DE1962100U - Aus scheibenspulen aufgebaute hochspannungswicklung fuer transformatoren, drosselspulen u. dgl. - Google Patents

Description

P.ä;228S16*25.U7

Continental Elektroindustrie Rheydt, d» 15.4.1967

Aktiengesellschaft
SCHOECH- WERKE

Aus Scheibenspulen aufgebaute Hochspannungswicklung für Transformatoren, Drosselspulen u. dgl.

Die Neuerung betrifft eine aus Scheibenspulen, d. h. Einzel- oder Doppelspulen, aufgebaute Hochspannungswicklung für Transformatoren, Drosselspulen u. dgl. mit Spannungssteuerungseinlagen im Zuge der Wicklung zur Beeinflussung, insbesondere Verringerung der beim Auftreffen von Stoßspannungen entstehenden Beanspruchungen zwischen den Spulen.

Es ist bekannt, daß die Serien- und Erdkapazitäten von Wicklungen für deren Stoßspannungsverhalten, insbesondere für die Anfangsverteilung der an den Klemmen aufgebrachten Stoßspannungen längs der Wicklung von ausschlaggebender Bedeutung sind. Bei höchsten Spannungen ist es üblich, die natürlichen Kapazitäten der Wicklungen durch besondere Maßnahmen im Sinne einer Verbesserung des Stoßspannungsverhaltens zu beeinflussen, z. B. im Sinne einer Vergrößerung der Serienkapazitäten der gesamten Wicklung oder von Wicklungsteilen oder im Sinne der Verminderung der Erdkapazitäten der gesamten Wicklung oder von Wicklungsteilen oder durch die Kombination beider Maßnahmen.

Als grundsätzliche Möglichkeiten zur Beeinflussung der Kapazitätsverteilung und somit des StoßSpannungsverhaltens von Scheibenspulenwicklungen (Einzel- oder Doppelspulenwicklungen) sind verschachtelte Wicklungen zur Vergrößerung der Serienkapazität und kapazitive Schilde zur Verkleinerung der Brdkapazität bekannt.

Verschachtelte Wicklungen lassen sich nur mit zusätzlichem fertigungstechnischem Aufwand herstellen. Da es zur Wirksamkeit ihres Prinzips gehört, wächst die Stoßspannungsbeanspruchung zwischen der Mehrzahl der benachbarten Windungen der verschachtelten Spulen auf ein Vielfaches der Windungsspannung. Die Kapazität zwischen den Spulen ist nur in Sprüngen und nicht kontinuierlich an die Erfordernisse einer gewünschten Kapazitätsverteilung anzupassen.

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Kapazitätsschilde, die über mehrere Spulen hinweg die Erdkapazität der Wicklung bzw. der geschilderten Spulen verringern und ihre kapazitive Kopplung mit dem Eingang verbessern sollen, haben wegen des hohen Platzbedarfs für die Isolation des Schildes, der um so größer wird, ge'größer der vom Schild überbrückte Wicklungsabschnitt ist, bei Spulenwicklungen wenig Bedeutung erlangt. Die Auslegung und Herstellung solcher Schilde sind im übrigen schwierig, u. a. deshalb, weil die in Ihnen angeordneten elektrisch leitenden Beläge einerseits sehr hohe, wenn auch nur kurzzeitig fließende Stoßströme ohne zulässige Erwärmung führen müssen, andererseits die durch das magnetische Streufeld in den leitenden Belägen induzierten Wirbelströme gewisse thermisch zulässige Grenzwerte nicht überschreiten dürfen.

Weiterhin ist es bekannt, Potentialsteuerungseinlagen gleichzeitig mit den aktiven Windungen der Wicklung einzuwickeln und elektrisch einseitig mit einer aktiven Windung derart zu verbinden, daß die Steuerungseinlagen gegenüber den aktiven Windungen einen Windungsschritt größer als Eins aufweisen.

Es ist auch bekannt, in einer oder in beiden Spulen von Doppelscheibenspulen zwischen benachbarten Spulenwindungen der Breite der Scheibenspule entsprechend bereits bandförmige Abschirmleiter entlang den^ Windungen des Spulenleiters in einer dem Kapazitätswert entsprechenden Länge anzuordnen, so daß die Abschirmleiter ein Potential etwa gleich demjenigen der benachbarten Spulenleiter aufweisen.

Diese Lösungen haben den lachteil, daß Pollen, Einlagen oder Leiter in die Spulen eingebracht werden müssen, die nicht den Wicklungsstrom führen. Aus mechanischen Gründen ist es sinnvoll, sie mit einem größeren Radialmaß auszuführen, als dies aus den Bedürfnissen der kapazitiven Ankopplung folgt. Mit Rücksicht auf die Ausnutzung des gesamten zur Verfugung stehenden Wicklungsraumes sollten sie so dünn wie möglich ausgeführt werden.

