DE3533882C2 - - Google Patents
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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
- H01F27/2823—Wires
-
- 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
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/343—Preventing or reducing surge voltages; oscillations
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Regulation Of General Use Transformers (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft Hochstromlagenwicklungen für
Transformatoren und Drosseln großer Leistung mit axial
aneinandergereihten Wicklungsabschnitten aus elektrisch
parallel geschalteten, räumlich radial übereinanderliegenden
Leitern, die zur Erzielung einer gleichen Gesamtflußverkettung
für jeden einzelnen Leiter in Radialkanälen
zwischen den Wicklungsabschnitten räumlich gegeneinander
ausgekreuzt sind.
Derartige Hochstromlagenwicklungen sind in den "Siemens
Forschungs- und Entwicklungsberichten" Band 8 (1979)
Nr. 4 auf den Seiten 183 bis 189 in einem Aufsatz über
"Induzierte Stoßspannungen zwischen parallelen ausgekreuzten
Leitern von Wicklungen" beschrieben.
Hochstromlagenwicklungen für Transformatoren mit parallelen
ausgekreuzten Leitern werden allgemein zur Beherrschung
hoher Stromstärken eingesetzt. Durch die Auskreuzung der
Parallelzweige wird erreicht, daß in jeden Parallelzweig
insgesamt dieselbe Streuspannung induziert ist. Ausgehend
vom gemeinsamen Klemmenpotential ist der Spannungsaufbau
in jedem Parallelzweig durch die Serienschaltung
von Wicklungsteilen unterschiedlicher Streuflußverkettung
vorgegeben. Zwischen den Zweigen treten
somit Spannungsdifferenzen auf, die bei Beanspruchung
mit Schalt- oder Blitzstoßspannung nicht mehr vernachlässigt
werden dürfen. Das Gleiche gilt, wenn die
Wicklung insgesamt kurzgeschlossen ist.
Zur Beherrschung dieser Spannungsbeanspruchungen in Hochstromlagenwicklungen
werden die die Parallelzweige darstellenden
Leiter verstärkt isoliert. Diese Isolierung vermindert
jedoch in unerwünschter Weise den Füllfaktor und behindert
die Wärmeabfuhr aus der Wicklungsanordnung.
Aus dem JP-Abstr. 55-1 38 215 (A) und der EP-Anm.-00 78 985 ist es bekannt,
zum Schutz einer Transformatorspule, insbesondere von
Scheibenspulen eines Transformators, eine Reihenschaltung von
spannungsabhängigen Widerständen den ebenfalls in Reihe geschalteten
Scheibenspulen bzw. Wicklungsabschnitten der Transformatorspule parallel
zu schalten.
Dadurch ist jeder Wicklungsabschnitt direkt
geschützt. Diese Beschaltungen sind sehr aufwendig, da bei
komplexen Wicklungsanordnungen sehr viele Widerstände benötigt
werden. Der Platzbedarf ist zusätzlich erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Hochstromlagenwicklung
der eingangs genannten Art die Isolierung
der einzelnen elektrisch parallel geschalteten Leiter auf eine
Stärke zu reduzieren, bei der die Wirtschaftlichkeit der Wicklungsanordnung
durch einen günstigen Füllfaktor sowie eine ohne
Sondermaßnahmen ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Hochstromlagenwicklung
mit axial aneinandergereihten Wicklungsabschnitten
und elektrisch parallel geschalteten Leitern dadurch gelöst,
daß an oder in mindestens einem Radialkanal zwischen mindestens zwei
der elektrisch parallelen Leiter ein spannungsabhängiger
Widerstand liegt.
Für Wicklungen mit mehreren parallelen Leitern ist nun festgestellt
worden, daß es überraschenderweise ausreicht, beim Ansprechen
des ZnO-Elementes einen durch eine transiente Überspannung
getriebenen Ausgleichsstrom zwischen zwei Parallelzweigen
zu nutzen, weil bei dem hochfrequenten Wechselfeld die
Dämpfung auch auf die übrigen Leiter wirkt.
Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist
vorgesehen, daß der spannungsabhängige Widerstand
zwischen den in dem betreffenden Radialkanal den größten
Spannungsunterschied aufweisenden Leitern liegt und/oder
an dem Radialkanal angeordnet ist, in dem zwischen zwei
von den Leitern der größte durch unterschiedliche Fluß
verkettung erzeugte Spannungsunterschied herrscht.
