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Unterspannungswicklung für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen.
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Die Erfindung betrifft eine Unterspannungswicklung für Transformato;ren',
Drosselsp.ulen und (iergl. als Lagenwicklung. für hohe Ströme mit mehreren elektrisch
parallel geschalteten Einzelleitern Je Windung und mit einem Eisenkern sowie zur
magnetischen Rückführung dienenden Jochen Aus wirtschaftlichen Gründen werden Unterspannungswicklungen
von Transformatoren, Drosselspulen und igl. soweit möglich als ein- oder mehrlagige
Zylinderspulen ausgeführt.
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Bei höheren Stromstärken ist dann jede Windung, aus mehreren elektrisch
parallel geschalteten Leitern einer Lage zusammengesetzt. Bei sehr hohen Stromstärken
kann es sogar erforderlich werden, daß jede Windung außerdem in radialer Richtung
mehrere parallel geschaltete an bestimmten Stellen ausgekreuzte Leiter aufweist,
wie es bei bekannten mehrfachen Wendelwicklungen der Fall ist
Bei
der Fertigung derartiger Wicklungen entsteht dann an beiden Wickelenden der Spulen
ein keilförmiger Luftraum, dessen Länge gleich dem Spulenumfang und dessen Höhe
in axialer Richtung an der breitesten Stelle gleic'h der Summe der Einzelbreiten
der isolierten parallelen Leiter zuzüglich der axialen Breite von evtl. vorgesehenen
radialen Kühlkanälen zwischen den Leitern ist. Letzteres ist beispielsweise bei
den oben erwähnten Mehrfachwendelwicklungen der Fall.
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Die Folge dieses keilförmigen Luftraums ist nicht nur der Verlust
wertvollen Wickeiraumes - der bei Transformatoren mittlerer Größe besonders ins
Gewicht fällt - sc>ndern gleich zeitig auch die Entstehung einer mehr oder weniger
starken zusätzlichen Radialkompo'nente des magnetischen Streufeldes und eine Erhöhung
der elektris.chen Feldstärke an beiden Stirnseiten der Wicklung.
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Aufgrund dieser Erscheinungen ergibt sich neben einer zusätzlichen
axial gerichteten Kraftkomponente auch noch eine" nicht unbedeutende Erhöhung der
Wirbelstromverluste in den Leitern, insbesondere an den Wicklungsenden. Zur Verminderung
der elektrischen Feldstärke an den Spulenenden muß der Abstand zwischen der Unterspannungswicklung
und der Oberspannungswicklung vergrößert werden. Das ist ein weiterer Nachteil dieses
Wicklungsaufbauses, der sich insbesondere wirtschaftlich sehr ungünstig auswirkt
Eine völligeUnterdrückung der zusätzlichen magnetischen Feldkomponente ist bei Zylinderspulen
wegen der endlichen A.bmessungen der Leiter und der Wicklungen nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die Unterspannungswicklung
von Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen einen konstruktiven Aufbau anzugeben,
bei dem das zusätzliche magnetische und das zusätzliche elektrische
Feld
an den Spulenenden bis auf einen kleinen Rest unterdrückt ist, wobei gleichzeitig
eine praktisch vollkommene Ausnutzung des vorhandenen Wickelraumes gewährlei.stet
sein soll.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anzahl
der parallel geschalteten Einzelleiter einer Windung in gleich große Gruppen aufgeteilt
ist, deren Wicklungsanfänge räumlich um gleiche Winkel gegeneinander versetzt und
nur außerhalb der Joche galvanisch verbunden sind, und daß die in die so gebildeten
ein Joch umfassenden Schleifen induzierte Spannung durch in die entsprechend geführten
Schleifen der Wicklungsenden induzierte Spannung kompensiert wird.
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Nach zweckmäßigen Ausgestältungen der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Gruppen der Einzelleiter bei senkrecht angeordnetem Kern bis über das obere
Joch hochgeführt sind und daß die Wicklungsanfänge ebenso wie die, Wicklungsenden
dort galvanisch miteinander verbunden sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
bestehen auch darin, daß die Anzahl der je Windung vorgesehenen Einzelleiter eine
gerade Zahl ist.
