Aus Scheibenspulen aufgebaute Röhrenwicklung, insbesondere für Transformatoren und Drosseln Die Erfindung betrifft eine aus Scheiben spulen aufgebaute Röhrenwicklung für Trans formatoren, Drosseln und dergleichen. Da be kanntlich der Eingang von Transformator wicklitngen durch auftreffende überspan- nungswellen, z. B. Blitzwellen, stark gefähr det ist, versuchte man die Eingangswindungen dadurch zu schützen, da.ss man sie mit ver stärktem Isolationsauftrag versah.
Solche -Massnahmen sind aber teuer und ausserdem beanspruchen sie Platz und ergeben damit einen sehleeliteren Wirkungsgrad der Kon struktion. Zur Herabsetzung der Stossspan- nini,sbeanspruehung zwischen den Spulen beim Auftreffen von Blitzwellen bei aus Scheibenspulen aufgebauten Röhrenwicklun- ,en wurde vorgeschlagen, die einzelnen Schei benspulen statt in Doppelspulenschaltung in Einzelspulensehaltung zu verbinden.
Trotz dieser Massnahme konnten aber solche Wick lungen in der Praxis nicht voll befriedigen, weil die Anfangsspannungsverteilung noch rk von der -ewünsehten linearen Vertei <B>s</B> -tz el lung abwich.
Aufgabe der Erfindung ist es, hier Ab hilfe ztt schaffen, indem die Anfangsspan- nungsvert.eilung im ersten Augenblick des Auftreffens einer Überspannungswelle auf die Wieklung durch eine wesentliche Vergrösse rung der Serienkapazität der Spule verbessert und dadurch die Stossspannungsbeanspru- chung zwischen den Spulen erheblich herab gesetzt wird. Ziel ist dabei, auch die Röhren wicklungen für die höchsten Betriebsspannun gen stossfest zu bauen.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die einzelnen Scheibenspulen von Röhrenwicklungen je aus zwei ineinander gewickelten Wicklungsspiralen bestehen, die miteinander und anderseits auch mit der be nachbarten Scheibenspule derart in Serie ge schaltet sind, dass der Stromfluss in jeder Spirale in gleicher Richtung, insbesondere von aussen nach innen verläuft. Bei derartig aufgebauten und geschalteten Röhrenwicklun gen wird die Kapazität zwischen Eingang und Ende jeder Einzelspule ganz erheblich ver grössert.
Die Folge ist eine bedeutende Ver besserung der Anfangsspannungsverteilung bei Stossspannungen, was dadurch möglich ist, dass das massgebende Verhältnis Erdkapa- zität :Serienkapazität der Wicklung
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wesentlich kleiner ist. Gemäss der Erfindung ausgeführte Wicklungen weisen den Vorteil auf, dass einerseits die verstärkte Isolation am Wicklungseingang eingespart werden kann und anderseits die Beanspruchung der Nor malspulen wegen der viel kleineren Amplitu den der Ausgleichsschwingungen wesentlich herabgesetzt werden. An Hand der Zeichnung soll die Erfin dung näher beschrieben werden.
Die Fig. 1 zeigt schematisch die bisherige Form der Ein zelspulenschaltung, während Fig. 2 einen Teil dieser Wicklung im Schnitt wiedergibt. Die Fig. 3 veranschaulicht ein Schaltschema der erfindungsgemässen Wicklung und die Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil dieser Wick lung. In Fig. 5 ist ein Schaubild wiedergege ben, das die Anfangsspannungsverteilung bei der bekannten sowie erfindungsgemässenWick- lung und auch eine lineare Endverteilung er kennen lässt.
Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Röhrenwicklung ist aus den einzelnen Schei benspulen 10 bis 50 aufgebaut. Mit 60 ist. der Leiteransehluss der Wicklung angedeutet und mit 70 sind die die einzelnen Scheibenspulen miteinander verbindenden Schaltleitungen be zeichnet. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind alle Spiralen mittels der Schaltleiter 70 in Serie geschaltet, und zwar verbinden sie je weils das Ende der vorhergehenden Scheiben spule mit dem Anfang der nächstfolgenden Scheibenspule in der Weise, dass der .Strom fluss in allen Spulen in der gleichen Richtung verläuft. In der Fig. 2 sind die im Schnitt darge stellten Leiter der ersten Spule mit 1 bis 8 und die der zweiten mit 9 bis 16 bezeichnet.
Die erste Spule wird vom Leiter 1 ausgehend, an dem der Wieklungsanschluss vorgenommen ist, nach dem Leiter 8 hin vom Strom durch flossen, der über den Verbindungsleiter 70 mit dem aussenliegenden Leiter 9 der Nach barspule verbunden ist, die von 9 nach dem Leiter 16 hin vom Strom durchlaufen wird.
Die erfindungsgemässe Wicklung nach Fig. 3 besteht, ans einzelnen Scheibenspulen, z. B. 100, 200, 300. Diese sind aber je in zwei Zweige aufgeteilt, die gemeinsam miteinander zur Spule gewickelt, nämlich als zwei inein- andergewickelte Windungsspiralen 101, 102 bzw. 201, 202 ausgeführt werden. Sowohl die beiden Windungsspiralen jeder Spule als auch die einzelnen Scheibenspulen selbst sind in Reihe geschaltet, und zwar so, dass der Stromverlauf in sämtlichen Spiralen und Scheibenspulen in der gleichen Richtung ver läuft.
Demzufolge ist das Ende E der Spirale 101 mit dem Anfang A der in der gleichen Spule liegenden Spirale 102 verbunden, wäh rend das Ende der Spirale 102 mit dem An fang El der in der Naehbarscheibenspule lie genden Spirale 201 verbunden ist. Das Ende dieser Spirale ist. dann, wie bei Spule<B>100</B> be schrieben, mit dem Anfang der Spirale 202 und das Ende dieser Spirale mit dem Anfang der entsprechenden Spirale der Spule 300 verbunden. Die Schaltung der übrigen Schei benspulen wird in gleicher Weise fortgesetzt.
Die Fig. 4 lässt die einzelnen _Vindungen 1 bis 4 der Spirale 101 und die damit inein- andergewiekelten Windungen 5 bis 8 der Spirale 102 sowie ihre Schaltverbindung 700 erkennen. Mit 701 ist die zur Nachbarspule, nämlich der Spirale 201 führende Schaltver bindung bezeichnet. 9 bis 12 sind die Windun gen der Spirale 201 und 13 bis 16 die der Spirale 202. In gleicher Weise wie für die Spule 100 und 200 beschrieben sind auch die übrigen Scheibenspulen der ganzen Röhren wicklung aufgebaut und geschaltet.
Die bei der erfindungsgemässen Wicklungsanordnung erreichbare Verbesserung der Anfangsspan nungsverteilung beim Auftreffen von Über spannungen ist aus dem Schaubild der Fig. 5 ersichtlich, die die Spannungsverteilung längs einer ganzen Röhrenwicklung zeigt, wobei als Ordinate die Spannungshöhe U und als Ab szisse die Wicklungslänge L aufgetragen ist. Die Kurve a gibt die bei den bisherigen Wick lungen auftretende Anfangsspannungsvertei- tung wieder, wie sie beim Eintreffen einer Stosswelle auftritt.
Die Kurve b zeigt, die er reichbare Anfangsspannungsverteilung bei einer gemäss der Erfindung ausgeführten Wicklung. Die Kurre c zeigt den Idealfall der linearen Spannungsverteilung, die sich als sogenannte Endverteilung einstellt, wenn die Stosswelle in die Wicklung eingedrungen ist.
Man ersieht. aus der schraffierten Differenz fläche, die zwischen den Kurven b und c liegt, dass diese bedeutend kleiner ist als die zwi schen den Kurven a und c liegende Differenz- fläehe. Da die Differenzflächen aber bekannt lich ein Mass sind für die Spannungen, um die einzelne Wicklungsteile schwingen können, bis sie in die Endverteilung c eingeschwungen sind, ist es wichtig, eine kleine Differenz fläche anzustreben, weil dadurch also die Amplituden der Ausgleichsschwingungen zwi schen benachbarten Spulen der Wicklung um so kleiner werden.
Tubular winding constructed from disc coils, in particular for transformers and chokes. The invention relates to a tubular winding constructed from disc coils for transformers, chokes and the like. Since it is well known that the input of transformer windings is caused by incident overvoltage waves, e.g. B. lightning waves, is at high risk, attempts were made to protect the input windings by providing them with reinforced insulation.
Such measures are expensive and, moreover, they take up space and thus result in a low-level efficiency of the construction. In order to reduce the shock tension between the coils when lightning waves hit the tube windings made up of disc coils, it was proposed to connect the individual disc coils in a single coil arrangement instead of a double coil circuit.
In spite of this measure, however, such windings could not be fully satisfactory in practice because the initial voltage distribution still deviated considerably from the desired linear distribution.
The object of the invention is to remedy this situation by improving the initial voltage distribution at the first moment of the impact of an overvoltage wave on the vibration by significantly increasing the series capacitance of the coil and thereby considerably reducing the surge voltage between the coils is set. The aim is to also make the tube windings shockproof for the highest operating voltages.
According to the invention, this is achieved in that the individual disc coils of tube windings each consist of two winding spirals wound into one another, which are connected in series with one another and also with the adjacent disc coil in such a way that the current flow in each spiral in the same direction, in particular runs from the outside to the inside. With tubular windings constructed and connected in this way, the capacitance between the input and the end of each individual coil is considerably increased.
The result is a significant improvement in the initial voltage distribution in the case of surge voltages, which is possible because the decisive ratio of earth capacitance: series capacitance of the winding
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is much smaller. Windings designed according to the invention have the advantage that, on the one hand, the increased insulation at the winding input can be saved and, on the other hand, the stress on the normal coils is significantly reduced because of the much smaller amplitudes of the compensating oscillations. The invention will be described in more detail using the drawing.
Fig. 1 shows schematically the previous form of a single coil circuit, while Fig. 2 shows part of this winding in section. 3 illustrates a circuit diagram of the winding according to the invention and FIG. 4 shows a section through part of this winding. In FIG. 5, a diagram is shown which shows the initial stress distribution in the known winding as well as in accordance with the invention and also a linear final distribution.
The tube winding shown only partially in Fig. 1 is composed of the individual disc coils 10 to 50. At 60 is. the conductor connection of the winding is indicated and the switching lines connecting the individual disc coils to one another are marked with 70. As can be seen from the figure, all spirals are connected in series by means of the switching conductor 70, namely they each connect the end of the previous disc coil with the beginning of the next disc coil in such a way that the .Strom flow in all coils in the same direction. In Fig. 2, the in section Darge presented conductors of the first coil with 1 to 8 and the second with 9 to 16 are designated.
The first coil, starting from the conductor 1, on which the rocker connection is made, flows through the current to the conductor 8, which is connected via the connecting conductor 70 to the outer conductor 9 of the secondary coil, which is from 9 to the conductor 16 is traversed by the current.
The winding according to the invention according to FIG. 3 consists of individual disc coils, e.g. B. 100, 200, 300. However, these are each divided into two branches, which are wound together to form a coil, namely as two spiral coils 101, 102 and 201, 202 that are wound into one another. Both the two spiral spirals of each coil and the individual disc coils themselves are connected in series, in such a way that the current flow in all spirals and disc coils runs in the same direction.
Accordingly, the end E of the spiral 101 is connected to the beginning A of the spiral 102 lying in the same coil, while the end of the spiral 102 is connected to the beginning El of the spiral 201 lying in the sewing disc coil. The end of this spiral is. then, as described for coil <B> 100 </B>, connected to the beginning of the spiral 202 and the end of this spiral to the beginning of the corresponding spiral of the coil 300. The circuit of the remaining disc coils is continued in the same way.
FIG. 4 shows the individual connections 1 to 4 of the spiral 101 and the turns 5 to 8 of the spiral 102, which are twisted into one another, and their switching connection 700. With 701 to the neighboring coil, namely the spiral 201 leading Schaltver connection is referred to. 9 to 12 are the turns of the spiral 201 and 13 to 16 those of the spiral 202. In the same way as described for the coil 100 and 200, the other disc coils of the entire tube winding are constructed and connected.
The improvement in the initial voltage distribution that can be achieved with the winding arrangement according to the invention when overvoltages are encountered can be seen from the diagram in FIG. 5, which shows the voltage distribution along an entire tube winding, with the voltage level U as the ordinate and the winding length L as the abscissa. Curve a shows the initial voltage distribution that has occurred in previous windings as it occurs when a shock wave occurs.
Curve b shows the initial voltage distribution that can be achieved in a winding designed according to the invention. The curve c shows the ideal case of the linear stress distribution, which is the so-called final distribution when the shock wave has penetrated the winding.
One sees. from the hatched difference area that lies between curves b and c, that this is significantly smaller than the difference area between curves a and c. Since the difference areas are known to be a measure of the voltages around which the individual winding parts can oscillate until they have settled into the final distribution c, it is important to aim for a small difference area, because this means that the amplitudes of the compensatory oscillations between neighboring coils the winding become smaller.