Transformator oder Drossel mit einer Wicklung mit Anzapfungen

Abstract

 Wicklung für Transformatoren und Drosseln, die mit Anzapfungen versehen ist, wobei die Wicklung mit einer Anzahl von Windungen pro Wicklungslage und mehreren parallelen, gegeneinander isolierten Drähten als Wendelwicklung mit Auskreuzungen oder Verdrillungen gewickelt ist. Jeder der Drähte ist in jede Wicklungslage geführt, und die Anzapfanschlüsse sind alle in derselben Wicklungslage angebracht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Wicklung für Transformatoren und Drosseln, die mit Anzapfungen versehen ist.

[0002] Bei Transformatoren mit angezapften Zylinderwicklungen bildet man zur Vermeidung von Durchflutungs-Unsymmetrien z. B. eine Stufenwicklung als eine sich über die ganze axiale Höhe der Stammwicklung erstreckende Spule aus, die an ihren Enden angezapft ist (vgl. KÜCHLER, Die Transformatoren, 2. Aufl., Springer-Verlag, Berlin, Seite 205 ff.). Diese Art der Anzapfung erfordert einen relativ hohen Wicklungs- und Verdrahtungsaufwand, da die Stufenwicklung nur getrennt zu wickeln ist, evtl. auch anderes Drahtmaterial erfordert, so daß eine Unterbrechung des Wicklungsvorganges erforderlich ist. Auch müssen zahlreiche Anschlüsse herausgeführt und Umleitungen verdrahtet werden. Außerdem ist die Steigung einer Stufenwicklung relativ hoch; dünne Stufenwicklungen mit verhältnismäßig großer Steigung sind schwer kurzschlußfest zu bauen.

[0003] Gegenüber dem Stand der Technik stellt sich demnach die Aufgabe, eine mit Anzapfungen versehene Wicklung für Transformatoren oder Drosseln anzugeben, die keine besonderen Probleme bei der Kurzschlußfestigkeit ergibt, die ohne Wechsel des Drahtmaterials gewickelt werden und die in einfacher Weise mit Anschlüssen versehen werden kann.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabe wird durch eine Wicklung für Transformatoren und Drosseln ermöglicht, bei der die Wicklung mit einer Anzahl von Windungen pro Wicklungslage und mehreren parallelen, gegeneinander isolierten Drähten als Wendelwicklung mit Auskreuzungen oder Verdrillungen gewickelt ist, bei-der jeder der Drähte in jede Wicklungslage geführt ist und bei der die Anzapfanschlüsse alle in derselben Wicklungslage angebracht sind. Die Wicklungen gemäß Erfindung sind in erster Linie für Oberspannungswicklungen bestimmt, da hauptsächlich diese mit Anzapfungen versehen werden. Jedoch ist die Erfindungsanwendung keineswegs auf derartige Wicklungen beschränkt.

[0005] Um eine gleichmäßige Stromverteilung über die parallelen Zweige (Drähte) der Wicklung zu erhalten, ist es notwendig, die Anzapfungen der verschiedenen Wicklungsabschnitte alle in derselben Lage vorzusehen. Anzapfungen in der außenliegenden Lage haben den Vorteil, daß die Anzapfstellen leicht anzubringen sind. Ein Nachteil kann jedoch sein, daß die nach außen führenden Drähte an den Unterbrechungen mit speziellen Vorkehrungen oder Maßnahmen festgelegt werden müssen. Dagegen sind dann, wenn die Anzapfungen in einer der innenliegenden Lagen angebracht sind, die lose liegenden Windungsenden von den (oder der) darüber gewickelte Wicklungslage(n) gehalten. Weiterhin können die an den Drähten aufgrund u. a. von Kurzschlußkräften auftretenden mechanischen Beanspruchungen besser beherrscht werden. Zur Vereinfachung der Schaltung wird weiterhin vorgeschlagen, daß die aus mehreren Windungen bestehenden Windungsabschnitte der angezapften Wicklungslage mit der gleichen Anzapfungskonfiguration versehen sind.

