DE950138C - Transformatorwicklung - Google Patents

Transformatorwicklung

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DE950138C
DE950138C DES31954A DES0031954A DE950138C DE 950138 C DE950138 C DE 950138C DE S31954 A DES31954 A DE S31954A DE S0031954 A DES0031954 A DE S0031954A DE 950138 C DE950138 C DE 950138C
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Germany
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coils
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turns
coil
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Expired
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DES31954A
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Willem Smit and Companies Transformatorenfabriek N V
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Willem Smit and Companies Transformatorenfabriek N V
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/343Preventing or reducing surge voltages; oscillations
    • H01F27/345Preventing or reducing surge voltages; oscillations using auxiliary conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • Transformatorwicklung Die Erfindung bezieht sich auf eine Transformatorwicklung der in der britischen Patentschrift 587 997 beschriebenen Art, d. h. auf eine Transformatorwicklung, welche besonders gegen Stoßspannungen geschützt und zu diesem Zweck mit mehreren je aus einer rechtsspiralig und einer linksspiralig gewickelten Scheibenspule bestehenden Doppelspulen versehen ist, deren Scheibenspulen durch mindestens ein Paar parallel gewickelte Leiter gebildet und deren Windungen so zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind, daß jede der beiden Scheibenspulen einer solchen Doppelspule Windungen enthält, zwischen denen eine starke kapazitive Kopplung und im Betrieb eine Spannungsdifferenz vorhanden ist, die größer ist als die in einer Windung erzeugte Spannung, so daß beim Auftreten von Stoßspannungen eine bestimmte, vorzugsweise lineare Spannungsverteilung zwischen den Enden der Wicklung erhalten wird. Bei der in der vorerwähnten Patentschrift beschriebenen Wicklung bilden die parallel ger wickelten Leiter in jeder aus zwei Scheibenspulen bestehenden Doppelspule gleichsam mehrere in Reihe geschaltete Spulen, die in ihrer Reihenschaltung abwechselnd in der einen und in der anderen Scheibenspule liegen. Dies erfordert mindestens drei Verbindungen .zwischen den beiden Scheibenspulen einer Doppelspule, so daß man während des Wickelvorganges jeden der Leiter mindestens einmal pro Doppelspule durchschneiden muß, um die vom vollen Betriebsstrom durchflossene dritte Verbindung zwischen den Scheibenspulen herstellen zu können. Diese dritte Verbindung kann nur durch ein Schweißverfahren zustande gebracht werden.
  • Die Erfindung hat den Zweck, eine Transformatorwicklung zu schaffen, die ebenfalls den Stoßspannungen besser als die normalen Wicklungen gewachsen ist, die aber im Gegensatz zu der aus der erwähnten britischen Patentschrift bekannten Wicklung aus einem Paar oder mehreren Paaren ununterbrochener Leiter gewickelt werden kann, da dabei die zwischen den beiden Scheibenspulen. einer Doppelspule erforderliche Anzahl von Verbindungen der Anzahl der parallel gewickelten Leiter der Wicklung entspricht. Das zeitraubende und teure Schweißverfahren wird somit vermieden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Verbesserung dadurch erreicht, daß die parallel gewickelten Leiter der Scheibenspulen der betreffenden Doppelspulen zwei parallele Wicklungszweige bilden und daß sowohl am Anfang des einen Zweiges oder in dessen Nähe als auch am Ende des anderen Zweiges oder in dessen Nähe eine Hilfsspule angeordnet ist, Bei dieser Wicklung besteht somit auch zwischen den Windungen: der parallelen Zweige eine starke kapazitive Kopplung, und es wird durch die Anfangsspule des einen Zweiges und durch die Endspule des anderen Zweiges zwischen unmittelbar Um-oder nebeneinander in den Scheibenspulen liegenden Windungen eine Spannungsdifferenz erzeugt. Es ist daher jedesmal ein weiter in der Wicklung liegender Teil des einen Zweiges. kapazitiv mit einem weniger weit in der Wicklung liegenden Teil des anderen Zweiges gekoppelt. Hierdurch wird eine derartige kapazitive Überbrückung von Teilen der Wicklung erhalten, daß sich beim Auftreten von Stoßspannungen diese Spannungen gleichmäßiger zwischen den Enden der Wicklung verteilen.
