DE2505085C2 - Zylinderwicklung für Hochspannungstransformatoren - Google Patents
Zylinderwicklung für HochspannungstransformatorenInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/2871—Pancake coils
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- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
Description
a) verstärkte Isolation der innersten und äußersten Windung,
b) Sonderleitungsquerschnitt mit abgerundeten Kanten für die innerste und die äußerste Windung und
c) Ausleitung für den Kapazitätsring in einem zwischen der ersten und der zweiten Scheibenspule
vorgesehenen Kühlkanal.
Bekannt ist (US-PS 28 29 354) die besonders kritischen Windungen, nämlich die innerste und die äußerste
Windung, durch eine verstärkte Isolierung zu schützen. Leitungsquerschnitte mit abgerundeten Kanten sind
gleichfalls bekannt, z.B. DE-OS 16 38319. Die Erfindung besteht jedoch in den drei vorgenannten
Merkmalen a) bis c), durch die die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst wird. Obwohl Einzelmerkmale
der beanspruchten Zylinderwicklung zum Stand der Technik gehören, gibt dieser keinen Hinweis
auf die Gesamtheit der beanspruchten Merkmale der erfindungsgemäßen Zylinderwicklung.
Die Erfindung ersetzt den Schirmring, ohne dessen Vorteile preiszugeben. Indem die innerste und die
äußerste Windung der endseitigen Scheibenspule an der aus der gesamten Wicklung herausweisenden Ecke
stark abgerundet ist, wird eine überhöhte Kantenfeld-
stärke vermieden. Indem weiterhin zumindest ein Kapazitätsring zwischen den Windungen einer der
beiden ersten Scheibenspulen eingelegt wird, entstehen zu den benachbarten Windungen Koppelkapazitäten,
die bei Beanspruchung durch eine Stoßspannung das Potential der benachbarten Windungen an das Potential
des Wicklungseinganges angleichen und somit eine gleichmäßige Potentialverteilung auf der Eingangsseite
der Wicklung schaffen. Diese Vorteile werden mit einem sehr geringen Aufwand erzielt, insbesondere wird
vermieden, daß Äe Bauhöhe um die Stärke- des
Schirmrings vergrößert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet So kann ein
Winkelring aus Isoliermaterial vorgesehen werden, dessen einer Schenkel auf der Stirnseite der Wicklung
gegen die äußere Scheibenspule anliegt und dessen anderer Schenkel die Innenseite der äußeren Scheibenspule
und zumindest einen TeU der Innenseite der danebenliegenden Scheibenspule überdeckt Dieser
Isolierring erhöht die Durchschlagsfestigkeit in einem besonders kritischen Bereich auf doppelte Weise.
Zunächst stellt der Wickeiring selbst aufgrund seiner
Durchschlagsfestigkeit ein die Wicklung schützendes Element dar. Weiterhin unterteilt er die Strecken im
Kühlmittel zwischen der Außenseite der jeweiligen Windungsisolation "einerseits und den übrigen Kühlkanälen
sowie den dahinterliegenden Isolationsschichten andererseits und erhöht die Festigkeit der insbesondere
im Bereich von Zwickeln durchschlagsgefährdeten Strecken.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 das stirnseitige Ende einer Zylinderwicklung samt den anliegenden Kühlkanälen und der Isolation im
Längsschnitt,
Fig.2 die Darstellung des stirnseitigen Endes einer
Zylinderspule gemäß Fig. 1 mit einer Ansicht der Stirnseite der obersten Scheibenwicklung und der
zugehörigen Isolation in teilweise geschnittener Darstellung, in axialer Richtung gesehen.
Der in F i g. 1 dargestellte Teil einer Zylinderwicklung weist zwei Scheibenspulen 10 und 11 auf, die stirn-,
innen- und außenseitig von Kühlkanälen 12, 13, 14 umschlossen sind. Die Kühlkanäle werden durch
einliegende Distanzstücke 15,16,17 aus Isoliermaterial
festgelegt. Die endseitige Scheibenspule 10 besitzt eine mit Sonderleitarquerschnitt ausgeführte äußerste Windung
20 und eine mit Sonderleiterquerschnitt ausgeführte innerste Windung 21. Die äußerste Windung 20 ist
über eine nicht dargestellte Ausführung mit dem Wicklungseingang verbunden. Die äußerste Windung 20
und innerste Windung 21 sind an ihrer aus dem Wicklungsquei3chnitt herausweisenden Kante 22 bzw.
