DE1488218C - Scheibenspulenvucklung fur Transfer matoren oder Drosselspulen - Google Patents

Description

Es sind in letzter Zeit Spulenwicklungen bekanntgeworden, bei denen die Serienkapazität der Wicklung durch Verschachtelung von Windungen der Spulen erhöht wird. Bei diesen bekanntgewordenen Spulenschaltungen sind vielfältige Windungsverschachtelungen schon genannt worden, mit denen die Verringerung der Stoßspannung zwischen den Spulen dadurch erreicht wird, daß sämtliche Spulen der Wicklung die genannten Windungsverschachtelungen aufweisen. Solche Windungsverschachtelungen erfor-r dem aber immer Lötstellen, die dann bei sämtlichen Spulen auftreten und die Fertigung verteuern und außerdem Gefahrenstellen darstellen, da dort die Güte der Isolation nicht immer genauso sicher eingehalten werden kann wie bei den schon vorher isolierten, nicht verlöteten normal geschalteten Spulen.

Es sind daher schon Spulenschaltungen vorgeschlagen worden, bei denen Lötstellen nur bei wenigen sogenannten »Vorspulen« vorgesehen wurden, während die nachfolgenden »Hauptspulen« ganz normal geschaltet sind. Das Prinzip, das bei solchen Vorspulen verfolgt wird, besteht darin, daß die Stoßwelle einerseits kapazitiv mit dem direkt an den Stoßpunkt angeschlossenen Schirmring auf die Stirnseite der Wicklung übertragen wird, andererseits aber eine galvanisch mit dem Eingang verbundene, an den Stoßpunkt angeschlossene Vorspule von der Stirnseite entfernt angeordnet wird. Die kapazitiv und galvanisch in die Wicklung einziehenden Stoßwellen treffen verschiedene Vorspul abschnitte und bewirken, daß die in die Hauptspulen einziehende Stoßspannung in ihrer Steilheit abgeflacht wird. Die nachfolgenden normal geschalteten Hauptspulen werden dann von einer Stoßspannungswelle geringerer Steilheit getroffen, wodurch auch geringere Spulenbeanspruchungen auftreten. Versuche haben gezeigt, daß eine solche Vorspulwicklung mit weniger Lötstellen im Vergleich zu einer durchweg mit Lötstellen versehenen von Anfang bis Ende gleichartig mit Windungsverschachtelungen ausgeführten Wicklung zum Teil sogar noch niedrigere Spulenbeanspruchungen ergibt.

Bei bekanntgewordenen Wicklungsanordnungen sind an den Eingangsspulen besondere Maßnahmen vorgesehen, die neben den stirnseitigen Schirmringen am Eingang noch zusätzliche Schirmkörper enthalten, welche die Eingangsspulen entlang ihrer inneren dem Streukanal benachbarten Zylindermantelfläche abschirmen sollen. Es ist auch vorgeschlagen worden, solche Schirmkörper aus einzelnen Windungen herzustellen.

Bei diesen Vorschlägen sind aber entweder die Zuleitungen, die Schirmkörper, die Eingangszuleitungen oder verbindende Windungen auf beiden Zylindermantelflächen untergebracht, so daß mindestens ein Teil davon am Streukanal liegt, oder die Eingangszuleitung bzw. alle diese schwierig herstellbaren Teile am Streukanal liegen, wo die höchsten Feldstärken auftreten, was eine besondere Gefährdung darstellt und besondere Isolierungsmaßnahmen verlangt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltung zu finden, bei der alle Zuleitungen oder Verbindungen auf ein und derselben Zylindermantelfläche liegen, an der auch die Eingangszuleitung liegt. Diese Mantelfläche wird dann vorteilhaft die äußerste der Spulen sein, d. h. die dem Streukanal im allgemeinen abgewandtc Seite. Nur in Fällen, in denen die Hochspannungswicklung nicht die äußerste Wicklung ist, wo also der Hauptstreukanal außerhalb der Hochspannungswicklung liegt, wird man die Eingangszuleitung und die komplizierten Verbindungen an die innere Mantelfläche der Spulen legen. Die bisher bekannten Anordnungen erfüllen diese Forderungen aber nicht und haben auch nicht die vorgenannte Wirkung einer ausreichenden Abflachung der Stirnsteilheit der in die Hauptspulen einziehenden Stoßspannung. Außerdem sind sie schwierig herzustellen.