Andere Weiterbildungsmerkmale der Erfindung bestehen
darin, daß der spannungsabhängige Widerstand in dem
einem hochspannungsseitigen Wicklungseingang benach
barten Radialkanal an zwei der Leiter angeschlossen
ist oder daß in den beiden jeweils einem Wicklungs
ende benachbarten Radialkanälen schaltungstechnisch
symmetrisch je ein spannungsabhängiger Widerstand an
zwei Leiter angeschlossen ist.
Bei einer mehrlagigen Hochstromlagenwicklung ist der
spannungsabhängige Widerstand erfindungsgemäß an einer
Mittenauskreuzung zwischen zwei Leitern der radial dem
Hauptstreukanal benachbarten Lage angeschlossen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen
darin, daß der spannungsabhängige Widerstand räumlich
im Zwickel zwischen zwei auf einander benachbarten Kern
schenkeln angeordneten Wicklungen befestigt ist und
daß als spannungsabhängiger Widerstand ein einzelnes
oder ein Stapel von Zinkoxid-(ZnO-)Elementen dient.
Die erfindungsgemäß mit mindestens einem spannungsab
hängigen Widerstand beschaltete Hochstromlagenwicklung
ist sehr vorteilhaft, weil über die Dämpfung, die beim
Ansprechen des Widerstandes eintritt, die Stoßspannungs
amplituden zwischen allen Parallelzweigen des Wicklungs
stranges begrenzt werden und weil darüber hinaus in
folge der sehr niedrigen stationären Dauerbetriebs
spannung die durch über den spannungsabhängigen Wider
stand fließenden Ausgleichsströme und damit die hier
durch verursachten Verluste vernachläßigbar gering
sind.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand
einer Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen je einen Querschnitt durch eine
einlagige Hochstromlagenwicklung mit
je acht elektrisch parallelen Leitern.
Fig. 4 zeigt eine vierlagige Hochstromlagenwicklung
mit zwei elektrisch parallelen Leitern.
Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die dargestellten Hochstromlagenwicklungen liegen zwi
schen einem hochspannungsseitigen Wicklungseingang 9
und einer Ausleitung 10. In diesen Hochstromlagenwick
lungen wird der Strom von elektrisch parallel geschalte
ten räumlich radial übereinanderliegenden Leitern 1 bis
8 bzw. 1 und 2 geführt. Zur Erzielung einer gleichen
Gesamtflußverkettung für jeden einzelnen dieser elektrisch
parallelen Leiter 1 bis 8, sind diese in Radialkanälen
11 zwischen axial aneinandergereihten Wicklungsabschnit
ten der Hochstromlagenwicklung gegeneinander ausgekreuzt.
Zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr aus der Wick
lung sind axiale Kanäle 13 vorgesehen.
Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist durch eine zentrale Haupt
auskreuzung im mittleren der Radialkanäle 11 geprägt.
Durch die Hauptauskreuzung ist diese Wicklungsausführung
in vier Gruppen unterteilt, von denen jeweils zwei in
Reihe geschaltet sind und wobei diese beiden Reihen
schaltungen untereinander elektrisch parallel geschal
tet sind. Innerhalb jeder Gruppe sind die jeweils
vier elektrisch parallelen Leiter in weiteren Radial
kanälen 11 noch je dreimal ausgekreuzt. Im mittleren
Radialkanal 11 an der Hauptauskreuzung ist an die
Leiter 1 und 8 ein spannungsabhängiger Widerstand 12
angeschlossen.
An dieser Stelle haben die Leiter 1 und 8 ebenso wie
die Leiter 2 bis 7 unterschiedliches Potential, weil
ihre axialen Teilabschnitte infolge unterschiedlicher
radialer Anordnung zwischen dieser Stelle und dem
Wicklungseingang 9 bzw. der Ausleitung 10 mit unter
schiedlich großen Flußanteilen verkettet sind. Beim
Auftreten von Spannungsspitzen wird daher die Isolie
rung zwischen den Leitern 1 und 8 entsprechend bean
sprucht. Diese Beanspruchung ist durch den spannungs
abhängigen Widerstand 12 begrenzt, so daß eine schwache
Isolierung der Leiter 1 und 8 ausreichend ist. Die Be
grenzung oder die Dämpfung der Differenzspannung zwi
schen den Leitern 1 und 8 wirkt über die infolge enger
räumlicher Nachbarschaft gegebene kapazitive und in
duktive Kopplung auch auf die übrigen Leiter 2 bis 7,
so daß für diese ebenfalls nur eine schwache Isolierung
erforderlich ist. Durch die schwache, d.h. dünne, Iso
lierung der Leiter 1 bis 8 sind für die Hochstromlagen
wicklung sowohl ein guter Füllfaktor als auch eine gute
Wärmeabfuhr gewährleistet.
Die Anordnung gemäß Fig. 2 ist dadurch geprägt, daß
eine Aufteilung in ebenso viele axial aneinanderge
reihte Wicklungsabschnitte erfolgt ist, wie parallele
Leiter 1 bis 8 vorhanden sind und daß die Auskreuzun
gen in allen sieben dadurch gebildeten Radialkanälen
11 einander gleich sind. In dieser Anordnung liegen die
beiden Leiter 1 und 8 in dem dem Wicklungseingang 9
benachbarten Radialkanal 11 radial am weitesten außen
und sind dadurch fertigungstechnisch gut erreichbar.
Der spannungsabhängige Widerstand 12 ist bei dieser
Anordnung daher in vorteilhafter Weise an dieser Stelle
an die Leiter 1 und 8 angeschlossen und bewirkt auch
hier eine Dämpfung der Spannungsbeanspruchung zwischen
allen Leitern 1 bis 8.
Die Anordnung gemäß Fig. 3 ist hingegen dadurch ge
prägt, daß infolge einer besonders wirksamen Aus
kreuzungsart für n parallele Leiter 1 bis 8 lediglich
n/2-1 Radialkanäle 11 erforderlich sind. Auch hier
bei treten jedoch in den Radialkanälen 11 zwischen
den Leitern 1 bis 8 Potentialunterschiede auf. Zur
Dämpfung dieser Potentialunterschiede sind in dieser
Anordnung symmetrisch zum schaltungstechnischen Auf
bau zwei spannungsabhängige Widerstände 12 vorgesehen.
Einer dieser spannungsabhängigen Widerstände 12 ist
in dem dem Wicklungseingang 9 benachbarten Radial
kanal 12 an die Leiter 1 und 7 und der andere ist
in dem der Ausleitung 10 benachbarten Radialkanal 11
an die Leiter 5 und 8 angeschlossen. Dadurch werden
zwischen den Leitern 1 bis 8 auftretende Potential
unterschiede gedämpft, und ein Wicklungsaufbau aus Lei
tern 1 bis 8 mit vergleichsweise dünnen Isolierauf
lagen ist möglich.
Die Anordnung gemäß Fig. 4 ist durch ihre Mehrlagig
keit geprägt, wobei hier zwei radial übereinander
liegende Leiter 1 und 2 in vier Lagen axial hin- und
hergeführt sind und zwischen dem hochspannungs
seitigen Wicklungseingang 9 und der Ausleitung 10
liegen. In der axialen Mitte dieser Hochstromlagen
wicklung ist wiederum ein Radialkanal 11 vorge
sehen, in dem die beiden Leiter 1 und 2 jeweils gegen
einander ausgekreuzt sind. In der radial am weitesten
außenliegenden Lage ist im Radialkanal 11 an die
Leiter 1 und 2 der spannungsabhängige Widerstand
12 angeschlossen, dessen Wirkung wieder die gleiche
ist wie in den vorher beschriebenen Anordnungen.
Der bzw. die spannungsabhängigen Widerstände 12 sind
räumlich in vorteilhafter Weise in Zwickeln von
auf benachbarten Schenkeln des Transformators angeordne
ten Wicklungen oder in einem Auskreuzkanal 11 unterge
bracht. Dabei sind als spannungsabhängige Widerstände 12
zweckmäßig Zinkoxid-(ZnO-)Elemente eingesetzt.
