EP2704167A1 - Ringkernwicklung und Messwandler mit einer solchen Ringkernwicklung - Google Patents

Ringkernwicklung und Messwandler mit einer solchen Ringkernwicklung Download PDF

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EP2704167A1
EP2704167A1 EP12182582.2A EP12182582A EP2704167A1 EP 2704167 A1 EP2704167 A1 EP 2704167A1 EP 12182582 A EP12182582 A EP 12182582A EP 2704167 A1 EP2704167 A1 EP 2704167A1
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EP
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winding
core
partial
layer
windings
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Withdrawn
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EP12182582.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Kovacs
Wolfgang Weidner
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2895—Windings disposed upon ring cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase AC
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions
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    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase AC
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions
    • H01F2038/305—Constructions with toroidal magnetic core

Definitions

  • the invention relates to a toroidal core winding according to the preamble of patent claim 1 and a transducer with such a toroidal core winding.
  • Toroidal windings are often used as transducers, toroidal transformers or toroidal core chokes. Windings are applied via an annular core of magnetizable material. Between winding and ring core is doing an insulation layer for electrical insulation. The windings are usually made of an insulated wire or ribbon. Frequently, such toroidal windings are used as a secondary winding in current transformers. The number of turns around the toroidal core depends on the desired gear ratio. One turn is a once around the toroidal guided wire or ribbon loop.
  • toroidal windings in which the windings are distributed over the entire core circumference of the toroidal core. If only one part of the required windings can be arranged in one layer, then the windings are arranged one above the other in several layers.
  • a first layer is initially wound over the entire core circumference directly wound on the core insulation.
  • Another layer is then optionally wound with an intermediate layer of insulating material on the first layer.
  • Other layers can follow until the desired number of turns is reached.
  • the total voltage drop of the winding is now distributed over the number of layers. Between two layers, that is to say between two superimposed turns of directly adjacent layers, the L-th part of the voltage applied across the entire winding now drops when the entire winding is wound in L layers. This voltage is also referred to as layer voltage.
  • Insulation layers for example, of an electrically insulating film or paper are inserted between two layers in order to ensure the dielectric strength against flashovers between two layers. This makes the production of such toroidal windings, especially those which are intended for use in high-voltage systems, consuming and leads to larger diameters of the windings.
  • the present invention has for its object to provide a toroidal core winding and a transducer with such a toroidal winding, which have a high dielectric strength in compact dimensions.
  • the object to the toroidal winding related object is achieved by the means of the invention according to claim 1.
  • the toroidal core winding on an annular, magnetizable core and a winding of a winding wire has a plurality of partial windings which are arranged in a sector-shaped manner around the core.
  • Each partial winding has several layers, each with a plurality of turns per layer.
  • adjacent partial windings are directly connected by the winding wire.
  • the winding is thus continuous, so wound without interruption from the winding wire.
  • Each partial winding is wound around a sector-shaped part of the core and connected to the winding wire with the adjacent partial winding, which is wound around an adjacent sector-shaped part of the core.
  • the winding wire consists of an electrical conductor having on its surface an insulating layer, often a paint insulation.
  • the position voltage is reduced in such a toroidal coil over the known toroidal coil to a fraction which is inversely proportional to the number of partial windings.
  • the advantage of this is that the layer tension is thereby reduced so far that can be dispensed with additional insulation between the layers, since the insulating layer of the winding wire has a sufficient dielectric strength against the so reduced Has layer tension.
  • such a toroidal coil has particularly compact dimensions.
  • connection of a partial winding to an adjacent partial winding by the winding wire is designed such that the winding wire thereby connects the outermost layer of a partial winding with the innermost layer of the adjacent partial winding directly. This makes it particularly easy to ensure that the winding can be continued after completion of a part winding without interruption with the next part winding.
  • the layers of the sub-winding are alternately wound in opposite winding directions.
  • the change of the winding wire from one layer to the next layer is particularly simple.
  • insulating means are provided between the partial windings.