23 mit einer Rundung von großem Radius versehen, um hier überhöhte Kantenfeldstärken zu vermeiden. Zusätzlich
weisen die innerste und äußerste Windung eine verstärkte Isolationsschicht 24 bzw. 25 auf, die der
Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit dient. Die Länge des Sonderleiterquerschnitts in axialer Richtung ist
gegenüber der der übrigen Windungen so weit verringert, daß die isolierte innerste und äußerste
Windung in axialer Richtung die gleiche Abmessung wie die übrigen Windungen aufweist.
Zwischen der innersten Windung 21 und der benachbarten aktiven Windung ist ein Kapazitätsring 30
eingefügt, der mitsamt seiner Isolation die gleiche Querschnittsabmessung in axialer Richtung wie jede der
übrigen Windungen aufweist Der Kapazitätsring 30 ist elektrisch leitend mit der die Eingangswindung bildenden
äußersten Windung 20 verbunden, wie die r strichpunktierte Linie 31 darstellt Infolge seiner engen
Anlage gegen den Sonderleiter 21 einerseits und die vorangehende aktive Windung andererseits bildet der
Kapazitätsring in diesem Bereich der Scheibenspule große Koppelkapazitäten aus, die im Falle einer
Belastung durch Stoßspannungen das Potential dieses
ίο Teils der Scheibenspule an das des Wicklungseingangs
annähern. Es ist hierzu nicht notwendig, daß der Kapazitätsring direkt an der innersten Windung anliegt
vielmehr kann er auch weiter in die Scheibenwicklung hinein verlegt werden, beispielsweise um ein oder zwei
Windungen. So wird insbesondere dann eine vorteilhafte Spannungsverteilung bei Stoßspannungsbelastung
erzielt, wenn etwa zwei Drittel der Scheibenwicklung zwischen Wicklungseingang und Kapazitätsring und ein
Drittel außerhalb dieser beiden miteinander verbundenen Leiter liegt Im letztgenannten Fall wird dann das
Potential der vom Wicklungseingang abgelegten innersten Wicklung 21 etwa die Höhe erreichen, die in der
Mitte zwischen dem WicklungEein.gang \v Form der
äußersten Windung 20 und dem Kapazitätsring 30 anzusetzen ist Mit Vorteil kann der Kapazitätsring 30
auch in die nachfolgende Scheibenspule 11 verlegt werden, wodurch sich die Koppelkapazitäten nicht nur
zu den benachbarten Windungen, sondern auch zu den nächstliegenden Windungen der Scheibenspule 10 und
jo schließlich zu den auf der anderen Seite liegenden
Windungen der nicht mehr dargeste'lten dritten Scheibenspule ergeben. Zu beachten ist hierbei jeweils,
daß der Kapazitätsring mehr zur Innenseite der Spule hin liegen soll, wenn der Eingang außen ist und
umgekehrt. Für eine gleichmäßigere Potentialverteilung für den Stoßspannungsfall können auch zusätzliche
Kapazitätsringe oder mehrere der vorgenannten Art vorgesehen werden.
Etwa in der Mitte der Scheibenwicklung 10 ist der
4ü Querschnitt eines Distanzrings 32 aus Isolierstoff zu
erkennen. Dieses ist dazu bestimmt, Ungleichmäßigkeiten des Platzbedarfs längs des Umfangs auszugleichen,
wie anband der F i g. 2 näher dargestellt werden wird. Der Distanzring ist in der Mitte angeordnet, um
einerseits den Wärmeabfluß aus den Windungen zu den Kühlkanälen hin nicht zu stören und andererseits, um
die Kette der Kopplungskapazitäten zwischen den Windungen nur dort zu schwächen, wo die Koppelkapazität
infolge des gleichen Abstands zum Kapazitätsring
■>» 30 einerseits und der äußersten Windung 20 andererseits
nicht benötigt wird.
