DE2262290A1

DE2262290A1 - DISC WINDING

Info

Publication number: DE2262290A1
Application number: DE19722262290
Authority: DE
Inventors: John Charles Crouse
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1973-07-05
Also published as: JPS4870023A; CA964736A

Description

Scheibenwicklung Die Erfindung bezieht sich auf Wicklungen für elektrische Induktionsgeräte wie beispielsweise Transformatoren. Insbesondere ist die Erfindung ad mittel zur Verbesserung der Spannungsverteilung über einer Wicklung und zur Verminderung der Isolationsbeanspruchungen gerichtet, die beim Auftreffen steiler Impulsspannungen auftreten, beispielsweise bei Blitz- und Schaltstößen. Bekannte Lösungen auf diesem technischen Gebiet sind beispielsweise in der US-Patentschrift 2 453 5.;2 beschrieben.Disc winding The invention relates to windings for electrical Induction devices such as transformers. In particular, the invention ad means to improve the voltage distribution over a winding and to reduce it the insulation stresses that occur when steep impulse voltages are encountered occur, for example in the event of lightning and switching surges. Known solutions on this technical fields are described, for example, in US Pat. No. 2,453,5.2.

Zu Beginn werden für ein besseres Verständnis der Erfindung die folgenden, in der Beschreibung verwendeten Begriffe definiert.At the beginning, for a better understanding of the invention, the following, Terms used in the description are defined.

Eine Scheibenspule: eine Vielzahl radial geschichteter Windungen von einem oder mehreren spiralförmigen Leitern.A disc coil: a multitude of radially layered turns of one or more spiral conductors.

Eine ineinandergeschachtelte oder geschichtete Scheibenspule: eine Vielzahl radial geschichteter Windungen von mehr als einem in Reihe geschalteten Leiter, der die Spule mehr als einmal durchquert oder kreuzt.A nested or layered disc coil: one Multiple radially layered turns of more than one in series Conductor crossing or crossing the coil more than once.

Ein Abschnitt: eine oder mehrere Scheibenspulen, die in einer Reihenschaltung verbunden sind, welche alle Windungen von allen Spulen vor dem Übergang zu einem anderen Abschnitt durchquert oder kreuzt.A section: one or more disc coils connected in series are connected, showing all turns of all coils before transitioning to one crosses or crosses another section.

Ein Wickungsteil oder eine Gruppe: eine Vielzahl in Reihe geschalteter ähnlicher Abschnitte.A winding part or a group: a large number of series-connected similar sections.

Bekanntlich weisen sehr stark induktive Wickungen, wie beispielsweise Wicklungen von einem Eisenkerntransformator oder einer Spule, wenn sie Impulsen oder transienten Spannungen mit steiler Wellenfront ausgesetzt sind, zunächst eine exponentielle Verteilung des Spannungsabfalles über der Länge der Wicklung auf, wobei an den ersten wenigen Windungen ein sehr hoher Spannungsgradient auftritt. Beispielsweise liegt etwa 60 7c der Spannung über den ersten 5 % der Windungen der Wicklung am Hochspannungsende.It is known that very strong inductive windings, such as Windings from an iron core transformer or a coil when they receive pulses or are exposed to transient voltages with a steep wave front, initially one exponential distribution of the voltage drop over the length of the winding, a very high voltage gradient occurs on the first few turns. For example, about 60 7c of the voltage is across the first 5% of the turns of the Winding at the high voltage end.

Diese äußerst ungleichförmige Spannungsverteilung beruht hauptsächlich auf der unvermeidbaren verteilten Kapazität zwischen jedem Teil der Wicklung und benachbarten geerdeten Teilen, wie z.B.This extremely non-uniform stress distribution is mainly due to on the inevitable distributed capacitance between each part of the winding and neighboring earthed parts, e.g.

dem Kern und Gehauseaufbau. Eine derartige Erdkapazität wird als Parallel11-Kpazität bezeichnet, wenn das Niederspannungsende der Wicklung in der üblichen Weise geerdet ist. Eine derartige Wicklung besitzt von Natur aus eine verteilte Kapazität zwischen den Windungen, wobei die Summe einer derartigen Kapazität zwischen den Wicklungsklemmen in Reihe geschaltet ist. Wenn diese "Reihen"-Kapazität nur allein vorhanden wäre, würde die Spannungsverteilung über der Wicklung im wesentlichen gleichförmig una linear sein, wie es auch der Fall sein würde, wenn die InduktivL-tät allein vorhanden wäre. Da jedoch die verteilte Kapazität, d.h.the core and case structure. Such a ground capacitance is called a parallel11 capacitance indicates when the low voltage end of the winding is grounded in the usual way is. Such a winding inherently has a distributed capacitance between the turns, the sum of such capacitance between the winding terminals is connected in series. If this "series" capacity were only available on its own, the voltage distribution across the winding would be substantially uniform be linear, as would be the case if the inductance alone existed were. However, since the distributed capacity, i.

sowohl die Rehen- als auch die Parallelkapazität, eine von Natur aus bestehende Wicklungscharakteristik is-t, ist die Spannung verteilung beim Auftreten von impulsspannungen, wie z.B. Blitz-oder Schaltstößen, ein Konstruktionsfaktor von großer Wichtigkeit.both deer and parallel capacity, one inherent in The existing winding characteristic is the voltage distribution when it occurs of impulse voltages, such as lightning or switching surges, a construction factor of great importance.