  • the insulating means may for example be formed of solid insulating material, or by a corresponding distance is provided between the partial windings, so that the insulation resistance of the surrounding medium, often air, sufficient to achieve the desired dielectric strength.
  • the insulating means are formed by limiting plates of insulating material. Such boundary plates can simultaneously contribute to the mechanical stability of the partial windings during the winding process.
  • holding means are arranged on the core, which prevent slippage of the turns.
  • These holding means are intended in particular to prevent the turns of the respective lowermost layer of a partial winding from slipping when the upper layers are wound thereon become.
  • Such retaining means may be applied to the core rings or clips that limit the lower layer of a sub-winding. But it can also be applied to the core or the core insulation grooves, or a particularly non-slip core insulation.
  • the invention provides to provide a transducer with a toroidal core winding according to the invention.
  • Space requirements and dielectric strength are particularly critical variables for transducers.
  • a provided with a toroidal core winding according to the invention transducer would be both particularly stress-resistant, as well as compact.
  • the transducer while a current transformer.
  • FIGS. 1 to 5 show eight phases in the manufacture of a toroidal core winding, according to the prior art.
  • the phase according to FIG. 1 shows first only the core 2, which is here an iron core. This is ring-shaped and usually has a rectangular or round cross-section.
  • a ply insulation 5 has been wound on the core.
  • the layer insulation 5 is usually a strip of insulating plastic film or paper, which is wound around the core 2 in one or more layers.
  • FIG. 3 shows the first layer of a winding 1 of the toroidal core winding.
  • a winding wire 4 is wound in several turns 4 around the core 1 with the applied layer insulation 5.
  • a winding 4 corresponds to a loop with the winding wire 4 around the core 2 around.
  • a further layer of the layer insulation 5 is wound on the first layer of the winding 1.
  • a second layer 8 of the winding 1 is applied as shown in the FIG. 2 respectively FIG. 3 is shown.
  • the toroidal core winding consists of the core 2 and alternately applied layers of layer insulation 5 and layers of winding wire 4.
  • FIGS. 6 to 15 show different phases in the production of a toroidal core winding according to the invention.
  • the phases according to the FIGS. 6 and 7 correspond to those of FIGS. 1 and 2
  • the phase according to the FIG. 8 shows a completed part winding 10. This was, as in FIG. 9 2, a winding layer 8, that is to say a layer of turns of a winding wire 4, is applied in a winding direction 7 to the layer insulation 5 within a first sector 12. Thereafter, according to FIG. 10 Within the same sector 12, a second winding layer 8 is wound directly onto the first winding layer 8 in a winding direction 7, which is opposite to the winding direction 7 of the first winding layer. A third winding layer 8 is then, as in FIG.
  • the first sector 12 has it a partial winding 10, which has a plurality of layers 8, here three, each with a plurality of turns 9 per layer 8.
  • the winding wire 4 is now guided from the first sector 12 into an adjacent sector 13. He changes from the uppermost layer 8 of the first partial winding 10 in the bottom layer 8 of the second partial winding 11. In FIG. 12 one sees the finished second partial winding 11.
  • a second partial winding 11 corresponding to the first partial winding 10 is wound in a second sector 13.
  • This second part of winding 11 consists of three layers 8, each with a plurality of turns 9 per layer.
  • FIGS. 13 to 15 show how these layers 8 are wound up successively. In this way, further partial windings 14 are wound in the main winding direction 6 on the core 2 until the necessary number of turns 9 is reached.
  • the sectors 12, 13 are bounded by limiting plates 17. These act on the one hand as an insulating means between adjacent part windings and on the other hand as a holding means to prevent slippage of the windings during the winding process.
  • the boundary plates 17 are optional and not necessary part of the toroidal core winding according to the invention.
  • FIG. 16 shows a section through a toroidal core winding according to the invention with a first partial winding 10 in a first sector 12, a second partial winding 11 in a second sector 13 and further partial windings 14 in other sectors 15.