Claims (7)
1. Hochstromlagenwicklung für Transformatoren und
Drosseln großer Leistung mit axial aneinanderge
reihten Wicklungsabschnitten aus elektrisch parallel
geschalteten, räumlich radial übereinanderliegenden
Leitern (1 bis 8), die zur Erzielung einer gleichen
Gesamtflußverkettung für jeden einzelnen der Leiter
(1 bis 8) in Radialkanälen (11) zwischen den Wick
lungsabschnitten räumlich gegeneinander ausgekreuzt
sind, dadurch gekennzeichnet,
- - daß an oder in mindestens einem Radialkanal (11) zwischen mindestens zwei der elektrisch parallelen Leiter (1 bis 8) ein spannungsabhängiger Widerstand (12) liegt.
2. Hochstromlagenwicklung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der spannungsabhängige Widerstand (12) an dem Radialkanal
(11) angeordnet ist, in dem zwischen zwei von
den Leitern (1 bis 8) jeweils der größte durch Stoßspannung und/oder unterschiedliche
Flußverkettung erzeugte Spannungsunterschied herrscht.
3. Hochstromlagenwicklung nach einem der Ansprüche
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der spannungsabhängige Widerstand (12) in dem
einem hochspannungsseitigen Wicklungseingang (9) benachbarten
Radialkanal (11)
angeschlossen ist.
4. Hochstromlagenwicklung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in
den beiden jeweils einem Wicklungsende (9, 10) be
nachbarten Radialkanälen (11) schaltungstechnisch
symmetrisch zwischen den Leitern (1 und 7 bzw. 5 und 8)
je ein spannungsabhängiger Widerstand angeschlossen
ist.
5. Hochstromlagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der spannungsabhängi
ge Widerstand (12) in einer mehrlagigen Wicklung an
einer Mittenauskreuzung zwischen zwei Leitern (1, 2)
der dem Hauptstreukanal benachbarten Lage angeschlossen
ist.
6. Hochstromlagenwicklung nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der spannungsabhängige Widerstand (12) räumlich
im Zwickel zwischen zwei auf einander benachbarten
Kernschenkeln angeordneten Wicklungen befestigt ist.
7. Hochstromlagenwicklung nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als spannungsabhängiger Widerstand (12) ein einzel
ner oder ein Stapel von Zinkoxid-(ZnO-)Elementen dient.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853533882 DE3533882A1 (de) | 1985-09-23 | 1985-09-23 | Hochstromlagenwicklung fuer transformatoren und drosseln grosser leistung aus elektrisch parallel geschalteten leitern |
BR8604514A BR8604514A (pt) | 1985-09-23 | 1986-09-22 | Enrolamento de camadas de alta corrente,para transformadores e bobinas e reatancia de grande potencia |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853533882 DE3533882A1 (de) | 1985-09-23 | 1985-09-23 | Hochstromlagenwicklung fuer transformatoren und drosseln grosser leistung aus elektrisch parallel geschalteten leitern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3533882A1 DE3533882A1 (de) | 1987-03-26 |
DE3533882C2 true DE3533882C2 (de) | 1992-02-13 |
Family
ID=6281695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853533882 Granted DE3533882A1 (de) | 1985-09-23 | 1985-09-23 | Hochstromlagenwicklung fuer transformatoren und drosseln grosser leistung aus elektrisch parallel geschalteten leitern |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BR8604514A (de) |
DE (1) | DE3533882A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19809572A1 (de) * | 1998-03-05 | 1999-10-14 | Siemens Ag | Gießharz-Transformator |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES516519A1 (es) * | 1981-11-09 | 1983-08-01 | Gen Electric | "sistema para efectuar la proteccion contra sobretensiones y para suprimir las oscilaciones de tension en un dispositivo electromagnetico". |
-
1985
- 1985-09-23 DE DE19853533882 patent/DE3533882A1/de active Granted
-
1986
- 1986-09-22 BR BR8604514A patent/BR8604514A/pt not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19809572A1 (de) * | 1998-03-05 | 1999-10-14 | Siemens Ag | Gießharz-Transformator |
DE19809572C2 (de) * | 1998-03-05 | 2000-06-21 | Siemens Ag | Gießharz-Transformator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3533882A1 (de) | 1987-03-26 |
BR8604514A (pt) | 1987-05-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 1000 BERLIN UND 8000 MUENCHEN, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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