Transformatorwicklung. Die Erfindung bezieht sieh auf eine Trans- forma.torwickl.ung der in der britischen Pa tentschrift Nr. 587997 beschriebenen Art, da her auf eine Transformatorwicklung, die rieg-en Stossspannungen besonders geschützt ist.
und zti diesem Zwecke mit mehreren Doppel spulen versehen ist, die je aus einer durch mindestens ein Paar parallel gewickelter Lei ter gebildeten, rechtsum gewickelten Scheiben- sliuie und aus einer entsprechend gebildeten, linksum gewickelten Scheibenspule bestehen, mid von , denen die Windungen derart in bezug aufeinander angeordnet und miteinan der verbunden sind, dass in jeder der beiden Scheibenspulen einer solchen Doppelspule Windungen vorhanden sind,
zwischen welchen sowohl eine starke kapazitive Kupplung vor lianden ist als auch im Betrieb eine Span nun usdifferenz besteht, die grösser ist als die in eine Windung erzeugte Spannung, derart, dass beim Auftreten von Stossspannungen eine bestimmte, vorzugsweise lineare, Spannungs verteilung zwischen den Enden der Wicklung erhalten wird. Bei der in der erwähnten Pa- tentsehrift beschriebenen Wicklung bilden die parallel gewickelten Leiter in jeder aus zwei Scheibenspulen bestehenden Doppelspule gleichsam mehrere in Reihe geschaltete Spu len, die in ihrer Reihenschaltung abwechselnd in der einen und in der andern Scheibenspule liegen.
Dies erfordert mindestens drei Verbin dungen zwischen den beiden Scheibenspulen einer Doppelspule, so dass man während des Wickelvorganges jeden der Leiter mindestens einmal pro Drosselspule durchschneiden muss, um die durch den vollen Betriebsstrom durch laufene dritte Verbindung zwischen den Schei benspulen herstellen zu können. Diese dritte Verbindung kann nur durch ein Schweissver fahren zustande gebracht werden.
Die Erfindung hat den Zweck, eine Trans- formatorwieklung zu verschaffen, die gleich falls besser als die normalen Wicklungen den Stossspannungen gewachsen ist, aber die im Gegensatz zur aus der erwähnten britischen Patentschrift bekannten Wicklung aus einem oder mehreren Paaren ununterbrochener Lei ter gewickelt werden kann, da dabei die zwi schen beiden Scheibenspulen einer Doppel spule erforderliche Anzahl von Verbindungen der Anzahl der parallel gewickelten Leiter der Wicklung entspricht. Das zeitraubende und teure Schweissverfahren wird dabei da her vermieden.
Erfindungsgemäss wird dieser Erfolg dadurch erreicht, dass die parallel ge wickelten Leiter der Scheibenspulen der be treffenden Doppelspulen zwei parallele Wick lungszweige bilden und dass sowohl am An fang von mindestens einem Teil des einen Zweiges als auch am Ende des entsprechenden Teils des andern Zweiges eine Hilfsspule an geordnet ist.
Bei dieser Wicklung besteht zwi schen den Windungen der parallelen Zweige eine starke kapazitive Kupplung, wird durch die Anfangsspule des einen Zweiges und durch die Endspule des andern Zweiges zwischen unmittelbar um oder nebeneinander in den Scheibenspulen liegenden Windungen eine Spannungsdifferenz erzeugt und ist. daher jedesmal ein weiter in der Wicklung liegen der Teil des einen Zweiges kapazitiv mit einem weniger weit in der NVicklung liegenden 'feil des andern Zweiges gekuppelt.
Dies hat den Erfolg, dass eine derartige kapazitive Über- brückun- von Teilen der Wieklung erhalten wird, dass beim Auftreten von Stossspannun gen diese Spannungen sich gleichmässiger zwischen den Enden der Wicklung verteilen.