  • Each of the partial windings 10, 11, 14 consists of three layers 8 with in each case seven turns 9 of the winding wire 4.
  • the individual layers 8 of the partial windings 10, 11, 14 each have the same number of turns, here seven, but the layers 8 could also have different numbers of turns.
  • the individual layers 8 of a partial winding 10, 11, 14 are here offset from one another, so that the centers of turns 9 superimposed Layers 8 do not lie directly above each other. However, it would also be possible to arrange the turns 9 of adjacent layers 8 directly above one another.
  • the continuous line 16 indicates in the arrow direction the winding order of the turns 9 on the line 16 consecutive turns 9 are thus wound in succession.
  • the individual partial windings 10, 11, 14 are shown spaced apart here for a better overview. This is not absolutely necessary, but can be useful depending on the required dielectric strength. In order to achieve an even better dielectric strength between two partial windings 10, 11, 14, it may also be appropriate to arrange limiting plates 17 between the partial windings 10, 11, 14 as insulating means between the partial windings 10, 11, 14 on the core 2. These would be made of an insulating material and would have an inner diameter and cross-section corresponding to that of the core 2 with ply insulation 5, and an outer diameter and cross-section corresponding in shape and size of the winding 1.
  • first part of the winding 10 and the last part of the winding which are again adjacent, this can be useful, since here is applied between adjacent turns 9 different partial windings practically all of the voltage dropping across the toroidal core winding.
  • first partial winding 10 and the last partial winding could be arranged with a particularly large distance from each other.
  • the layer voltage U L so the maximum voltage that can be applied between two adjacent turns, apart from those of the first and the last partial winding, is exemplified in two places.
  • the layer voltage U ' L U / L. Accordingly, the layer voltage U L for an inventive Ring core winding already at three partial windings T significantly reduced compared to the layer tension U ' L according to the prior art.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ringkernwicklung sowie einen Messwandler mit einer solchen Ringkernwicklung. Dabei weist die Ringkernwicklung einen ringförmigen, magnetisierbaren Kern und eine Wicklung aus einem Wickeldraht auf. Erfindungsgemäß weist die Wicklung mehrere Teilwicklungen auf, die sektorförmig um den Kern herum angeordnet sind. Dabei weist jede Teilwicklung mehrere Lagen mit jeweils mehreren Windungen pro Lage auf. Jeweils benachbarte Teilwicklungen sind dabei durch den Wickeldraht direkt verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ringkernwicklung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Messwandler mit einer solchen Ringkernwicklung.
  • Ringkernwicklungen werden häufig als Messwandler, Ringkerntransformatoren oder Ringkerndrosseln verwendet. Über einen ringförmigen Kern aus einem magnetisierbaren Material werden Wicklungen angebracht. Zwischen Wicklung und Ringkern befindet sich dabei eine Isolationslage zur elektrischen Isolierung. Die Wicklungen sind meist aus einem isolierten Draht oder Band gefertigt. Häufig werden solche Ringkernwicklungen als Sekundärwicklung in Stromwandlern eingesetzt. Die Zahl der Windungen um den Ringkern hängt dabei vom gewünschten Übersetzungsverhältnis ab. Eine Windung ist dabei eine einmal um den Ringkern geführte Draht- oder Bandschleife.
