DE3533882A1 - Hochstromlagenwicklung fuer transformatoren und drosseln grosser leistung aus elektrisch parallel geschalteten leitern - Google Patents
Hochstromlagenwicklung fuer transformatoren und drosseln grosser leistung aus elektrisch parallel geschalteten leiternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Hochstromlagenwicklungen für
Transformatoren und Drosseln großer Leistung mit axial
aneinandergereihten Wicklungsabschnitten aus elektrisch
parallel geschalteten, räumlich radial übereinander
liegenden Leitern, die zur Erzielung einer gleichen Ge
samtflußverkettung für jeden einzelnen Leiter in Radial
kanälen zwischen den Wicklungsabschnitten räumlich gegen
einander ausgekreuzt sind.
Derartige Hochstromlagenwicklungen sind in den "Siemens
Forschungs- und Entwicklungsberichten" Band 8 (1979)
Nr. 4 auf den Seiten 183 bis 189 in einem Aufsatz über
"Induzierte Stoßspannungen zwischen parallelen ausgekreuz
ten Leitern von Wicklungen" beschrieben und auch durch
die DE-PS 24 29 441 bekannt.
Hochstromlagenwicklungen für Transformatoren mit paralle
len ausgekreuzten Leitern werden allgemein zur Beherrschung
hoher Stromstärken eingesetzt. Durch die Auskreuzung der
Parallelzweige wird erreicht, daß in jeden Parallelzweig
insgesamt dieselbe Streuspannung induziert ist. Aus
gehend vom gemeinsamen Klemmenpotential ist der Span
nungsaufbau in jedem Parallelzweig durch die Serien
schaltung von Wicklungsteilen unterschiedlicher Streu
flußverkettung vorgegeben. Zwischen den Zweigen treten
somit Spannungsdifferenzen auf, die bei Beanspruchung
mit Schalt- oder Blitzstoßspannung nicht mehr vernach
lässigt werden dürfen. Das Gleiche gilt, wenn die
Wicklung insgesamt kurzgeschlossen ist.
Zur Beherrschung dieser Spannungsbeanspruchungen in
Hochstromlagenwicklungen werden die die Parallelzweige
darstellenden Leiter verstärkt isoliert. Diese Iso
lierung vermindert jedoch in unerwünschter Weise den
Füllfaktor und behindert die Wärmeabfuhr aus der Wick
lungsanordnung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für
eine Hochstromlagenwicklung der eingangs genannten Art
die Isolierung der einzelnen elektrisch parallelge
schalteten Leiter auf eine Stärke zu reduzieren, bei
der die Wirtschaftlichkeit der Wicklungsanordnung durch
einen günstigen Füllfaktor sowie eine ohne Sondermaß
nahmen ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Hochstrom
lagenwicklung mit axial aneinandergereihten Wicklungs
abschnitten und elektrisch parallel geschalteten Leitern
dadurch gelöst, daß an mindestens einem Radialkanal
zwischen mindestens zwei der elektrisch parallelen Lei
ter ein spannungsabhängiger Widerstand liegt.
Durch die deutsche Anmeldung P 34 16 558.4 ist es zwar
bekannt, elektrisch parallel zu Wicklungsspulen oder
Wicklungslagen einen spannungsabhängigen Widerstand vor
zusehen, jedoch liegt dieser dabei dem gesamten durch die
Wicklung fließenden Strom parallel und hat infolgedessen
bei seinem Ansprechen praktisch auch den gesamten Strom
zu führen. Für Wicklungen mit mehreren parallelen Leitern
ist nun festgestellt worden, daß es überraschenderweise
ausreicht, beim Ansprechen des ZNO-Elementes einen durch
eine transiente Überspannung getriebenen Ausgleichsstrom
zwischen zwei Parallelzweigen zu nutzen, weil das hoch
frequente Wechselfeld die Dämpfung auf die übrigen Leiter
überträgt.
Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist
vorgesehen, daß der spannungsabhängige Widerstand
zwischen den in dem betreffenden Radialkanal den größten
Spannungsunterschied aufweisenden Leitern liegt und
an dem Radialkanal angeordnet ist, in dem zwischen zwei
von den Leitern der größte durch unterschiedliche Fluß
verkettung erzeugte Spannungsunterschied herrscht.
Andere Weiterbildungsmerkmale der Erfindung bestehen
darin, daß der spannungsabhängige Widerstand in dem
einem hochspannungsseitigen Wicklungseingang benach
barten Radialkanal an zwei der Leiter angeschlossen
ist oder daß in den beiden jeweils einem Wicklungs
ende benachbarten Radialkanälen schaltungstechnisch
symmetrisch je ein spannungsabhängiger Widerstand an
zwei Leiter angeschlossen ist.
Bei einer mehrlagigen Hochstromlagenwicklung ist der
spannungsabhängige Widerstand erfindungsgemäß an einer
Mittenauskreuzung zwischen zwei Leitern der radial dem
Hauptstreukanal benachbarten Lage vorgesehen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen
darin, daß der spannungsabhängige Widerstand räumlich
im Zwickel zwischen zwei auf einander benachbarten Kern
schenkeln angeordneten Wicklungen befestigt ist und
daß als spannungsabhängiger Widerstand ein einzelnes
oder ein Stapel von Zinkoxid-(ZNO-)Elementen dient.
Die erfindungsgemäß mit mindestens einem spannungsab
hängigen Widerstand beschaltete Hochstromlagenwicklung
ist sehr vorteilhaft, weil über die Dämpfung, die beim
Ansprechen des Widerstandes eintritt, die Stoßspannungs
amplituden zwischen allen Parallelzweigen des Wicklungs
stranges begrenzt werden und weil darüber hinaus in
folge der sehr niedrigen stationären Dauerbetriebs
spannung die durch über den spannungsabhängigen Wider
stand fließenden Ausgleichsströme und damit die hier
durch verursachten Verluste vernachläßigbar gering
sind.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand
einer Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen je einen Querschnitt durch eine
einlagige Hochstromlagenwicklung mit
je acht elektrisch parallelen Leitern.
Fig. 4 zeigt eine vierlagige Hochstromlagenwicklung
mit zwei elektrisch parallelen Leitern.
Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die dargestellten Hochstromlagenwicklungen liegen zwi
schen einem hochspannungsseitigen Wicklungseingang 9
und einer Ausleitung 10. In diesen Hochstromlagenwick
lungen wird der Strom von elektrisch parallel geschalte
ten räumlich radial übereinanderliegenden Leitern 1 bis
8 bzw. 1 und 2 geführt. Zur Erzielung einer gleichen
Gesamtflußverkettung für jeden einzelnen dieser elektrisch
parallelen Leiter 1 bis 8, sind diese in Radialkanälen
11 zwischen axial aneinandergereihten Wicklungsabschnit
ten der Hochstromlagenwicklung gegeneinander ausgekreuzt.
Zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr aus der Wick
lung sind axiale Kanäle 13 vorgesehen.
Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist durch eine zentrale Haupt
auskreuzung im mittleren der Radialkanäle 11 geprägt.
Durch die Hauptauskreuzung ist diese Wicklungsausführung
in vier Gruppen unterteilt, von denen jeweils zwei in
Reihe geschaltet sind und wobei diese beiden Reihen
schaltungen untereinander elektrisch parallel geschal
tet sind. Innerhalb jeder Gruppe sind die jeweils
vier elektrisch parallelen Leiter in weiteren Radial
kanälen 11 noch je dreimal ausgekreuzt. Im mittleren
Radialkanal 11 an der Hauptauskreuzung ist an die
Leiter 1 und 8 ein spannungsabhängiger Widerstand 12
angeschlossen.
