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Aus ineinandergewickelten und sich je über die ganze Wicklungslänge
erstreckenden Schaltspiralen bestehende Schaltröhre, insbesondere Stellwicklung
für Transformatoren Bei Stelltransformatoren, insbesondere für größere Einstellbereiche
und höhere Spannungen ist es üblich, die Schaltwindungen in einer besonderen Schaltröhre
unterzubringen. Die einfachste Art dieser Schaltröhren ist eine über die ganze Wicklungslänge
der Stammwicklung sich erstreckende Spirale, die mit den entsprechenden Anzapfungen
versehen ist. Diese Stellwicklungsart ist nachteilig, weil die in solche Wicklungen
einziehenden Überspannungswellen sich nach Art der Wanderwellen ausbreiten und weil
insbesondere bei Überspannungswellen mit steiler Spannungsstirn, wie sie z. B. als
Entladewelle bei einem Klemmenüberschlag gegen Erde in die Wicklung einziehen, beträchtliche
Spannungen nicht allein längs des gesamten Einstellbereiches, sondern vor allem
auch schon zwischen den einzelnen Anzapfungspunkten (Stufen) hervorgerufen werden.
Diese erheblichen Überspannungen treten natürlich auch an den entsprechenden Kontakten
der zugehörigen
Schalteinrichtungen, z. B. ärn Stufenwähler, auf
und bedingen dadurch unwirtschaftliche Abmessungen desselben: - .
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Führt man dagegen die Schaltröhre als reine Lagenwicklung aus, indem
man für jede Stufe eine gesonderte und je über die ganze Wicklungslänge der Stammwicklung
sich erstreckende Wicklungsspirale verwendet, wobei die einzelnen Stufenwicklungen
im Durchmesser, also radial übereinander angeordnet sind, dann erhält man zwar infolge
der guten kapazitiven Kopplung der einzelnen Stufen gegeneinander günstige elektrische
Verhältnisse. Einer solchen Wicklung haftet aber der Nachteil einer schlechten Raumausnutzung
an. Auch ergeben sich in vielen Fällen ungünstige Verhältnisse hinsichtlich der
Dimensionierung des Leiterquerschnitts, was wieder wickeltechnisch und hinsichtlich
der mechanischen Festigkeit der Wicklung sich nachteilig auswirkt.
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Um diese Mißstände zu beseitigen, wurde deshalb die Stellwicklung
auch schon so ausgeführt, daß man die den einzelnen Stufen entsprechenden Wicklungsteile
als gleichartige Wicklungsspiralen ausführte, die je die. Länge der Stammwicklung
hatten und die ineinandergewickelt wurden, d. h. mehrere Stufenwicklungen gemeinsam,
also gewissermaßen als mehrgängige Spirale auf dem gleichen Wickeldurchmesser angebracht
wurden. Durch dieses Ineinanderwickeln der einzelnen Stufenspiralen und die dadurch
geschaffene kapazitive Kopplung der einzelnen Stufen untereinander nimmt eine solche
Wicklung den Charakter einer Lagenwicklung an.
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Will man nun bei dieser Wicklungsart besonders günstige isolationstechnische
Verhältnisse an der Stellwicklung selbst und dem damit zusammenarbeitenden Schalter,
z. B. Stufenwähler, erzielen, dann muß nachstehenden zwei Forderungen Rechnung getragen
werden: Einmal muß auf möglichst geringe Spannung zwischen den benachbarten Windungen
der Stellwicklung gesehen werden, und das andere Mal muß auf eine möglichst gute
kapazitive Kopplung aller numerisch aufeinanderfolgenden Stufenwindungen geachtet
werden. Die erste Forderung bedingt geringste Windungs.isolation und Vermeidung
fabrikationstechnisch unerwünschter isolierender Zwischenlagen zwischen den Windungen,
während die zweite Bedingung es gestattet, die Stufenspannung bei in die Stellwicklung
einziehenden Überspannungswellen möglichst klein zu halten und damit der Stellwicklung
weitgehend das Verhalten einer reinen Lagenwicklung zu geben, d. h. eine möglichst
lineare quasistationäre Spannungsverteilung längs der Stellwicklung zu erzielen.
Dadurch ergeben sich dann hinsichtlich der Dimensionierung der Schalteinrichtung
günstige Verhältnisse. Bei der bisher üblichen Bauweise ineinandergewickelter Schaltröhren,
bei der die einzelnen, sich je über die ganze Wicklungslänge erstreckenden Schaltspiralen
alle in der numerischen Reihenfolge der Anzapfungen in der Wicklungsachsrichtung
nebeneinanderliegen, ist wohl die zweite Bedingung der guten. kapazitiven Kopplung
weitgehend erfüllt, hinsichtlich der Forderungen nach möglichst kleinen -Spannungen
zwischen allen benachbarten Schaltspiralenwindungen ist diese Anordnung aber ungünstig,
weil die Windungen der Anfangs- und Endstufe nebeneinanderzuliegen kommen und an
diesen Stellen, also für die ganze längs der gesamten Stufen auflaufende Spannung
isoliert werden muß.
