DE2323304A1 - Stufenwicklung fuer transformatoren - Google Patents

Stufenwicklung fuer transformatoren

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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
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    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
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    • H01F27/345Preventing or reducing surge voltages; oscillations using auxiliary conductors
    • HELECTRICITY
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Stufenwicklung für Transformatoren Die Erfindung betrifft eine Stufenwicklung für Transformatoren als Lagenwicklung mit mehreren in Achsrichtung nebeneinander liegenden sich über jeweils die volle Wickellänge erstreckenden und elektrisch in Reihe geschalteten Einzelleitern, wobei die räumliche Reihenfolge der Einzelleiter von der Reihenfolge bei der elektrischen Verschaltung ab.erc;.t.
  • Die Stufenwicklung von Transformatoren mit veränderbarer Übersetzung ist häufig als selbständige konzentrisch zur Stammwicklung angeordnete Röhre ausgebildet. Um bei Stufenwicklungen mit einer Vielzahl von Stufen einen axial gleichmäßigen Strombelag zu erzielen, ist für jede Stufe eine sich über die gesamte Wickellänge erstreckende Teilwicklung in Form einer Wendel vorgesehen. Dabei legen die die einzelnen Wendel bildenden Einzelleiter räumlich in Achsrichtung nebeneinander und sind über äußere Verbindungen elektrisch in Reihe geschaltet. Durch entsprechende Reihenfolge bei der elektrischen Verschaltung wird erreicht, daß zwischen benachbarten Einzelleitern maximal die doppelte Stufenspannung auftritt.
  • Stufenwicklungen dieser Art können je nach Ausführung und Anordnung der Stammwicklung ein bei Beanspruchung durch hohe Frequenzen, z.B. durch abgeschnittene Stoßspannungen, sehr ungünstiges Schwingungsverhalten haben.
  • Die Längskapazität von als Lagenwicklungen ausgeführten Stufenwicklungen ist ungleichmäßig verteilt und außerdem verhältnismäßig gering, eil jeweils nur eine Windung jeder Wendel kapazitiv wirksam ist. Infolge der ungleichmäßigen Aufteilung der Längskapazität können einzelne Stufen gegeneinander schwingen, wobei sehr hohe Teilspannungen zwischen benachbarten Einzelleitern auftreten können.
  • Zur Erhöhung der Längskapazitäten von Wicklungen ist schon versucht worden Einzelleiter mit einem Spannungsunterschied von mehr als zwei Stufen nebeneinander zulegen.
  • Damit wird zwar .n einigen Fällen eine Erhöhung der Längskapazität erreicht, die ungleichmäßige Verteilung derselben auf die Wicklung aber nicht beseitigt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine als Lagenwicklung ausgeführte Stufenwicklung von Transformatoren die Längskapazität zu erhöhen und gleichmäßig auf die Wicklung zu verteilen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß räumlich parallel zu jedem die Form einer Wendel aufweisenden Einzelleiter ein zusätzlicher Steuerleiter vorgesehen ist und daß jeder Einzelleiter zusammen mit seinem Steuerleiter eine Wanderwellenleitung darstellt.
  • Dabei bilden vorteilhafterweise jeweils zwei elektrisch unmittelbar hintereinandergeschalteten Einzelleitern zugeordnete Steuerleiter ein Steuerleiterpaar, indem der Anfang des ersten Steuerleiters über eine Verbindungsleitung galvanisch mit dem Ende des zweiten dieser beiden Steuerleiter verbunden ist und wobei die Verbindungsleitung der ein Steuerleiterpaar bildenden Steuerleiter außerdem elektrisch leitend an die miteinander verbundenen Enden der zugehörigen Einzelleiter angeschlossen ist.
  • Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vor£esehen, daß der Anfang des ersten und das Ende des zweiten der ein Steuerleiterpaar bildenden Steuerleiter lediglieü be die miteinander verbundenen Enden der zugeElörigen Linzelleiter elektrisch gekoppelt sind.
  • Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung sind die Steuerleiter als selbständige elektrisch isolierte Leiter, vorzugsvteise mit Rechteckquerschnitt, ausgeführt oder bestehen die Steuerleiter aus diinnen, öldurchlässigen Metallfolien, die mindestens einlagig in die Isolation des Einzelleiters eingewickelt sind und diesen vollständir umfassen. Dabei kennen die Einzelleiter auch als Litze ausgeführt sein.
  • Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, denn sie erreicht durch die Verwendung und die besondere Anordnung von Steuerleitern eine beträchtliche Erhöhung der Längskapazität bei als Lagenwicklung ausgeführten Stufenwicklungen, die gleichzeitig schwingungsmäßig homogen sind und auch dadurch innere Überspannungen verhindern.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung stellt in jeder eine Stufe bildenden Wendel der Einzelleiter in Verbindung mit den ihm zugeordneten Steuerleiter über seine gesamte Länge eine Wanderwellenleitung dar.
  • Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung einen Wicklungsaufbau, bei dem zwischen benachbarten Leitern nur die einfache Stufenspannung auftritt, so daß der durch die Steuerleiter bedingte erhöhte Raumaufwiand mindestens teilweise durch eine mögliche Verkleinerung der IsoLtionsaufträge wieder kompensiert erden kann.
  • Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine verkürzt dargestellte Abwicklung einer 6-stufigen, erfindungsgemäß mit Steuerleitern versehenen Stufenwicklung, Fig. 2 ist das dazugehörige elektrische Schaltbild, Fig. 3 und 4 zeigen mögliche Steuerleiteranordnungen im Schnitt.
  • Gleiche Bauteile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Figur 1 durch starke Linien dargestellte Einzelleiter erstrecken sich nach ihrem Aufwickeln auf einen Wickelzylinder praktisch über die gesamte Wicklungslängelänge, wobei sie die Form einer Schraubenlinie bzw. Wendel haben. Jeder der im vorliegenden Beispiel insgesamt 6 Einzelleiter bildet dabei eine der Teilwicklungen 1-2, 2-3 , 6-7 mit den Anzapfungen 1 bis 7. Bei der räumlichen Anordnung auf dem Wickelzylinder folgt dabei auf die Teilwicklung 1-2 ( von der Anzapfung 1 zur Anzapfung 2) die Wicklung 3-4 und darauf die Wicklung 5-6. Es folgen die an mit geraden Ziffern bezeichneten Anzapfungen anfangenden Wicklungen beginnend mit der höchsten dieser Stufen. Es ergibt sich für die Wicklungen also die weitere Reihenfolge 6-7, 4-5, 2-3.
  • Die Ifummern flir die Anzapfungen 1 bis 7 sind durch durchlaufendes Nuninierieren der Anzapfungen im elektrischen Schaltbild (Fig. 2 ) festgelegt.
  • Bei dieser bisher üblichen Anordnung ergibt sich für die elektrische Isolation eine verhältnismäßig gleichmäßige Belastung, weil die maximale Spannung zwischen zwei benachbarten Einzelleitern im Normalbetrieb nicht größer ist, als die doppelte Stufenspannung. Beim Auftreffen einer Wanderwelle mit sehr steiler Stirn auf diese Wicklungsanordnung ist jedoch nur jeweils etwa die erste Windung jeder eine Teilwicklung darstellenden Wendel kapazitiv wirksam. Infolgedessen ist bei dieser Anordnung die Längskapazität sehr gering und überdies ungleichmäßig auf die Länge der Wicklungsanordnung verteilt.
  • Im dargestellten Beispiel ist beim Aufwickeln der Einzelleiter auf den Wickelzylinder räumlich parallel zu jedem Einzelleiter ein zusätzlicher Steuerleiter mit eingewickelt. Von den Steuerleitern sind jeweils zwei,aufeinanderfolgenden Einzelleitern zugeordnete, zu einem Steuerleiterpaar zusammengefaßt, indem der Anfang des ersten Steuerleiters über eine Verbindungsleitung galvanisch mit dem Ende des zweiten dieser beiden Steuerleiter verbunden ist. Die unter Einhaltung dieser Regel miteinander zu verbindenden Enden sind mit gleichen Bezeichnungen 2', 4' bzw. 6' versehen. Es ergibt sich also, daß der mit 2' bezeichnete Anfang des parallel zu der Tilwicklung 1-2 angeordneten Steuerleiters mit dem Ende 2' des Steuerleiters neben der Wicklung 2-3 verbunden ist. Entsprechend sind, wie in Fig. 2 dargestellt, auch die weiteren Steuerleiter bei 4' bzw. 6' miteinander verbunden.
  • Wird nun die mit Steuerleitern versehene Wicklung anordnung von nochfrequenten Spannungen und Strömen erreicht, so treffen dose'auf sechs in Reihe geschaltete Wanderwellenleitungen, die jeweils so lang sind, wie die gesamte Teilwicklung jeder Stufe. Dies ergibt sich sehr anschaulich auch aus dem in Fig. 2 dargestellten elektrischen Schaltbild. Die Teilwicklungen 1-2, 2-3 usw. bis 6-7 sind elektrisch in Reihe geschaltet und in nicht dargestellter Weise über ihre Anzapfungen 1 ois 7 an aie festen Kontakte eines Stufenwählers einer Stufenschalteinrichtung angeschlossen. Die Enden 2' der räumlich parallel zu den Teilwicklungen 1-2 und 2-3 liegender Steuerleiter sind miteinander und mit der An-Anzapfung 2 durch außerhalb der Wicklung verlaufende Leitungen verbunden. Entsprechend sind auch die Enden 4' und 6' jeNeils miteinander und mit der Anzapfung 4 bzw. 6 verbunden.
  • Fig. 3 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform für die Steuerleiter. Der Steuerleiter hat in radialer Richtung der Wicklung die gleiche Abmessung wie der Einzelleiter und ist auch ebenso stark wie dieser elektrisch isoliert.
  • Da der Steuerleiter keinen großen Strom zu führen braucht, ist sein Querschnitt sehr viel kleiner als der des zugehörigen Einzelleiters. Diese Anordnung ist insofern günstig, als zwischen benachbarten Leitern nur die einfache Stufenspannung auftritt. Dadurch ist ein wesentlicher Teil des durch den Steuerleiter bedingten vergrüßerten Raumbedarf durch eine mögliche Minderung der Isolationsaufträge wieder ausgeglichen.
  • Eine Steuerleiterausführung, bei der die Einzelleiter von einer öldurchlässigen, die Steuerleiter darstellenden Metallfolie umschlossen sind, zeigt Figur 4. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in einer um ein Mehrfaches größeren Längskapazität. Weniger günstig bei dieser Anordnung ist jedoch, daß zwischen benachbarten Steuerleitern leder die doppelte Stufenspannung auftritt.
  • Es sind aus noch andere Schaltungen für die Steuerleiter möglich. So kann zum Beispiel jeder Steuerleiter über zwei oder nech mehr von Wendeln dargestellte Teilwindungen reichen. Dadurch verlängern sich die einzelnen Wanderwellenleitungen und die Zahl ihrer Reihenschaltungen verringert sich. Daraus ergibt sich eine stark vergrößere Längskapazität. Nachteilig ist dabei jedoch die dann wieder erhöhte Differenz .Jannung zwischen benachbarten Leitern.