Aus hiernaeh auseinanderzusetzenden Grün den empfiehlt es sich, die Windungszahl jeder der beiden Hilfsspulen entweder -gleielr der Hälfte der Windungszahl oder gleieli der Windnngszahl zu wählen, die für jeden ein zelnen -Vieklungszweig in einer Doppelspule vorhanden ist.
Eine wesentlich lineare Verteilung der Stossspannung kann erhalten werden, wenn die parallelen Wicklungszweige zwischen ihren Enden durch mindestens eine llquipotential- v erbindung, aber besser durch eine richtig ge wählte Anzahl solcher Verbindungen, mitein ander verbunden werden.
Diese Äquipoten- tialverbindungen. schalten für die Stossspan nungen die Kapazitäten. zwischen den beiden Wicklungszweigen in Reihe, so dass die Span-, nungsv erteilung dann nahezu nur von den Kapazitäten abhängig ist. Da die erwähnten Verbindungen nur Strom führen, wenn die Wicklung durch einen Spannungsstoss getrof fen wird, so können sie einen verhältnismässig geringen Durchschnitt besitzen.
Die parallel gewickelten Leiter können in jeder Scheibenspule gewickelt sein.
Im folgenden werden Ausführungsbei spiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen: Fig.1 und 2 schematische Darstellungen zweier verschiedener Wicklungen nach der Er findung, Fig.3 und 4 die Ersatzschaltungen der Wicklungen nach Fig. 1 und 2, Fig.5 und 6 Durchschnitte eines Teils zweier verschieden ausgeführter Wicklungen nach Fig.1 und Fig. 'i und 8 Durchschnitte eines Teils zweier verschieden ausgeführter Wicklungen nach Fig. 2.
In der Zeichnung sind mit A Doppelspu len einer Transforinatorwiekl.ung angegeben worden. Jede Doppelspule besteht aus\ zwei Scheibenspulen B, von welchen Spulen die eine rechtsum und die andere linksum g,ewik- kelt ist.
Jede Seheibenspule B ist aus zwei parallel gewickelten Leitern 1 und \? zusain- inengesetzt. Die parallel gewickelten Leiter 1 und 2 bilden zwei parallele Wieklungszweige. Sowohl am. untern Ende des vom Leiter 1 ge bildeten Wieklungszweiges als auch am obern Ende des vom Leiter 2 gebildeten Wieklung:s- zweiges ist. eine Hilfsspule 3 bzw. 4- angeord net.
Dadurch wird zwischen den Leitern 1 und \-3 in jeder Seheibenspule B eine Spannungs differenz erzeugt, die von der Windun sgszahl jeder der Hilfsspulen 3 und 4 abhängt.
In den Wieklungen nach Fig. 1., 3, 5 und 6 ist die -Vindungsza.hl jeder der Hilfsspulen 3 und 4 der Windungszahl eines einzelnen Lei ters 1 oder 2 in einer Seheibenspule B gleieh. Die in eine solche Hilfsspule induzierte Span nung e ist daher der in einer Seheibenspule in jeden der Leiter 1, 2 erzeugten Spannung gleich,
so dass das Potential an den Anschluss- und Verbindungsstellen .5, 6, 7,<B>8..</B> 9, 1.0, 11 gleich 0,<I>e,</I> \?e, 2e <B>...</B> E-2e, E-c bzw. E sein wird und das Potential an den Anschluss- und Verbindungsstellen 12, 13, 14<B>...</B> 1.5, 16,<B>17,18</B> gleieh 0, e, 2e<B>...</B> E-3e, E-2e, E-e bzw. E sein wird.
Die Leiter 1., 2 sind in den Scheiben spulen B stark kapazitiv gekuppelt. In Fig. 3 ist dies durch Kapazitäten 1.9 angegeben wor den, die an den Enden der Seheibenspulen B gezeichnet, aber in Wirklichkeit über die ganze Länge der Leiter dieser Spulen vor handen sind.
Die Erdkapazitäten sind fort gelassen, dhi sie ini Versgleich ztt den zwischen den parallelen Leitern vorhandenen Kapazi täten in der Seheibensptile B klein sind.
