DE2237054C3 - Wicklung für Transformatoren und Drosselspulen - Google Patents

Description

Transformatoren und Drosselspulen mit sehr großen elektrischen Nennströmungen eine Wicklung zu schaffen, die unter Beibehaltung des Prinzips von aus mehreren elektrisch parallel geschalteten Leitern ineinandergewickelten Scheibenspulen einen Wicklungsaufbau auch für sehr große Leitergesamtquerschnitte aus mehr als vier Einzelleitern ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine durch zwei teilbare Anzahl von mindestens vier axial nebeneinander liegenden Scheibenspulen ein ineinandv.1 gewickeltes Spulensystem mit mehr als vier parallelen Leitern bilden, daß die Wicklungseingänge der elektrisch parallelen Leiter gleichmäßig auf die Scheibenspulen einer Hälfte des Spulensystems aufgeteilt und Verhinderungsleitungen zwischen den Scheibenspulen vorgesehen sind, daß auf dem jeweiligen Außenumfang dieser Scheibenspulen die Wicklungseingänge jeweils gleichmäßig verteilt angeordnet un'i durch Übergangsverbindungen in Achsrichtung bis an eine benachbarte Wicklungsstirnseite und dann auf dieser entlang unabhängig von dem sich dabei ergebenden Wickelsinn über den kleinstmöglichen Kreisbogen nahe des Außenumfanges der Wicklungsstirnseite zu einem geschlitzten Stecker geführt und an diesen angeschlossen sind.

Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, dab Jie Verbindungsleitungen zwischen den Scheibenspulen um nahezu die gleichen Winkel gegeneinander versetzt sind, wie die entsprechenden Wicklungseingänge und daß die auf dem Außenmantel erforderlichen Verbindungsleitungen etwa in der Mitte zwischen den jeweils benachbarten Wicklungseingängen liegen. Dabei sind die die Übergangsverbindungen zwischen Scheibenspulen und Stecker darstellenden Leiterenden der Wicklungsstirnseite um 90° gekippt und kehren der Wicklungsstirnseite ihre Breitseite zu.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die erste und die zweite Scheibenspule in dem einen, die dritte und die vierte Scheibenspule dagegen in dem anderen Wickelsinn gewickelt sind und daß mindestens acht elektrisch parallele Leiter aus Flachdraht vorgesehen sind und die einzelnen Leiter in den Scheibenspulen mit ihren Breitseiten aufeinander liegen, und daß vier axial nebeneinander liegende Scheibenspulen das ineinander gewickelte Spulensystern bilden.

Zweckmäßig verlaufen bei Verwendung einer Wicklung mit Mittenausleitung die Enden der Leiter auf den einander zugekehrten Wicklungsstirnseiten der beiden symmetrischen Teilwicklungen und sind bei Verwen- 5" dung einer Wicklung mit Endausleitungen die Enden der Leiter zwischen einer Wicklungsstirnseite und einem dieser zugeordneten Schirmring geführt.

Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht die Herstellung einer absolut runden Wicklung m't einer überall gleichen Anzahl von Leitern, wobei sogenannte elektrische Löcher am Wicklungsunifang vermieden werden und praktisch keine A'jfpolsterungen erforderlich sind. Außerdem liegen trotz des verhältnismäßig verwickelten Wicklungsaufbaues alle Wicklungsenden und Spulenverbindungen gut zugänglich an den Wicklungsaußenseiten und ermöglichen auch bei Verwendung von acht und mehr Einzelleitern eine Veränderung der Wicklungslänge durch eine Rück· schneidung der einzelnen Leiterenden. Ein weiterer ii.s Vorteil besteht darin, daß die Einzelleiter in den Scheibenspulen immer im gleichen magnetischen Längs- und Querstreufeld liegen und sich deshalb auch niedrige Zusatzverluste für die erfindungsgemäße Wicklung ergeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 vier ein Endspulensystem bildende Scheibonspulen in perspektivischer Darstellung und

F i g. 2 das dazugehörige Wickelschema.

In einer nur teilweise dargestellten Wicklung sind je vier nebeneinander liegende Scheibenspulen zu einem Spulensystem ineinandergewickeit. Das oberste dieser Spulensysteme wird von den Scheibenspulen 11, 12, 13 und 14 gebildet. Die Scheibenspulen 11 und 12 sind dabei in dem gleichen Wickelsinn und die Scheibenspulen 13 und 14 in dem entgegengesetzten Wickelsinn hergestellt. Jeder der vier Scheibenspulen 11 bis 14 ist aus acht flieh aufeinanderliegenden isolierten Leitern aus Flachdraht gewickelt, wobei die einander entsprechenden Enden der Leiter innen und außen um nahezu gleiche Winkel gegeneinander versetzt sind. Dabei sind die acht Enden vorzugsweise nahezu gleichmäßig über den Umfang der Scheibenspulen verteilt.