Eine übliche Art von Hochspannungswicklungen für Transformatoren und Reaktoren oder Drossel spulen ist eine kontinuierliche Scheibenwicklung. In einer derartigen Wicklung ist jede Spule von zahlreichen ringförmigen (Scheiben-) Spulen -als eine radiale. Spirale gewickelt, wobei die Spulen koaxial auf einem Kern angeordnet sind und elektrisch in einer Reihenschaltung verbunden sind, in der benachbarte Spulen in zbwechselnden-Drehrichtungen gewickelt sind.A common type of high voltage winding for transformers and Reactors or choke coils is a continuous disc winding. In a such winding is each coil of numerous ring-shaped (disc) coils -as a radial. Spiral wound with the coils arranged coaxially on a core are and are electrically connected in a series circuit, in the adjacent Coils are wound in alternating directions of rotation.

Bekanntlich zeichnen sich kontinuierliche Scheibenwicklungen durch eine relativ kleine Reihenkapazität aus und infolgedessen haben derartige Wicklungen eine relativ schlechte Stoßspannungs-Verteilungscharakteristik.It is well known that continuous disc windings are distinguished have a relatively small series capacitance and consequently have such windings a relatively poor surge voltage distribution characteristic.

Da die anfängliche Spannungsverteilung in einer Transf-ormator-Wicklung, die einer steilen Spannungswelle an einer Klemme ausgesetzt ist eine Funktion des Verhältnisses der Parallel (d.h. Erdkapazität) zur Reihenkapazität der Wicklung ist, wird bei kontinuierlichen Scheibenwicklungen die Isolation leicht zerstört, was aus einer schlechten anfänglichen Spannungsverteilung im Falle eines Spannungsstoßes resultiert.Since the initial voltage distribution in a transformer winding, exposed to a steep voltage wave at a terminal is a function of the Ratio of the parallel (i.e. earth capacitance) to the series capacitance of the winding the insulation is easily destroyed with continuous disc windings, what from a poor initial voltage distribution in the event of a voltage surge results.

Der praktisch einfachste Weg, um die Spannungsverteilung einer Scheibenwicklung zu verbessern, besteht darin, ihre Reihenkapazität zu vergrößern. Es sind viele Wicklungstechniken bekannt, um diese Kapazität zu vergrößern. Eine Scheibenwicklungstechnik besteht darin, in Reihe gesjchaltete ineinandergreifende Spulen zu verwenden, wie es in der Eingangs bereits genannten US-Patentschrift 2 453 552 beschrieben ist.Practically the easiest way to show the voltage distribution of a disc winding to improve is to increase their row capacity. There are many Winding techniques are known to increase this capacity. A disc winding technique is to use interlocking coils connected in series, such as it is described in U.S. Patent 2,453,552, cited at the beginning.

Obwohl Wicklungsanordnungen, wie sie in der vorgenannten US-Patentschrift beschrieben sind, eine höhere Reihenkapazität aufweisen als vergleichbare kontinuierliche Scheibenwicklungen und deshalb eine verbesserte Spannungsverteilung besitzen, sind derartige Wicklungen wegen ihrer komplexen Schichtungen relativ teuer in der Herstellung, sie erfordern relativ große Mengen an Leiterisolierung und sie sind relativ voluminös. Weiterhin können die eine hohe Reihenkapazität aufweisenden Wicklungen, wie sie in der vorgenannten US-Patentschrift 2 453 552 beschrieben sind, wenn sie mit einer kontinuierlichen Scheibenwicklung in Reihe geschaltet und Spannungsstößen ausgesetzt sind, dazu führen, daß in der kontinuierlichen Scheibenwicklung sehr hohe, möglicherweise zerstörende Spannungsbeanspruchungen auftreten (s. US-Patentschrift 3 387 23, die ein Erörterung der Probleme enthält, die bei einer Wicklung auftreten, in der ein Teil aus geschichteten Scheiben und der Rest aus kontinuierlichen Scheiben hergestellt ist ).Although winding arrangements such as those in the aforementioned U.S. Patent have a higher row capacity than comparable continuous disc windings and therefore an improved stress distribution own, such windings are relatively expensive because of their complex layering In manufacturing, they require relatively large amounts of conductor insulation and they are relatively bulky. Furthermore, they can have a high series capacity Windings as described in the aforementioned US Pat. No. 2,453,552, when connected in series with a continuous disc winding and voltage surges are exposed to lead in the continuous disc winding very high, possibly destructive stresses occur (see US patent 3 387 23, which contains a discussion of the problems encountered with a winding, in which part is made up of layered disks and the remainder of continuous disks is made).