Claims (7)

Patentansprüche
1. Stufenwicklung für Transformatoren als Lagenvvicklung mit mehreren in Achsrichtung nebeneinander liegenden, sich über jeweils die volle Wickellänge erstreckenden und elektrisch in Reihe geschalteten Einzelleitern, wobei die räumliche Reihenfolge der Einzelleiter von der Reihenfolge bei der elektrischen Verschaltung abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß räumlich parallel zu jedem die Form einer Wendel aufçveisenden Einzelleiter ein zusätzlicher Steuerleiter vorgesehen ist und daß jeder binzelleiter zusammen mit seinem Steuerleiter eine Wanderwellenleitung darstellt.
2. Stufenicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei elektrisch unmittelbar hinter.einandergeschalteten Einzelleitern zugeordnete Steuerleiter ein Steuerleiterpaar bilden, indem der Anfang des ersten Steuerleiters über eine Verbindungsleitung galvanisch mit dem Ende des zweiten dieser beiden Steuerleiter verbunden ist.
3. Stufenwicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeiehnet, daß die Verbindungsleitung der ein Steuerleiterpaar bildenden Steuerleiter außerdem elektrisch leitend an die miteinander verbundenen Enden der zugehörigen Einzelleiter angeschlossen ist.
4. Stufen*icklung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang des ersten und das Ende des zweiten der ein Steuerleiterpaar bildenden Steuerleiter lediglich über die miteinander verbundenen Enden der zugehörigen Einzelleiter elektrisch gekoppelt sind.
5 Stufenwicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter als selbständige, elektrisch isolierte Leiter, vorzugsweise mit Rechteck(uerschnitt, ausgeführt sind.
6. Stufenwicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter aus dünnen, öldurchlässigen Metallfolien bestehen, die mindestens einlagig in die Isolation des Einzelleiters eingewickelt sind und diesen vollständig umfassen.
7. Stufenwicklung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelleiter als Litze ausgeführt sind.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2486703A1 (fr) * 1980-07-08 1982-01-15 Asea Ab Enroulement de regulation connecte en serie avec l'enroulement principal d'un transformateur
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EP0154697A1 (de) * 1984-03-12 1985-09-18 Transformatoren Union Aktiengesellschaft Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren

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