An dieser Stelle haben die Leiter 1 und 8 ebenso wie
die Leiter 2 bis 7 unterschiedliches Potential, weil
ihre axialen Teilabschnitte infolge unterschiedlicher
radialer Anordnung zwischen dieser Stelle und dem
Wicklungseingang 9 bzw. der Ausleitung 10 mit unter
schiedlich großen Flußanteilen verkettet sind. Beim
Auftreten von Spannungsspitzen wird daher die Isolie
rung zwischen den Leitern 1 und 8 entsprechend bean
sprucht. Diese Beanspruchung ist durch den spannungs
abhängigen Widerstand 12 begrenzt, so daß eine schwache
Isolierung der Leiter 1 und 8 ausreichend ist. Die Be
grenzung oder die Dämpfung der Differenzspannung zwi
schen den Leitern 1 und 8 wirkt über die infolge enger
räumlicher Nachbarschaft gegebene kapazitive und in
duktive Kopplung auch auf die übrigen Leiter 2 bis 7,
so daß für diese ebenfalls nur eine schwache Isolierung
erforderlich ist. Durch die schwache, d.h. dünne, Iso
lierung der Leiter 1 bis 8 sind für die Hochstromlagen
wicklung sowohl ein guter Füllfaktor als auch eine gute
Wärmeabfuhr gewährleistet.
Die Anordnung gemäß Fig. 2 ist dadurch geprägt, daß
eine Aufteilung in ebenso viele axial aneinanderge
reihte Wicklungsabschnitte erfolgt ist, wie parallele
Leiter 1 bis 8 vorhanden sind und daß die Auskreuzun
gen in allen sieben dadurch gebildeten Radialkanälen
11 einander gleich sind. In dieser Anordnung liegen die
beiden Leiter 1 und 8 in dem dem Wicklungseingang 9
benachbarten Radialkanal 11 radial am weitesten außen
und sind dadurch fertigungstechnisch gut erreichbar.
Der spannungsabhängige Widerstand 12 ist bei dieser
Anordnung daher in vorteilhafter Weise an dieser Stelle
an die Leiter 1 und 8 angeschlossen und bewirkt auch
hier eine Dämpfung der Spannungsbeanspruchung zwischen
allen Leitern 1 bis 8.
Die Anordnung gemäß Fig. 3 ist hingegen dadurch ge
prägt, daß infolge einer besonders wirksamen Aus
kreuzungsart für n parallele Leiter 1 bis 8 lediglich
n/2-1 Radialkanäle 11 erforderlich sind. Auch hier
bei treten jedoch in den Radialkanälen 11 zwischen
den Leitern 1 bis 8 Potentialunterschiede auf. Zur
Dämpfung dieser Potentialunterschiede sind in dieser
Anordnung symmetrisch zum schaltungstechnischen Auf
bau zwei spannungsabhängige Widerstände 12 vorgesehen.
Einer dieser spannungsabhängigen Widerstände 12 ist
in dem dem Wicklungseingang 9 benachbarten Radial
kanal 12 an die Leiter 1 und 7 und der andere ist
in dem der Ausleitung 10 benachbarten Radialkanal 11
an die Leiter 5 und 8 angeschlossen. Dadurch werden
zwischen den Leitern 1 bis 8 auftretende Potential
unterschiede gedämpft und ein Wicklungsaufbau aus Lei
tern 1 bis 8 mit vergleichsweise dünnen Isolierauf
lagen ist möglich.
Die Anordnung gemäß Fig. 4 ist durch ihre Mehrlagig
keit geprägt, wobei hier zwei radial übereinander
liegende Leiter 1 und 2 in vier Lagen axial hin und
her geführt sind und zwischen dem hochspannungs
seitigen Wicklungseingang 9 und der Ausleitung 10
liegen. In der axialen Mitte dieser Hochstromlagen
wicklung ist wiederum ein Radialkanal 11 vorge
sehen, in dem die beiden Leiter 1 und 2 jeweils gegen
einander ausgekreuzt sind. In der radial am weitesten
außenliegenden Lage ist im Radialkanal 11 an die
Leiter 1 und 2 der spannungsabhängige Widerstand
12 angeschlossen, dessen Wirkung wieder die gleiche
ist wie in den vorher beschriebenen Anordnungen.