[0006] Bei der Erfindung wird beispielsweise Gebrauch gemacht von der an sich bekannten Wendelwicklung, bei der m parallele Drähte bei einer Windungszahl n nach je 11 Windungen in der Reihenfolge zyklisch vertauscht werden, wobei sich die notwendigen Auskreuzungen und Verdrillungen regelmäßig über die Höhe verteilen. Für die Auskreuzungen sind m - 1 Lücken entsprechender Breite freizulassen. Nach der Erfindung sind die aus g Windungen m bestehenden Windungsabschnitte in einer Wicklungslage geteilt und mit mehreren Anzapfungen zum Anschluß an einen Umsteller versehen.

[0007] . Da bei ausgeschalteten Windungen die nicht Strom führenden Wicklungsteile über die ganze Höhe der Wicklung verteilt sind, werden Durchflutungs-Unsymmetrien weitgehend vermieden.

[0008] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert. Diese zeigen:

Figur 1 A eine Wicklung in schematischer Darstellung, bestehend aus m = 4 parallelen, gegeneinander isolierten Drähten und n = 32 Windungen pro Wicklungslage, bei denen die Anzapfungen in der äußersten Wicklungslage angebracht sind;

Figur 1' eine Wicklung in schematischer Darstellung, mit sechs Anzapfungen;

Figur 1 B die Wicklung gemäß Figur 1 A in einer anderen Darstellungsart;

Figur 1 C zeigt die Ansicht auf eine Abwicklung der äußersten Wicklungslage mit den Anschlußstellen;

Figuren 2 A/B eine Wicklung analog der gemäß den Figuren 1 a/B, jedoch mit Anzapfungen in einer tieferliegenden Wicklungslage;

Figur 2 C zeigt einen Schnitt durch die Wicklung gemäß Figur 2 A im Bereich der Anzapfungen;

Figur 3 zeigt eine Wicklung mit m = 6 und n = 60;

Figur 4 A zeigt eine Variante der Wicklung als eine zyklische Wendelwicklung;

Figur 4 B zeigt einen Teil der Abwicklung der äußersten Wicklungslage einer Wicklung gemäß Figur 4 A.

[0009] Die in der Figur 1 A schematisch dargestellte Wicklungsanordnung stellt eine außenliegende Wendelwicklung mit vier parallelen Drähten dar. Eine solche Wicklung wird beispielsweise für eine Nennleistung von N = 2.000 kVA und U = 6.000 V eingesetzt. Im allgemeinen liegen die Stromstärken bei derartigen Wicklungen im Bereich größer als 200 A. Die einzelnen Drähte a, b, c, d bilden die vier Wicklungslagen, wobei die Drähte als Wendelwicklung mit Auskreuzungen 5, 5', 5" geführt sind. In jeder Wicklungslage sind damit Wicklungsabschnitte aufgebaut, die jeweils 11 Windungen aufweisen. Auch die außenliegende Wicklungslage 6 weist damit vier Windungsabschnitte 7, 7', 7", 7"' auf. Diese Windungsabschnitte in der äußersten Wicklungslage sind geteilt und mit vier Anzapfungen 8 - 11 versehen, die, wie beispielsweise in Figur 1 A dargestellt, zum Anschluß an einen Umsteller 12 geeignet sind. Die eigentliche Technik zum Schalten und Verbinden der Anzapfanschlüsse ist an sich bekannt und beispielsweise dem eingangs zitierten Buch von KÜCHLER zu entnehmen.

[0010] In Figur 1 B sind zur Verdeutlichung des Wicklungsaufbaus die einzelnen Leiter mit a - b - c - d bezeichnet, wobei jede Windung mit den fortlaufenden Zahlen 1 ... 32 bezeichnet ist. Deutlich ist zu erkennen, daß jeder Leiter einmal in der äußersten Wicklungslage zu liegen kommt und dort mit den Anzapfungen 8 - 11 versehen ist. Zwischen den Windungen 8 - 9 und 16 - 17 sind die Auskreuzungen zu erkennen.