  • Bekannt sind Ringkernwicklungen, bei denen die Windungen über den ganzen Kernumfang des Ringkerns verteilt angeordnet sind. Kann in einer Lage nur ein Teil der benötigten Windungen angeordnet werden, so werden die Wicklungen in mehreren Lagen übereinander angeordnet. Eine erste Lage wird dabei zunächst über den gesamten Kernumfang verteilt direkt auf die Kernisolation gewickelt. Eine weitere Lage wird dann gegebenenfalls mit einer Zwischenlage aus isolierendem Material auf die erste Lage aufgewickelt. Weitere Lagen können folgen, bis die gewünschte Windungszahl erreicht ist. Der gesamte Spannungsabfall der Wicklung verteilt sich nun über die Anzahl der Lagen. Zwischen zwei Lagen, das heißt zwischen zwei übereinander liegenden Windungen direkt benachbarter Lagen, fällt nun der L-te Teil der über die gesamte Wicklung anliegenden Spannung ab, wenn die gesamte Wicklung in L Lagen gewickelt ist. Diese Spannung wird auch als Lagenspannung bezeichnet. Übersteigt diese Lagenspannung einen bestimmten Wert, so müssen zwischen zwei Lagen jeweils Isolationslagen zum Beispiel aus einer elektrisch isolierenden Folie oder Papier eingelegt werden, um die Spannungsfestigkeit gegen Überschläge zwischen zwei Lagen zu gewährleisten. Dies macht die Herstellung solcher Ringkernwicklungen, insbesondere solcher, die für den Einsatz in Hochspannungsanlagen vorgesehen sind, aufwendig und führt zu größeren Durchmessern der Wicklungen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ringkernwicklung sowie einen Messwandler mit einer solchen Ringkernwicklung anzugeben, die bei kompakten Abmessungen eine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen.
  • Die Aufgabe auf die Ringkernwicklung bezogene Aufgabe wird mit den Mitteln der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Dabei weist die Ringkernwicklung einen ringförmigen, magnetisierbaren Kern und eine Wicklung aus einem Wickeldraht auf. Erfindungsgemäß weist die Wicklung mehrere Teilwicklungen auf, die sektorförmig um den Kern herum angeordnet sind. Dabei weist jede Teilwicklung mehrere Lagen mit jeweils mehreren Windungen pro Lage auf. Jeweils benachbarte Teilwicklungen sind dabei durch den Wickeldraht direkt verbunden. Die Wicklung ist somit durchgehend, also ohne Unterbrechung aus dem Wickeldraht gewickelt. Jede Teilwicklung ist dabei um einen sektorförmigen Teil des Kerns gewickelt und mit dem Wickeldraht mit der benachbarten Teilwicklung, die um einen benachbarten sektorförmigen Teil des Kerns gewickelt ist, verbunden. Der Wickeldraht besteht dabei aus einem elektrischen Leiter, der auf seiner Oberfläche eine Isolierschicht, häufig eine Lackisolierung, aufweist. Die Lagenspannung reduziert sich bei einer solchen Ringkernwicklung gegenüber der bekannten Ringkernwicklung auf einen Bruchteil, der der Zahl der Teilwicklungen umgekehrt proportional ist. Vorteilhaft hieran ist, dass die Lagenspannung dadurch so weit reduziert ist, dass auf eine zusätzliche Isolierung zwischen den Lagen verzichtet werden kann, da die Isolierschicht des Wickeldrahtes eine ausreichende Spannungsfestigkeit gegen die so reduzierte Lagenspannung aufweist. Dadurch hat eine solche Ringkernwicklung besonders kompakte Abmessungen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung einer Teilwicklung zu einer benachbarten Teilwicklung durch den Wickeldraht derart ausgestaltet, dass der Wickeldraht dabei die äußerste Lage der einen Teilwicklung mit der innersten Lage der benachbarten Teilwicklung direkt verbindet. So lässt sich besonders einfach gewährleisten, dass die Wicklung nach Fertigstellung einer Teilwicklung ohne Unterbrechung mit der nächsten Teilwicklung weitergeführt werden kann.
  • Vorzugsweise sind die Lagen der Teilwicklung abwechselnd in entgegengesetzte Wickelrichtungen gewickelt. Dadurch ist der Wechsel des Wickeldrahtes von einer Lage in die nächste Lage besonders einfach zu gestalten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Teilwicklungen Isoliermittel vorgesehen. So kann die Spannungsfestigkeit zwischen Lagen benachbarter Teilwicklungen erhöht werden. Die Isoliermittel können beispielsweise aus festem Isoliermaterial gebildet sein, oder auch indem zwischen den Teilwicklungen ein entsprechender Abstand vorgesehen ist, so dass die Isolationsfestigkeit des umgebenden Mediums, häufig Luft, ausreicht, um die gewünschte Spannungsfestigkeit zu erreichen.