  • Aus den nachstehend angegebenen Gründen empfiehlt es sich, die Windungszahl jeder der beiden Hilfsspulen entweder gleich der Hälfte der Win.dungszahl oder gleich der Windungszahl zu wählen, die für jede einzelnen Wicklungszweig in einer Doppelspule vorhanden ist.
  • Eine im wesentlichen lineare Verteilung der Stoßspannung kann erhalten werden, wenn die parallelen Wicklungszweige zwischen ihren Enden durch mindestens eine an sich bekannte Äquipotentialv erbindung oder noch besser durch eine richtig gewählte Anzahl solcher Verbindungen miteinander v erbunden werden. Diese Äquipotentialverbindungen schalten für die Stoßspannungen die Kapazitäten zwischen den beiden Wicklungszweigen in Reihe, so daß die Spannungsverteilung dann nahezu nur von dein Kapazitäten abhängig ist: Da die erwähnten Verbindungen nur Strom führen, wenn die Wicklung durch einen. Spannungsstoß getroffen wird, so können sie einen verhältnismäßig geringen Querschnitt besitzen.
  • Äquipotentialverbindungen in Wicklungen mancherlei Art, also auch in Tran.sformatorwicklungen, sind an sich bereits lange bekannt. In dem vorliegenden Falle haben, diese Verbindungen aber als Strombahn für die Spannungsstöße besondere Bedeutung.
  • Die parallel gewickelten Leiter in jeder Scheibenspule können entweder auf- oder nebeneinandergewickelt sein.
  • Diese und weitere Merkmale der Erfindung sind im einzelnen in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen erklärt. In den Zeichnungen enthalten Fig. i und 2 schematische Darstellungen zweier verschiedener Wicklungen nach der Erfindung, Fig.3 und 4 die Ersatzschaltungen der Wicklungen nach Fig. i und 2 beim Auftreten. von Stoßspannungen, Fig. 5 und 6 Sehnitte eines Teiles zweier verschieden ausgeführter Wicklungen nach Fig. i und Fig. 7 und 8 Schnitte eines Teiles zweier verschieden ausgeführter Wicklungen nach Fig. 2.
  • In den Zeichnungen sind mit A Doppelspulen einer Transformatorwicklung bezeichnet. Jede Doppelspule besteht aus zwei Scheibenspulen B, von welchen die eine rechts- und die andere linksspiralig gewickelt ist. jede Scheibenspule B ist aus zwei parallel gewickelten Leitern i und 2 gebildet. Die parallel gewickelten Leiter i und 2 bilden zwei parallele Wicklungszweige. Sowohl am Anfang des vom Leiter i gebildeten Wicklungszweiges als auch am Ende des vom Leiter 2 gebildeten Wicklungszweiges ist eine Hilfsspule angeordnet. Dadurch wird zwischen den Leitern i und 2 in jeder Scheibenspule B eine Spannungsdifferenz erzeugt, die von der Windungszahl jeder der Hilfsspulen abhängt.
