CH389768A - Aus mehreren parallel geschalteten und radial übereinander gewickelten, miteinander ausgekreuzten Leitern hergestellte Zylinderwicklung für Transformatoren - Google Patents

Description

  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   
EMI0001.0040  
    voneinander wieder
EMI0001.0041  
   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  
EMI0002.0072     
  
    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.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Aus mehreren parallelgeschalteten und radial übereinander gewickelten und miteinander ausge, kreuzten Leitern hergestellte Zylinderwicklung für Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelgeschalteten Leiterzweige innerhalb der Wick lung so liegen, dass in allen Leiterzweigen die nach stehenden beiden Bedingungen erfüllt sind 1.

   Alle Zweige der ausgekreuzten Zylinderwicklung müssen gegen die Wicklung, welche die Gegen durchflutung führt, mindestens angenähert gleiche Kurzschlussimpedanzen aufweisen. z. Bei p parallelgeschalteten Wicklungszweigen (Pa- rallelleiter) müssen die p -1 komplexen Glei chungen von der Form EMI0003.0017 die sich ergeben, wenn n alle Werte von 1 bis p -1 durchläuft, mindestens angenähert erfüllt sein.