Es ist deshalb eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung von Scheibenspulen zu schaffen, die das Volumen und die Kosten derartiger Transformatorwicklungen reduzieren können im Vergleich zu bekannten Scheibenwicklungsanordnungen mit vergleichbaren Stoßspannungscharakteristiken.It is therefore a general object of the present invention to provide an assembly of disc coils that would reduce the volume and cost of such Transformer windings can reduce compared to known disc winding arrangements with comparable surge voltage characteristics.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Scheibenwicklungstyp mit relativ hoher Reihenkapazität gelöst. Die Wicklung umfaßt zahlreiche Abschnitte, die jeweils wenigstens zwei ringförmige Spulen aufweisen. Jeder Abschnitt enthält die erste Spule, die in einer ersten Drehrichtung gewickelt und mit der zweiten Spule in Reihe geschaltet istd,?ein der entgegengesetzten Drehrichtung gewickelt ist. Die Abschnitte sind koaxial nebeneinander angeordnet, wobei die zweite Spule des einen Teiles sich unmittelbar neben der ersten Spule des unmittelbar vorhergehenden axial angeordneten Abschnittes befindet und die erste Spule des einen Abschnittes mit der zweiten Spule des unmittelbar vorhergehenden Abschnittes in Reihe geschaltet ist. Bei einer Verbindung in dieser Art enthält die Wicklung eine Reihenschaltung in der folgenden Reihenfolge: Zweite Spule des einen Absctnittes, erste Spule des einen Abschnittes, zweite Spule des vorhergehenden Abschnittes und erste Spule des vorhergehenden Abschnittes.This object is achieved in accordance with the invention by a disc winding type solved with a relatively high row capacity. The winding comprises numerous sections, each having at least two annular coils. Each section contains the first coil wound in a first direction of rotation and with the second Coil is connected in series, wound in the opposite direction of rotation is. The sections are arranged coaxially next to each other, with the second coil one part is immediately adjacent to the first coil of the immediately preceding one axially arranged section is located and the first coil of a section connected in series with the second coil of the immediately preceding section is. With a connection of this type, the winding contains a series connection in the following Sequence: Second coil of one section, first coil of one section, second coil of the preceding section and first coil of the previous section.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele naher erläutert.The invention will now be based on further features and advantages the following description and the accompanying drawings of various exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von einem Teil eines elektrischen Transformators mit einer die~Erfindung verkörpernden Hochspannungs-Scheibenwicklung.Fig. 1 is a schematic representation of part of an electrical Transformer with a high-voltage disc winding embodying the invention.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung von einer bekannten Hochspannungs-Scheibenwicklung.Figure 2 is a schematic representation of a known high voltage disc winding.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung von einer Hochspannungs-Scheibenwicklung, die erfindungsgemäß aufgebaut ist und vergleichbare Nenndaten wie die in Fig. 2 gezeigte Wicklung besitzt.Fig. 3 is a schematic representation of a high voltage disc winding, which is constructed according to the invention and has nominal data comparable to that in FIG. 2 Has shown winding.

in ig 1 ist im Querschnitt eine einen Kern aufweisende elektrische Induktionsvorrichtung mit einem Magnetkern 101 gezeigt, der zahlreiche paralle Schenkel aufweist, von denen nur einer gezeigt ist. Auf jedem Schenkel sind stromleitende Wicklungen angebracht, die allgemein mit der Bezugszahl 102 bezeichnet sind. jede Wicklung 1C2 welst im Falle eines typischen Kerntransformators eine Niederspannungs-Primärwicklung 110 mit rohrförmiger Konf iguration, die den Kern 101 eng umgibt, und eine Hochspannungs-Sekundärwick-lung 111 des Scheibentyps auf, die die Niederspannungswicklung konzentrisch umgibt. Die Niederspannungswicklung 110 ist in einem geeigneten Isoliermantel 112 eingeschlossen. Der Raum zwischen der Niederspannungswicklung 110 und dem Kern 101 ist zumindest teilweise mit einem rohrförmigen isolierenden Abstandshalter 113 ausgefüAlt. Der radiale Raum zwischen der Niederspannungswicklung 110 und der Hochspannungswicklung 112 wird als der Hauptspalt des Transformators bezeichnet und in diesem Raum ist eine rohrförmige Isolierhülse 114 angeordnet.in ig 1 is an electrical having a core in cross section Induction device shown with a magnetic core 101, the numerous parallel legs only one of which is shown. There are current-conducting ones on each leg Windings, indicated generally by the reference numeral 102, are attached. every Winding 1C2 is a low voltage primary winding in the case of a typical core transformer 110 with a tubular configuration that closely surrounds the core 101 and a high-voltage secondary winding 111 of the disc type which concentrically surrounds the low voltage winding. the Low voltage winding 110 is enclosed in a suitable insulating jacket 112. The space between the low voltage winding 110 and the core 101 is at least partially filled with a tubular insulating spacer 113. Of the radial space between the low voltage winding 110 and the high voltage winding 112 is referred to as the main gap of the transformer and is in this room a tubular insulating sleeve 114 is arranged.

Im Laufe der Eeschreibung wird deutlich werden, daß zu Darstellungszwecken zwar ein Tran«ormator des Kerntyps mit einem primären Wicklungsabsehnitt und einem sekundären Wicklungsabschnitt auf einem Kernschenkel beschrieben wird, daß die Erfindung aber in gleicher Weise auf andere Transformator- und Drosselspulentypen oder andere Vorrichtungen anwendbar ist, die induktive llochspannungswicklungen aufweisen, seien diese nun einphasig oder mehrphasig. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Struktur und Konfiguration der lIochspannungswicklungen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bezieht sich die Erfindung auf die Hochspannungs-Primärwickung 111 des Transformators. Deshalb wird im folgenden insbesondere auf die Teilquerschnittsansicht gemäß Fig. 1 Bezug genommen. Dabei sei darauf hingewiesen, daß die Hochspannungswicklung zwar mit L4 in Reihe geschalteten ringförmigen Spulen gezeigt ist, diese Wicklung sich tatsächlich aber aus je der Spulenzahl zusammensetzen kann, die aufgrund ihrer Nennspannung wünschenswert sein kann.In the course of the description it will become clear that for purposes of illustration a core-type transformer with a primary winding section and a secondary winding section on a core leg is described that the invention but in the same way to other types of transformers and reactors or others Devices that have inductive hole voltage windings can be used these now single-phase or multi-phase. The invention particularly relates to the structure and configuration of the hole voltage windings. In the illustrated Embodiment, the invention relates to the high-voltage primary winding 111 of the transformer. Therefore, in the following, the partial cross-sectional view is particularly emphasized according to FIG. 1 is referred to. It should be noted that the high voltage winding this winding is shown with L4 in series connected annular coils can actually be composed of the number of bobbins depending on their Nominal voltage may be desirable.