ίο Eine Verflachung der Stirnsteilheit wird zwar erreicht, wenn nach einem ebenfalls bekannten Vorschlag eine im Innern des Vorspulenabschnittes liegende Vorspule galvanisch an die Eingangszuleitung angeschlossen ist, d. h. einer Hauptspule benachbart ist und die übrigen Vorspulen an der Stirnseite dem Schirmring benachbart angeordnet sind. Es ist dabei von Vorteil, wenn alle Vorspulen im gleichen Sinn vom Strom durchflossen sind wie die benachbarte Hauptspule. Eine derart gewickelte Vorspulwicklung hat zwar die

ao oben beschriebene Wirkung, jedoch den Nachteil, daß die galvanische Verbindung an den Stoßpunkt durch eine Leitung außerhalb des Spulenverbandes erfolgen muß, welche die stirnseitigen Vorspulen überkreuzt und daher außerhalb der Wicklung verlegt werden muß.

Das einfachste Beispiel einer solchen Schaltung nach diesem Vorschlag zeigt Fig. 1, in der die überkreuzende Leitung mit 31 bezeichnet ist. Es ist nun das Bestreben, solche überkreuzende Leitungen zu vermeiden und gleichzeitig noch eine weitere verbesserte kapazitive Ankopplung zu erreichen. Diese Forderung erfüllt nun erfindungsgemäß eine Scheibenspulenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen mit stirnseitig angeordnetem Schirmring und im Vergleich zu den normal geschalteten Hauptspulen nur wenigen Vorspulen, die mit der Eingangszuleitung und dem Schirmring galvanisch verbunden sind und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Eingangszuleitung zunächst zur äußersten Windung der dem Schirmring unmittelbar benachbarten Vorspule führt, an die sich die zweiten Windungen von außen der nachfolgenden Vorspulen und auf diese folgend der größte Teil der Windungen der vom Schirmring räumlich am weitesten entfernten Vorspule anschließen, daß sich ferner an diese Vorspule der überwiegende Teil der Windungen der übrigen Vorspulen der Reihe nach anschließt, auf die schließlich die außenliegenden Windungen der dem Schirmring nicht unmittelbar benachbarten Vorspulen und auf diese alle Windungen der den Vorspulen unmittelbar benachbarten normal geschalteten Hauptspule folgen, und daß die Stromrichtung in dieser normal geschalteten Hauptspule sowie in dem überwiegenden Teil der Windungen der Vorspulen von außen nach innen gerichtet ist.

An Stelle der überkreuzenden galvanischen Verbindungsleitung 31 an dem Stoßpunkt 30 in F i g. 1 wird also erfindungsgemäß die Ganz- oder Teilwindung 1 in F i g. 2 bzw. 3 verwendet, die jetzt nicht mehr außerhalb der Wicklung einige Vorspulen überkreuzt, sondern im Wicklungsverband liegt und außerdem zur Nachbarwindung 9 bzw. 16 eine erhöhte kapazitive Kopplung ergibt. Die weiteren Vorteile der Erfindung werden an Hand einfacher Ausführungsbeispiele gezeigt. Zuerst soll an Hand von F i g. 1 das einfachste Beispiel gemäß dem bekannten Vorschlag beschrieben werden.

F i g. 1 zeigt eine Wicklung, die aus den Vorspulen 27 und den sich daran anschließenden normal ge-

schalteten Hauptspulen besteht. Eine dieser Vorspulen mit den Windungen 1 bis 8 ist durch die Verbindungsleitung 31 galvanisch an den Schirmring 26 angeschlossen und liegt im Innern des Vorspulabschnittes. Der Schirmring 26 ist wiederum galvanisch an den Stoßpunkt 30 angeschlossen. Mit dem Schirmring ist eine andere Vorspule mit den Windungen 9 bis 16 kapazitiv eng gekoppelt. F i g. 1 zeigt nur zwei Vorspulen, die beide im gleichen, durch einen Pfeil angegebenen Wickelsinn ausgeführt sind. Das wird durch die Verbindungsleitungen zwischen den Windungen 8 und 9 erreicht.

