DE2429441C3

DE2429441C3 - Wicklung für Transformatoren und Drosseln

Info

Publication number: DE2429441C3
Application number: DE2429441A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. 8500 Nuernberg Heindl
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-19
Filing date: 1974-06-19
Publication date: 1979-05-03
Also published as: DE2429441A1; SE395789B; SE7507065L; GB1513411A; NL7507249A; DE2429441B2

Description

ist, daß die m Leiter in

/ = 22 ._a'

Gruppen zu je k = 2* · a Leitern aufgeteilt sind, wobei in der nach Art einer Wendelwicklung ausgeführten Wicklung k—\ Auskreuzungsstellen (12) vorgesehen sind und jede der / Gruppen ein lediglich an den Auskreuzungsstellen »verdrilltes« Leiterbündel darstellt.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an allen Auskreuzungsstellen (12) sowohl hinsichtlich der Auskreuzungen der »Wendelwicklung« als auch hinsichtlich der »Verdrillung« die gleichen Positionswechsel der elektrisch parallelen Leiter stattfinden.

3. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskreuzungsstellen (12) gleichzeitig als radiale Kühlkanäle dienen.

4. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 64 parallele Leiter in acht Gruppen mit je acht Leitern vorgesehen sind.

Bei einer Wendelwicklung werden die einzelnen Drähte an sich auch räumlich parallel gewickelt und nur an bestimmten Auskreuzungsstellen zyklisch gegeneinander vertauscht Dabei sind für Wendelwicklungen mit m elektrisch parallelen Drähten m-1 Auskreuzungsstellen erforderlich, damit jeder Leiter mit gleichen Längenanteilen alle Lagen durchläuft Die Leiter können hierbei auch in Gruppen zusammengefaßt sein (DE-AS 10 89 878), was jedoch eine Verminderung der Auskreuzungsstellen nicht mit sich bringt

Die Verwendung von Drilleitern ist jedoch nur bis zu mäßig großen Nennstromstärken überhaupt möglich, weil auch Drilleiter, insbesondere mit Rücksicht auf ihre Isolation, nur bis zu mäßig großen Querschnitten verarbeitbar sind. Dagegen sind Wendelwicklungen zwar bis zu beliebig großen Querschnitten herstellbar, unbefriedigend ist jedoch dabei, daß mit zunehmender Anzahl der parallelen Drähte auch die Anzahl der erforderlichen Auskreuzungsstellen zunimmt und dadurch der Füllfaktor und die Wirtschaftlichkeit dieser Wicklungen mit zunehmender Anzahl von Drähten abnehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde für Transformatoren und Drosseln eine Wicklung zu schaffen, in der durch möglichst weitgehende Verringerung der Anzahl der Auskreuzungsstellen der Füllfaktor verbessert und die Wirtschaftlichkeit erhöht ist

Diese Aufgabe wird bei einer Wicklung für Transformatoren und Drosseln mit einer Vielzahl von radial übereinander gewickelten, elektrisch parallelen Leitern für jede Windung in einer Anordnung mit Auskreuzungen zur Vermeidung von Ausgleichsströmen zwischen den einzelnen Leitern erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für ganzzahlige, beliebige Werte von a und χ die Anzahl /nder Leiter gleich

• + χ 2""

Bei Transformatoren mit großen Nennströmen ist es erforderlich, die Wicklung aus mehreren elektrisch parallel geschalteten Drähten aufzubauen. Wickelt man die elektrisch parallelen Drähte in axialer Richtung mehrgängig auf und verbindet sie am Anfang und Ende jeder Lage miteinander, so ergibt sich eine annähernd gleiche Stromverteilung auf die einzelnen Wicklungszweige, da jeder Zweig die gleiche Verkettung mit dem Streufluß aufweist. Mit größer werdenden Nennströmen und ansteigender Anzahl von parallelen Drähten erreicht jedoch die Ganghöhe bei dieser Wicklungsanordnung sehr schnell nicht mehr praktikable Größenordnungen.

Aus diesem Grund werden, wie beispielsweise in dem Buch »Die Transformatoren« von Rudolf Küchler (2. Auflage 1966) auf den Seiten 284 und 285 vorgeschlagen, Drilleiter oder sogenannte Wendelwicklungen verwendet In beiden Fällen wird erreicht, daß die parallelen Leiter alle Leiterpositionen mit gleichen Längenanteilen durchlaufen, so daß jeder Zweig die gleiche Verkettung mit dem Streufluß aufweist und dadurch eine gleichmäßige Stromaufteilung gewährleistet ist. Eine Verdrillung wird entweder vor dem Aufwickeln der Leiter auf einer besonderen Maschine vorgenommen werden oder sie wird von Hand während des Wickeins unmittelbar auf der Wickelbank durchgeführt.

ist, daß die m Leiter in

/ = 2 ²~ u^x

Vi Gruppen zu je k = 2" ■ a Leiter aufgeteilt sind, wobei in der nach Art einer Wendelwicklung ausgeführten Wicklung k— 1 Auskreuzungsstellen vorgesehen sind und jede der / Gruppen ein lediglich an den Auskreuzungsstellen »verdrilltes« Leiterbündel dar-

V) stellt.

Dabei gibt esi γ- Ij! mögliche, verschiedene Zuordnungen der m Leiter zu den /Gruppen, wobei wiederum für die Positionswahl der it Leiter innerhalb ihrer Gruppen ("Ar-I)! Variationsmöglichkeiten vorhanden sind.

Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß an allen Auskreuzungsstellen sowohl hinsichtlich der Auskreuzungen der »Wendelwicklung«

«ι als auch hinsichtlich der »Verdrillung« die gleichen Positionswechsel der elektrisch parallelen Leiter stattfinden und daß die Auskreuzungsstellen gleichzeitig als radiale Kühlkanäle dienen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind bei 64 parallelen Leitern acht Gruppen mit je acht Leitern vorgesehen (x = 2; a = 2; /π = 64;/= 8; it= 8).

Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, weil sie es ermöglicht mit einer sehr kleinen Anzahl von Auskreu-

zungsstellen eine Vielzahl von Leitern elektrisch parallel zu schalten ohne daß hierdurch wesentliche Zusatzverluste in den Kupferleitungen auftreten, wobei ein axial annähernd konstantes Streufeld vorausgesetzt ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit χ = 1 und a = 2 entsprechend m = 8; 1-2 und k = 4 wird anhand einer Zeichnung näher erläutert

Eine in nicbt näher dargestellter, bekannter Weise um einen Eisenkern 9 angeordnete Unterspannungswicklung mit einem Wicklungseingang 10 und einem Wicklungsausgang 11 ist aus acht radial übereinander gewickelten, elektrisch parallelgeschalteten Leitern aufgebaut Den radial übereinander angeordneten Leitern zur Verfügung stehende Positionen im Wickelraum sind von innen nach außen fortlaufend mit den Ziffern 1 bis 8 bezeichnet

Die acht elektrisch parallelen Leiter sind in zwei Gruppen gekennzeichnet mit' bzw." mit je vier Leitern 1', 4', 6', 7' bzw. 2", 3", 5", 8" aufgeteilt Dabei sind der einen Gruppe die Positionen 1,4,6, 7 und der anderen Gruppe die Positionen 2, 3, 5, 8 im Wicklungsaufbau zugeordnet Entsprechend dem Aufbau der Wicklung aus vier Leitern je Gruppe sind 4— 1 =3 Auskreuzungsstellen 12 erforderlich, die die Wicklungsabschnitte I, II, III und IV voneinander trennen und in vorteilhafter Weise gleichzeitig als radiale Kühlkanäle dienen. Um den zur Verfügung stehenden Wickelraum möglichst gut auszunutzen, sind die Leiter Γ, 4', 6', T bzw. 2", 3", 5", 8" der einzelnen Gruppen innerhalb der einzelnen Wicklungsabschnitte I bis IV nicht miteinander verdrillt, sondern lediglich an den aufgrund der Wendelwicklungsausführung erforderlichen drei Auskreuzungsstellen 12 so miteinander »verdrillt« daß innerhalb seiner Gruppe jeder der Leiter jede der zugehörigen Gruppe zugeordnete Positionen durchläuft Durch entsprechende Anordnung der Leiter und der Gruppen finden wie bei einer reinen Wendelwicklung an jeder der Auskreuzungsstellen 12 die gleichen Positionswechsel der Leiter statt, da im Ausführungsbeispiel auch die Reihenfolge des Durchlaufs der Leiter entsprechend gewählt ist So wechselt an jeder Auskreuzungsstelle jeweils ein Leiter von Position 1 nach Position 4, von 2 nach 3, von 3 nach 5, von 4 nach 6, von 5 nach 8, von 6 nach /, von 7 nach 1 und von 8 nach 2.

Bei der beschriebenen Aufteilung und Anordnung der Leiter 1', 4', 6', T und 2", 3", 5", 8" sind alle Leiter mit gleichen Längenanteilen in entsprechenden Positionen so angeordnet daß sich für jeden Leiter die gleiche

ι ο Verkettung mit dem Streufluß ergibt, so daß eine gleiche Stromauf teilung auf alle Leiter erzwungen ist
Wird die Anzahl m der Leiter

7~2~ -a^{x + l}

für ganzzahlige Werte von * und a gesetzt, die in

• ti'

Gruppen zu je k = 2* ■ a Leitern aufgeteilt sind, so ist verglichen mit einer Wendelwicklung nur eine sehr geringe Anzahl von Auskreuzungsstellen erforderlich.

Bei Verwendung von 64 parallelen Leitern, die entsprechend der Wahl von 2 für χ und für a in acht Gruppen zu je acht Leitern angeordnet sind, ergibt sich ein besonders günstiger Wicklungsaufbau.

In diesem Falle wären trotz der relativ großen Anzahl

jo von 64 radial übereinandergewickelten Leitern lediglich 7 Auskreuzungsstellen erforderlich, in denen gleichzeitig auch die »Verdrillung« der Leiter vorgenommen ist. Dabei bleibt die gleichmäßige Stromaufteilung auf die Leiter erhalten, und es wird ein sehr günstiger Füllfaktor

j-, erreicht.

Durch Wiederholungen des gesamten erfindungsgemäßen Wickelschemas lassen sich weitere Variationen ausführen. Dabei sind sowohl Wiederholungen in axialer als auch in radialer als auch gleichzeitig in axialer und radialer Richtung möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wicklung für Transformatoren und Drosseln mit einer Vielzahl von radial übereinander gewickelten, elektrisch parallelen Leitern für jede Windung in einer Anordnung mit Auskreuzungen zur Vermeidung von Ausgleichsströmen zwischen den einzelnen Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß für ganzzahlige, beliebige Werte a und χ die Anzahl m der Leiter (1', 4', 6', T bzw. 2", 3", 5", 8") gleich