Wie bereits ausgeführt wurde, weisen bekannte kontinuierliche Scheibenwicklungen eine schlechtere Stoßspannungsverteilung auf als es erwünscht ist. Durch Verwendung der nicht-sequentiellen Scheibenwicklungsanordnung kann die Stoßspannungsverteilung einer induktiven Wicklung wesentlich vcrbessert werden. Da ein Großteil eines Spannungsstoßes zunächst über den ersten wenigen Windungen einer kontinuierlichen Scheibenwicklung auftreten, wurde es nicht für notwendig befunden, insoweit die Stoßspannungsverteilung betroffen ist, eine induktive lric>rung ausschließlich aus nichtsequentiell verbundenen Scheibenspulen aufzubauen. Es wird vie@-mehr bevorzugt, eine induktive Wicklung aufzubauen, bei der nuo einige der ersten und letzten Spulen in einer hicht-aufeinanderfolgenden Scheibenanordnung verbunden sind und bei der die übrigen oder mittleren Wicklungsspulen in einer kontinuierlichen Scheibenanordnung verbunden sind. Durch einen derartigen Wicklungsaufbau wird das Stoßspannungs-Widerstandsvermögen der Spule verbessert, während die Kosten und das Volumen der Wicklung minimal gehalten werden.As already stated, have known continuous disc windings a worse surge voltage distribution than is desired. By using the non-sequential disc winding arrangement can reduce the surge voltage distribution an inductive winding can be significantly improved. Because a lot of a surge initially over the first few turns of a continuous disc winding occur, it has not been found necessary as far as the surge voltage distribution occurs is affected, an inductive fault exclusively from non-sequentially connected Build up disc coils. Far more preferred is an inductive winding to build up at the nuo some of the first and last coils in a non-consecutive disk arrangement are connected and in which the remaining or middle winding coils in a continuous disc arrangement are connected. With such a winding structure, the surge withstand voltage becomes of the coil while keeping the cost and volume of the winding to a minimum will.

Im Gegensatz dazu ist das Ineinanderschachteln (interlacing) von Wicklungsleitern teuer und führt zu einer voluminösen Wicklung.In contrast to this is the interlacing of winding conductors expensive and leads to a bulky winding.

Ferner hat das Verschachteln eine Wicklung zur Folge,die eine sehr hohe Reihenkapazität besitzt. Auch wenn eine derartige Charakteristik wünschenswert sein kann, insoweit das Impuls-Widerstandsvermögen der geschichteten Wicklung betroffen ist, so begrenzt sie die F7exibilitt des Systems, indem jede eine kleine Reihenkapnzität aufweisende Wicklung, die damit in Reihe geschaltet ist, Beschädigungen durch StoGspannungen aufgesetzt ist.Furthermore, the nesting results in a winding, which is a very has high row capacity. Even if such a characteristic is desirable may be as far as the impulse resistivity of the layered winding is concerned it limits the flexibility of the system by giving each a small series capacity having winding, which is connected in series with it, damage due to surge voltages is put on.

Nicht-sequentiell verbundene Scheibenwicklungen gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen eine kleinere Reihenkapazität als verschachtelte Wicklungen vergleichbarer Nennleistung und eine grössere Reihenkapazität als kontinuierliche Scheibenwicklungen vergleichbarer Leistung. Demzufolge besitzen derartige Wicklungen einen weiten Anwendungsbereich, da sie mit jeder eine kleinere Reihenkapazität aufweisenden Wicklung in Reihe geschaltet werden können, ohne daß diese einer Beschädigung durch Stoßspannungen ausgesetzt ist.Non-sequentially connected disc windings according to the present invention Invention have a smaller series capacitance than comparable nested windings Rated power and a greater series capacity than continuous disc windings comparable performance. As a result, such windings have a wide range of applications, since they are connected in series with each winding having a smaller series capacitance without being exposed to damage from surge voltages is.

