Wicklungsanordnung zur Beseitigung von Überspannungen bei Stoßbeanspruchung
an den Auskreuzungsstellen von Wicklungen mit mehreren parallel geschalteten Lagen
für Transformatoren Im Patent 756 929 ist eine Wicklungsanordnung zur Beseitigung
von Überspannungen bei Stoßbeanspruchung an den Auskreuzungsstellen von Wicklungen
mit mehreren parallel geschalteten Lagen für Transformatoren geschützt, bei der
die einzelnen Lagen der Wicklung jeweils innerhalb des Bereiches einer Viertelwelle
der bei Stoßbeanspruchung in der Anfangsverteilung der Spannung noch merklich enthaltenen
höchsten Harmonischen mindestens so oft ausgekreuzt sind, daß sich für jeden Wicklungsstrang
in diesem Bereich annähernd die gleiche Flußverkettung ergibt. Besteht die Wicklung
z. B. aus n Wicklungslagen und ist m die Ordnungszahl der höchsten, merklich in
der Anfangsverteilung vorhandenen Harmonischen, dann besitzt jede Wicklungslage
(m # n-i) Auskreuzungen. Dabei kann jeweils die an den innerhalb der Wicklung liegenden
Grenzen beispielsweise einer Viertelwelle der betreffenden Harmonischen liegende
Kreuzungsstelle weggelassen werden. Die Zahl der Kreuzungsstellen verringert sich
dann für jede Lage auf m . (n - i). Unter Umständen kann man dabei auch noch
jeweils zwei oder mehrere Lagen gruppenyveise zusammenfassen und wie eine einzige
Lage auskreuzen, so daß vorzugsweise innerhalb der
Gruppe nur in
der Wicklungsmitte oder an mehreren über die Wicklung verteilten Stellen die zu
einer Gruppe zusammengefaßten Lagen ausgekreuzt sind. Man kann ferner durch metallische
Schirme, die galvanisch oder kapazitiv mit dem Wicklungseingang gekoppelt sind,
die Anfangsspannungsverteilung längs der Wicklung derart steuern, daß Harmonische
höherer Ordnungszahl als diejenige, für welche die Wicklung ausgekreuzt ist, in
der Anfangsverteilung nicht vorkommen. Durch diese Art der Auskreuzung wird erreicht,
daß die beim Auftreffen von, Wanderwellen an den Auskreuzungsstellen entstehenden
Überspannungen auf praktisch beherrschbare niedrige Werte abgesenkt werden. In den
Ausführungsbeispielen des Patents sind die Kreuzungsstellen in gleichen Abständen
auf die ganze Wicklung verteilt. Bei einer Auskreuzung der Wicklung für eine Harmonische
höherer Ordnungszahl ergibt sich dadurch unter Umständen eine sehr große Anzahl
von Kreuzungsstellen.Winding arrangement for eliminating overvoltages in the event of surge loads at the crossover points of windings with several layers connected in parallel for transformers In patent 756 929 a winding arrangement for eliminating overvoltages in case of surge loads at the crossover points of windings with several parallel layers for transformers is protected, in which the individual Layers of the winding in each case within the area of a quarter wave of the highest harmonics still noticeably contained in the initial distribution of the voltage in the case of shock loads are crossed out at least so often that approximately the same flux linkage results for each phase of the winding in this area. Is the winding z. B. from n winding layers and if m is the ordinal number of the highest, noticeably present harmonics in the initial distribution, then each winding layer (m # ni) has crossovers. In this case, the crossing point located at the boundaries within the winding, for example a quarter wave of the relevant harmonic, can be omitted. The number of crossing points is then reduced to m for each layer. (n - i). Under certain circumstances, two or more layers can be combined in groups and crossed out like a single layer, so that preferably within the group only in the middle of the winding or at several points distributed over the winding, the layers combined into a group are crossed out. Metallic shields that are galvanically or capacitively coupled to the winding input can also be used to control the initial voltage distribution along the winding in such a way that harmonics with a higher atomic number than that for which the winding is crossed out do not occur in the initial distribution. This type of crossing ensures that the overvoltages that occur when traveling waves hit the crossing points are reduced to practically controllable low values. In the exemplary embodiments of the patent, the crossing points are distributed over the entire winding at equal intervals. If the winding is crossed for a harmonic with a higher ordinal number, this may result in a very large number of crossover points.
Die Erfindung hat, die Aufgabe, die Zahl der Kreuzungsstellen herabzusetzen.
Ihr liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß infolge der Dämpfung der Wanderwellen
beim Einlaufen in die Wicklung die Harmonischen höherer Ordnungszahlen nur im Eingangsgebiet
noch in merklicher Größe in der Wellenstirn enthalten sind, während sie nach Durchlaufen
des Eingangsgebietes praktisch aus der Wellenstirn verschwunden sind. Eine Auskreuzung
für diese höheren. Harmonischen ist daher jenseits des Eingangsgebietes nicht mehr
nötig. Erfindungsgemäß wird dementsprechend die Verminderung der Kreuzungsstellen
dadurch erreicht, daß nur in den Einzugsgebieten der Wanderwellen, z. B. an den
Enden der Wicklung, die einzelnen Lagen der Wicklung jeweils innerhalb des Bereiches
einer Viertelwelle der bei Stoßbeanspruchung in der Anfangsverteilung der Spannung
noch merklich enthaltenen höchsten Harmonischen mindestens so oft ausgekreuzt sind,
daß sich für jeden. Wicklungsstrang in diesem Bereich annähernd die gleiche Flußverkettung
ergibt, während in der übrigen Wicklung die entsprechenden Auskreuzungen nur für
Harmonische niedrigerer Ordnungszahl durchgeführt sind. Am besten werden die Abstände
der Auskreuzungsstellen so angeordnet, daß sie sich vom Einzugsgebiet nach dem Wicklungsinnern
zu zonenweise vergrößern. Die günstigste Lösung erhält man dadurch, daß für jeden
Leiter in der Wicklungszone größter Kreuzungsstellenabstände, z. B. in der Mitte
der Wicklung, die Zahl der Windungen gleichen radialen Abstandes vom Eisenkern gleich
ist den Windungszahlen entsprechender räumlicher Lage in gleich langen Wicklungszonen
mit kleineren Kreuzungsstellenabständen.The invention has the task of reducing the number of intersections.
