DE2063381C2 - Aus Drilleitern bestehende Lagenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen - Google Patents

Description

Bei Wicklungslagen, die aus Drilleitern bestehen, liegen völlig andere Verhältnisse vor. Hier ist die Lage und die Größe der gegenseitigen Berührungsflächen einander benachbarter Leiter im wesentlichen von der gegenseitigen Versetzung der Schlaglänge, d. h. dem Abstand der Verdrillungs- bzw. Kröpfungsstellen des Drilleiters abhängig. Bekanntlich ist auch eine enge Verdrillung der einzelnen Teilleiter des Drilleiters für die Kurzschlußfestigkeit der Wicklung von Bedeutung (deutsche Offenlegungsschrift 19 43 724).

An Hand der Fig. 1, die zwei axial übereinander angeordnete Drilleiter zeigt, werden die obenerwähnten Verhältnisse näher erläutert. Unter der Schlaglänge 1 versteht man den Abstand zwischen zwei hintereinanderfolgenden Kröpfungen 4 und 9 bzw. 6 und 7 des gleichen Drilleiters. Die gegenseitige Versetzung gleicher Schlaglängen 1 benachbarter Drilleiter 5 und 8 ist mit r bezeichnet. Man versteht darunter das Verhältnis des Abstandes 2 bzw. 3 zwischen einer beliebigen Kröpfung zum Beispiel 4 an einem Drilleiter 5 und einer Kröpfungsstelle 6 oder 7 des benachbarten Drilleiters 8 zu der Schlaglänge I. Bezeichnet man die Schlaglänge 1 mit h und den Abstand 2 mit u. so ergibt das" Verhältnis a/h. die soeben definierte Schlagversetzung v.

Betrachtet man die F i g. 1 als Ausschnitt aus der Abwicklung einer aus Drilleitern bestehenden Wicklungslage, so ist der Abstand α und damit die Schlagversetzung f vom mittleren Windungsdurchmesser Dm abhängig. Die Schlagversetzung beträgt dann

2p

· Dw

wobei ρ gleich der Zahl der parallelen Drilleiter pro Windung, α gleich der Versetzung der Kröpfungsstellen benachbarter paralleler Drilleiter ist und wobei für 0 < ι; < 0,5 ι' = r, für 0,5 < ι < 1 ι;' = 1 — ι; zu setzen ist.

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Zur Erhöhung der Kurzschlußfestigkeit von Lagenwicklungen und zur Verminderung von Wicklungsbewegungen infolge von Vibrationen während des Betriebes werden die Wicklungslagen von Transformatoren gepreßt und entsprechend eingespannt. Als Maß für eine Wicklungsverspannung kann der spezifische Flächendruck zwischen benachbarten Windungsdrähten herangezogen werden. Damit die erforderliche Kurzschlußfestigkeit erreicht wird, ist es wobei k dem ganzzahligen Anteil des Wertes ⁷ '" entspricht.

Während man bei einer Schlagversetzung im Bereich von etwa 0,9 -e- 1 und von Oh-0,1 die kleinsten Berührungsflächen zwischen benachbarten Drilleitern erhält, werden diese Flächen am größten, wenn die Schlagversetzung im Bereich von 0,3 bis etwa 0.7 liegt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst große Auflagefläche bzw. Berührungsfläche zwischen benachbarten Drilleitern einer Lagenwicklung zu erreichen. Es muß daher eine Schlagversetzung in diesem Bereich angestrebt werden. Diese Aufgabe ist bei einer aus Drilleitern bestehenden Lagenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Erzielen einer optimalen Größe der gegenseitigen Berührungsflächen einander benachbarter Leiter die Schlaglänge der Drilleiler in Abhängigkeit vom mittleren Windungs-

durchmesser Dm so gewählt ist, daß die Gleichung

τι Dm

- k = 0,3 4- 0,7

erfüllt ist, wobei k dem ganzzahligen Anteil des Wertes ⁿ-'~^m , h der Schlaglängc des Drilleiters.

i' der vom Windungsdurchmesser abhängigen Schlag- ι ο Versetzung benachbarter Windungen entspricht. Auf diese Weise läßt sich die optimale Berührungsfläche zwischen zwei benachbarten Drilleitern von vornherein festlegen.

Bestehen die Windungen der Wicklungslage aus mehreren parallelen Drilleitern, so können die Schlagversetzungen zwischen den benachbarten Drilleitern einer Windung in dem Bereich zwischen 0,3 und 0.7 völlig frei gewählt werden, wobei die Mnfange der Drilleiter beim Wickelbeginn entsprechend angepaßt werden. Damit auch die Schlagversetzung /wischen dem letzten und dem ersten Drilleiter zweier aufeinanderfolgender Windungen in dem Bereich zwischen 0,3 und 0,7 liegt, muß die Versetzung α zwischen allen benachbarten Drilleitern bei einer geraden Anzahl von Drilleitern pro Windung wie folgt gewählt weiden

a = h (0,5 - '-λ ,
V PJ

3°

bei einer ungeraden Zahl paralleler Drilleiter pro Windung ergibt sich α wie folgt

α =

fp-lv'+

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wobei für 0 < i; < 0,5 v' = v, für 0,5 <r<lr'= 1 - r zu setzen ist.

