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Lagenwicklung für Transformatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine
Lagenwicklung für Transformatoren mit axial abgestuften, radial von innen nach außen
abnehmenden Längen der im Wickelsinn fortlaufend an ihren Enden leitend verbundenen
Wicklungslagen und mit einer aus einem ölkanal und einem unmittelbar auf die Wicklungslage
aufgebrachten Weichpapierzylinder bestehenden Lagenisolation sowie mit den Enden
der Wicklungslagen leitend verbundenen Steuerelektroden.
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Bei Hochspannungstransformatoren mit Lagenwicklungen werden die einzelnen
Wicklungslagen axial gegeneinander abgestuft, um entsprechend dem von Wicklungslage
zu Wicklungslage steigenden Potential einen zunehmenden Isolationsabstand der Lagenenden
zum geerdeten Joch zu erhalten. Das annähernd homogene elektrostatische Feld zwischen
zwei benachbarten Lagen spreizt sich an den Lagenenden derart auf, daß am Ende der
jeweils kürzeren Lage die elektrische Feldstärke höher als am Ende der jeweils längeren
Lage wird. Bei entsprechender axialer Abstufung der Lagenlängen kann die elektrische
Beanspruchung der Lagenisolation am Ende der kürzeren Lage ein Mehrfaches und am
Ende der längeren Lage nur einen Bruchteil der elektrischen Beanspruchung im homogenen
Feld zwischen den Lagen betragen. Es ist daher zweckmäßig, den Weichpapierzylinder
bei der aus Ölkanal und Weichpapierzylinder bestehenden Isolierung zwischen den
Lagen jeweils an der axial kürzeren Lage anzuordnen, um die höhere elektrische Beanspruchung
der Lagenisolierung am Ende der kürzeren Lage in den elektrisch festeren Isolierstoff
Weichpapier verlegen zu können.
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Weiterhin ist es aus herstellungstechnischen Gründen vorteilhaft,
das Isolierpapier der Lagenisolation unmittelbar auf die Wicklungslage aufzuwickeln,
um eine definierte Begrenzung des radial benachbarten Ölkanals auch nach der Trocknung
und Pressung der Wicklung zu erreichen. Wird dagegen das Isolierpapier der Lagenisolation
auf die Kühlkanalleisten gewickelt, so wird infolge des Wickelzuges oder infolge
der beim Trocknen auftretenden Schrumpfspannungen das Papier zwischen den Kühlkanalleisten
in Form einer Sehne gespannt, wodurch der Kühlkanalquerschnitt vermindert wird.
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Soll der Weichpapierzylinder an der axial jeweils kürzeren Wicklungslage
angeordnet, aber auch unmittelbar auf diese Wicklungslage aufgewickelt werden, so
müssen die Wicklungslagen derart axial gegeneinander abgestuft sein, daß ihre Länge
radial von innen nach außen zunimmt.
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Der Nachteil einer derartigen Abstufung der Lagenlängen besteht darin,
daß die kürzeste, zugleich das höchste Potential aufweisende Lage radial unmittelbar
über der Unterspannungswicklung liegt, was eine stärkere Hauptisolierung zwischen
Ober- und Unterspannungswicklung bedingt. Außerdem hat diese Abstufung noch den
fertigungstechnischen Nachteil, daß bereits auf der Wickelbank feste Isolierstoffzylinder,
z. B. aus Hartpapier, axial neben jede Wicklungslage auf die Wicklung aufgeschoben
werden müssen, damit die jeweils nächstfolgende, axial längere Wicklungslage eine
feste Wickelunterlage bekommt.
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Es ist auch bereits eine Lagenwicklungsanordnung für Transformatoren
bekannt, bei der die Lagenlängen axial abgestuft von innen nach außen abnehmen und
die Lagenenden fortlaufend verbunden sind. Weiterhin sind an den Lagenenden dieser
Anordnung mit der Wicklung verbundene Steuerelektroden angeordnet. Dadurch wird
zwar erreicht, daß abwechselnd je zwei Lagenenden unterschiedlichen und gleichen
Potentials aufeinanderfolgen; jedoch weist auch diese Anordnung die bereits im vorhergehenden
dargestellten Nachteile für die Fertigung der Lagenwicklungen auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagenwicklungsanordnung
mit axial abgestuften Lagenlängen zu finden, die es gestattet, die Wicklungslagen
axial so abzustufen, daß ihre Länge von radial innen nach außen abnimmt, und den
Weichpapierzylinder der Lagenisolierung unmittelbar auf jeweils diejenige Lage zu
wickeln, an deren Ende die elektrisch höhere Beanspruchung der Lagenisolation auftritt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an den Verbindungsstellen
der Wicklungslagen die Steuerelektroden der jeweils radial innenliegenden
Wicklungslagen
in Form eines axial vorgeschobenen isolierten Stützzylinders ausgebildet sind, der
das Ende der radial unmittelbar darunterliegenden Lage axial überragt oder zumindest
gleiche axiale Höhe aufweist.