Man erkennt, daß sowohl die Verbindungsleitung 31, als auch die Verbindungsleitung von Windung 16 nach Windung 17 außerhalb der Wicklung verlegt werden muß, was konstruktiv schwierig zu lösen ist. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß nach F i g. 2 dadurch vermieden, daß an Stelle der Verbindungsleitung 31 eine Ganz- oder Teilwindung 1, die noch in der stirnseitigen Spule liegt, an den Schirmring 26 galvanisch angeschlossen ist und über diese Windung 1 erst die Verbindung innerhalb der Wicklung mit der im Innern des Vorspulenabschnittes liegenden Vorspule mit den Windungen 2 bis 8 erfolgt. Damit auch die in Fig. 1 liegende Verbindung von Windung 16 nach Windung 17 innerhalb der Spule erfolgen kann, wird in Fig. 2 diese weitere Verbindung zwischen verschiedenen Vorspulen von Windung 16 nach 17 direkt innerhalb der Spule hergestellt.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die außerhalb der Spule liegenden Verbindungen von Fig. 1 bei Fig. 2.wegfallen und daß ferner eine erhöhte kapazitive Kopplung dadurch besteht, daß die Windung 1 mit der Windung 9 und die Windung 2 mit der Windung 16 eng benachbart ist.

Um die bei dieser engen Kopplung auftretenden erhöhten Windungsbeanspruchungen zu beherrschen, kann man die Windung 1 und 16 verstärkt isolieren und ferner die Vorspulenteile 2 bis 8 einerseits und 9 bis 15 andererseits gesondert mit Isolierung umbandeln.

F i g. 4 zeigt eine seitliche Ansicht in Pfeilrichtung 29, wobei besonders deutlich die Führung der Übergangsstellen zum Ausdruck kommt. Dort sind für die Windungen gleiche Bezeichnungen wie in F i g. 2 gewählt.

Fig. 2 und 4 sind Beispiele dafür, daß nur ein Draht pro Windung verwendet wird. Fig. 3 zeigt ein Erfindungsbeispiel entsprechend F i g. 2, jedoch mit drei statt zwei Vorspulen. Hier wird die galvanische Verbindung der Vorspulen mit dem Schirmring 26 durch die Ganz- oder Teilwindung 1, 2, 3 erreicht. Ferner werden die weiteren Verbindungen zwischen verschiedenen Vorspulen erreicht durch die Ganzwindungen 23 und 24. In beiden Beispielen F i g. 2 und F i g. 3 sind die Vorspulen jeweils in gleichem Wickelsinn vom Strom durchflossen (gleiche Pfeilrichtung).

Sieht man F i g. 3 seitlich in Pfeilrichtung 29 an und führt die Anordnung mit zwei parallelen Drähten aus, so ergibt sich eine Anordnung nach F i g. 5. Die einzelnen Windungen werden mit Ziffern 1 bis 16 benannt, die parallel dazu verlaufenden Drähte mit 1' bis 16'. So gibt F i g. 5 gleichzeitig ein Beispiel dafür, daß man z. B. die zwei parallelen Drähte 1, 1' in die Drähte 2, 2' usw. nicht an der gleichen Umfangsstelle durch Verbindungen ineinander überführt, sondern die Umfangsstelle um eine Teilungsbreite t verschiebt. Damit wird das radiale Loch an der Verbindungsstelle nur so breit wie eine Leiterbreite. Der Abstand zwischen den Distanzklötzen 32, die den Kühlkanal zwischen den einzelnen Spulen fixieren, entspricht ebenfalls der Breite/.

Die beiden genannten Beispiele Fig. 3 und Fig. 4 mit den Seitenansichten 4 und 5 sind nur einige herausgegriffene Möglichkeiten der Erfindung. Hier sind die Vorspulen gleichsinnig vom Strom durchflossen. Sie können natürlich auch verschiedenen Wickelsinn haben, dann ist zwar die kapazitive Kopplung innerhalb der Vorspulen nicht so gut, dafür sind aber vielfach die Spulenverbindungen einfacher. Man kann aber auch beispielsweise sämtliche im genannten Vorschlag gezeigten Schaltungsbeispiele mit gleichsinnig gewickelten Vorspulen in ähnlicher Weise mittels Ganz- oder Teilwindungen so verbinden, daß sowohl ein einfacher Wicklungsaufbau ohne außerhalb der Wicklung liegende Verbindungsleitungen als auch eine erhöhte kapazitive Kopplung entsteht. Bei diesen Beispielen sind die die Stoßspannung zwischen den Spulen der Hauptwicklung verringernden Wirkungen der Vorspulen zum Teil besser. Beispielsweise ist in F i g. 3 die kapazitive Kopplung noch größer als in Fig. 2, einmal dadurch, daß der galvanische Anschluß mit dem Schirmring 26 und dem Stoßpunkt 30

as zur 3. Vorspule und der kapazitive Anschluß an den Schirmring 26 direkt zur stirnseitigen Spule geführt wird und andererseits die Windungen 1 und 16, 2 und 10, 2 und 23 sowie 3 und 24 mit hoher Potentialdifferenz dicht benachbart sind und demzufolge eine mehrfach erhöhte kapazitive Kopplung darstellen.