Hierbei ist ρ gleich der Zahl der parallelen Dnlleiter pro Windung, ο die in Abhängigkeit von Windungsdurchmesser errechnete Schlagversetzung. Auf diese Weise können entlang der gesamten Wicklungslage die gewünschten maximalen Auflage- bzw. Beruhrungsfläehen zwischen benachbarten Drilleitern erreicht werden.

Es sind Lagenwicklungen mit Drilleitern bekannt, die nur in einzelnen Lagen Schlagversetzungen im anmeldungsgemäßen Bereich zwischen 0,3 und 0.7 aufweisen, daher unbeabsichtigt im Hinblick auf eine Optimierung der Auflage- bzw. Berührungsfläche zwischen benachbarten Leitern und somit rein zufällig zustande gekommen sind. Mit derartigen Lagenwicklungen läßt sich daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht lösen.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel einer aus fünf parallelen Drilleilern pro Windung bestehenden Wicklungslage. Mit 11 bis 15 bzw. 16 bis 20 sind die zu einer Windung 23, 24. 25 oder 26 gehörenden fünf Drilleiter, mit 10 jeweils die Mitte der Kröpfungsstelle der einzelnen Teilleiter bezeichnet.

Am Wicklungsanfang 23 sind die Leiterenden 27 so angepaßt, daß die Schlagversetzung zwischen den Drilleitern II und 12. 13 und 14, 14 und 15 etwa 0.4 beträgt. Wie aus F i g. 2 hervorgehl, läßt sich die Einhaltung der vorausbestimmten Schlagvcrsetzung am äußeren Erscheinungsbild der Wicklung kontrollieren. Während bei einer dem Zufall überlussenen Schlagversetzung die sichtbaren Kröpfungsstellen \öllig unregelmäßig über die Wicklungslänge verleih sind, ergibt sich bei einer konstanten Schlagverscizung ein in Spiralen entlang der Mantelfläche der Wicklungslage verlaufendes Muster.

Im Hinblick auf eine zeitsparende und damit wirtschaftliche Fertigung ist eine Schlagversetzung von r = 0,5 besonders vorteilhaft, da sich ein solcher Wert ohne Schwierigkeit nach Außenmaß einhalten läßt.

Durch die Erfindung wird es möglich, die /ur Pressung der Wicklung erforderliche Kraft genau zu berechnen, da durch die Festlegung der Sehlagversetzung die Auflageflächen zwischen benachbarten Leitern genau bekannt ist und damit auch der maximal zulässige spezifische Druck voll ausgenutzt werden kann. Als Folge davon ergibt sich eine gleichmäßige Pressung entlang der gesamten Windungslänge und damit eine erhöhte Festigkeit der Wicklung, was insbesondere m Hinblick auf eventuell mögliche Kurzschlüsse von erheblicher Bedeutung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aus Drilleitern bestehende Lagenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen einer optimalen Größe der gegenseitigen Berührungsflächen einander benachbarter Leiter die Schlaglänge der Drilleiter in Abhängigkeit vom mittleren Windungsdurchmesser Dm so gewählt ist, daß die Gleichung

V =

K = 0,3 -¥ 0,7

erfüllt ist, wobei k dem ganzzahligen Anteil des Wertes -~, h der Schlaglänge des Drilleiters,

r der vom Windungsdurchmesser abhängigen Schlagversetzung benachbarter Windungen entspricht.

2. Lagenwicklung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei einer großen Zahl von parallelen Drilleitern pro Windung die Schlag-

Versetzung ~ zwischen zwei parallelen Drilleitern wie folgt gewählt ist:

f
h

wobei ρ gleich der Zahl der parallelen Drilleiter pro Windung, α gleich der Versetzung der Kröpfungsstellen benachbarter paralleler Drilleiter ist und wobei für 0 < ν < 0,5 ν' = ν, für 0,5 < ι- < 1 ν' = 1 - ι; zu setzen ist.

3. Lagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer ungeraden Zahl paralleler Drilleiter pro Windung die Schlagversetzung j- zwischen benachbarten Drilleitern wie folgt gewählt ist:

45 notwendig, daß der Flächendruck einmal genügend hoch zum anderen aber auch gleichmäßig auf alle Windungen verteilt ist. Schließlich ist noch darauf zu achten, daß der spezifische Fläche.idruck gewisse Grenzwerte nicht überschreitet, damit die DrahtisoliTung, die beispielsweise aus Papier bestehen kann, nicht beschädigt wird. Es muß daher zunächst die Möglichkeit bestehen, den Flächendruck zu bestimmen.

Bei zylindrischen Wicklungslagen, die aus Hachdrähten bestehen, ist der spezifische Druck in der Drahtisolierung stets proportional der Preßkraft, da benachbarte Windungsleiter entlang ihrer gesamten Länge mit einfach zu bestimmenden Auflagefiächen konstanter Größe dicht aufeinanderliegen.