  • In den Wicklungen nach Fig. i, 3, 5 und 6 ist die Windungszahl jeder -der Hilfsspulen 3 und 4 der Windungszahl eines einzelnen Leiters i oder 2 in einer Scheibenspule B gleich. Die in einer solchen Hilfsspule induzierte Spannung e ist daher der in einer Scheibenspule in jedem der Leiter i, 2 erzeugten Spannung entsprechend, so daß das Potential an den Anschluß- und Verbindungsstellen 5, 6, 7, 8 ... 9, i o, i i gleich o, e, 2 e, 3 e ... E-2 e, E-e bzw. E sein wird. In gleicher Weise nimmt das Potential an den Anschluß- und Verbindungsstellen i2, 13, 14 ... 15, 16, 17, 18 die vVerte o, e, :2e ... E-3 e, E-2 e, E-e bzw. E an. Die Leiter i, 2 sind in den Scheibenspulen B starkkapazitiv gekoppelt. In der schematischen Darstellung der Fig. 3 ist dies durch Kapazitäten i9 an den Enden der Scheibenspulen B dargestellt, die aber in Wirklichkeit sich über die ganze Länge der Leiter dieser Spulen erstrecken. Die Erdkapazitäten sind fortgelassen, da sie in bezug auf die zwischen den parallelen Leitern vorhandenen Kapazitäten in der Scheibenspule B nur klein sind. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß in jeder Scheibenspule B der Anfang des Leiters i dasselbe Potential hat wie das Ende des Leiters 2. Zwischen diesen Stellen gleicher Potentiale sind Äquipotentialverbindungen 20 angeordnet. Diese Verbindungen schalten in jeder Scheibenspule jedesmal zwei Kapazitäten ig in Reihe. Wird nun die Wicklung durch eine sehr steile Spannungswelle getroffen, z. B. durch einen Blitzeinschlag, so wird anfänglich kein Strom durch die Spulen fließen und die Spannungsverteilung ganz durch die Kapazitäten bestimmt werden. Man kann die Wicklung leicht derart ausführen, daß über die ganze Wicklung eine nahezu lineare Verteilung der Stoßspannung erhalten wird. Der Vorteil der Hilfsspulen 3, 4 mit einer Windungszahl, die gleich derjenigen eines Leiters in einer Scheibenspule B ist, besteht darin, daß die Spannungsdifferenz _e zwischen sich deckenden Punkten der parallelen Wicklungszweige ziemlich gering ist und daher nur geringe oder gar keine Isolationsprobleme hervorruft, während die Äquipotentialverbindungen sich ziemlich einfach anordnen lassen, nämlich jedesmal zwischen dem Anfang und dem Ende einer Scheibenspule.
  • In den Wicklungen nach Fig. 2, 4, 7 und 8 sind in die parallelen Zweige 1, 2 Hilfsspulen 21, 22 geschaltet, die jeweils eine Windungszahl gleich derjenigen eines Leiters i oder 2 in einer Doppelspule A besitzen. Wird in jedem parallelen Zweig einer Scheibenspule B wieder eine Spannung e induziert, so beträgt die in den Hilfsspulen erzeugte Spannung daher 2e. Es ist daher klar, daß in diesem Falle die Äquipotentialverbindungen 23 zwischen dem Anfang des Leiters i und dem Ende des Leiters 2 in einer Doppelspule A angeordnet werden können, d. h. zwischen den Verbindungsstellen 6 und 14 bzw. g und 17 (Fig. 4). Obwohl in diesem Falle die Spannungsdifferenz zwischen sich in den Scheibenspulen B deckenden Punkten der parallelen Wicklungszweige i und 2 gleich 2 e also zweimal so hoch ist wie im vorigen Falle, erhält man durch diese Wahl der Windungszahl der Hilfsspulen den Vorteil, daß die Äquipotentialverbindungen zwischen den Enden der Doppelspulen angeordnet werden können, d. h. an die Außenseite der Wicklung zu liegen kommen, wo sie am leichtesten angeordnet werden können.
  • In den Fig. 5 und 7 sind die parallelen. Leiter i und 2 in den Scheibenspulen B nebeneinande@rge@ wickelt. In Fig. 6 und 8 sind die Leiter dagegen aufeinandergewickelt. Sind die Zweige der Wicklung nebeneinander angeordnet, so muß man dafür sorgen, daß die Äquipotentialverbindungen Wicklungsteile parallel schalten, in denen auch das Streufeld gleiche Spannungen erzeugt. Zu diesem Zweck ist in der einen der zwei eine Doppelspule A bildenden Scheibenspulen B der Leiter :2 neben den Leiter i und in der anderen dieser Scheibenspulen der Leiter i neben den Leiter 2 gewickelt (Fig. 5 und 7).
  • Die Hilfsspulen können auch mit anderen Windungszahlen und in beliebiger Wickelweise ausgeführt werden. Außer den in den Ausführungsbeispielen gezeichneten Äquipotentialverbindungen können auch mehrere. solche Verbindungen angeordnet werden. Jedoch brauchen nicht alle Doppelspulen ÄquipotentiaIverbindungen zu besitzen.