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Wenn man dagegen die Anordnung der Wicklungsschrauben so trifft, daß
man die eine Hälfte der Spiralleiter, beginnend vom Leiter i, numerisch steigend
und die andere daran anschließende Hälfte, beginnend mit dem numerisch höchsten
Leiter fallend anordnet, dann tritt in der Mitte. wo der numerisch höchste Leiter
der ersten Hälfte dem numerisch höchsten Leiter der zweiten Hälfte benachbart ist,
wohl nur die halbe! Spannung des Einstellbereiches auf, dafür muß man aber den Nachteil
einer schlechten kapazitiven Kopplung in Kauf nehmen, da keine direkte kapazitive
Bindung zwischen dem numerisch höchsten Leiter der ersten Stufe und numerisch untersten
Leiter der zweiten Hälfte vorhanden ist. Auch bei anderen bekanntgewordenen Wicklungsausführungen,
bei denen die Durchmischung der Schaltspiralen so durchgeführt ist, daß nicht jeweils
der numerisch folgende Leiter mit dem numerisch vorhergehenden Leiter eine enge
kapazitive Bindung hat, ist die kapazitive Durchkopplung der Wicklungsanordnung
schlecht.
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Selbstverständlich könnte man durch das bekannte Aufspalten sämtlicher
Stufenleiter in zwei Teilleiter theoretisch eine größte Durchkopplung und kleine
Spannungsdifferenzen zwischen den Stufenleitern erzielen. Eine derartige Stellwicklung
leidet aber an zwei grundsätzlichen Nachteilen. Einerseits bedingt nämlich die Parall
ischaltung der gesamten Stufenteilleiter einen vie größeren Raumbedarf, da alle
Teilleiter mit einer gleich starken Isolation, wie der ungeteilte Leiter, versehen
werden müßten. Durch die Aufteilung aller Stufenleiter in parallele Teilleiter erhält
man einerseits die doppelte Zahl von Stufenleitern und damit wegen des vorerwähnten
notwendig werdenden starken Isolationsauftrages einen schlechten Füllfaktor für
die Wicklung. Andererseits müssen solche parallelen Teilleiter, die ja nur den halben
Querschnitt wie der ungeteilte Stufenleiter und damit nur dessen halbe Höhe in Achsrichtung
der Stellwicklung haben, da sie mit ihrer langen Ouerschnittsseite radial liegen,
hochkant gewickelt werden, was aber wegen der starken Neigung zum Verwinden bei
derartig schmalen Querschnitten äußerst schwierig wird. Außer diesen fertigungstechnischen
Schwierigkeiten haftet einer derartigen Wicklung noch der Nachteil einer geringen
Kurzschlußfestigkeit an.
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Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber bei aus ineinandergewickelten
und sich je über die ganze Wicklungslänge erstreckenden und kleine Teilspannungen
zwischen den benachbarten Windungen aufweisenden Schaltspiralen bestehenden
Schaltröhren,
insbesondere Stellwicklung, die bestmögliche kapazitive Durchkopplung längs der
gesamten Stellwicklung zu erreichen.
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Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zum Zwecke
einer möglichst engen gegenseitigen kapazitiven Durchkopplung der numerisch aufeinanderfolgenden
Wicklungsschrauben von Anfang bis Ende des Einstellbereiches nur ein einziger Wicklungsschraubenleiter,
und zwar der an der Stelle der vorkommenden höchsten Spannungsdifferenz (z. B. zwischen
den Leitern q. und 8) liegende, numerisch niedrigere in zwei Teilleiter aufgespalten
wird und einer dieser Teilleiter in dem Wicklungsverband so angeordnet wird, daß
sämtliche numerisch aufeinanderfolgenden Stufenleiter unmittelbar aneinanderliegen.
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An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel für die praktische
Verwirklichung des Erfindungsgedankens in schematischer Darstellung wiedergibt,
wird die Erfindung näher erläutert. Der dargestellte teilweise Längsschnitt zeigt
eine Schaltröhre mit acht Wicklungsspiralen. Diese sind reihenfolgemäßig so angeordnet,
daß die numerisch in Achsrichtung aufeinanderfolgenden, also in Achsrichtung nebeneinanderliegenden
Spiralleiter i bis q. eine Gruppe I bilden, bei der die Reihenfolge von der Wicklungsstirn
in Achsrichtung steigend ist, also vom Spiralleiter i zum Spiralleiter q.. Die übrigen
Wicklungsspiralleiter 5 bis 8 sind als Gruppe II bezeichnet, und in dieser Gruppe
sind die Spiralleiter in Achsrichtung in fallender Reihenfolge angeordnet, so daß
also der Wicklungsspiralleiter 8 unmittelbar neben dem Wicklungsspiralleiter 4.
zu liegen kommt. Dadurch tritt zwischen dem Spiralleiter 4 und 8 die höchste vorkommende
Spannungsdifferenz zwischen zwei einander benachbarten Wicklungsspiralen auf, und
diese beträgt nur die Hälfte der längs der gesamten Regelstufen auftretenden Spannung.
Gemäß der Erfindung ist nun, um die gewünschte möglichst enge kapazitive Durchkopplung
zu erreichen, der an der Stelle der vorkommenden höchsten Spannungsdifferenz anliegende,
numerisch niedrigere Wicklungsspiralleiter in zwei Teilleiter. und 4o aufgespalten.
Dabei ist der Teilleiter q.o vor den numerisch nächsthöheren Spiralleiter 5 der
Gruppe II gelegt. Die Verbindung vom Teilleiter q. zum Teilleiter 40 stellt der
Leiter 2o her. Dadurch, daß nunmehr der Teilleiter.Io numerisch dem nächsthöheren
Spiralleiter 5 unmittelbar benachbart liegt, ist die angestrebte gute gegenseitige
kapazitive Durchkopplung sichergestellt.