  • Besonders vorteilhaft sind die Isoliermittel durch Begrenzungsplatten aus Isoliermaterial gebildet. Solche Begrenzungsplatten können gleichzeitig zur mechanischen Stabilität der Teilwicklungen während des Wickelvorganges beitragen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind am Kern Haltemittel angeordnet, die ein Verrutschen der Windungen verhindern. Diese Haltemittel sollen insbesondere die Windungen der jeweils untersten Lage einer Teilwicklung am Verrutschen hindern, wenn die oberen Lagen auf diese aufgewickelt werden. Solche Haltemittel können auf den Kern aufgebrachte Ringe oder Clipse sein, die die untere Lage einer Teilwicklung begrenzen. Es können aber auch auf den Kern oder die Kernsisolation aufgebrachte Rillen sein, oder eine besonders rutschfeste Kernisolation.
  • Die auf den Messwandler bezogene Aufgabe wird mit den Mitteln der Erfindung gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
  • Dabei sieht die Erfindung vor, einen Messwandler mit einer erfindungsgemäßen Ringkernwicklung zu versehen. Platzbedarf und Spannungsfestigkeit sind bei Messwandlern besonders kritische Größen. Ein mit einer erfindungsgemäßen Ringkernwicklung versehener Messwandler wäre sowohl besonders spannungsfest, als auch kompakt.
  • Besonders vorteilhaft ist der Messwandler dabei ein Stromwandler.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1 bis Figur 5
    verschiedene Phasen bei der Herstellung einer herkömmlichen Ringkernwicklung,
    Figur 6 bis Figur 15
    verschiedene Phasen bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Ringkernwicklung,
    Figur 16
    ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ringkernwicklung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren 1 bis 5 zeigen acht Phasen bei der Herstellung einer Ringkernwicklung, nach dem Stand der Technik. Die Phase gemäß Figur 1 zeigt zunächst nur den Kern 2, der hier ein Eisenkern ist. Dieser ist ringförmig und hat meist einen rechteckigen oder runden Querschnitt. In der Phase gemäß Figur 2 ist zu sehen, dass eine Lagenisolation 5 auf den Kern aufgewickelt worden ist. Die Lagenisolation 5 ist dabei meist ein Band aus isolierender Kunststofffolie oder Papier, das um den Kern 2 in einer oder mehreren Lagen herumgewickelt wird. Die Phase nach Figur 3 zeigt die erste Lage einer Wicklung 1 der Ringkernwicklung. Ein Wickeldraht 4 wird dazu in mehreren Windungen 4 um den Kern 1 mit der aufgebrachten Lagenisolation 5 herumgewickelt. Eine Windung 4 entspricht dabei einer mit dem Wickeldraht 4 um den Kern 2 herum gelegten Schleife. In einer weiteren Phase, wie in Figur 4 gezeigt, wird eine weitere Lage der Lagenisolation 5 auf die erste Lage der Wicklung 1 aufgewickelt. In den nachfolgenden Phasen werden in Figur 5 eine zweite Lage 8 der Wicklung 1, und in weiteren Phasen, die nicht gezeigt sind, abwechselnd eine Lage der Lagenisolation 5 und eine Lage 8 der Wicklung 1 aufgebracht wie entsprechend in der Figur 2 beziehungsweise Figur 3 gezeigt ist. Die Ringkernwicklung besteht demnach aus dem Kern 2 und abwechselnd aufgebrachten Lagen aus Lagenisolation 5 und Lagen aus Wickeldraht 4.