Es wird nun insbesondere auf Fig. 1 eingegangen. Die Hochspannungswicklung 111 des Scheibentyps ist zwischen einem Paar statischer Platten 115 angeordnet und mit diesen verbunden. Die Wicklung umfaßt zahlreiche ringförmige Abschnitte oder Spulen 120 und 121, die jeweils aus einem spiralförmigen Leiter gewickelt sind. Die Spulen sind jewiels in der einen Drehrichtung oder in der entgegengesetzten Drehrichtung (d.h. entweder auf- oder abgewickelt) gewickelt und koaxial auf dem Kern angerodnet, wobei benachbarte Spulen in abwechselnden Drehrichtungen gewickelt sind. Die Spulen der Wicklung sind zu einer Reihenschaltung verbunden. Der Pa um zwischen den Spulen bildet einen Kanal, in dem ein Kühlmedium, wie beispielsweise 01, angeordnet sein kann. Derjenige Teil des Kanales, der neben den innersten Windungen benachbarter Spulen angeordnet ist, wird im folgenden als ein Innenkanal bezeichnet, und der Teil des Kanales, der neben den äußersten Windungen dIeser Spulen angeordnet ist, wird im folgenden als ein Außenkanal bezeichnet.1 will now be discussed in particular. The high voltage winding Disk type 111 is disposed between a pair of static plates 115 and connected to these. The winding comprises numerous annular sections or Coils 120 and 121 each wound from a spiral conductor. the Coils are in one direction of rotation or in the opposite direction Direction of rotation (i.e. either wound or unwound) wound and coaxially on the Angerodnet core, with adjacent coils wound in alternating directions of rotation are. The coils of the winding are connected in series. The pa around between the coils forms a channel in which a cooling medium, such as 01, can be arranged. That part of the channel that is next to the innermost turns adjacent coils is hereinafter referred to as an inner channel, and the part of the channel which is adjacent to the outermost turns of these coils is hereinafter referred to as an outer channel.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist der Spiralleiter, der die Spulen der Wicklung 11 1 bildet, einen rechtwinkeligen Querschnitt auf, und verständlicherweise ist eine geeignete Isolierung von Windung zu Windung vorgesehen. Diese kann durch Überziehen des Leiters mit geeignetem Isolierlack oder anderen harzförmigen Isoliermaterialien oder Papier geschehen.As can be seen from Fig. 1, the spiral conductor that the coils of the winding 11 1 forms a rectangular cross-section, and understandably suitable insulation from turn to turn is provided. This can go through Coating the conductor with a suitable insulating varnish or other resinous insulating material or paper happen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die Hochspannungswicklung 111 zwei Abschnitte, und zwar r einen an jedem Ende der Wicklung, die aus in Reihe geschalteten Spulen 20 zusammengesetzt sind. Diese Teile werden im folgenden als nicht-aufeinanderfolgende oder nichtsequentielle Spulenteile bezeichnet. Die Reihenschaltung der ringförmigen Scheibenwindungen t20 zur Bildung dieser Teile ist ein hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung. Der übrige Teil der -Wicklung 111 ist aus in Reihe angeordneten und verbundenen Spulen 121 zusammengesetzt. Dieser Teil wird im folgenden als der kontinuierllche Scheibenteil bezeichnet (die Reihenschaltung der Windungen 121 erfolgt in bekannter Weise).As is apparent from Fig. 1, the high voltage winding 111 comprises two Sections, one at each end of the winding, that are made out of series Coils 20 are assembled. These parts are hereinafter referred to as non-consecutive or non-sequential coil parts. The series connection of the ring-shaped Disc turns t20 to form these parts is a key feature of the present invention Invention. The remainder of the winding 111 is made of serially arranged and connected Coils 121 composed. This part is hereinafter referred to as the continuous Disc part designated (the series connection of the turns 121 takes place in a known Way).

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, wird der nicht-sequentielle Scheibenteil des oberen des der Wicklung 111, der im folgenden der obere nicht-sequentielle Scheibenwicklungsteil genennt wird, in der folgenden Weise aufgebaut: Eine Verbindung der Netzleitung wird über die erste Windung, d.h. Windung 1, der zweiten axial angeordneten Spule t20b hergestellt. Die Spule 120b ist in einer nach innen gerichteten Drehrichtung, d.h. in Richtung auf den Kern, gewickelt und umfaßt die Windungen 1, 2, 3-, 4, 5 u id 6, die in der genannten Reihenfolge in Reihe geschaltet sind. Die letzte und in dIesem Falle innerste Windung 6 der Spule 120b ist mit der unmittelbar vorh-ergehenden axial angeordnet ten- Spule 120a über- einen internen Überbrückungsleiter 6-7 in Reihe geschaltet. Die Spule 120a ist von der innersten Windung 7 aus radlal 1 nach außen über die in Reihe geschalteten Windungen 8, 9, 1Q und lt mit der letzten und in diesem Falle äußersten Windung 12 gewickelt. Die Spulen 120a und 120b bilden zusammen das, was als ein Abschnitt oder Sektion bezeichnet werden kann.As can be seen from the drawings, the non-sequential Disc part of the upper of the winding 111, hereinafter the upper non-sequential Disc winding part called is constructed in the following way: A connection of the power line is made via the first turn, i.e. turn 1, of the second axially arranged coil t20b produced. The coil 120b is in a downward direction inward direction of rotation, i.e. towards the core, wound and encompassed the turns 1, 2, 3-, 4, 5 u id 6, which are connected in series in the order mentioned are. The last and in this case innermost turn 6 of the coil 120b is with the immediately preceding axially arranged coil 120a via an internal one Jumper wires 6-7 connected in series. The coil 120a is from the innermost Winding 7 from radial 1 to the outside via the series-connected windings 8, 9, 1Q and lt wound with the last and in this case outermost turn 12. the Coils 120a and 120b together form what is referred to as a section or section can be.

Die letzte Windung der Spule 120a ist über- einen äußeren Überbrückungsleiter 12-13 mit der ersten Windung, d.h. Windung 13, der Spule 120d verbunden. Die Spule 120d ist radial nach innen gewickelt, wobei von der äußeren Windung 13 ausgegangen wird, und endet mit der inneren Windung X und schließt dazwischen, in der folgenden Reihenfolge, die Windungen 14, 15, 16 und 17 ein. Die letzte und in diesem Falle innerste Windung zur ist über einen internen Überbrückungsleiter 18-19 mit der innersten Windung 19 der umittelbar vo-rhergehenden axial angeordneten Spule 120c in Reihe geschaltet. Die Spule 120c ist radial nach außen gewickelt, wobei von der inneren Windun-g 18 ausgegangen wird, und endet in der äußeren Windung 24. Dazwischen schließt sie der Reihe nach Windungen 20, 2t, 22 und 23 ein. Die Spulen 120c und 120d bilden einen weiteren Abschnitt oder eine weitere Sektion. Die letzte Windung. der Spule L2Oc, d.h. die Windung 24, ist die letzte Windung des oberen nicht-sequentiellen Scheibenteiles des Hochspannungswicklung 111.The last turn of the coil 120a is over an outer bridging conductor 12-13 is connected to the first turn, i.e. turn 13, of coil 120d. The sink 120d is wound radially inward, starting from the outer turn 13 becomes, and ends with the inner turn X and closes in between, in the following Order the turns 14, 15, 16 and 17 a. The last and in this case innermost turn is connected to the innermost one via an internal jumper conductor 18-19 Turn 19 of the immediately preceding axially arranged coil 120c in series switched. The coil 120c is wound radially outward, from the inner Winding 18 is assumed and ends in the outer winding 24. In between it closes turn them into turns 20, 2t, 22 and 23 one after the other. The coils 120c and 120d constitute another section or section. The last turn. the coil L2Oc, i.e. turn 24, is the last turn of the top non-sequential Disc part of the high voltage winding 111.