  • Die Wicklung kann aus einer Reihe gleicher Doppelspulen oder aus mehreren Doppelspulen A,: die entsprechend Fig. 5 und 7 gewickelt sind, und aus mehreren, Doppelspulen A, die gemäß Fig. 6 und 8 gewickelt sind, zusammengesetzt sein. Es ist weiter möglich, die Hilfsspulen nicht unmittelbar an den Endverbindungspunkten der Wicklungszweige anzuschließen, sondern diesen Zweigen jeweils erst- eine oder wenige Windungen zu geben, z. B. aus Draht oder Band größeren Querschnittes, und danach erst die eigentliche Hilfsspule anzuschließen.
  • Jeder parallel geschaltete Zweig der Wicklung kann aus Drähten oder Stäben oder aus mehreren parallel geschalteten Drähten oder Stäben bestehen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Transformatorwicklung mit mehreren je aus einer rechtsspiralig und einer linksspiralig gewickelten Scheibenspule bestehenden Doppelspulen, deren Scheibenspulen durch mindestens ein Paar parallel gewickelte Leiter gebildet und deren Windungen so zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind, daß jede der beiden Scheibenspulen einer Doppelspule Windungen enthält, zwischen denen eine starke kapazitive Kopplung und im Betrieb eine Spannungsdifferenz vorhanden ist, welche größer ist als die in einer Windung erzeugte Spannung, so daß beim Auftreten von Stoßspannungen eine bestimmte, vorzugsweise lineare Spannungsverteilung zwischen den Enden der Wicklung erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel gewickelten Leiter (1, 2) der Scheibenspulen (B) der Doppelspulen (A) zwei parallele Wicklungszweige bilden und daß sowohl am Anfang des einen Zweiges oder in dessen Nähe als auch am Ende des anderen Zweiges oder in dessen Nähe eine Hilfsspule (3 bzw. 4 oder 21 bzw. 22) angeordnet ist (Fig. i).
  2. 2. Transformatorwicklung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl jeder der beiden Hilfsspulen (3, 4) gleich der Hälfte der Windungszähl ist, die für jeden einzelnen Wicklungszweig in einer Doppelspule (A) vorhanden ist -(Fig. i).
  3. 3. Transformatorwicklung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl jeder der beiden Hilfsspulen (21, 22) gleich der Windungszahl ist, die für jeden einzelnen Wirklungszweig in einer Doppelspule (A) vorhanden ist (Fig.2).
  4. 4. Transformatorwicklung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Wicklungszweige zwischen ihren Enden durch mindestens eine an sich bekannte Äquipotentialverbindung (20, 23) miteinander verbunden sind.
  5. 5. Transformatonvicklung nach den Ansprüchen 2 und q., dadurch gekennzeichnet, daB in einer der beiden oder in beiden Scheibenspulen (B) einer oder mehrerer der Doppelspulen (A) der Anfang des einen Wicklungszweiges (i) durch eine an sich bekannte Äquipotentialverbindung (2o) mit dem Ende des anderen Wicklungszweiges (2) verbunden ist.
  6. 6. Transformätorwicklung nach den Ansprüchen 3 und q., dadurch gekennzeichnet, daB in einer oder mehreren der Doppelspulen (A) der Anfang des einen Wicklungszweiges (i) durch eine an sich bekannte Äquipotentialverbindung (23) mit dem Ende des anderen Wicklungszweiges (2) verbunden ist.
DES31954A 1952-02-14 1953-01-28 Transformatorwicklung Expired DE950138C (de)

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NL950138X 1952-02-14

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3029402A (en) * 1958-10-16 1962-04-10 Ferranti Ltd Inductive windings
DE1225291B (de) * 1962-09-05 1966-09-22 Siemens Ag Hochspannungsroehrenwicklung aus Scheibenspulen
DE1239393B (de) * 1963-08-30 1967-04-27 Siemens Ag Aus Doppelspulen aufgebaute Roehrenwicklung fuer Transformatoren und Drosselspulen
EP0848393A1 (de) * 1996-12-04 1998-06-17 Asea Brown Boveri AG Statische elektrische Vorrichtung
DE102008017762A1 (de) * 2008-04-08 2009-10-29 Hydrotech International Ltd. Magnetspule zur Generierung magnetischer Wechselfelder mit geringem Blindwiderstand in Planardesign, herstellbar durch Anwendung von Verfahren der Schichttechnologie sowie als Magnetfeldquelle, Strom- und Spannungswandler, Übertrager oder Transformator

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