  • Die Figuren 6 bis 15 zeigen verschiedene Phasen bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Ringkernwicklung. Die Phasen gemäß der Figuren 6 und 7 entsprechen dabei denen der Figur 1 und 2. Die Phase gemäß der Figur 8 zeigt eine fertig gestellte Teilwicklung 10. Dazu wurde, wie in Figur 9 gezeigt, auf die Lagenisolation 5 innerhalb eines ersten Sektors 12 eine Wicklungslage 8, also eine Lage von Windungen eines Wickeldrahtes 4, in einer Wickelrichtung 7 aufgebracht. Danach wird gemäß Figur 10 innerhalb desselben Sektors 12 eine zweite Wicklungslage 8 direkt auf die erste Wicklungslage 8 in einer Wickelrichtung 7 aufgewickelt, die der Wickelrichtung 7 der ersten Wicklungslage entgegengesetzt ist. Eine dritte Wicklungslage 8 wird dann, wie in Figur 11 gezeigt, wieder innerhalb des ersten Sektors 12 auf die zweite Wicklungslage 8 aufgewickelt und zwar in derselben Wickelrichtung 7 wie die erste Wicklungslage 8 und entgegengesetzt der Wickelrichtung 7 der zweiten Wicklungslage 8. Der erste Sektor 12 weist damit eine Teilwicklung 10 auf, die mehrere Lagen 8, hier drei, mit jeweils mehreren Windungen 9 pro Lage 8 aufweist. Der Wickeldraht 4 wird nun aus dem ersten Sektor 12 in einen benachbarten Sektor 13 geführt. Dabei wechselt er aus der obersten Lage 8 der ersten Teilwicklung 10 in die unterste Lage 8 der zweiten Teilwicklung 11. In Figur 12 sieht man die fertig gestellte zweite Teilwicklung 11. Dazu wird in einem zweiten Sektor 13, eine zweite Teilwicklung 11 entsprechend der ersten Teilwicklung 10 aufgewickelt. Auch diese zweite Teilwicklung 11 besteht aus drei Lagen 8 mit jeweils mehreren Windungen 9 pro Lage.
  • Die Figuren 13 bis 15 zeigen, wie diese Lagen 8 nacheinander aufgewickelt werden. In dieser Weise werden weitere Teilwicklungen 14 in der Hauptwickelrichtung 6 auf den Kern 2 aufgewickelt, bis die notwendige Anzahl von Windungen 9 erreicht ist.
  • Die Sektoren 12, 13 sind begrenzt von Begrenzungsplatten 17. Diese wirken zum Einen als Isoliermittel zwischen benachbarten Teilwicklungen und zum Anderen als Haltemittel, um ein Verrutschen der Wicklungen während des Wickelvorganges zu verhindern. Die Begrenzungsplatten 17 sind jedoch optional und nicht notwendiges Bestandteil der erfindungsgemäßen Ringkernwicklung.
  • Die Figur 16 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ringkernwicklung mit einer ersten Teilwicklung 10 in einem ersten Sektor 12, einer zweiten Teilwicklung 11 in einem zweiten Sektor 13 sowie weiteren Teilwicklungen 14 in weiteren Sektoren 15. Jede der Teilwicklungen 10, 11, 14 besteht aus drei Lagen 8 mit jeweils sieben Windungen 9 des Wicklungsdrahtes 4. Die einzelnen Lagen 8 der Teilwicklungen 10, 11, 14 haben jeweils die gleiche Anzahl von Windungen, hier sieben, jedoch könnten die Lagen 8 auch unterschiedliche Windungszahlen aufweisen. Die einzelnen Lagen 8 einer Teilwicklung 10, 11, 14 sind hier versetzt zueinander angeordnet, so dass die Mittelpunkte von Windungen 9 übereinanderliegender Lagen 8 nicht direkt übereinander liegen. Es wäre aber auch möglich, die Windungen 9 benachbarter Lagen 8 direkt übereinander anzuordnen. Die durchgehende Linie 16 gibt in Pfeilrichtung die Wickelreihenfolge der Windungen 9 an auf der Linie 16 aufeinanderfolgende Windungen 9 sind also aufeinanderfolgend gewickelt.