Diese zusätzliche Koppelstellen können in gleicher Weise wie bei F i g. 2 beschrieben durch erhöhte Windungsisolation oder Spulenumbandelung eine erhöhte Stoßfestigkeit erhalten. Die erfindungsgemäßen Schaltungen erlauben es, den an die Vorspulen anschlie^ ßenden langen Wicklungsteil mit normal geschalteten Hauptspulen gänzlich ohne Lötstellen mit durchgehend gleicher schwach isolierter Drahtisolierung auszuführen. Die Lötstellen sind nur auf die Vorspulen beschränkt, also zahlenmäßig gering. Sie ergeben daher statistisch eine geringere Gefahr für Isolationsschwächungen im Vergleich zu den bekanntgewordenen verschachtelten Wicklungen, die auch unter dem Namen »interleaved winding« schon vielfach beschrieben sind.

Die erfindungsgemäße Wicklung hat gegenüber bekannten Anordnungen den Vorteil, daß zwischen axial benachbarten Vorspulen stets die einfache Spulenspannung, zwischen den Windungen der ersten normal geschalteten Hauptspule und der dieser benachbarten Vorspule an jeder Stelle die η-fache Spulenspannung auftritt, wobei η die Anzahl der Vorspulen bedeutet.

Somit ist die letzte Vorspule auf ihrer ganzen Ausdehnung mit der η-fachen Spulenspannung an die erste normal geschaltete Hauptspule kapazitiv angekoppelt und kann daher zur Verflachung der Wellenstirn der in die Hauptspule einziehenden Welle wirksam beitragen. Bei bekannten Anordnungen, bei denen der Strom nicht in gleicher Richtung alle Vorspulen durchläuft, treten verschiedene Differenzspannungen zwischen den axial benachbarten Windungen zweier Spulen auf, so daß die kapazitive Koppelung verschieden ist, der Abstand und die Isolation aber gleich groß, und zwar so-groß wie die größte Spannungsdifferenz, gewählt werden muß, so daß die Isolation und die Möglichkeit der kapazitiven Koppelung nicht optimal ausgenützt ist.

Ferner ist von Vorteil, daß im Gegensatz zu den vielen bekanntgewordenen verschachtelten Wicklungen die kapazitive Kopplung nicht allein über die Windungen, sondern vor allem über die Spulen erfolgt. Es sind daher fast keine Lötstellen erforder-Hch, was einerseits eine erhebliche Arbeitsersparnis bedeutet, andererseits aber die Betriebssicherheit des Transformators erhöht, da Lötstellen stets als mögliche Fehlerquellen betrachtet werden müssen.

IO

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Scheibenspulenwicklung für Transformatoren und Drosselspulen mit stirnseitig angeordnetem Schirmring und im Vergleich zu den normal geschalteten Hauptspulen nur wenigen Vorspulen, die mit der Eingangszuleitung und dem Schirmring galvanisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangszuleitung zunächst zur äußersten Windung (1) der dem ao Schirmring (26) unmittelbar benachbarten Vorspule führt, an die sich die zweiten Windungen (2, 3) von außen der nachfolgenden Vorspulen und auf diese folgend der größte Teil der Windungen (3-8 bzw. 4-9) der vom Schirmring räumlich am weitesten entfernten Vorspule anschließen, daß sich ferner an diese Vorspule der überwiegende Teil der Windungen (9-15 bzw. 10-15, 16-22) der übrigen Vorspulen der Reihe nach anschließt, auf die schließlich die außenliegenden Windungen (16 bzw. 33, 24) der dem Schirmring nicht unmittelbar benachbarten Vorspulen und auf diese alle Windungen (17... bzw. 25...) der den Vorspulen unmittelbar benachbarten normal geschalteten Hauptspule folgen, und daß die Stromrichtung in dieser normal geschalteten Hauptspule sowie in dem überwiegenden Teil der Windungen der Vorspulen (27) von außen nach innen gerichtet ist (Fig. 2 und 3).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen