Aus mehreren parallel geschalteten und radial übereinander gewickelten, miteinander ausgekreuzten Leitern hergestellte Zylinderwicklung für Transformatoren Bei Transformatoren für hohe Stromstärken wer den die Wicklungen vielfach aus mehreren parallel geschalteten Leitern hergestellt. Dabei müssen be kanntlich die in radial übereinander liegenden Lagen befindlichen Leiter an bestimmten Stellen längs der Wicklung ihre Plätze miteinander vertauschen, d. h. sie müssen miteinander ausgekreuzt werden, damit durch die verschiedene Verkettung der Leiter mit dem Streufluss innerhalb der parallel geschalteten Stränge keine Ausgleichsströme auftreten. So muss z.
B. eine aus p parallelgeschalteten Leitern herge stellte Wicklung in p Wicklungsabschnitte aufgeteilt sein und jede einzelne Lage selbst muss p-1 Aus- kreuzungsstellen haben.
So ist es möglich, dass bei der sogenannten vollständigen Auskreuzung jeder pa rallelgeschaltete Leiter jede mögliche radiale Lage in nerhalb der Wicklung mit der gleichen Windungszahl einnimmt,
und dass bei einer Wicklung aus p parallel geschalteten Leitern zu je w Windungen die einzel nen Leiter treppenförmig an den p -1 Auskreuzungs- stellen nach jeweils
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Windungen zyklisch ihre Lage vertauschen. Ein Ausführungsbeispiel für diese be kannte Auskre.uzungsart ist in der Fig. 1 schematisch für eine aus sechs parallelgeschalteten Leitern, die mit 1 bis 6 bezeichnet sind, hergestellte Zylinder wicklung dargestellt.
Man ersieht daraus, dass die Wicklung auf ihre Länge entsprechend der parallel geschalteten Leiter in sechs Wicklungsabschnitte durch die Auskreuzungsstellen unterteilt ist und dass bei dieser Auskreuzungsart am oberen Wicklungs ende die Leiter in der radialen Reihenfolge 1, 2, 3, 4, 5, 6 liegen, während am unteren Ende die radiale Reihenfolge 2, 3, 4, 5, 6, 1 ist.
Bei einer anderen bekannten Wicklungsausfüh rung, wie sie in Fig. 2 wiedergegeben ist, werden ebensoviele Auskreuzungsstellen, wie parallelgeschal tete Leiter vorhanden sind, vorgesehen. Dabei liegen dann zwischen dem Wicklungsanfang und der ersten Auskreuzungsstelle sowie der letzten Auskreuzungs- stelle und dem Wicklungsende jeweils nur Win dungen, während die übrigen Auskreuzungsstellen
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voneinander wieder
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Windungen entfernt liegen.
Beide vorgenannte Ausführungsbeispiele zeigen also vollständig ausgekreuzte Wicklungen und es treten an ihnen allerdings unter der Annahme, dass das Streufeld des Transformators nur ein reines Axial feld ist, keinerlei Ausgleichströme auf. Dieser Ideal fall ist aber in der Praxis nicht gegeben, weil die Randeffekte des Streufeldes insbesondere bei Trans formatoren höherer Leistungen und hoher Spannun gen in Wirklichkeit merkliche radiale Streufelder im Bereich" vom Wicklungsanfang und Wicklungsende hervorrufen.
Die Folge ist, dass trotz der in bisheri ger Weise vorgenommenen vollständigen Wicklungs- auskreuzung u. U. noch recht erhebliche Ausgleichs ströme auftreten, die neben den Ausgleichsstromver- lusten Verzerrungen des Streufeldes und auch er höhte Wirbelstromverluste in der Wicklung zur Folge haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wicklungs aufbau anzugeben, mit dem es möglich wird, die Ausgleichsströme auch unter Berücksichtigung der Randeffekte des magnetischen Feldes zum Ver schwinden zu bringen.
Gemäss der Erfindung wird dieses Ziel in, ein facher, billiger und vor allem höchst wirksamer Weise dadurch erreicht, dass die Wicklung so ausge legt wird, dass in. allen parallel geschalteten Leiter- zweigen die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind: 1. Alle Zweige der ausgekreuzten Zylinderwicklung (z. B. der Niederspannungswicklung) müssen ge gen die Wicklung, welche die Gegendurchflutung führt, mindestens annähernd gleiche Kurzschluss- impendanzen aufweisen.
z. Bei p parallelgeschalteten Wicklungszweigen (Parallelleitern) müssen die p - 1 komplexen Gleichungen von der Form
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die sich ergeben, wenn n alle Werte von 1 bis p - 1 durchläuft, wenigstens annähernd erfüllt sein.
Hierbei bezeichnet Zh@,n+i die Kurzschlussimpedanz zwischen den Pa rallelzweigen g und n + 1, ZKD,n die Kurzschlussimpedanz zwischen den Pa- rallelzweigen g und n, p die Zahl der Parallelzweige.
Die hochgestellten Punkte kennzeichnen Zeiger- grössen.
Bei Hochspannungs- und Hochleistungstransfor- matoren genügt es im allgemeinen meist, wenn in den Bedingungen 1 und 2 statt der Kurzschlussimpe- danzen die entsprechenden Kurzschlussreaktanzen ge- setzt werden.