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Die Wicklungslagen werden fortlaufend an ihren Enden leitend verbunden.
Damit wird erreicht, daß abwechselnd je zwei Lagenenden unterschiedlichen und je
zwei Lagenenden gleichen Potentials aufeinanderfolgen. Wird die Lagenwicklung so
ausgeführt, daß die Länge der Wicklungslagen von radial innen nach außen abnimmt
und der Weichpapierzylinder radial unmittelbar über der Lage angeordnet ist, so
wird durch- die erfindungsgemäße Anordnung der vorgeschobenen Elektrode erreicht,
daß an zwei Lagenenden unterschiedlichen Potentials die kürzere Wicklungslage potentialmäßig
axial über die längere, radial darunterliegende Lage vorgeschoben wird: Damit ist
die Voraussetzung für die bereits beschriebene, isoliertechnisch vorteilhafte Anordnung
des Weichpapierzylinders bei gleichzeitiger Erhaltung der technologischen Vorteile
gegeben. Die als Stützzylinder ausgebildeten vorgeschobenen Elektroden werden erst
nach Abziehen der Wicklung von der Wickelbank auf die Wicklung aufgeschoben, was
wesentlich einfacher ist als die Montage der Zylinder auf der Wickelbank, wie es
z. B. bei von innen nach außen zunehmender Länge der Wicklungslagen erforderlich
wäre. Zwischen je zwei leitend verbundenen Lagenenden ist bei der erfindungsgemäßen
Anordnung mit den vorgeschobenen Elektroden der Weichpapierzylinder an der jeweils
längeren Lage angeordnet. Diese isoliertechnisch ungünstige Anordnung des Weichpapierzylinders
ist hier jedoch ohne Bedeutung, da zwischen diesen beiden Lagenenden infolge, der
Schaltverbindung kein Potentialunterschied und daher auch keine elektrische Beanspruchung
der Lagenisolation besteht.
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Eine vorteilhafte Wirkung der vorgeschobenen Elektrode besteht darin,
daß sie die Feldstärke an dem radial benachbarten, auf gleichem Potential liegenden
Lagenende an dessen ihr abgewandter Seite dadurch verringert, daß sie dort eine
zu schroffe Rufspreizung des homogenen Zylinderfeldes verhindert.
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An Hand einer zeichnerischen Darstellung wird an einem-@Ausführungsbeispiel
die Erfindung näher erläutert. Die Abbildung stellt lediglich das untere axiale
Ende eines erfindungsgemäß ausgebildeten Lggenwicklungsanordnung;dar.
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Die Lagen 1 bis 6 einer an ihren Lagenenden -im Wickelsinn
fortlaufend verbundenen Lagenwicklung sind durch die aus dem Ölkanal? und dem Weichpapierzylinder
8 bestehenden Lagenisolierung gegen-. einander isoliert; die Wicklungslagen 1 und
2, 3 und:4 sowie 5 und 6 sind an ihren Enden leitend verbunden. Die Lagenwicklung
ist so ausgebildet, daß die Länge der Wicklungslagen von radial innen nach außen
abnimmt und der Weichpapierzylinder 8 radial unmittelbar über der jeweiligen Lage
angeordnet ist. Die vorgeschobene Elektrode 9 ist axial über das Ende der Wicklungslagen
1, 3 und 5 angeordnet, wodurch die Ölkanäle an den Enden dieser Lagen elektrisch
entlastet werden und der Weichpapierzylinder 8 an den Enden der Lagen 2, 4 und 6
entsprechend seiner höheren elektrischen Festigkeit höher beansprucht wird. Diese
höhere Beanspruchung an den Lagenenden 2, 4 und 6 wird aber durch die jeweils auf
gleichem Potential befindliche vorgeschobene Elektrode 9 axial über den radial darunterliegenden
Lagenenden 1, 3 und 5 durch Potentialsteuerung herabgesetzt. Die vorgeschobenen
Elektroden 9 s'md zwar axial gegeneinander so versetzt, daß sie mit ihrer am Ende
elektrisch jeweils höher beanspruchten Seite am Ölkanal liegen, jedoch wird dadurch
auf Grund des größeren radialen Abstandes zwischen den vorgeschobenen Elektroden
9 im Vergleich zum homogenen Feld zwischen den Lagen keine höhere elektrische Beanspruchung
des Ölkanals hervorgerufen. Die vorgeschobenen Elektroden .9 sind als Stützzylinder
ausgebildet und werden vorzugsweise aus an der Oberfläche ,metallisiertem oder graphitiertemHartpapier
oder Preßspan hergestellt. -Isolierte Profilringe 10 aus Metall bewirken eine zusätzliche
Herabsetzung der elektrischen Beanspruchung der Lagenisolation zwischen den Lagenenden.