Aus dein Obenstehenden geht hervor, dass in jeder Scheibenspule B der Anfang des Lei ters 1 dasselbe Potential hat. als das Ende des Leiters 2. Zwischen diesen. Stellen gleicher Potentiale sind tlquipotentialverbindungen 20 angeordnet. Diese Verbindungen schalten in jeder Scheibenspule jedesmal zwei Kapazitä ten 19 in Reihe. Wird nun die Wicklung durch eine sehr steile Spannungswelle getrof fen, z.
B. durch einen Blitzeinschlag, so wird anfiin,-lieh kein Strom durch die Spulen flie ssen und wird die Spannungsverteilung ganz dureb di- Kapazitäten bestimmt werden. Man kann. die Wicklung leicht. derart ausführen, rlass über die ganze Wicklung eine nahezu lineare Verteilung der Stossspannung erhalten wird.
Der Vorteil der Hilfsspillen 3, 4 mit einer Windungszahl gleich derselben eines Lei ters in einer Selieibenspule B ist, dass die Spannungsdifferenz e zwischen sieh decken- den Punkten der parallelen Wicklungszweige z iemlieb gering ist. und dadurch nur geringe oder gar keine Isolationsprobleme hervorruft, während die Äquipotentialverbindungen sieh ziemlich einfach anordnen lassen, nämlich je- desinal zwischen dem Anfang und dem Ende einer Scheibenspule.
In den Wicklungen nach Fig. 2, 4, 7 und 8 sind in den parallelen Zweigen 1, 2 Hilfsspu len 21, 22 geschaltet, die je eine Windungs- zahl gleich derjenigen eines Leiters 1. oder 2 in einer Doppelspule l1. besitzen. Wird in jedem parallelen Zweig einer Scheibenspule B wieder eine Spannung c induziert, so beträgt die in den Hilfsspulen erzeugte Spannung ilalier 2e.
Es ist daher ersichtlich, dass in die sem Falle die Äquipotentialverbindungen 23 zwischen dein Anfang des Leiters 1 und dem linde des Leiters \? in einer Doppelspule A angeordnet werden können, das heisst zwischen den Verbindungsstellen 6 und 14 bzw. 9 und 17 (Fig. 4-). Obwohl in diesem Falle die Span- nuiio-Sdifferenz zwischen in den Scheibenspu len B sieh deckenden Punkten der parallelen R'ieklung,szweige 1.
und 2 gleich \3e., das heisst zweimal so hoch wie im vorigen Falle ist, ei-hält man durch diese Wahl der Windungs- zahl der Hilfsspulen den Vorteil, dass die Äquipotentialverbindungen zwischen den En den der Doppelspulen angeordnet werden kön nen, das heisst, an der Aussenseite der Wick lung zu liegen kommen, wo sie am leichtesten < elfgeordnet werden können. In Fig. 5 und 7 sind die parallelen Leiter 1 und 2 in den Scheibenspulen B radial um einander gewickelt. In Fig. 6 und 8 sind die Leiter axial nebeneinander gewickelt.
Sind die Zweige der Wicklung um einander angeordnet, so muss man dafür sorgen, dass die Äqui- potentialv erbindungen Wicklungsteile parallel schalten, in denen auch das Streufeld gleiche Spannungen erzeugt. Zu diesem Zwecke ist in der einen der zwei eine Doppelspule A bil denden Scheibenspulen B der Leiter 2 auf den Leiter 1 und ist in der andern dieser Schei benspulen der Leiter 1 auf den Leiter 2 ge wickelt (Fig. 5 und 7).
Die Hilfsspulen können auch mit andern Windungszahlen ausgeführt werden.
Nicht alle Doppelspulen brauchen Äqui- fpotentialverbindungen zu besitzen. Die Rei henschaltung der Kapazitäten kann daher ört lich unterbrochen sein.
Die Wicklung kann aus einer Reihe glei cher Doppelspulen oder aus mehreren Doppel spulen A, die entsprechend Fig. 5 und 7 ge wickelt sind, und mehreren Doppelspulen A, die gemäss Fig. 6 und 8 gewickelt sind, zusam mengesetzt sein.
Jeder parallele Zweig der Wicklung kann aus einem oder mehreren parallelen Drähten oder Stäben bestehen.
Transformer winding. The invention relates to a transformer winding of the type described in British patent specification no. 587997, since it relates to a transformer winding which is particularly protected against low surge voltages.
and for this purpose it is provided with a plurality of double coils, each of which consists of a right-hand wound disc sliuie formed by at least one pair of parallel wound conductors and a correspondingly formed, left-hand wound disc coil, mid of which the windings are related in this way arranged one on top of the other and connected to one another so that turns are present in each of the two disc coils of such a double coil,
between which there is both a strong capacitive coupling and, in operation, there is a span difference that is greater than the voltage generated in one turn, such that when surge voltages occur, a certain, preferably linear, voltage distribution between the ends of the Winding is obtained. In the winding described in the patent document mentioned, the parallel wound conductors in each double coil consisting of two disc coils form, as it were, several coils connected in series which, in their series connection, lie alternately in one and the other disc coil.
This requires at least three connec tions between the two disc coils of a double coil, so that you have to cut through each of the conductors at least once per inductor during the winding process in order to be able to establish the third connection between the disc coils that is running through the full operating current. This third connection can only be brought about by a welding process.
The purpose of the invention is to provide a transformer that can withstand the surge voltages better than the normal windings, but which, in contrast to the winding known from the aforementioned British patent, can be wound from one or more pairs of uninterrupted conductors, because the number of connections required between the two disc coils of a double coil corresponds to the number of parallel wound conductors of the winding. The time-consuming and expensive welding process is thus avoided.
According to the invention, this success is achieved in that the parallel wound conductors of the disc coils of the double coils in question form two parallel winding branches and that both at the beginning of at least part of one branch and at the end of the corresponding part of the other branch an auxiliary coil is ordered.
In this winding there is a strong capacitive coupling between the turns of the parallel branches, a voltage difference is generated between the windings immediately around or next to one another in the disc coils by the start coil of one branch and the end coil of the other branch. Therefore, each time a part of one branch lies further in the winding, capacitively coupled with a part of the other branch that is less far in the winding.
This has the success that such a capacitive bridging of parts of the winding is obtained that when surge voltages occur these voltages are distributed more evenly between the ends of the winding.
For reasons to be discussed here, it is advisable to choose the number of turns of each of the two auxiliary coils either equal to half the number of turns or equal to the number of turns that is available for each individual branch in a double coil.
A substantially linear distribution of the surge voltage can be obtained if the parallel winding branches are connected to one another between their ends by at least one equipotential connection, but better by a correctly selected number of such connections.
These equipotential connections. switch the capacities for the surge voltages. between the two winding branches in series, so that the voltage distribution is then almost entirely dependent on the capacities. Since the connections mentioned only carry current when the winding is hit by a voltage surge, they can have a relatively low average.
The conductors wound in parallel can be wound in each pancake coil.
In the following Ausführungsbei games of the invention are explained in more detail with reference to the drawing; 1 and 2 show schematic representations of two different windings according to the invention, FIGS. 3 and 4 the equivalent circuits of the windings according to FIGS. 1 and 2, FIGS. 5 and 6 sections of part of two differently designed windings according to FIG and FIGS. 1 and 8 cross sections of part of two differently designed windings according to FIG.
In the drawing, double coils of a transformer weight have been indicated with A. Each double coil consists of two disc coils B, of which one is wound to the right and the other to the left.
Each Seheibe coil B consists of two parallel wound conductors 1 and \? put together. The parallel wound conductors 1 and 2 form two parallel weighing branches. Both at the lower end of the Wieklungszweiges formed by the conductor 1 and at the upper end of the Wieklung formed by the conductor 2: s branch is. an auxiliary coil 3 or 4 net angeord.