It is based on the knowledge that as a result of the damping of the traveling waves
when entering the winding the harmonics of higher ordinal numbers only in the input area
are still contained in noticeable size in the wave front while they pass through
of the entrance area have practically disappeared from the wave front. An outcross
for these higher. Harmonics is therefore no longer beyond the input area
necessary. According to the invention, the reduction in the intersection points is accordingly
achieved by the fact that only in the catchment areas of the traveling waves, z. B. to the
Ends of the winding, the individual layers of the winding each within the area
a quarter wave of the shock load in the initial distribution of the stress
highest harmonics still noticeably contained are crossed out at least as often,
that for everyone. Winding phase in this area has almost the same flux linkage
results, while in the rest of the winding the corresponding outcrossings only for
Lower harmonics are carried out. The distances will be best
the crossing points are arranged so that they move from the catchment area to the inside of the winding
to enlarge zone by zone. The cheapest solution is obtained in that for everyone
Head in the winding zone of the greatest intersection spacing, e.g. B. in the middle
the winding, the number of turns equal to the radial distance from the iron core
is the spatial position corresponding to the number of turns in winding zones of equal length
with smaller intersection distances.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.Some embodiments of the invention are shown in the drawing.
Fig. i zeigt die Hälfte einer aus vier parallelen Lagen bestehenden
Transformatorwicklung; Fig. 2 zeigt eine ganze Transformatorwicklung mit drei parallelen
Wicklungslagen.Fig. I shows half of one consisting of four parallel layers
Transformer winding; Fig. 2 shows a whole transformer winding with three in parallel
Winding layers.
In Fig. i sind die Abstände b1 der Kreuzungsstellen 5 im ersten Viertel
a1 der Wicklung halb so groß wie die Abstände b2 im zweiten Viertel a2. Das erste
Wicklungsviertel a1 ist in acht, das zweite a2 in vier gleich lange Wicklungsabschnitte
unterteilt. Die ganze Transformatorwicklung ist demnach bis zur vierten Harmonischen
über ihren ganzen Bereich ausgekreuzt; außerdem ist das erste Viertel a1 und entsprechend
das in der Zeichnung nicht dargestellte letzte Viertel a4 sogar bis zur achten Harmonischen
ausgekreuzt. An den Symmetriegrenzen GG kann, wie im Hauptpatent beschrieben, je
eine Kreuzungsstelle weggelassen werden.In Fig. I, the distances b1 of the intersection points 5 are in the first quarter
a1 of the winding half as large as the distances b2 in the second quarter a2. The first
Winding quarter a1 is in eight, the second a2 in four equally long winding sections
divided. The whole transformer winding is therefore up to the fourth harmonic
crossed out over their entire range; in addition, the first quarter is a1 and accordingly
the last quarter a4, not shown in the drawing, even up to the eighth harmonic
crossed out. At the symmetry limits GG, as described in the main patent, depending
a crossing point can be omitted.
Während bei der Wicklung nach Fig. z in dem ersten Viertel a1 zwei
gleichartige Wicklungsabschnitte cl mit gleichernKreuzungsstellenabständen blvorgesehen
sind, ist in Fig. 2 eine noch feinere Staffelung der Kreuzungsstellenabstände in
dem Sinne vorgenommen, daß innerhalb der ersten Zone zwei ungleich lange Abschnitte
cl und c2 entstehen, die verschiedene Kreuzungsstellenabstände bll und b12 haben.
Die Summe der Windungszahl pro Leiter in den Abschnitten bll und b12 ist dabei gleich
der Windungszahl je Leiter in dem Abschnitt b2 der Zone größter Kreuzungsstellenabstände.
Allgemein läßt sich diese Bezeichnung durch folgende Formel ausdrücken: Bezeichnet
man mit 11' die Gesamtzahl der Windungen je Leiter, mit ml die Ordnungszahl der
Harmonischen, für die die Zone größter Kreuzungsstellenabstände ausgekreuzt ist,
m2, m3 usf. die Ordnungszahlen der höheren Harmonischen, für die im Einzugsgebiet
ausgekreuzt ist, beispielsweise für die Abschnitte cl und c2 (Fig. 2), und mit n
die Zahl der Lagen, dann muß sein
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß durch die Verringerung der Zahl der Kreuzungsstellen
die Herstellung der Wicklung erleichtert und der Werkstoffaufwand und Raumbedarf
herabgesetzt werden.While in the winding according to FIG arise that have different intersection points bll and b12. The sum of the number of turns per conductor in sections bll and b12 is equal to the number of turns per conductor in section b2 of the zone of the greatest intersection spacing. In general, this designation can be expressed using the following formula: If 11 'is used to denote the total number of turns per conductor, ml is the ordinal number of the harmonics for which the zone of greatest intersection spacing is crossed out, m2, m3 etc. the ordinal numbers of the higher harmonics for which is crossed out in the catchment area, for example for the sections cl and c2 (Fig. 2), and with n the number of layers, then must be The invention offers the advantage that by reducing the number of crossing points, the manufacture of the winding is facilitated and the cost of materials and space requirements are reduced.