DE1149105B - Aus scheibenfoermigen Spulen, insbesondere aus Doppelspulen aufgebaute Wicklung fuerTransformatoren oder Drosselspulen - Google Patents

Description

• Aus scheibenförmigen Spulen, insbesondere aus Doppelspulen aufgebaute Wicklung für Transformatoren oder Drosselspulen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wicklungen für Transformatoren und Drosselspulen, die aus scheibenförmigen Spulen, insbesondere aus fortlaufend gewickelten Doppelspulen aufgebaut sind und mit auf der Wicklungsstirnseite angeordneten Schirmringen und einer zusätzlichen Abschirmung der Eingangsspulen entlang ihrer inneren, dem Streukanal benachbarten und/oder entlang ihrer äußeren Oberfläche, bestehend aus einer Anzahl axial übereinanderliegender, dem Schirmring benachbarter Schirmwindungen, versehen sind. Derartige Wicklungen können bekanntlich infolge der Induktivitäten, Serien-und Erdkapazitäten der Spulen als Kettenleiter aufgefaßt werden. Die Stoßspannungsverteilung wird dabei maßgeblich durch das Verhältnis von Erdkapazität zur Serienkapazität bestimmt. Beim Anlegen sehr steiler Stoßspannungen, insbesondere aber bei Rechteckwellen, ergibt sich im ersten Augenblick nach Anlegen der Spannung eine Stoßspannungsverteilung, die praktisch nur durch das kapazitive Ersatzschaltbild der Wicklung bestimmt ist. Hierbei treten naturgemäß vor allem über den Eingangswindungen bzw. Eingangsspulen sehr hohe Potentialdifferenzen auf.
• Beim Anlegen einer Rechteckwelle ergibt sich aus der Anfangsverteilung heraus ein Ausgleichsvorgang. Hierbei zieht in die Spule eine Wanderwelle ein, deren Stirnsteilheit etwa der Anfangsverteilung entspricht und die sich beim Durchlaufen der Spule nur wenig verändert. Daraus folgt, daß auch im Spuleninnern bzw. über die ganze Spulenlänge hinweg die Beanspruchung der Doppel- bzw. Einfachspulen weitgehend von der Anfangsverteilung abhängt. Um niedrige Stoßspannungsbeanspruchungen zu bekommen, ist es daher vor allem wichtig, daß für eine günstige Anfangsverteilung gesorgt wird. üblicherweise werden bei Sturzwicklungen höherer Spannungen an den Spulenenden sogenannte Schirmringe angeordnet. Diese haben in erster Linie die Aufgabe, eine ausreichende Spannungsfestigkeit der Spule nach Erde zu gewährleisten. Da im Bereich der Spulenenden, im sogenannten Randfeld, das Feld sehr inhomogen ist, treten dort erhebliche Gradienten an den Spulenkanten auf. Diese lassen sich nur durch Anordnung entsprechend gestalteter und isolierter Schirmringe beherrschen, die bei den bisher bekanntgewordenen Ausführungen auf den Stirnseiten der Spulen vorgesehen sind. Es hat sich nun gezeigt, daß insbesondere bei der Wechselspannungsprüfung Durchschläge häufig in den Ölzwickeln auf der Spulenoberfläche an den unmittelbar auf diese Schirmringe folgenden Eingangsspulen ihren Ausgangspunkt haben. Größere Ölzwickel an der Spulenoberfläche entstehen hauptsächlich an den CJbergangsstellen von einer Spule zur anderen bzw. am Spuleneingang. Da die Feldstärke an der Spulenoberfiäche im Bereich des Randfeldes größer ist als etwa in der Spulenmitte, treten überbeanspruchungen in diesen Ölzwickeln besonders leicht im Bereich der Eingangsspulen auf. Solche überbeanspruchungen lassen sich weitgehend dadurch vermeiden, daß in bekannter Weise mindestens die ersten beiden Spulen der betreffenden Wicklung auf der Eingangsseite des Transformators mit einer mit dem Wicklungseingang verbundenen Abschirmung versehen sind, welche auf einer oder beiden Spulenseiten vorgesehen ist.
• Es sind auch schon Vorschläge bekanntgeworden, nach denen die Eingangswindungen der Wicklung als Lagenwicklungen bis zur vorgesehenen Wickelhöhe aufgewickelt werden und erst dann die normalen Scheibenspulen anschließen. Dies schließt jedoch wieder besondere Isolationsprobleme ein und erfordert eine spezielle Ausrüstung des Wickelplatzes für Lagenwicklungen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten, nämlich ungünstige Anfangsverteilung und überbeanspruchte Ölzwickel im Bereich der Eingangsspulen, mit einem Minimum an Aufwand zu beseitigen und darüber hinaus die Anfangsspannungsverteilung noch weiter zu verbessern. Zur Lösung dieses Problems sind erfindungsgemäß die zusätzlichen Schirmwindungen von der Wicklung selbst fortlaufend gebildet; die Weiterführung dieser Schirmwindungen zu den scheibenförmigen Spulen ist so vorgenommen, daß die dem stirnseitigen Schirmring unmittelbar benachbarten Windungen eine um die Summe der Windungsspannungen der den axialen Schirmring bildenden Windungen erhöhte Potentialdifferenz zu dem stirnseitigen Schirmring besitzen.
• Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt eine sogenannte Sturzwicklung, bei der die Windungen am Spulenanfang mit 1 bis 50 fortlaufend numeriert sind. 51 stellt einen üblichen Schirmring an der Stirnseite der Spulen dar. Zusätzlich ist noch eine Abschirmung in Form von in geeigneter Weise angeordneten Spulenwindungen vorgesehen. Es werden hierbei die ersten Windungen, z. B. die Windungen 1 bis 4, unmittelbar an der Spulenoberfläche axial übereinanderliegend nach unten gewickelt.
• Wickelt man in dieser Weise nur eine geringe Zahl von Windungen axial untereinander, so ergibt sich infolge der geringen Drahtlänge und auf Grund der bei unmittelbar übereinanderliegenden Drähten relativ hohen gegenseitigen Kapazitäten auch bei steilen Stoßspannungen eine verhältnismäßig kleine Potentialdifferenz über diesen Windungen. Diese Windungen haben somit hinsichtlich der Anfangsverteilung eine ähnliche Schirmwirkung wie die bisher üblichen Schirmringe an beiden oder einer Spulenseite.
• Weiter lassen sich bei dieser Anordnung auch Ölzwickel, z. B. durch gemeinsame Umbandelung dieser Windungen, leicht vermeiden. Nach Fig. 1 werden die folgenden Windungen 5 bis 8 unmittelbar über den Windungen 1 bis 4 wieder axial übereinander zurückgeführt. Hierdurch wird die gegenseitige kapazitive Kopplung der Windungen 1 bis 4 noch zusätzlich erhöht und die weiteren Windungen 9, 10 ... können dann normal, z. B. als Sturzwicklung, weitergeführt werden.
• Eine weitere Ausführungsmöglichkeit zeigt Fig. 2. Hier sind lediglich die Windungen 1 bis 4 axial untereinander angeordnet, während die nachfolgenden Windungen 5 bis 8 im gezeigten Beispiel radial nach innen verlaufen. Auf diese Weise wird eine besonders starke Ankopplung der die Windungen 5 bis 8 umgebenden Wicklungsteile an den Spuleneingang erzielt, wodurch eine weitere Verbesserung der Anfangsverteilung erreicht wird.
• Es ist natürlich ohne weiteres möglich, nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung die Wicklung im interessierenden Bereich in beliebiger Weise weiter zu variieren, insbesondere lassen sich Wicklungsausführungen nach der Erfindung auch bei Röhrenwicklungen mit Mitteneingang sinngemäß anwenden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Aus scheibenförmigen Spulen, insbesondere aus Doppelspulen aufgebaute Wicklung für Transformatoren oder Drosselspulen mit auf der Wicklungsstirnseite angeordneten Schinuringen und einer zusätzlichen Abschirmung der Eingangsspulen entlang ihrer inneren, dem Streukanal benachbarten und/oder entlang ihrer äußeren Oberfläche, bestehend aus einer Anzahl axial übereinanderliegender, dem Schirmring benachbarter Schirmwindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Schirmwindungen von der Wicklung selbst fortlaufend gebildet sind und die Weiterführung dieser Schirmwindungen zu den scheibenförmigen Spulen so vorgenommen ist, daß die dem stirnseitigen Schirmring unmittelbar benachbarten Windungen eine um die Summe der Windungsspannungen der den axialen Schirmring bildenden Windungen erhöhte Potentialdifferenz zu dem stirnseitigen Schirmring besitzen.
2. 2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die axial untereinanderliegenden Eingangswindungen folgende gleiche Zahl von Windungen ebenfalls axial dicht übereinander und unmittelbar auf den Eingangswindungen angeordnet und nach Art einer Lagerwicklung bis zur Stirnseite der Spule zurückgewickelt ist (Fig. 1).
3. 3. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß radial neben den den axialen Schirmring bildenden Windungen (1 bis 4) eine unterteilte Scheibenspulenwicklung in der Gestalt aufgebracht ist, daß von der letzten Schirmwindung (4) die Scheibenspulenwicklung von etwa halber Wicklungshöhe zurück zur Stirnseite und radial darüber die äußeren Scheibenteilspulen gewickelt werden (Fig. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 965 423, 762 737; schweizerische Patentschrift Nr. 261737, 218 282, 214701.