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Gegen-Clberspannungen geschützte Wicklung für Transformatoren oder
.Drosselspulen Die Erfindung betrifft eine gegen überspannungen geschützte Wicklung
für Transformatoren oder Drosselspulen, die aus Einzelspulen zusammengeschaltet
ist. Gemäß der Erfirtdurig sind sämtliche Einzelspulen auf dem gleichen Kernteil
des Eisenkerns derart angeordnet und geschaltet, daß das Hochspannungspotential
von den die beiden Seiten der Wicklung außen und innen bzw. oben und unten begrenzenden
Einzelspulen (Lagen-oder Scheibenspulen) in Richtung auf die in der Wicklungsmitte
liegende, an einen isolierten Drehstromsystemnullpunkt angeschlossene Einzelspule
abgebaut wird, wobei gleichzeitig die außen und innen bzw. oben und unten liegenden,
an die Hochspannungszuleitung angeschlossenen Einzelspulen als elektrostatische
Schirme mit verringerter Windungszahl ausgebildet sind und über die ganze Wickellänge
bzw. Wickelhöhe der Wicklung verteilte Windungen haben.
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Wicklungen mit der obengenannten Anordnung und Schaltung sind bereits-
vorgeschlagen worden, und ebenso ist für sich bekannt, im Wicklungszuge liegende
Windungen als elektrostatische Schirme zu verwenden. Die Kombination beider Maßnahmen,
die gemäß der Erfindung vorgeschlagen wird, ist indes neu. Diese ist vorteilhaft;
denn die Erdkapazität einer gemäß der Erfindung ausgeführten, insbesondere gemäß
der Erfindung eingeschirmten Wicklung ist vernachlässigbar klein. Es können also
weder von der Hochspannungszuleitung noch bei Nullpunktüberschlägen vom Sternpunkt
her auf die Wicklung auftreffende Stoßspannungen die Wicklungs- oder Spulenisolation
gefährdende Eigenschwingungen von Wicklungsteilen auslösen, da die Spannungsverteilung
stets vom Anfang an linear ist. Die in den Schirmwüldungen auftretenden Wirbelstromverluste
sind geringer als bei Blechschirmen; außerdem werden die erfindungsgemäßen Schirmwindungen
auch zur Energieübertragung heran= gezogen und liegen nicht tot in der Wicklung,
wie beispielsweise die bekannten M.etallblechschirme.
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Man kann auf dem gleichen Wickeldurchmesser nebeneinander mehrere
Leiber aus Flä,chkupfer oder aus Kupferhändern zu einer mehrgängigen Schraube aufwickeln.
Die einzelnen Schraubengänge können dabei parallel oder in Reihe geschaltet werden.
Auch können einzelne Schraubengänge zu Regelzwekken
abschaltbar
sein. Ähnliche Schirmwindungen können auch in der Wicklungsmitte liegen und mit
dem isolierten Nullpunkt verbunden -werden.
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Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel dererfindungsgemäßen Anordnung
für die Wicklungsanordnung einer Phase eines Drehstromtransformators. Die zu schützende
Haupt= iwicklung besteht aus zwei symmetrisch zur Wicklungsmitte liegenden, parallel
geschalteten Hälften i und 2. Die Wicklungsmitte ist mit dem isolierten Nullpunkt
3 (Sternpunkt) und gegebenenfalls dem Nullpunktschirm 3.' galvanisch verbunden.
Die wellenführende Hochspannungsleitung 4 wird an die als Schirm dienenden Wicklungsteile
5 und 6 angeschlossen. Diese bestehen aus neb:eneinanderliegenden, zu einer Wicklungsröhre
aufgewickelten Leitern. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i ist eine mehrgängige
Schraube mit den drei Leiterschraubengängen 7, 8 und 9 dargestellt. Sämtliche Schraubengänge
liegen auf dem gleichen Wickeldurchmesser in zur Wickelachse paralleler Richtung
nebeneinander. Ihre Enden sind miteinander verbunden, so daß die Schraubengänge
7 bis 9 parallel geschaltet sind. Diese parallel geschalteten Schirmwindungen sind
einerseits bei io an die wellenführende Leitung 4 und andererseits bei i i an -die
zu schützende Wicklung i und 2 angeschlossen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich natürlich auch für Wicklungssysteme
verwenden, bei denen sämtliche Lagen in Reihe geschaltet sind, und zwar derart,
daß eine rechts von der Wicklungsmitte liegende Lage jeweils mit einer auf der linken
Seite der Hauptwicklung liegenden Lage abwechselnd in Reihe geschaltet werden.
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Bei dieser Anordnung wird dann zweckmäßig an Stelle der Parallelschaltung
die Reihenschaltung einer oder mehrerer Schraubengänge als kapazitiver "Schirm ausgebildet.
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In Fig. 2 ist hierfür ein Beispiel dargestellt. Die Schirmwindungen
13, die mit den- Windungen 12 in Reihe geschaltet sind, werden an die erste Wicklungslage
15 auf der einen Seite der Hauptwicklung, z. B. links von der Wicklungsmitte 14,
angeschlossen. Mit dieser in Reihe liegt die Wicklungslage 16 auf der anderen Seite
der Wicklungsmitte, die wiederum mit der Lage i 7, 18 usw. verbunden wird, bis die
Wicklungsmitte mit den Schirmwindungen 14 erreicht ist. Hierbei wird die Wicklungsanordnung
also nur von den -wenigen Windungen des ersten Ganges der mehrgängigen Schraube
eingeschirmt.