Entsprechend sind auch die Verbindungsleitungen 15 auf den gesamten Umfang der Scheibeßspulen 11 bis 14 verteilt. Bei dem Aufbau des Spulensystems aus acht elektrisch parallel geschalteten Leitern in vier Scheibenspulen sind jeder der beiden Scheibenspulen 11 und 12 Wicklungseingänge 1, 3, 5 und 7 zugeordnet. Die Wicklungseingänge 1, 3, 5 und 7 sind auf dem Außenmantel der Wicklung in deren Achsrichtung bis an die Wicklungsstirnseite geführt und dort um 90° so abgebogen, daß ihre Breitseiten auf der Wicklungsstirnseite liegen.

Auf einer, bezogen auf die Wicklung, beliebigen Stelle der Wicklungsstirnseite ist senkrecht zu derselben ein geschlitzter Stecker 20 angeordnet. Der Fußpunkt dieses Steckers 20 ist mit den Enden der einzelnen Leiter aus den Wicklungseingängen 1, 3, 5 und 7 verbunden. Dabei liegen die Enden der einzelnen Leiter flach auf der Wicklungsstirnseite und sind über den kleineren sich jeweils ergebenden Kreisbogen von den Wicklungseingängen 1, 3, 5 bzw. 7 bis an den Stecker 20 geführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen dabei die Enden der Leiter von den Wicklungseingängen 3 und 5 entgegen dem Wickelsinn der ihnen zugeordneten Scheibenspulen Il und 12 durch den Raum zwischen der Wicklungsstirnseite und einem nicht dargestellten Schirmring.

Die Übergänge von den Wicklungseingängen 1, 3, 5 und 7 zu den an den Fußpunkt des geschlitzten Steckers 20 geführten Enden der einzelnen Leiter können sowohl ausschließlich durch Biegen als auch durch Biegen und Löten von mehreren Teilen geschaffen sein. Alle Einzelleiter sind sowohl in Bereich der Scheibenspulen U bis 14 als auch im Bereich der Verbindungsleitungen 15 und der an den Stecker 20 herangeführten Enden in üblicher Weise durch Umwickeln mit Papierstreifen oder ähnlichem isoliert.

In dem in F i g. 2 dargestellten Wickelschema sind die parallel zueinander gewickelten acht Einzelleiter 1 bis 8 der Scheibenspulen 11, 12, 13 und 14 erkennbar. Die Enden der Einzelleiter 1, 3, 5 und 7 aus den beiden Scheibenspulen 11 und 12 entsprechen den Wicklungseingängen 1, 3, 5 und 7, in Fig. t. Die innenliegenden F^den aller Einzelleiter I bis 8 sowie die außenliegenden Enden der Einzelleiter 2, 4, 6 und 8 aller vier Scheibenspulen 11, 12, 13 und 14 sind gemäß Fi g. 2 über Verbindungsleitungen 15 elektrisch miteinander verschaltet und führen iedeu der acht Teilströme zweimal

abwechselnd von außen nach innen und von innen wieder nach außen durch die Scheibenspulen 11 bis 14. Von den unten in F i g. 2 dargestellten Enden der Einzelleiter 5, 7, 3 und 1 aus den Scheibenspulen 13 und 14 erfolgt die Übergabe des Stromes zum nächsten Spulensystem oder auch zu einem anders aufgebauten Wicklungsmittcltcil.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Wicklung für Transformatoren und Drosselspulen für große elektrische Ströme mit aus mehreren elektrisch parallelen Leitern ineinandergewickelten Scheibenspulen, wobei von jedem Leiter in jeder Scheibenspule gleich viele Windungen liegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch zwei teilbare Anzahl von jeweils mindestens vier axial nebeneinander liegenden Scheibenspulen (Il bis 14) eine ineinandergewickeltes Spulensystem mit mehr als vier parallelen Leitern bilden, daß die Wicklungseingänge (1, 3, 5, 7) der elektrisch parallelen Leiter gleichmäßig auf die Scheibenspulen (11, 12) einer Hälfte des Spulensystems aufgeteilt und Verbindungsleitungen (15) zwischen den Seitenspulen (11 bis 14) vorgesehen sind, daß <tuf dem jeweiligen Außenumfang dieser Scheibenspulen (11, 12) die Wicklungseingänge (1, 3, 5, 7) jeweils gleichmäßig verteilt angeordnet und durch Übergangsverbindungen in Achsrichtung bis an eine benachbarte Wicklungsstirnseile und dann auf dieser entlang unabhängig von dem sich dabei ergebenden Wickelsinn über den kleinstmöglichen Kreisbogen nahe des Außenumfanges der Wicklungsstirnseite zu einem geschlitzten Stecker (20) geführt und an diesen angeschlossen sind.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (15) zwischen den Scheibenspulen (Il bis 14) um nahezu die gleichen Winkel gegeneinander versetzt sind, wie die entsprechenden Wicklungseingänge (1, 3, 5, 7) und daß die auf dem Außenmantel erforderlichen Verbindungsleitungen (15) etwa in der Mitte zwischen den jeweils benachbarten Wicklungseingängenil, 3,5,7) liegen.

3. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Übergangsverbindungen zwischen Scheibenspulen und Stecker (20) darstellenden Leiterenden der Wicklungseingänge (1, 3, 5, 7) am Rand der Wicklungsstirnseite um 90° gekippt sind und ihre Breitseite der Wicklungsstirnseite zukehren.

4. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hälfte der Scheibenspulen (11, 12) jedes Spulensystem in dem einen, die zweite Hälfte der Scheibenspulen (13, 14) dagegen in dem anderen Wickelsinn gewickelt sind.

5. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens acht elektrisch parallele Leiter aus Flachdraht vorgesehen sind und die einzelnen Leiter in den Scheibenspulen (11 bis 14) mit ihren Breitseiten aufeinander liegen und daß vier axial nebeneinander liegende Scheibenspulen (11 bis 14) das ineinander gewickelte Spulensystem bilden.

6. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Wicklung mit Mittenausleitung die Enden der Leiter auf den einander zugekehrten Wicklungsstirnseiten der beiden symmetrischen Teilwicklungen verlaufen.

7. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Wicklung mit Endausleitungen die Enden der Leiter zwischen einer Wicklungsstirnseite und einem dieser zugeordneten Schirmring geführt sind.

Die Erfindung betrifft eine Wicklung für Transformatoren und Drosselspulen für große elektrische Ströme mit aus mehreren elektrisch paraHelen Leitern ineinandergewickelten Scheibenspulen, wobei von jedem Leiter in jeder Scheibenspule gleich viele Windungen liegen.

Ineinandergewickelte Scheibenspulen werden bei Transformatoren und Drosselspulenwicklungen, bei deren Betrieb mit Stoßspannungsbeanspruchung zu

>° rechnen ist, vorzugsweise für die Endwindungen der einzelnen Wicklungen vorgesehen. Zwischen den einzelnen benachbarten Windungen herrschen bei dieser Anordnung größere Spannungsunterschiede, als sich bei normal fortlaufend gewickelten Doppelspulen

^!5 ergeben würden. Dadurch bestehen zwischen den einzelnen Windungen starke kapazitive Kupplungen, die beim Auftreffen einer Stoßspannung mit steiler Front eine annähernd lineare Spannungsverteilung auf die Wicklung erzwingen.

Durch die DT-AS 10 82 342 ist eine derartige Transformatorwicklung mit mehreren elektrisch parallel geschalteten Leitern und ineinandergewickelten Scheibenspulen bekannt, wobei die ineinandergewickelten Spulensysteme aus jeweils zwei Scheibenspulen bestehen. Bei dieser Anordnung sind die einzelnen Scheibenspulen jeweils in mindestens soviel Abschnitte mit entgegengesetztem Wickelsinn aufgeteilt wie elektrisch parallele Leiter vorgesehen sind.

Da aus wirtschaftlichen Gründen in zunehmendem Maße Transformatoren und Drosselspulen mit sehr hohen Nennleistungen eingesetzt werden und demzufolge auch die Nennströme immer größer werden, ergeben sich unter Berücksichtigung der zulässigen Stromdichte in den einzelnen Leitern immer größere Leiteirquerschnitte. Zur Erzielung fertigungstechnisch noch gut wickelbarer Leiterquerschnitte und zur Herabsetzung der durch das magnetische Querstreufeld entstehenden Zusatzverluste müssen diese großen Gesamtquerschnitte in immer mehr elektrisch parallel geschaltete Einzelleiter aufgeteilt werden, so daß die bekannte Anordnung, für die ebenso viele Wicklungsabschnitte je Scheibe wie parallele Teilleiter vorgesehen sind, aus Raumgründen nicht mehr verwendbar ist.
In der DT-OS 19 10 897 ist auch schon eine Wicklung mit je zwei ineinandergewickelten Scheibenspulen aus je zwei elektrisch und räumlich parallelen Leitern beschrieben. Die Aufteilung des Laststromes auf zwei parallele Leiter dient dabei insbesondere der Minderung der Zusatzverluste. Nachteilig sind bei dieser bekannten Wicklung aber die dicht beieinander liegenden Wicklungseingänge und -übergänge für die beiden parallelen Leiter, weil dadurch eine ungleichmäßige Steigung der einzelnen Windungen der Scheibenspule erzwungen ist, so daß der Wickelvorgang erschwert und die Spulenfestigkeit vermindert ist. Außerdem werden die nachteiligen V/irkungen dieser Anordnung bei einer Vergrößerung der Anzahl der parallelen Leiter überproportional erhöht.

Durch die DL-PS 31 618 ist eine Lagenwicklung mit mehreren parallelgeschalteten Leitern bekannt geworden. Die wie bei Lagenwicklungen üblich in Achsrichtung aus den Wicklungsstirnseiten austretenden Leiter sind zu einem Bündel zusammengefaßt. Die an den Wicklungsenden gebildeten keilförmigen Zwickel sind durch entsprechend geformte Teile aus Leiterwerkstoff und Isoliermaterial ausgefüllt und nicht als Wickelraum genutzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für