Der bzw. die spannungsabhängigen Widerstände 12 sind
räumlich in vorteilhafter Weise in Zwickeln von
auf benachbarten Schenkeln des Transformators angeordne
ten Wicklungen oder in einem Auskreuzkanal 11 unterge
bracht. Dabei sind als spannungsabhängige Widerstände 12
zweckmäßig Zinkoxid-(ZNO-)Elemente eingesetzt.
Claims (8)
1. Hochstromlagenwicklung für Transformatoren und
Drosseln großer Leistung mit axial aneinanderge
reihten Wicklungsabschnitten aus elektrisch parallel
geschalteten, räumlich radial übereinanderliegenden
Leitern (1 bis 8), die zur Erzielung einer gleichen
Gesamtflußverkettung für jeden einzelnen der Leiter
(1 bis 8) in Radialkanälen (11) zwischen den Wick
lungsabschnitten räumlich gegeneinander ausgekreuzt
sind, dadurch gekennzeichnet,
- - daß an mindestens einem Radialkanal (11) zwischen mindestens zwei der elektrisch parallelen Leiter (1 bis 8) ein spannungsabhängiger Widerstand (12) liegt.
2. Hochstromlagenwicklung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der
spannungsabhängige Widerstand (12) zwischen den in
dem betreffenden Radialkanal (11) den größten Span
nungsunterschied aufweisenden Leitern (1 bis 8)
liegt.
3. Hochstromlagenwicklung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der spannungsabhängige Widerstand (12) an dem Radial
kanal (11) angeordnet ist, in dem zwischen zwei von
den Leitern (1 bis 8) der größte durch unterschiedliche
Flußverkettung erzeugte Spannungsunterschied herrscht.
4. Hochstromlagenwicklung nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der spannungsabhängige Widerstand (12) in dem
einem hochspannungsseitigen Wicklungseingang (9) be
nachbarten Radialkanal (11) an zwei der Leiter (1 bis 8)
angeschlossen ist.
5. Hochstromlagenwicklung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in
den beiden jeweils einem Wicklungsende (9, 10) be
nachbarten Radialkanälen (11) schaltungstechnisch
symmetrisch zwischen den Leitern (1 und 7 bzw. 5 und 8)
je ein spannungsabhängiger Widerstand angeschlossen
ist.
6. Hochstromlagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der spannungsabhängi
ge Widerstand (12) in einer mehrlagigen Wicklung an
einer Mittenauskreuzung zwischen zwei Leitern (1, 2)
der dem Hauptstreukanal benachbarten Lage vorgesehen
ist.
7. Hochstromlagenwicklung nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der spannungsabhängige Widerstand (12) räumlich
im Zwickel zwischen zwei auf einander benachbarten
Kernschenkeln angeordneten Wicklungen befestigt ist.
8. Hochstromlagenwicklung nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als spannungsabhängiger Widerstand (12) ein einzel
ner oder ein Stapel von Zinkoxid-(ZNO-)Elementen dient.
Priority Applications (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3533882A1 true DE3533882A1 (de) | 1987-03-26 |
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ID=6281695
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (1)
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DE19809572C2 (de) * | 1998-03-05 | 2000-06-21 | Siemens Ag | Gießharz-Transformator |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1985
- 1985-09-23 DE DE19853533882 patent/DE3533882A1/de active Granted
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1986
- 1986-09-22 BR BR8604514A patent/BR8604514A/pt not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0078985A1 (de) * | 1981-11-09 | 1983-05-18 | General Electric Company | Spannungsverteilung über der Wicklung und Schutz von Leistungstransformatorwicklung gegen transiente Spannungen |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JP 55-138214 (A). In: Patents Abstr. of Japan, Sect. E, Vol. 5 (1981), Nr. 7 (E-41) * |
MÜLLER, W.: Induzierte Stoßspannungen zwischen parallelen ausgekreuzten Leitern von Wicklungen. In:Siemens Forsch.- u. Entwickl.-Ber. 1979, Nr. 4,S. 183-189 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR8604514A (pt) | 1987-05-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 1000 BERLIN UND 8000 MUENCHEN, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |