DE2841592A1 - Stufenwicklung fuer transformatoren und drosseln fuer sehr grosse stroeme - Google Patents

Description

• Stufenwicklung für Tr@@sformst@ren und Drosseln für sehr
• große Ströme Die Erfindung betrifft Stufenwicklungen für Transformatoren und Drosseln für sehr große Ströme aus ineinander gewickelten Teilwicklungen. Derartige Stufenwicklungen dienen meist aufgeteilt in eine Grob- und eine tein -stufe@wicklung, zur Einstellung der Sekundärspannung bei @@terschiedlichen Lastverhältuissen.
• Zur guten kapazit@ven Spannungssteuerung werden Grob-und Feinstufenwicklungen häufig als ein- oder mehrlagige Lagenwicklungen mit ineinander gewickelten Lagen a@sgeführt. Eine zweilagige, ineinander gewickelte Grobstufenwicklung ist in Figur 1 dargestellt. Jede der beiden Lagen dieser Wicklung enthält zwei axial nebeneinander aufgewickelte Leiter, die so in Reihe geschalgtet sind5 daß der Laststrom nacheinander abwechselnd je zweimal durch jede der beiden Lagen geführt ist.
• Eine einlagige Feinstufenwicklung mit je zwei in Wicklungsabschnitten ineinander gewickelten Stufen zeigt Figur 2. Die axiale Reihenfolge der Lagenabschnitte ist dabei entweder mittensymmetrisch, wenn zwei parallele Wicklungszweige vorhanden sind oder so verschachtalt, daß beim stufenweisen Abschalten die geringst möglichen, magnetischen Unsymmetrien auftreten.
• Die Anwendungsgrenze, fbesondere dieser einlagigen Feinstufenwicklung, wird erreicht, wenn entweder die mit RUcksicht auf di.e Zusatzverluste maximal zulässige radiale Höhe des Einzelleiters oder bei großem Stellbereich und hohen Stufenwindungszahlen das maximal herstellbare Hochkantverhältnis von Höhe zu Breite im Quer schnitt der Leiter erreicht st. Wird einer dieser zuläs 9 igen oder erreichbaren Grenzwerte überschritten, muß die Stufenwicklung mehrlagig ausgeführt werden. Wegen des erforderlichen lsolationsa'j'standes zwischen den einzelnen Lagon einer mehrlagigen Stufenwicklung ist der radiale Platzbedarf dieser Wicklungen verhältnismäßig groß, so daß der von der Wicklung benötigte Raum nicht optimal genutzt ist.
• Der Erfindung li.egt die Aufgabe zugrunde, für Stufenwicklungen, die aus den oben beschriebenen Gründen nicht einlagig ausführbar sind, eine möglichst kompakte und hinsichtlich ihrer i'nwendungsgrenzen flexible Anordnung für Stufenwicklungen zu schaffen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Teilwicklung fitr sich als Sturzwicklung aus Scheibenspulen aus je zwei radial übereinander liegenden Leitern mit je zwei Windungen je Scheibenspule aufgebaut ist, daß je Teilwicklung mehr als zwei Scheibenspulen vorgesehen sind, daß jeweils im Bereich der radial innen liegenden Verbindungsleitungen benachbarter Scheibenspulen die radiale Position der beiden Leiter wechselt und daß innerhalb der einzelnen Teilwicklungen die letzte Windung des ersten Leiters in der letzten Scheibenspule über eine Rückverbindung mit der ersten Windung des zweiten Leiters in ner ersten Scheibenspule verbunden ist Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß Eingang, Rückverbindung und Ausgang jeder einzelne Teilwicklung angenähert auf einer achsparallelen Gel-aden liegen und daß ausgehend von der Teilwicklung mit der Anzapfung "Null" in Achsrichtung nach beiden Seiten abwechselnd die Teilwicklungen dar folgenden Feinstufen angeordnet sind und daß die Enden der so aufgebauten Feinstufenwicklung von be einer Hälfte der Grobs tufenwicklung flanklert sind, wobei die Grobstufenwickl.ung aus den gleichen Teilwicklungen aufgebaut ist wie die Feinstufenwicklung.
• Günstige Lösungen fUr die Feinstufenwicklung ergeben sich, wenn entweder für eine oder für zwei Feinst;ufen je eine Teilwicklung vorgesehen ist, deren Eingang und Ausgang und bei Zusammenfassung von zwei Feinstufen in einer Teilwicklung auch die Rückverbindung als Anzapfung dienen.
• Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bestehen auch darin, daß zwischen den einzelnen TeiLwicklungen radiale Kühlkanäle vorgesehen sind, zu deren Ergänzung unter Verzicht auf weitere radiale Kühlkanäle ein axialer Kühlkanal zwischen die beiden Windungen der Scheibenspulen eingebaut ist und daß die Leiter zur' zusätzlichen Erhöhung der Windungskapazität und damit der Stoßspannungsfestigkeit mit einer möglichst dünnen Schicht aus Aramid-Isolierstoffen umsponnen sind.
• Die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung ist sehr vorteilhaft, denn sie erLjöglicLt einen sehr kompakten Aufbau aus Leitern mit in radlaler Richtung der Wicklung kleinen Leiterquerschnittsabmessungen, so daß einer seits eine einfache und gute Verarbeitbarkeit der Leiter gewährleistet ist und andererseits die auftretenden Zusatzverluste sehr niedrig bleiben.
• Anhand von Ausführungsbeispielen wird die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine bekannte Anordnung für eine zweilagige, ineinander gewickelte Grobstufenwicklung, Figur 2 eine bekannte Anordnung ür eine einlagige Feinstufenwicklung mit je zwei ineinander gewickelten Stufen.
• Figur 3a zeigt eine Teilwicklung der bekannten Anordnung gemäß Figur 2 in größerer Darstellung und Figur 3b eine Teilwicklung mit der gleichen Windungszahl, jedoch in erfindungsgemäßer Anordnung.
• Figur 4 ist die Darstellung einer Teilwicklung mit größerer Windungszahl und axialem Külilkanal.
• Figur 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer sogenannten Schaltröhre, bestehend aus einer Vielzahl von Feinstufenwicklungsabschnitten und einer Grobstufenwicklung.
• Bei bekannten Anordnungen sind, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, um einen Kern K die zwei Lagen einer Grobstufenwicklung mit den Anschlssen A und B und/oder eine einlagig ausgeführte Feinstufenwicklung aus den F-einstufenteilwicklungen F1 bis F5 sowie F1' bis F5' angeordnet. Jede der FeinÜtufenteilwicklungen F ist aus zwei in Achsrichtung nebeneinander liegenden Leitern gewickelt und hat drei Stufenanschlüsse S zum Anschluß an die entsprechenden Kontakte eines Feinstufenwählers. Die Feinstufenlagenwicklung gemäß Figur 2 ist mittensymmetrisch ausgeführt, so daß auch das von ihr erzeugte Magnetfeld mittensymmetrisch ist.
• Eine einzelne Teilwicklung der Feinstufenlagenwicklung gemäß Figur 2 ist in Figur 3a in größerem Maßstab wiedergegeben. Diese Teilwicklung F umfaßt die Windungen 1 bis 20, die von zwei axial nebeneinander liegend aufgewickelten Leitern gebildet-werden. Diese Windungen sind nun so geschaltet, daß der Laststrom zunächst die zehn Windungen 1 bis 10 des ersten Leiters durchströmt und dann über eine Rückverbindung R zur Windung 11 des zweiten Leiters geführt ist. Dadurch liegt zwischen benachbarten Windungen jeweils die zehnfache Windungs-Spannung, so daß eine gute Windungskapazität erzielt ist.
• Eine elektrisch mindestens gleichwertige Wicklungsanordnung aus ebenfalls zwanzig Windungen von zwei räumlich parallel zueinander liegenden Leitern wird durch eine Anordnung gemäß Figur 3b geschaffen, Diese letztgenannte Anordnung ist jedoch infolge der geringeren Abmessung in Achsrichtung wesentlich kompakter ausführbar. Die Teilwicklung F gemäß Figur 3b ist aus fünf Scheibenspulen mit je zwei Windungen von je zwei Leitern aufgebaut. Die beiden Leiter liegen radial übereinander und wechseln jeweils im Bereich der Verbindungsleitungen von einer Scheibenspule zur nächsten Ihre radiale Position.
• Die einzelnen Windungen 1 bis 20 dieser Teilwicklung F werden daher in der angegebenen Reihenfolge vom Laststrom durchflossen. Die Teilwicklung F kann sowohl für eine einzige Feinstufe als auch für zwei Feinstufen je nach erforderlicher Windungszahl je Stufe eingesetzt werden. Dabei dienen Anschlüsse SnlS (n+1) und S (n+2) zum Anschluß der Feinstufenwicklung an den Stufenwähler eines Stufenschalters.
• Figur 4 zeigt eine Teilwicklung F mit einer größeren Windungszahl als die Anordnung in Figur 3b, wobei jedoch wiederum in jeder Scheibenspule nur je zwei Windungen von je zwei Leitern enthalten sind. Zur Verbesserung der Kühlung dieser Teilwicklung F ist jedoch zwischen den beiden Windungen der einzelnen Scheibenspulen ein zusätzlicher axialer Kühlkanal Z vorgesehen, so daß jeder Leiter unmittelbar vom Kühistrom berührt wird.
• Zur weiteren Verbesserung der Kühiwirkung und gleichzeitig zur Erhöhung der Windungskapazität ist die Leiterisolation dabei aus Aramid-Isolierwerkstoff aufgebaut.
• Durch die kompakte Ausführung der Teilwicklungen F der Feinstufenwicklung ist auch ein Aufbau der Stufenwicklung gemäß Figur 5 möglich, bei dem die Feinstufenwicklung von je einer Hälfte der Grobstufenwicklung in Achsrichtung flankiert sind. Zweckmäßig sind dabei die beiden Hälften der Grobstufenwicklung aus den gleichen Teilwicklungen aufgebaut wie die Feinstufenwicklung, so daß die Stufenwicklungen eine einzige, gleichmäßig aufgebaute Wicklungsröhre darstellen. In dieser Wicklungsröhre sind die beiden Grobstufenwicklungshälften durch eine Grobstufenrückverbindung RG miteinander verbunden.
• Die Grobstufenanschlüsse A und B dienen zum Anschluß an einen nicht dargestellten Wender und die Feinstufenanschlüsse S O bis S 10 dienen zum Anschluß an einen ebenfalls nicht dargestellten Feinstufenwähler in einer Stufenschalteinrichtung.
• 8 Patentansprüche 5 Figuren

Claims (8)

1. Patentansprüche 1 Stufenwicklung für Transformatoren und Drosseln für sehr große Ströme aus ineinander gewickelten Teilwicklungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e -t, daß jede Teilwicklung für sich als Sturzwicklung aus Scheibenspulen aus je zwei radial übereinander liegenden Leitern mit je zwei Windungen je Scheibenspule aufgebaut ist, - daß je Teilwicklung mehr als zwei Scheibenspulen vorgesehen sinds - daß jeweils im Bereich der Verbindungsleitungen benachbarter Scheibenspulen die radiale Position der beiden Leiter wechselt und - daß innerhalb der einzelnen Teilwicklungen die letzte Windung des ersten Leiters in der letzten Scheibenspule über eine Rückverbindung mit der ersten Windung des zweiten Leiters in der ersten Scheibenspule verbonden ist.
2. 2. Stufenwicklung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß Eingang, Rückverbindung und Ausgang jeder einzelnen Teilwicklung angenähert auf eine@ achsparalJ.elen Geraden 1 legen.
3. 3. Stufenwicklung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ausgehend von der Teil@icklung mit der Anzapfung "Null" in Achsrichtung nach beiden Seiten abwechselnd die Teilwicklungen der folgenden Feinstufen angeordnet sind und daß die Enden der so aufgebauten @einstufenwicklung von je einer Hälfte der Grobstufenwicklung flankiert sind.
4. 4. Stufenwicklung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grobstufenwicklung aus den gleichen Teilwicklungen aufgebaut ist wie die Feinstufenwicklung.
5. 5. Stufenwicklung nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für jede Feinstufe eine Teilwicklung vorgesehen ist, deren Eingang urid Ausgang als Anzapfung dienen.
6. 6. Stufenwicklung nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für je zwei Feinstufen eine gemeinsame Teilwicklung vorgesehen ist, deren Eingang, Ausgang und Rückverbindung als Anzapfung dienen.
7. 7. Stufenwicklung nach einem oder mehreren der Ånsprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß zwischen den einzelnen Teilwicklungen radiale Kühlkanäle vorgesehen sind und daß zu deren Ergänzung unter Verzicht auf weitere radiale Kühlkanäle ein axialer Kühlkanal zwischen die beiden Windungen der Scheibenspule eingebaut ist.
8. 8. Stufenwicklung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c ii -n e t, daß die Leiter zur zusätzlichen Erhöhung der Windungskapazität und damit der Stoßsparnungsfestigkeit mit einer dünnen Schicht aus Aramid-Isolierstoffen umsponnen sind.