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Die Erfindung ist sehr vorteilhaft, denn sie führt zu einer wesentlichen
Herabsetzung sowohl- der zusätzlichen magnetischen als auch der zusätzlichen elektrischen
Feldkomponente, insbesondere an den Wicklungsenden. Außerdem wird der vorhandene
Wickelraum besser ausgenutzt, ohne daß mit Bücksicht auf die sehr kleinen zusätzlichen
Feldkomponenten der Abstand zwischen Unter- und Oberspannungewicklung vergrößert
werden müßte.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt darin eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht und
Fig. 3 eine Ansicht von unten gegen eine erfindungsgemäße Unt erspannungswi cklung.
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Der Übersichtlichkeit halber ist ein Ausführungsbeispiel angenommen,
bei dem jede Windung vier elektrisch parallel geschaltete Leiter 1 bis 4 aufweist
und die gesamte Wicklung in zwei Lagen ausgefuhrt wird. Dabei ist es-gleiehgültig,
ob die Einzelleiter bei Verwendung von Profildrähten flach oder hochkantig gewickelt
sind.
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Die Anzahl der parallel geschalteten Einzelleiter 1 bis 4 ist in zwei
gleich große Gruppein, die Einzelleiter 1 und 2 einerseits und die Einzelleiter
3 und 4 andererseits, aufgeteilt.Die Wicklungsanfänge dieser beiden Gruppen werden
bei Beginn des Wickelvorganges um 1800 versetzt.
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Nach Ausführung der ersten halben Windung, beispielsweise der Gruppe
aus den Einzelleitern 1 und 2 wird der Wickelvorgang mit allen parallelen Einzelleitern,
wie bei einer herkömmlichen Zylinderspule fortgesetzt. Die Übergänge der Einzelleiter
von der fertigen zur nächsten Lage der Wicklung sind entsprechend den Wicklungsanfängen
ebenfalls um 1800 gegeneinander versetzt. Ebenso wie die Wicklungsanfänge und die
Übergänge von einer Lage zur nächsten, sind auch die Wicklungsenden der Einzelleitergruppen
um 1800 gegeneinander versetzt. Zwischen die einzelnen Lagen sind in bekannter Weise
Stege 5 aus Isolierwerkstoff eingelegt, die die Breite des zwischen den Lagen erforderlichen
Kühlkanals bestimmen.
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Die Wicklungsanfänge und die Wicklungsenden sind in Längsrichtung
der Wicklung in nicht näher dargestellter Weise vor und hinter dem oberen Joch des
ebenfalls nicht dargestellten Einenkreises hochgeführt. Oberhalb des Joches sind
die beiden die Wicklungsanfänge darstellenden Gruppen aus den Einzelleitern 1 und
2 bzw. 3 und 4 miteinander verbunden und bilden demzufolge zusammen mit ¢r übrigen
Wicklung eine Schleife um das obere Joch. In diese Schleife wird naturgemäß, da
das Joch von einem Magnetwechselfeld durchsetzt wird, eine, Spannung induziert.
Diese wird bei richtiger Schaltung durch die Spannung kompensiert, die in die ebenfalls
eine Schleife um das obere Joch bildenden Wicklungsenden induziert wird.
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Durch den Wicklungsaufbau wird der an den Wicklungsenden unyermeidliche
keilförmige Luftraum, wie insbesondere aus Fig 1 zu ersehen ist, bei diesem A,usführungsbeispiel
auf die Hälfte. reduziert.
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Natürlich können die Einzelleiter bei einer großen Anzahl, beispielsweise
auch in 4 Gruppen aufgeteilt sein, deren Wicklungsanfänge jeweils um 9.0 ° versetzt
sind. Dabei ist lediglich zu beachten, daß die Anzahl der Gruppen geradezahlig ßein
muß und daß der Vollkreis, auf dem die Wicklungsanfänge liegen, in ebensoviele Teile
geteilt wird.