Somit wird deutlich, daß der obere nicht-sequentielle Scheibenwicklungsteil der Wicklung 111 deine Reihenschaltung umfaßt, und zwar der Spulen 120b, 120a, 120d und 120c in der genannten Reihenfolge.Thus it can be seen that the upper non-sequential disc winding part the winding 111 comprises your series connection, and although the coils 120b, 120a, 120d and 120c in that order.

Die letzte Windung, d.h. die Windung 24, des oheren nicht-sequentiellen Teiles der Wicklung 111 ist über die äußere Überbrückung 24#25 mit der Windung 25 in Reihe geschaltet. Die Windung 25 ist die erste Windung des kontinuierlichen Scheibenteiles der Wicklung 111. Wie aus Fig. t ersichtlich ist, setzt sich der kontinuierl iche Scheibenteil der Wicklung 111 aus der Serienschaltung der Spulen 121a, 121b, 121c, 121d, 121e und 121f zusammen. Die Spule 121a ist von der Wicklung 25 über die Windungen 26, 27, 28 und 29 bis zur Windung 30 nach innen gewickelt. Die Windung 30 ist über eine innere Überbrückung mit der Spule 121b verbunden, die von der Windung 31 über die Windungen 32, 33, 34 und 35 bis zur Windung 36 nach außen gewickelt ist. Die Windung 36 ist durch clne äußere Überbrückung mit der Spule 121c verbunden, die von der Windung 37 über die Windungen 33, 39, 40 und 41 bis zur Windung 42 nach innen gewickelt ist. Die Windung 42 steht über eine innere Überbrückung mit der Spule 21d in Verbindung, die von der Windung 43 über die Windungen wd, 45, 46 und 47 bis zur Windung 48 nach außen gewickelt ist. Die Windung 48 ist über eine äüßere Überbrückung mit der Spule 121e verbunden, die von der Windung 49 über die Windungen 50, 51, 2 und 53 bis zur Spule 54 nach innen gewickelt ist. Die Windung 54 ist über eine innere Überbrückung mit der Spule 121f verbunden, die von der Windung 55 über die Windungen 56, 57, 58 und :9 bis zur Windung 60 nach aussen gewickelt ist. Die Windung 60 bildet die letzte Windung des kontinuierlichen Scheibenteiles der Wicklung 111.The last turn, i.e. turn 24, of the upper non-sequential Part of the winding 111 is via the outer bridge 24 # 25 with the turn 25 connected in series. The turn 25 is the first turn of the continuous disk part the winding 111. As can be seen from Fig. t, the continuous line continues Disc part of winding 111 from the series connection of coils 121a, 121b, 121c, 121d, 121e and 121f together. The coil 121a is from the winding 25 across the turns 26, 27, 28 and 29 wound inwards up to turn 30. The turn 30 is over an internal bridge connected to the coil 121b, which is from the winding 31 across the turns 32, 33, 34 and 35 is wound up to the turn 36 to the outside. the Winding 36 is connected to coil 121c by means of an external bridge from the turn 37 through the turns 33, 39, 40 and 41 to the turn 42 is wrapped inside. The turn 42 is via an internal bridge with the Coil 21d in connection, which is from the turn 43 via the turns wd, 45, 46 and 47 is wound to the outside to turn 48. The turn 48 is about an outer one Bridging connected to coil 121e by winding 49 over the windings 50, 51, 2 and 53 is wound inwards to the coil 54. The turn 54 is over an internal jumper connected to coil 121f that is drawn from winding 55 across the turns 56, 57, 58 and: 9 is wound outwards up to the turn 60. the Turn 60 forms the last turn of the continuous disk portion of the winding 111.

Die letzte Windung des aufeinanderfolgenden Scheibenteiles der Wicklung 111 ist mit der Windung 61 der Spule 120x in Reihe geschaltet. Diese Windung ist die erste Windung des anderen im folgenden unteren genannten, nicht-sequentiellen Scheibenteiles der Wicklung 111. Der untere nicht-sequentielle Scheibenteil d: Wicklung 111 ist in ähnlicher Weise gewickelt wie der obere ni@ sequentielle Scheibenteil der Wicklung 111. Zu diesem Zweck enthält der untere nicht-sequentielle Scheibenteil der Wicklung 111 in der genannten Reihenfolge die Reihenschaltung aus den Spulen 120x, 120w, 120z und 120y, d.h. die Reihenschaltung der Spulen 61 und S4.The last turn of the consecutive disc part of the winding 111 is connected in series with turn 61 of coil 120x. This turn is the first turn of the other below mentioned, non-sequential Disc part of winding 111. The lower non-sequential disc part d: winding 111 is wound in a similar way to the upper ni @ sequential Disc part of the winding 111. To this end, the lower one contains non-sequential Disc part of the winding 111 in the order mentioned, the series connection the coils 120x, 120w, 120z and 120y, i.e. the series connection of the coils 61 and S4.