Wegen der kleinen radialen Stärke der Einlagen, Folien bzw. Sonderleiter ist es elektrisch von Nachteil, diese in axialer Richtung über die benachbarten Leiter hervorstehen zu lassen. Es würden sich, im Querschnitt betrachtet, Spitzen ergeben mit hohen Potentialdiffe-

renzen zu den Leitern der axial "benachbarten Spulen. Der elektrisch ausschlaggebende radiale Platzbedarf für solche Pollen, Einlagen oder leiter wird bei gleicher Kapazität und gleicher Isolation zwischen den Folien, Einlagen oder leitern und den benachbarten, den Wicklungsstrom führenden leitern größer sein als bei der lösung gemäß der Feuerung. Dies ist bei den in Präge kommenden Höchstspannungstransformatοren mit großer leistung von wesentlicher Bedeutung.

Aufgabe der Neuerung ist nun einerseits die Erhöhung der Serienkapazität von Spulenwicklungen für transformatoren, Drosselspulen u. dgl. zur Verbesserung des Stoßspannungsverhaltens und andererseits die Anpassung der Serienkapazität von Spulenwicklungen für Transformatoren, Drosselspulen u. dgl. an die Bedürfnisse einer möglichst •'schwingungsfreien¹¹ Wicklung.

Gemäß der Neuerung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß isolierte leiter mit einer Folie umgeben sind, die mit einem anderen leiter verbunden sind, bevorzugt einem solchen, dessen Potential sich von dem des mit der Folie umhüllten leiters um eine doppelte oder annähernd doppelte Spulenspannung bei der Doppelspulenwicklung bzw· um eine oder annähernd eine Spulenspannung bei der Einzelspulenwicklung unterscheidet. Bei Doppelspulenwicklungen ist die Kapazität durch eine den außen liegenden leiter der zweiten, vierten, sechsten Spule usw. und dem innen liegenden leiter der dritten, fünften, siebten Spule usw. umgebende isolierte, leitende Folie gebildet, die jeweils mit dem gegenüber liegenden leiter der vorherigen Spule leitend verbunden ist· Bei Einzelspulenwicklungen ist der außen liegende leiter jeder Spule mit einer isolierten, leitenden Folie umgeben, die mit dem gegenüber liegenden leiter der nachfolgenden Spule leitend verbunden ist. Zusätzlich zu dem außen liegenden leiter kann mit Torteil auch der innen liegende leiter jeder Spule mit einer isolierten, leitenden Folie umgeben und die Folie mit dem gegenüber liegenden -^eiter der vorhergehenden Spule leitend verbunden sein. Dabei kann die Folie über eine ganze Windung oder über mehr oder weniger als eine ganze Windung geführt sein. Es können auch leiter, die nicht am Spulenrand liegen, mit einer solchen Folie umgeben sein. Die Folie kann auch einseitig isoliert und in einer nach ihr hin

sich, öffnenden Isolationskappe eingebettet sein.

In der Regel weisen die erfindungsgemäß mit einer Folie umgebenen Leiter durch ihre im Vergleich zu den Hachbarleitern stärkere Isolation und durch den Auftrag der Folie selbst größere Axial- und Radialmaße als die benachbarten leiter auf. Durch Verändern der Abmessungen des eigentlichen vom Wicklungsstrom durchflossenen Kupferquerschnittes läßt sich z.B. das Axialmaß der mit der Folie umgebenen leiter an das der übrigen anpassen.

Der besondere Vorteil der !Teuerung ist darin zu sehen, daß bei gleichem Platzbedarf für die Isolation höhere Kapazitäten als bisher, d. h. eine bessere Kopplung zwischen den Spulen, erreicht werden. Vorteilhaft gegenüber kapazitiven Schilden,wie den erwähnten Potentialsteuerungseinlagen und -bandförmigen Abschirmleitungen, ist insbesondere die bei gleichem radialem Platzbedarf größere Serienkapazität, gegenüber verschachtelten Wicklungen die Möglichkeit zur feinen Abstufung der Serienkapazität von Spule zu Spule gemäß den Erfordernissen einer möglichst weitgehend "schwingungsfreien" Auslegung der Wicklung sowie in der Regel ein insgesamt geringerer Platzbedarf für- die Isolation zwischen benachbarten Windungen.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1a eine Doppelspulenwicklung, ¹¹ 1b das dazugehörige Kapazitätssehema,

" 2a und 3a Einzelspulehwicklungen.,

" 2b und 3b die zugehörigen Kapazitätssehernen,

"·. 4 und 5 Doppelspulenwicklungen mit Abwandlungen

. - - der. in den vorherigen Figuren gezeigten Anwendungen des Erfindungsgedankens.