In F i g. 1 ist der Querschnitt eines Winkelringes 33 zu erkennen, der die Stirnseite der endseitigen Scheibenspule
10 und die Innenseiten der Scheibenspulen 10 und 11 abdeckt. Dieser Winkelring bewirkt zunächst
unmittelbar infolge seiner Durchschlagsfestigkeit einen Schutz der innenliegenden Windungen. Weiterhin ist zu
beachten, daß an der Außenseite der Windungen einschließlich der innersten und äußersten Windung wie
auch des Kapazitätsrings 30 zwickeiförmige Räume entstehen, die zu Pürchschlägen führen können.
Derartige Durchschlagsstrecken im gefährdeten Bereich werden durch den Winkelring 33 unterbrochen, so
daß einmal aufgetretene Teildurchschläge nicht in den benachbarten Kühlmitteikanal 13 bzw. 12 durchbrechen
können. Außenseitig ist die Zylinderwicklung außerdem in bekannter Weise etwa durch eine Papierisolierung 35
bzw. 36 geschützt.
Zwischen der Scheibenspule 10 und der Scheibenspule 11 sind Kühlkanäle 37 ausgebildet, die sich nach außen
ausweiten. Die Ausweitung gleicht die Feldstärkeverteilung zwischen den Spulen aus, da die beiden gezeigten
Spulen innenseitig nur die Spannungsdifferenz einer > Windungsspannung, außenseitig dagegen die Summe
der Windungsspannungen aufweisen. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird der Anordnung der
Sturzwicklung entsprechend diese Aufweitung zur nachfolgenden Spule hin ausgeglichen. Der Kühlkanal ι»
37 dient im vorliegenden Fall nicht nur der Isolation der Scheibenspulen und deren Kühlung, sondern auch der
Ausleitung 31 des Kapazitätsrings 30. Die elektrisch leitende Verbindung mit dem Wicklungseingang
braucht dabei nicht direkt mit der äußersten Windung is
20 zu erfolgen, vielmehr ist es mit Rücksicht auf die Isolierung der Leiter einfacher, den Wicklungseingang
und die Ausleitung 31 herauszuführen und außenseitig miteinander zu verbinden.
in F i g. 2 sind zunächst außensßitig die ringförmigen :i>
Isolations- und Stützteile 35 und 36 zu erkennen, an die sich die Kühlkanäle 13 und 14 anschließen. Weiter
innenliegend folgen die äußerste Windung 20 und innerste Windung 21, daran anschließend auf der
Außenseite die Windungen des im übrigen verwandten :>
Querschnitts, auf der Innenseite der Kapazitätsring 30 und dann die übrigen Windungen. In einem mittleren
Bereich ist der Distanzring 32 zu erkennen. Der dargestellte Bereich zeigt den vom übrigen Umfang
abweichenden Teil mit den Ein- und Überleitungen, der jo übrige Umfangsbereich ist leicht vorstellbar, wenn man
sich die am oberen und unteren Zeichnungsrand abgebrochenen Linien weitergeführt und zu einem
geschlossenen Ring ergänzt denkt.
Auf der Innenseite der Wicklung fällt zunächst auf, daß in einem Bereich 40 Anfang und Ende der innersten
Windung 21 nebeneinanderliegen. In einer Lötstelle 41 ist die innerste Windung 21 an die vorangehende
Windung 42 angeschlossen und liegt nach einem vollen Windungsumlauf im Bereich 40 neben seinem Anfang,
um dort in einem Etagenbogen in die erste Windung der Scheibenspule 11 überzugehen. Diese Ausleitung der
breiten innersten Windung 21 erfordert besonderen Raum. Abhilfe schafft hier der Kapazitätsring 30, der als
nicht geschlossener Ring ausgebildet ist und mit seinem freien Ende 43 in einem Abstand von dem mit der
Ausleitung 31 verbundenen Ende 44 endet, so daß an dem zwischenliegenden Umfangsbereich ein Raum mit
der radialen Abmessung des Kapazitätsrings gewonnen wird. In Fig.2 ist weiterhin zu erkennen, wie der
Kapazitätsring in radialer Richtung unter den übrigen Windungen hindurch ausgeleitet wird und wie weiterhin
die Ausleitung 31 des Kapazitätsrings 30 neben der Ausleitung 45 der äußersten Windung 20 liegt. Dabei
kann die Ausleitung 31 des Kapazitätsrings 30 weitgehend unter den Übergangsbogen eingeschmiegt
werden, der sich am Übergang von der ersten in die zweite Windung ergibt. Dieser Übergang wird noch von
der äußersten Windung ausgeführt, um am ganzen Umfang einen abgerundeten Eckleiter zu erhalten. Erst
nachdem die äußerste Windung 20 an der Ausleitung 45 zum Wicklungseingang vorbeigeführt ist, wird sie in
einer Lötstelle an einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit leicht abgerundeten ticken in einer
Lötstelle 46 angeschlossen. Auch hier entsteht durch die nebeneinanderliegende innerste und äußerste Windung
ein besonderer Raumbedarf. Dieser wird dadurch erzielt, daß der Distanzring 32 zwischen zwei etwa in
der Mitte der Scheibenwicklung gelegene Windungen eingelegt wird, wobei er jedoch an den Enden sich in
radialer Richtung verjüngend ausläuft und überdies einen gewissen Umfangsbereich freigibt.