Die letzte Windung des unteren nicht-sequentiellen Scheibenteiles der Wicklung 111, d.h. die Windung 84, ist mit einer Klemme verhunden, die als eine Netzklemme bezeichnet ist. Diese Klemme kann verständlicherweise der Mittelleiter eines Mehrphasentransformators und geerdet sein.The last turn of the lower non-sequential disc part of winding 111, i.e. turn 84, is connected to a terminal which is known as a Netzklemme is designated. This terminal can understandably be the center conductor a polyphase transformer and earthed.

ig. 2 ist eine schematische Darstellung von einer als -Beispiel gezeigten Tra nsforma torwickl ung des kontinuierlichen Scheibentyps mit 32 axial angeordneten Spul.en, in der jede Spule 12 in Reihe geschaltete und der Reihe nach bezeichnete Windungen auf weist. ig. Figure 2 is a schematic representation of one shown as an example Transformer winding of the continuous disk type with 32 axially arranged Spul.en, in which each coil 12 connected in series and designated in sequence Turns on has.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht von einer als Beispiel dargestellten Transformatorwicklung gemäß der vorliegenden Erfindung, die ebenfalls 32 axial angeordnete Spulen aufweist, wobei jede Spule 12 in Reihe geschaltete und der Reihe nach bezeichnete Windungen aufweist. Die Wicklungen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 werden im folgenden unter dem Gesichtspunkt der Stoßspannungsverteilung verglichen.Fig. 3 is a schematic view of one exemplified Transformer winding according to the present invention, which is also 32 axially arranged Has coils, each coil 12 connected in series and designated in turn Has turns. The windings according to FIGS. 2 and 3 are referred to below under compared to the point of view of surge voltage distribution.

Zu eine bestimmten Zeitpunkt wird einer kontinuierlichen Scheibenwicklung mit einer statischen Platte an jedem Ende eine Rechteckweile zugeführt. Die bekannte Näherung (s. US-Patentschrift 2 90. 911) wird für die Spannungsverteilung für e-ine direkt geerdete klemme lauten: V = 1£ S sinh α @1- X/N) (1.) sinh α Für eine leerlaufende Klemme lautet die entsprechende Gleichung: x = E cosh . (1 - /N) (2) cosh α Darin ist: Cg = die Kapazität der Wicklung nach Erde Cs = ist die Reihenkapazität, die vom Leitungsende zum neutralen Ende gemessen ist E = die an das I,eitungsende angelegte Spannung N = die Windungszahl der Wicklung S = die Windungszahl vom Leitungsende Unter der Annahme, daß die in Fig. 2 gezeigte kontinuierliche Scheibenwicklung einen Wert von = 5 hat, kann bestimmt werden (aus ihrem Ersatzschaltbild), daß α der nicht-sequentiellen Scheibenwicklung gemäß Fig. 3 etwa 2,9 beträgt.At one point, a continuous disc winding with a static plate at each end is fed with a square wave. The known approximation (see US Pat. No. 2,90,911) for the voltage distribution for a directly earthed terminal is as follows: V = 1 £ S sinh α @ 1- X / N) (1.) sinh α for an open-circuit terminal Terminal is the corresponding equation: x = E cosh. (1 - / N) (2) cosh α where: Cg = the capacitance of the winding to earth Cs = is the series capacitance measured from the end of the line to the neutral end E = the voltage applied to the end of the line N = the number of turns of the winding S = the number of turns from the end of the line Assuming that the 2 has a value of = 5, it can be determined (from its equivalent circuit diagram) that α of the non-sequential disk winding according to FIG. 3 is approximately 2.9.

Unter Verwendung der Formel 1 und der Annahme, daß eine Stoßspannung der Größe E an jedem Ende der nicht geerdeten Leitungsklemmen der Wicklungen gemäß der Fig. 2 und 3 auftreten, werden die zwischen verschiedenen mechanisch benachbarten Windungen dieser Wicklungen auftretenden Spannungen bestimmt und verglichen, um das erfindungsgemäße Merkmal der Spannungsverteilung am besten aufzuzeigen.Using formula 1 and assuming that a surge voltage according to the size E at each end of the ungrounded wire terminals of the windings 2 and 3 occur between different mechanically adjacent Turns of these windings occurring voltages are determined and compared to to best show the feature of the invention of the stress distribution.

Beispielsweise beträgt aufgrund der schlechten Spannungsverteilung der Scheibenwicklung gemäß Fig. 2 die Spannung, die über dem Innenkanal, der dem Wicklungsende am nächsten gelegen ist und nicht von einer Teiterbrücke gekreuzt ist, etwa 0,219E. Die größere Reihenkapazität der nicht -sequent iellen Scheibenwicklung gemäß Fig. 3 rührt zu einer gleichförmigeren Verteilung der Stoßspannung über die Wicklung, und der Teil der Stoßspannung über dem vergleichbaren Innenkanal von Fig. 3 (d.h. der Kanal zwischen den Windungen 12 und 37) beträgt etwa O,160E d.h etwa 30 % weniger als in der kontinuierlichen Scheibenwicklung.For example, due to the poor stress distribution the disc winding according to FIG. 2, the voltage across the inner channel that the End of winding is closest and not from a Teiterbrücke is crossed, about 0.219E. The larger row capacity of the non-sequential cells Disc winding according to FIG. 3 results in a more uniform distribution of the surge voltage across the winding, and the part of the surge voltage across the comparable inner channel of Figure 3 (i.e., the channel between turns 12 and 37) is about 0.160E i.e. about 30% less than in the continuous disc winding.

Es sei darauf hingewiesen, daß zwar die transiente Spannung, die über den Innenkanälen, welche nicht von Überbrückungen durchquert sind, und nahe demjenigen Leitungsende auftreten, an dem eine Stoßspannung ankommt, wesentlich herabgesetzt ist, aber die transiente Spannung, die über gewissen Außenkanälen auftritt, etwas höher sein kann als in einer vergleichbaren kontinuierlichen Scheibenwicklung. Beispielsweise beträgt die Spannung über dem zweiten äußeren Kanal der in Fig. 3 gezeigten Wicklung, d.h. die Spannung zwischen den Windungen 1 und 48, 0,31E, wogegen die Spannung über dem ersten Außenkanal der kontinuierlichen Scheibenwicklung gemäß Fig. 2, d.h. die Spannung zwischen den Windungen 1 und 24, 0,268E beträgt Trotzdem ist der erhöhte Spannungsabfall über den Außenkanälen von relativ geringer Bedeutung, da die Außenkanäle einer Scheibenwicklung von Natur aus stärker sind als ihre Innenkanäle.It should be noted that although the transient voltage that is over the inner canals which are not traversed by bridges, and close to that Line end occur at which a surge voltage arrives, significantly reduced is, but the transient stress that occurs across certain external channels is something can be higher than in a comparable continuous disc winding. For example is the voltage across the second outer channel of the winding shown in Fig. 3, i.e. the voltage between turns 1 and 48, 0.31E, whereas the voltage is above the first outer channel of the continuous disc winding according to Fig. 2, i.e. the The voltage between turns 1 and 24 is 0.268E. Even so, the increased Voltage drop across the outer channels is of relatively little importance because the outer channels a disc winding are inherently stronger than their inner channels.

Bekanntlich hängt die Festigkeit sowohl der inneren als der äußeren Kanäle einer Scheibenwicklung nicht nur von den Punkt-zu-Punktspannungen zwischen den Windungen ab, die an den Kanälen anliegen, sondern sie hängt auch von der Spannung zwischen diesen Windungen und der nächst gelegenen Erdebene ab, die im Falle der Innenkanäie nortialerwelse die Niederspannungswicklung und im Falle der Außenkanäle normalerweise die Hochspannungswicklung einer anderen Phase oder der Tank des Transformators ist. Der Abstand zwischen en den innseitigen Kanälen einer Hochspannungswicklung und der Erd-bzw. Masseebene der Niederspannungswicklung ist relativ klein, wogegen der Abstand zwischen den außenseitigen Kanälen der hochspannungswicklung und der Erd- bzw. Masseebene der IEochsp.nnungs wicklung einer anderen Phase oder des Tankes wesentlich größer ist (beispielsweise 100 % größer). Demzufolge ist der Gradient des elektrischen Feldes in der Nähe der außenseitigen Kanäle kleiner als der Gradient in der Nähe der innenseitigen Kanäle.It is well known that the strength depends on both the internal and the external A disc winding channels not only from the point-to-point voltages between depends on the turns that are applied to the channels, but it also depends on the voltage between these turns and the nearest earth plane, which in the case of the Innenkanäie nortialerwelse the low voltage winding and in the case of the outer channels usually the high voltage winding of another phase or the tank of the transformer is. The distance between the inside channels of a high voltage winding and the earth or. The ground plane of the low-voltage winding is relatively small, against what the distance between the outside channels of the high voltage winding and the Earth or ground level of the high voltage winding of another phase or of the tank is much larger (e.g. 100% larger). Hence the gradient of the electric field in the vicinity of the outside channels is smaller than the gradient near the inside channels.

Aufgrund der relativen elektrischen Festigkeit der Außenkanäle im Vergleich zu den Innenkanälen wird die Verbesserung der Beanspruchbarkeit der innenseitigen Kanäle eine gewisse Verkleinerung der Beanspruchbarkeit gewisser außenseitiger Kanäle mehr als kompensieren, die bei der vorliegenden Erfindung auftreten kann.Due to the relative electrical strength of the outer channels in the Compared to the inner channels, there is an improvement in the strength of the inside Channels a certain reduction in the strength of certain external channels more than compensate that can occur with the present invention.

duf jeden Fall kann die elektrische Festigkeit der außenseitigen Kanale durch die Verwendung darin angeordneter Isolierhülsen auf recht einfache Weise verstärkt werden.In any case, the electrical strength of the outside channels reinforced by the use of insulating sleeves arranged therein in a very simple way will.

Claims

P a t e n t a n s p r-, ü c h e

½) Inductive winding for an electrical device, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a first having a high series capacity Winding part (120), the numerous sections of annular coils (120a-d) each section having a first coil (120b, 120d) which is shown in FIG wound with a first rotary winding and in series with a second coil (120a, c) is connected, which is directed in the opposite direction of rotation, the Sections are arranged coaxially side by side, such that the second coil (t20c) of the one section immediately next to the first coil (120b) of the immediately preceding axially arranged section is the first coil (120d) of the a section between the second coil (120c) of the one section and the second coil (120a) of the preceding section is connected in series and the second coil (120a) of the previous section between the first coil (120b) of the preceding section and the first coil (120d) of the one section is connected in series.

2. Inductive winding according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n it is clear that the winding (111) additionally has a relatively small series capacitance having winding section (121) with which a high series capacitance having section (120) is connected in series.

3. Indulctive device according to claim 2, d a d u r c h g e k e n It is not indicated that the winding section having a high series capacitance (120) which has one end of the winding (111).

4. Inductive winding according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k It is noted that the winding (111) also has a second high one Row capacity having portion (120), and which has a small row capacity having portion (12L) between the first and second has a high row capacity having winding sections (120) is connected in series.

L e r s e i t e