen und daraus unter Benutzung des Zusammenhanges L~w² 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 Fig. 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.

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. »*

Weist eine solche Wicklung eine grofKTErdkapazität 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.

Gemäß der Erfindung wird auch in diesem Falle dafür gesorgt, daß die bezogene Induktivitätsänderung

AL

L + AL

pro Längeneinheit in Abhängigkeit von der Spulenhöhe einer parabolischen Funktion folgt, indem in entsprechender Weise zu der Dimensionierung des ίο Ausführungsbeispiels nach F i g. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hochspannungswicklung großer Stoßspannungsfestigkeit für Wandler, Transformatoren od. dgl. mit einer Anzahl Eingangswindungen im Durchmesser verstärkten Drahtes, wobei zur praktisch gleichmäßigen Stoßs^ajinungsverteilung über die Wicklung der Durchmesser des Wicklungsdrahtes vom hochspannungsseitigen Eingang her über etwa 15 bis 35⁰Zo der Gesamtwindungszahl mehrmals abnehmend derart gestuft ist, daß in diesen Eingangswindungen unter Verkleinerung der Induktivität eine Vergrößerung der Längskapazität erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wicklungen großer Erdkapazität die bezogene Induktivitätsänderung

   AL L + AL

   bei einer Trapezwicklung pro Lage in Abhängigkeit von der Lagenzahl bzw. bei einer Pilgerschrittwicklung pro Längeneinheit in Abhängigkeit von der Spulenhöhe einer, parabolischen Funktion folgt, wobei AL den Absolutbetrag der Induktivitätsänderung in einer Lage und L die Induktivität der jeweils vorangehenden Lage bezeichnet.