As a result, a voltage difference is generated between the conductors 1 and \ -3 in each Seheibenspule B, which depends on the number of turns of each of the auxiliary coils 3 and 4.
1., 3, 5 and 6 the -Vindungsza.hl each of the auxiliary coils 3 and 4 is the number of turns of an individual Lei age 1 or 2 in a Seheibenspule B equal. The voltage e induced in such an auxiliary coil is therefore equal to the voltage generated in a disc coil in each of the conductors 1, 2,
so that the potential at the connection and connection points .5, 6, 7, <B> 8 .. </B> 9, 1.0, 11 equals 0, <I> e, </I> \? e, 2e < B> ... </B> E-2e, Ec or E and the potential at the connection and connection points 12, 13, 14 <B> ... </B> 1.5, 16, <B> 17,18 </B> equals 0, e, 2e <B> ... </B> E-3e, E-2e, Ee or E will be.
The conductors 1., 2 are coils B strongly capacitively coupled in the discs. In Fig. 3 this is indicated by capacities 1.9 wor the drawn at the ends of the Seheibenspulen B, but in reality over the entire length of the head of these coils are available.
The earth capacities are left out, that is, they are small in comparison with the capacities existing between the parallel conductors in Seheibensptile B.
From what has been said above, it can be seen that in each disc coil B the beginning of the conductor 1 has the same potential. as the end of the conductor 2. Between these. Equipotential connections 20 are arranged at points of equal potential. These connections switch two capacitors 19 in series in each disc coil. If the winding is now covered by a very steep voltage wave, z.
B. by a lightning strike, no current will initially flow through the coils and the voltage distribution will be determined entirely by the capacitance. One can. the winding easy. Do this so that an almost linear distribution of the surge voltage is obtained over the entire winding.
The advantage of the auxiliary coils 3, 4 with a number of turns equal to that of a conductor in a Selieibenspule B is that the voltage difference e between covering points of the parallel winding branches is preferably small. and thereby causes little or no insulation problems at all, while the equipotential connections can be arranged quite simply, namely each end between the beginning and the end of a disc coil.
In the windings according to FIGS. 2, 4, 7 and 8, auxiliary coils 21, 22 are connected in the parallel branches 1, 2, each having a number of turns equal to that of a conductor 1 or 2 in a double coil l1. have. If a voltage c is again induced in each parallel branch of a disc coil B, the voltage generated in the auxiliary coils is equal to 2e.
It can therefore be seen that in this case the equipotential connections 23 between the beginning of the conductor 1 and the linden of the conductor \? can be arranged in a double coil A, that is, between the connection points 6 and 14 or 9 and 17 (Fig. 4-). Although in this case the tension difference between the points of the parallel direction which are covered in the disc coils B, branch 1.
and 2 is equal to \ 3e., i.e. twice as high as in the previous case, this choice of the number of turns of the auxiliary coils has the advantage that the equipotential connections can be arranged between the ends of the double coils, that is to lie on the outside of the winding, where they can most easily be arranged. In Figs. 5 and 7, the parallel conductors 1 and 2 in the disc coils B are radially wound around each other. In Figs. 6 and 8, the conductors are wound axially side by side.
If the branches of the winding are arranged around one another, it must be ensured that the equipotential connections connect winding parts in parallel, in which the stray field also generates the same voltages. For this purpose, in one of the two a double coil A bil Denden disc coils B of the conductor 2 on the conductor 1 and is in the other of this disc coils of the conductor 1 on the conductor 2 ge wound (Fig. 5 and 7).
The auxiliary coils can also be designed with different numbers of turns.
Not all double coils need to have equipotential connections. The series connection of the capacities can therefore be locally interrupted.
The winding can consist of a number of identical double coils or of several double coils A, which are wound according to FIGS. 5 and 7, and several double coils A, which are wound according to FIGS. 6 and 8, be put together.
Each parallel branch of the winding can consist of one or more parallel wires or bars.