DE2903330A1 - Transformatorwicklung - Google Patents

Description

Transformatorwicklung

Die Erfindung "betrifft eine Transformatorwicklung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der Wahl der Wicklungsart für Transformatoren mit einer im voraus festliegenden Isolationsklasse ist die Stoßspannungsverteilung oftmals von entscheidender Bedeutung. Es ist bekannt, daß die kapazitive Kopplung zwischen benachbarten Windungen für die Stoßspannungsverteilung von großer Bedeutung ist. Um die kapazitive Kopplung zwischen benachbarten Leitern zu erhöhen, wurde bereits vorgeschlagen, zwischen diesen Leitern oder Teilleitern einen Steuerleiter anzubringen, der als kapazitive Zwischenlage zwischen zwei-stromführenden Wicklungsteilen dient. Diese Maßnahme ist jedoch kostspielig, da einerseits der zusätzliche Steuerleiter selbst Kosten verursacht und andererseits für den Steuerleiter zusätzlicher Raum erforderlich ist, was sich in einer kostenerhöhenden Vergrößerung des Wicklungsvolumens niederschlägt.

Da die kapazitiv gespeicherte elektrische Energie zwischen den Elektroden eines Kondensators proportional dem Quadrat der

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Spannung zwischen den Elektroden ist, ist es möglich, die in der Wicklung kapazitiv gespeicherte Energie durch eine Erhöhung der Spannung zwischen benachbarten Windungen und Teilleitern zu vergrößern. Bei einer Wicklung, die aus einem Leiter mit zwei oder mehreren parallelen Teilleitern gewikkelt ist, ist die Spannung zwischen den Teilleitern gleich Null, so daß keine Energie kapazitiv zwischen diesen Leitern gespeichert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Transformatorwicklung der eingangs genannten Art die Stoßspannungsfestigkeit zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Transformatorwicklung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des' Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Eine Wicklung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die Spannung zwischen wenigstens zwei parallelen Teilleitern des Wicklungsleiters mindestens so groß ist, wie die Spannung zwischen benachbarten Windungen.Dies erreicht man durch eine

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vorzugsweise an den Enden der Wicklung vorgenommene Umkopplung zwischen zwei Teilleitern, was zur Folge hat, daß jeder Teilleiter an allen Stellen der Wicklung an mindestens einen anderen Teilleiter angrenzt,, dessen Spannung um mindestens eine Windungsspannung höher oder niedriger ist als die eigene Spannung des Teilleiters»

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden« Es zeigen

Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung bei

einer Lagenwicklung mit zwei parallelen Teilleitern ,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei

einer Wicklung mit drei parallelen Teilleitern,

Fig. 4 einen radialen Schnitt durch eine Wicklung

gemäß Fig. 1,

Fig. 5 einen entsprechenden Schnitt wie Figur 4 mit vier parallelen Teilleitern»

Fig. 1 zeigt eine Lagenwicklung, bestehend aus einer Lage, die spiralförmig gewickelt ist und deren Leiter 'aus zwei in ihrer Achsrichtung parallel liegenden Teilleitern a und b besteht« Die Eingänge und Ausgänge der Wicklung sind mit a. , a . beziehungsweise t>-_n, "bf. bezeichnet. Die Darstellung in der Figur erhält man, wenn man die Wicklung längs einer axialen Linie

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aufschneidet und sie dann in die Zeichenebene abwickelt. Die Bezeichnungen al, b1 usw. seitlich der Figur geben einerseits an, zu welchem Teilleiter die betreffende Windung gehört und bezeichnen andererseits die Reihenfolge der Windungen. Die Bezeichnungen auf der linken Seite der Figur ent-

/den
sprechen'Bezeichnungen auf der rechten Seite der Figur.

Gemäß der Erfindung ist der eine Teilleiter, in diesem Falle der Teilleiter b, längs der Linie 1 am Anfang der ersten Windung abgeschnitten. Der andere Teilleiter a ist längs einer Linie 2 abgeschnitten, also an einer Stelle, an der dieser Teilleiter eine Windung al vollendet hat. Das Ende der Win-

/ist
dung aVmit dem Anfang der ersten Windung b1 des Teilleiters b mittels eines Verbindungsstücks 3 verbunden, und der Eingang b. des Teilleiters b ist mit dem anderen freien Leitungsende an der Schnittstelle 2 mittels eines Verbindungsstücks 4 verbunden. Dieses Leitungsende bildet somit nach der genannten Maßnahme den Anfang der Windung b1 statt den Anfang der Windung a2, wenn der Leiter nicht abgeschnitten worden ist. Diese kreuzweise Überbrückung zwischen zwei Windungen bedeutet, daß man die erste Windung des Teilleiters b entnommen und als zweite Windung dem Teilleiter a zugefügt hat. Der Teilleiter a liegt somit um eine Windung vor dem Teilleiter b, was zur Folge hat, daß man mindestens eine Windungsspannung zwischen zwei benachbarten Teilleiterwindungen erhält. Bei jedem zweiten Übergang zwischen Teilleiterwindungen .erhält man sogar zwei

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Windungsspannungen zwischen den benachbarten Teilleiterwindungen, beispielsweise zwischen b1-a3_s b2-a4, b3-a5 usw» Da die kapazitiv gespeicherte Energie dem Quadrat der Spannung proportional ist, erhält man hier eine kapazitive Energie, die viermal so groß ist wie die zwischen benachbarten Teilleiterwindungen in einer Spiralwicklung normaler Ausführung gespeicherte Energie. Am anderen Ende der Wicklung muß jedoch die vom Teilleiter b an den Teilleiter a abgegebene Windung zurückgegeben werden, damit die Anzahl Windungen pro Teilleiter gleich wird» Dies geschieht durch eine entsprechende Überbrückung in entgegengesetzter Richtung am Ende der Wicklung.

Figur 4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Wicklung nach Fig. 1, wenn diese auf einen Isolierzylinder 5 gewickelt ist. Die Bezeichnungen der Windungen sind dieselben wie in Fig. 1, und man erkennt, daß am oberen Ende der Wicklung der Eingang des Teilleiters b also der in Fig. 1 als Verbindungsstück 4 bezeichnete Abschnitt des Teilleiters b, in einer Ebene radial oberhalb der Teilleiterwindungen a2 und b1 liegt. Am unteren Ende gilt entsprechendes für den Teilleiter a. Bei der Darstellung in Fig. 4 ist zu beachten, daß alle Teilleiter stets gegeneinander isoliert sind. Der galvanische Anschluß von b erfolgt an b1 (siehe Fig. 1).

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 1. Hier ist es der Teilleiter b, der eine Windung vom Teilleiter a übernimmt und der somit die beiden oberen Windungen b2 und b1 bildet. Folglich bildet der Teilleiter a die beiden Schlußwindungen a6 und a7 am unteren Ende der Wicklung.

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Figur 3 zeigt, daß die Erfindung auch für Leiter verwendet werden kann, die aus drei parallelen Teilleitern bestehen. Dadurch, daß eine Überbrückung zwischen zwei Teilleitern erfolgt, bleibt der dritte Teilleiter hier ohne Überbrückung. Dies hat zur Folge, daß es an bestimmten Stellen zwischen zwei benachbarten Teilleitern keinen Spannungsunterschied gibt. Die Wicklung bekommt in der überwiegenden Anzahl von Fällen jedoch verbesserte Eigenschaften.

Figur 5 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Wicklung mit vier Teilleitern im Wicklungsleiter, und zwar zwei parallelen Teilleitern in radialer Richtung und zwei in axialer Richtung. Die Teilleiter sind mit al, a2, b1 und b2 bezeichnet und sind so angeordnet, wie es aus der oberen kleinen Teilfigur hervorgeht. In der obersten, mit 1 bezeichneten Windung sind beide Windungen der b-Teilleiter von den a-Teilleitern übernommen, so daß diese Windung nur a-Teilleiter enthält. Dadurch wird die zweite Windung b1- und a3-Teilleiter enthalten, was zur Folge hat, daß zwischen to Teilleitern sowohl axial wie radial zwei Windungsspannungen herrschen. Als Folge der Überbrückungen wird die unterste, mit 6 bezeichnete Windung nur b-Teilleiter enthalten, jedoch herrscht sowohl hier wie in der obersten Windung radial und axial eine Windungsspannung zwischen 'den Teilleitern.

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Da die meisten Lagen- und Spiralwicklungen viele parallele Teilleiter enthalten, besteht die Möglichkeit, alle Teilleiter oder nur einen Teil derselben zu mischen, was davon abhängt, welche Wirkung man zu erreichen wünscht. In den gezeigten Beispielen erfolt eine Überbrückung beim Übergang von der ersten zu der zweiten Windung, doch kann die Wirkung durch Überbrückung auch in der zweiten oder in einer der folgenden Windungen verstärkt werden« Es ist also darauf zu ächten, daß eine Überbrückung im oberen Teil der Wicklung durch eine genauso liegende Überbrückung im unteren Teil der Wicklung kompensiert wird, so daß alle Teilleiter stets die gleiche Windungszahl haben.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. J Transformatorwicklungj die als Lagenwicklung oder Spiralwicklung aufgebaut ist, deren vficklungsleiter aus mehreren parallelen Teilleitern besteht und die mit einer vorgegebenen bestimmten Windungszahl gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mehrere, vorzugsweise paarweise ausgeführte Überbrückungen zwischen zwei Teilleitern (a, b) enthält, in welchen Überbrückungen eine bestimmte Windung eines ersten Teilleiters (a) durchtrennt ist und eine bestimmte Windung eines zweiten Teilleiters (b) durchtrennt ist, und daß die dabei entstandenen Teilleiterenden des ersten Teilleiters (a) kreuzweise mit den Teilleiterenden des zweiten Teilleiters (b) verbunden sind.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung zwischen zwei Teilleitern in der Nähe der Wicklungsenden liegt.

3. Wicklung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schnittstelle am Anfang und Ende der Wicklung liegt, während die zweite Schnittstelle um eine Windung vom Anfang und Ende der Wicklung entfernt liegt.

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4. Wicklung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungen zwischen axial und/oder radial nebenexnander liegenden Teilleitern ausgeführt sind.

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