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Die vorstehenden Anordnungen für lagenweise gewickelte Röhrenspulen
mit der Wikkelachse i 9 können natürlich in ähnlicher Weise auch auf Scheibenspulenwicklungenmit
der Wickelachse 2o übertragen -werden. Die einzelnen Schraubengänge der mehrgängigen
Leiterschraube liegen bei Scheibenwicklungen. tjatürlich sämtlich in einer auf der
Wickel-` ächse senkrecht stehenden Ebene nebeneinander, während sie bei Lagenwicklung
in einer zur Wickelachse parallel liegenden Zylindermantelfläche nebeneinander angeordnet
sind. Für Scheibenspulenwicklungen ergeben sich als Schirme ringförmige Scheiben,
während die Schirme bei Lagenwicklungen Zylindergestalt annehmen.
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Fig.3 enthält ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Reihenschaltung
sämtlicher Wicklungslageh und des Regelteils. Diese liegen alle zur Wicklungsmitte
bzw. zu dem in der Wicklungsmitte angeordneten Schirm 25 symmetrisch. Bei derartiger
Ausbildung der Regelui.cklungsteile ergibt sich für den Bau des Transformators eine
ganz erhebliche Ersparnis an Raumbedarf und Isolierstoffen. Dies -wird verdeutlicht,
wenn man die heute übliche Anordnung einer Regelwicklung gemäß Fig. ¢ mit der Anordnung
gemäl:, der Erfindung vergleicht. Man hat bisher den Isolierabstandal zwischen der
Niedervoltwicklung 26 und der#. Hochspannungswicklung 2,-und außerdem den Isolierabstand
a, zsvisclteti Hochspannungswicklung 27 und Regelteil 28
vorsehen müssen.
Der Isolierabstand a, fällt nun bei der erfindungsgemäßen Anordnung ganz fort.
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Wenn man die Regelung im Nullpunkt vorsieht, wie beispielsweise die
Fig. 5 zeigt, ergibt sich derselbe Vorteil wie bei der Regelung am Eingang der Wicklung.
Auch hier fällt der Isolationsabstand a. praktisch fort. Die einzelnen Schraubengänge
29 der Regelwicklung sind in der Wicklungsmitte untergebracht; die nicht geregelten
Wicklungsteile 30 und 31 sind gleichmäßig zu beiden Seiten des Regelwicklungsteils
29 verteilt. Außerdem ergibt sich der weitere Vorteil, daß bei einem Überschlag
am Nullpunkt keine Überspannungen an der Regelwicklung auftreten können, da infolge
der gleichmäßigen Spannungsverteilung Eigenschwingungen von Wickhmgsteilen unterdrückt
-werden. Die Regelwicklung ist ebenfalls von Überspannungen -weitgehend entlastet.
Wenn bei Regelung am Eingang oder im Sternpunkt der Wicklung sämtliche Gänge der
als Schirm dienenden mehrgängigen Schraube abgeschaltet werden können, empfiehlt
sich die zusätzliche Anordnung von mit dem Regelpo132 bzw. 33 verbundenen Schirmen
25 bzw. 35 (Fig. 3 und 5).
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Die Ausführung nach Fig.3 bietet bei unmittelbarer Einschaltung des
Regelwicklttngsteils in den Zug der Netzleitung etwa nach der in Fig. 6 dargestellten
Schaltung noch den besonderen Vorteil, daß «#egen des unmittelbaren
Zusammenbaues
des Reg elnicklungsteils mit dem nicht geregelten Teil der Streu-. kanal zwischen
Regelwicklung und Hauptwicklung sehr schmal und daher -die wirksame Streuinduktivität
L,s (Fig. 6) gegenüber heute üblichen Ausführungen erheblich verkleinert wird. Dadurch
ergeben sich aber wesentlich ungefährlichere Beanspruchungen der Regelwicklung durch
einziehende Gewitterwellen.
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Die in Fig.6 schematisch angedeutete Hauptwicklung 1, 2 kann aus parallel
geschalteten Hälften i und 2 ,gemäß Fig. i oder aus in Reihe liegenden Teilen 15
bis 18 gemäß Fig. 2 bestehen. Die im Zuge der wellenführenden Leitung 24 liegende
Regelwicklung 21, 22 kann gemäß Fig. @2 oder 3 in Reihe geschaltete Schraubengänge
oder parallele Schraubengänge haben. Es kann sich hier um eine Sparschaltung der
Regelwicklung handeln, oder diese liegt in Reihe mit einem nicht geregelten Wicklungsteil,
und auf dem Eisenkern ist eine vom -nicht geregelten und geregelten Wicklungsteil
elektrisch getrennte weitere Wicklung für die Erregung oder für Energieentnahme
vorgesehen.
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Bei öl- oder gasgekühlten Wicklungssystemen müssen die Kühlkanäle
36 (Fig. 5) zwischen den einzelnen Wicklungslagen oder Scheibenspulen ausreichend
bemessen werden.