In Fig. 1a bedeuten 1 den die Wicklung tragenden Isolierzylinder, A, B, C und D die einzelnen Scheibenspulen der Wicklung und K die Verbindung zur Klemme. Durch die Verbindungen 2 sind die Scheibenspulen A und B, B und C sowie G und D zu Doppelscheibenspulen zusammengefaßt. Der außen_: liegende Leiter der zweiten, vierten, sechsten Spule usw. und der innen liegende der dritten» fünften, siebten Spule usw. sind mit einer beidseitig die Isolation 4 tragenden,

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leitenden !olie 3 umgeben, die durch die Verbindung 5 an den außen bzw. innen liegenden Leiter der vorhergehenden Scheibenspule angelenkt ist.

Fig. 1b zeigt schematisch einen .Ausschnitt aus der Längskapazitätsverteilung der Wicklung. Anfang und Ende einer jeden Doppelspule sind demnach durch Kapazitäten miteinander verbunden, so daß die stoßspannungsmäßige Beanspruchung zwischen Anfang und Ende einer Doppelspule je nach Größe der Kapazität mehr oder weniger stark reduziert wird. Die Größe der Kapazität kann dadurch beeinflußt werden, daß die Länge des kapazitiven Belages längs des Umfanges der mit der Folie umwickelten Leiter verändert wird.

In !Fig. 2a ist eine Einzelspulenwicklung schematisch dargestellt, bei der der außen liegende Leiter jeder Scheibenspule mit einer beidseitig isolierten, leitenden-Folie 3 umgeben ist, die mit dem nachfolgenden Leiter leitend verbunden ist. ***-

3a zeigt auch eine Einzelspulenwicklung, bei der jedoch zusätzlich zu den außen liegenden Leitern auch noch die innen liegenden mit einer Folie 3 umgeben sind.

Die !ig* 2b und 3b zeigen die zugehörigen Kapazitätssehernen.

In den !ig. 4 und 5 sind einige Abwandlungen der bisher dargestellten Beispiele gezeigt. Umgibt man statt des außen liegenden und innen liegenden Leiters die ihnen benachbarten Leiter mit einer !olie, so lassen sich dadurch die Kapazitäten um etwa 3o f» vergrößern (!ig. 4)· Nach !ig. 5 ist es auch möglich, die !olie nur einseitig, und zwar an Ihrer Innenseite, zu isolieren und sie in einer nach ihr hin sich öffnenden Isolationskappe 6 einzubetten.

Claims (7)

u 228 6 ί 6*25.4.67 - 6 Schut ζ ans prüche

1. Aus Scheibenspulen, d* h. Einzel- oder Doppelspulen, aufgebaute Hochspannungswicklung für Transformatoren, Doppelspülen u. dgl. mit Spannungssteuerungseinlagen im Zuge der Wicklung zur Beeinflussung, insbesondere Verringerung der beim Auftreffen von Stoßspannungen entsprechenden Beanspruchungen zwischen den Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß isolierte Leiter mit einer Folie umgeben sind, die mit einem anderen Leiter verbunden sind, bevorzugt einem solchen, dessen Potential sich von dem des mit der Folie umhüllten Leiters um eine doppelte oder annähernd doppelte Spulenspannung bei der Doppelspulenwicklung bzw. um eine oder annähernd eine Spulenspannung bei der Einzelspulenwicklung unterscheidet. ^:

2. Hochspannungswieklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, — daß bei Doppelspulenwicklungen die Kapazität durch eine den außen liegenden Leiter der zweiten, vierten, sechsten Spule usw. und den innen liegenden Leiter der dritten, fünften, siebten Spule usw. umgebende isolierte (4) leitende lolie (3) gebildet ist, die jeweils mit dem gegenüber liegenden Leiter der vorherigen Spule leitend verbunden ist (5).

3. Hochspannungswieklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einzelspulenwicklungen der außen liegende Leiter jeder Spule mit einer isolierten (4) leitenden Folie (3) umgeben ist, die mit dem gegenüber liegenden Leiter der nachfolgenden Spule leitend verbunden ist (5).

4. Hochspannungswieklung nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß bei Einzelspulenwicklungen zusätzlich zu dem außen liegenden Leiter auch der innen liegende Leiter jeder Spule mit einer isolierten (4) leitenden Folie (3) umgeben ist, die mit dem gegenüber liegenden Leiter der vorhergehenden Spule leitend verbunden ist-«

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5. Hoehspannungswicklung nach, Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie über eine ganze Windung oder über mehr oder über weniger als eine ganze Windung geführt ist.

6. Hochspannungswxcklung nach Anspruch 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß leiter, die nicht am Spulenrand liegen, mit
einer Folie (3) umgeben sind.

7. Hpchspannungswicklung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) nur einseitig dünn isoliert ist und in einer nach ihr hin sich öffnenden Isolationskappe (6) ein» gebettet ist.