  • Die einzelnen Teilwicklungen 10, 11, 14 sind hier zur besseren Übersicht voneinander beabstandet dargestellt. Dies ist nicht zwingend erforderlich, kann aber je nach geforderter Spannungsfestigkeit sinnvoll sein. Um eine noch bessere Spannungsfestigkeit zwischen zwei Teilwicklungen 10, 11, 14 zu erreichen, kann es zudem angebracht sein, zwischen den Teilwicklungen 10, 11, 14 Begrenzungsplatten 17 als Isoliermittel zwischen den Teilwicklungen 10, 11, 14 auf dem Kern 2 anzuordnen. Diese wären aus einem isolierenden Material und hätten einen Innendurchmesser und -querschnitt, die dem des Kerns 2 mit Lagenisolation 5 entsprechen, und einen Außendurchmesser und -querschnitt, die in Form und Größe der Wicklung 1 entsprechen. Insbesondere zwischen der ersten Teilwicklung 10 und der letzten Teilwicklung, die ja wieder benachbart sind, kann dies sinnvoll sein, da hier zwischen benachbarten Windungen 9 unterschiedlicher Teilwicklungen praktisch die gesamte über die Ringkernwicklung abfallende Spannung anliegt. Alternativ könnten die erste Teilwicklung 10 und die letzte Teilwicklung mit einem besonders großen Abstand zueinander angeordnet sein.
  • Die Lagenspannung UL, also die größtmögliche Spannung, die zwischen zwei benachbarten Windungen anliegen kann, abgesehen von denen der ersten und der letzten Teilwicklung, ist an zwei Stellen beispielhaft gekennzeichnet. Die Lagenspannung UL ergibt sich dann bei einer Ringkernwicklung mit T Teilwicklungen in ebenso vielen Sektoren und L Lagen pro Teilwicklung zu, UL=2·U/T·L, wenn U die über die gesamte Wicklung 1 abfallende Spannung ist. Für Ringkernwicklungen nach dem Stand der Technik mit L Lagen beträgt die Lagenspannung U'L=U/L. Demnach ist die Lagenspannung UL für eine erfindungsgemäße Ringkernwicklung bereits bei drei Teilwicklungen T deutlich reduziert gegenüber der Lagenspannung U'L gemäß dem Stand der Technik.

Claims (8)

  1. Ringkernwicklung mit einem ringförmigen, magnetisierbaren Kern (2) und einer Wicklung (1) aus einem Wickeldraht (4), dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wicklung (1) mehrere, die sektorförmig um den Kern (2) herum angeordnete Teilwicklungen (10, 11, 14) aufweist, wobei jede Teilwicklung (10, 11, 14) mehrere Lagen (8) mit jeweils mehreren Windungen (9) pro Lage (8) aufweist, und wobei jeweils benachbarte Teilwicklungen (10, 11, 14) durch den Wickeldraht (4) direkt verbunden sind.
  2. Ringkernwicklung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verbindung einer Teilwicklung (10, 11, 14) zu einer benachbarten Teilwicklung (10, 11, 14) derart ausgestaltet ist, dass der Wickeldraht (4) dabei die äußerste Lage (8) der einen Teilwicklung (10, 11, 14) mit der innersten Lage (8) der benachbarten Teilwicklung (10, 11, 14) direkt verbindet.
  3. Ringkernwicklung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lagen (8) einer Teilwicklung (10, 11, 14) abwechselnd in entgegen gesetzte Wickelrichtungen gewickelt sind.
  4. Ringkernwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen benachbarten Teilwicklungen (10, 11, 14) jeweils Isoliermittel angeordnet sind.
  5. Ringkernwicklung nach Anspruch 4
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Isoliermittel durch Begrenzungsplatten (17) aus Isoliermaterial gebildet sind.
  6. Ringkernwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 5
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Kern (2) Haltemittel angeordnet sind, die ein Verrutschen der Windungen (9) verhindern.
  7. Messwandler mit einer Ringkernwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Messwandler nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Messwandler ein Stromwandler ist.
EP12182582.2A 2012-08-31 2012-08-31 Ringkernwicklung und Messwandler mit einer solchen Ringkernwicklung Withdrawn EP2704167A1 (de)

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