In F i g. 2 ist auch der Winkelring 33 als Doppellinie zu erkennen. Dessen Funktion im dargestellten Bereich
wird besonders deutlich, wenn man bedenkt, daß in dem Bereich 40 Anfang und Ende der innersten Windung 21
in der Draufsicht zwar parallel verlaufen, dennoch aber durch den axialen Versatz zur benachbarten Scheibenspule
hin in axialer Richtung auseinanderlaufen. Es entsteht also gerade in dem Bereich 40 ein abgesetzter
Kantenquerschnitt der Gesamtwicklung. Indem der Winkelring 33 diesen Bereich abdeckt und mögliche
Durchschlagsstrecken im Kühlmittel unterteilt, erhöht sich die Durchschlagsfestigkeit der beschriebenen
Zylinderwicklung.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Aus Scheibenspule!! aufgebaute Zylinderwicklung für Hochspannungstransformatoren, die zumindest
im Bereich einer der beiden Stirnseiten stirn-, innen- und außenseitig von Kühlkanälen umschlossen
ist und deren Leiter annähernd rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei ein mit dem Wicklungseingang
elektrisch leitend verbundener, als offener Teilring ausgebildeter Kapazitätsring in der to
endseitigen oder der nächstgelegenen Scheibenspule zwischen den Windungen vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die innerste und die äußerste Windung (2O1 21) einer an der bzw.
jeder Stirnseite endseitig gelegenen Scheibenspule (10) verstärkt isoliert sind und einen von dem der
übrigen Windungen abweichenden Sonderleiterquerschnitt mit einer mit großem Radius abgerundeten
Kante (22, 23) an der Ecke des Wicklungsquerschnitts haben, und daß die Ausleitung (31) für den
KapazitätsBi-g (30) in einem zwischen der ersten (10)
und der zweiten Scheibenspule (J,1) vorgesehenen
Kühlkanal (37) verläuft
2. Zylinderwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der abgerundeten
Kante (22,23) der innersten und äußersten Windung (20, 21) in der Größenordnung ihrer radialen
Abmessung liegt
3. Zylinderwicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die axiale Abmessung
der innersten und äußersten Windung (20, 21) so verkürzt ist, d?& ihre Isolation (24, 25) die Isolation
der benachbarten Leiter nicht überragt.
4. Zylinderwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dit Ausleitung (31) an der
Außenseite der Wicklungsisolation an den Wicklungseingang (45) angeschlossen ist.
5. Zylinderwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätsring (30) zwischen
seinem freien (43) und seinem in die Ausleitung (31) übergehenden Ende einen Ringbereich
als Ausweichraum für durch Überlappungen und Anschlußstellen anderer Leiter eingeengte
benachbarte Leiter freigibt
6. Zylinderwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
mittleren Bereich zwischen der innersten und äußersten Windung (20, 21) oder zwischen der an
den Wicklungseingang (45) angeschlossenen innersten Windung (20) und einem Kapazitätsring (30),
falls ein solcher in der äußersten Scheibenspule (10) vorgesehen ist, ein offener Distanzring (32) aus
Isolierstoff mit in axialer Richtung mit den benachbarten Windungen übereinstimmender Abmessung
eingelegt ist, der zwischen seinen offenen Enden einen Ringbereich als Ausweichraum für
darch Überlappungen und Anschlußstellen anderer Leiter eingeengte benachbarte Leiter freigibt.
7. Zylinderwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Winkelring (33)
aus Isolierstoff, dessen einer Schenkel auf der Stirnseite der Wicklung gegen die äußerste Scheibenspule
(10) anliegt und dessen anderer Schenkel die Innenseite der äußersten Scheibenspule (10) unu
zumindest einen Teil der Innenseite der danebenliegenden Scheibenspule (11) überdeckt.
Die Erfindung betrifft eine aus Scheibenspulen aufgebaute Zylinderwicklung für Hochspannungstransformatoren
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Solche Zylinderwicklungen sind z. B. aus der US-PS 3391365 bekannt Um bei Wicklungen dieser Art
einerseits die Feldstärke an den Eckender Wicklung, im allgemeinen also an dem inneren und äußeren Leiter der
endseitigen Scheibenspule herabzusetzen und um bei Belastung durch Stoßspannungen zusätzliche Kappelkapazitäten
zumindest über die äußerste Scheibenspule zu schaffen, wird nach dem Stand der Technik endseitig
auf die Stirnseite der Wicklung ein die äußerste Scheibenspule im wesentlichen abdeckender Schirmring
aufgelegt, der zumindest -sußenseitig metallisch leitend
und mit einer Isolierung umgeben ist Der Querschnitt
dieses Schirmringes ist auf der der Wicklung abgelegten Seite zumindest an dem Innen- und Außenrand mit
einem möglichst großen Radius abgerundet Aufgrund dieser Abrundungen werden hohen Kantenfeldstärken
vermieden (DE-OS 16 38 319). Weiterhin schafft der Schirmring infolge seiner Kapazitäten zu den einzelnen
Windungen der endseitigen Scheibenspule Koppelkapazitäten, die im Fall von Stoßspannungen die Gefahr von
Durchschlägen mindern.
Nachteilig an der bekannten Ausführung ist, daß ein solcher Schirmring eine erhebliche Bauhöhe in axialer
Richtung voraussetzt., um überhaupt die gewünschten Rundungen vorsehen zu können. Darüber hinaus deckt
ein solcher, vorzugsweise als Isolierstoffring mit metallischer Ummantelung ausgebildeter Schirmring
die anliegende Fläche der endseitigen Scheibenspule ab, so daß diese Scheibenspule schlecht gekühlt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Zylinderwicklung eine Feldstärkenverteilung
ohne gefährliche Überhöhungen und eine hinsichtlich einer Belastung der Stoßspannungen geeignete
Kapazitätsverteilung zu erhalten.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752505085 DE2505085C2 (de) | 1975-02-07 | 1975-02-07 | Zylinderwicklung für Hochspannungstransformatoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752505085 DE2505085C2 (de) | 1975-02-07 | 1975-02-07 | Zylinderwicklung für Hochspannungstransformatoren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2505085A1 DE2505085A1 (de) | 1976-08-19 |
DE2505085C2 true DE2505085C2 (de) | 1983-07-28 |
Family
ID=5938295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752505085 Expired DE2505085C2 (de) | 1975-02-07 | 1975-02-07 | Zylinderwicklung für Hochspannungstransformatoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2505085C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT406921B (de) * | 1998-08-20 | 2000-10-25 | Asta Elektrodraht Gmbh | Elektrischer leiter |
KR101442949B1 (ko) | 2010-06-28 | 2014-09-22 | 에이비비 테크놀로지 아게 | 와인딩들 내의 실딩 링들을 가진 트랜스포머 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH243698A (de) * | 1944-08-31 | 1946-07-31 | Micafil Ag | Isolation der Eingangsspulen von Transformatoren und Verfahren zu deren Herstellung. |
US2829354A (en) * | 1954-04-29 | 1958-04-01 | Allis Chalmers Mfg Co | Coil with end turn having increased insulation |
US3391365A (en) * | 1966-11-14 | 1968-07-02 | Westinghouse Electric Corp | Interleaved winding having high series capacitance |
DE1638319A1 (de) * | 1967-07-07 | 1970-08-27 | Inst Prueffeld Fuer Elek Sche | Wicklungsanordnung fuer elektrische Apparate,insbesondere gasisolierte Transformatoren |
-
1975
- 1975-02-07 DE DE19752505085 patent/DE2505085C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2505085A1 (de) | 1976-08-19 |
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