Da für das Axialfeld die vollständig ausgekreuzten Wicklungen den in der Bedingung 2.) angegebenen Gleichungen praktisch immer genügen, ist es zur Vermeidung von Ausgleichsströmen aus reichend, wenn zusätzlich noch die Bedingung 1.) erfüllt wird. Dies ist bei den bekannten Wicklungen nach den Fig. 1 und 2 nicht der Fall, da hier an den beiden Wicklungsstirnen z. B. die parallelen Leiter zweige 2 und 3 sowie 5 und 6 oben und unten der gleichen Wicklungsaussenkante benachbart liegen.
Ein Ausführungsbeispiel einer gemäss der Er findung aufgebauten Wicklung, bei der sowohl hin- sichtlich des Axialfeldes als auch Radialfeldes eine vollständige Wicklungsauskreuzung erreicht ist, zeigt in Schema die Fig. 3. Hier sind mit 1 bis 6 wieder die parallelgeschalteten Leiterzweige bezeichnet, die bei 7 an die Zuleitung und bei 8 an die Ableitung angeschlossen sind.
Die Auskreuzung der Parallellei ter an den Stellen I bis V ist so vorgenommen, dass an den beiden Wicklungsstirnen die parallelgeschalte ten Leiter in radialer Richtung in zueinander umge kehrter Reihenfolge übereinander liegen, d. h. an der oberen Wicklungsstirn liegen die Parallelleiter in der Reihenfolge 1 bis 6 radial übereinander, während am unteren Wicklungsende ihre Reihenfolge 6 bis 1 ist.
Dabei sind die einzelnen Auskreuzungsstellen, die notwendig sind, um jeden der einzelnen Parallelleiter auf der Wicklungslänge je einmal in jede der mögli chen sechs radialen Lagen zu bringen, in folgender Weise durchgeführt Der Leiterzweig 1 läuft treppenförmig von der innersten Lage links beginnend von oben nach unten alle sechs möglichen radialen Lagen durch. Anders dagegen ist bereits die Auskreuzung beim Leiter zweig 2.
Dieser geht nach der Auskreuzung I in die dritte Lage, nach der Auskreuzung 1I in die erste Lage, nach der Auskreuzung III in die äusserste Lage, also die sechste Lage, nach der Auskreuzung IV in die vierte Lage und nach der Auskreuzung V in die fünfte Lage.
Da auch alle übrigen Leiter 3, 4, 5, 6 nach dem gleichen Gesetz durch die vorzunehmen den Auskreuzungen alle möglichen sechs radialen Lagen einnehmen müssen, ist die Auskreuzung die ser Leiter wie folgt durchgeführt Zwecks Vereinfachung wird die nach jeder Aus kreuzung eingenommene Lage jeweils durch einen der jeweiligen Auskreuzungsstelle beigefügten Index gekennzeichnet.
Damit ist
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der <SEP> Verlauf <SEP> des <SEP> Leiterzweiges <SEP> 3 <SEP> : <SEP> h, <SEP> IL, <SEP> <B>1115,</B> <SEP> 1V6, <SEP> V_1
<tb> <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> > <SEP> 4:h,IIs,IIIi,IVz,V.j
<tb> <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> > <SEP> 5:16,114,1113,IV1,V.,
<tb> > <SEP> <SEP> 6 <SEP> :
<SEP> <B>11, <SEP> 115,</B> <SEP> IIL, <SEP> IV3, <SEP> V1 Man sieht also, dass jeder der parallelen Leiter zweige, wie gefordert, jede der möglichen radialen Lagen, auf die Wicklungslänge gerechnet, einimmt und dass demzufolge auch unter Berücksichtigung der Randeffekte des Streufeldes keine Ausgleichs stromverluste in der Wicklung mehr auftreten kön nen,
weil gemäss der Erfindung einerseits alle Zweige der ausgekreuzten Zylinderwicklung gleiche Kurz schlussimpedanz gegenüber der die Gegendurchflu- tung führenden Wicklung haben und andererseits auch der zweiten Forderung der Erfindung Genüge getan ist.
Wenn dagegen nicht allzustrenge Forderun gen gestellt werden, kann mit Rücksicht darauf, dass die radialen Streufelder vor allem im Bereich von Wicklungsanfang und Ende auftreten, es auch bereits zu einem in der Praxis brauchbaren Ergebnis führen, wenn die Auskreuzung so vorgenommen wird, dass wenigstens im Bereich der beiden Wicklungsstirnen, also im gefährlichsten Bereich in der Weise ausge- kreuzt wird,
dass die Reihenfolge der parallelgeschal teten Leiterzweige in radialer Richtung an der unte ren Wicklungsstirn genau in umgekehrter Reihen folge zu der Reihenfolge an der oberen Wicklungs stirn ist und somit wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 oben die Leiter 1 bis 6 radial übereinander liegen, während an der unteren Wicklungsstirn die Leiter 6, 5, 4, 3, 2, 1 radial übereinander folgen.
Selbstverständlich müssen bei sämtlichen geschilder ten Ausführungsbeispielen nicht nur die Auskreu- zungen der Wicklungszweige in der vorstehend be schriebenen Weise durchgeführt werden, sondern es muss darüber hinaus zwingenderweise auch den in Punkt 2 des Patentanspruches angegebenen Forderungen hinsichtlich Erfüllung der Gleichungen Genüge getan sein.