[0011] Zur weiteren Verdeutlichung des Aufbaus dient die Figur 1 C. Aus der Abwicklung der äußeren Wickiungslage gemäß Figur 1 C zeigt die Figur eine Ansicht mit den Anschlußstellen für die Anzapfungen 8 - 11, eine Unterbrechung 14 und eine Auskreuzstelle 16. Für die weiteren Wicklungsabschnitte setzt sich das Bild nach unten fort. Es ist zu erkennen, daß die Drahtabschnitte, die in der Draufsicht zu erblicken sind, für die Windungen 1 - 8 durch die Leiter d gebildet sind; die nachfolgenden Windungen 9, 10 ... werden von den Leitern a gebildet.

[0012] Die Erfindung läßt sich auch durch Anzapfungen verwirklichen, die nicht in der äußersten, sondern in einer tieferliegenden Wicklungsschicht angebracht sind. Figur 2 A zeigt eine Wendelwicklung mit den Drähten a, b, c, d, bei der die Anzapfungen 8', 9', 10', 11' nicht in der äußersten, sondern in einer tieferliegenden Schicht angebracht sind. Die Wicklungskonfiguration entspricht der der Figur 1 A. Es kann demnach auch ein entsprechender Umsteller verwendet werden.

[0013] Entsprechend ist in der Darstellung gemäß Figur 2 B vorgesehen, daß die Anzapfungen aus dem Inneren der Wicklung nach außen geholt werden. Diese Art der Wicklung hat den Vorteil, daß die Anzapfstellen gestützt sind durch die darüberliegenden Wicklungslagen.

[0014] Figur 2 C zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie C ... C in Figur 2 B. Auf dem Wickelzylinder 20 liegen Abstandsleisten 21 auf, auf die die Wicklungslagen a bis d aufgebracht sind. Im Bereich der Anzapfungen sind Distanzstücke 22 über die Peripherie des Wickelzylinders verteilt angebracht. Diese Distanzstücke erlauben es, daß die Drähte der Anzapfungen 9', 10' nach außen geführt werden können und nicht gequetscht werden.

[0015] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß statt vier Anzapfungen auch eine andere Anzahl Anzapfungen vorgenommen werden kann, z. B. sechs, wie dies in Figur 1' dargestellt ist. Durch die Wahl der Zahl der Anzapfungen und deren verschiedene Verbindungsmöglichkeiten können die Spannungswerte quasi-kontinuierlich abgestimmt werden.

[0016] In Figur 3 ist in analoger Fortführung des Erfindungsprinzips, wie es in den Figuren 1 A - C dargestellt ist, eine Wicklung mit n = 60 Windungen pro Wicklungslage und m = 6 parallelen, gegeneinander isolierten Drähten für eine Wicklungsanordnung als Beispiel gewählt.

[0017] Das Erfindungsprinzip läßt sich weiterhin ausdehnen auf alle Typen von Wechselwicklungen. In den Figuren 4 A und B ist eine zyklische Wendelwicklung dargestellt, bei der parallele Drähte einer Windung sowohl in radialer als auch in axialer Orientierung vertauscht angeordnet sind und in festliegenden Abständen mittels Verdrillungen den Platz wechseln.

[0018] Insgesamt liegen in dem Figurenbeispiel 64 Windungen pro Wicklungslage, wobei jeder der acht Drähte für etwa acht Windungen in die außenliegende Wicklungslage geführt ist.

[0019] Insgesamt besitzt das Leiterbündel acht Drähte (Zweige) a, b ... h, wobei im dargestellten Beispiel zunächst der Zweig d, der außen liegt, mit den Anzapfungen 18, 19 verbunden ist. Weiterhin sind die Verdrillungsstellen dargestellt. Im nächsten Wicklungsabschnitt ist eine entsprechende Anzapfkonfiguration mit den Zweigen c verbunden. Dieser Aufbau setzt sich fort über die gesamte Wicklung. Es sei angemerkt, daß auch in diesem Falle die in einer tieferen Wicklungslage liegenden Drähte mit Anzapfungen versehen werden können.

[0020] Figur 4 B zeigt einen Teil einer Abwicklung einer zyklischen Wendelwicklung, wobei Anzapfungen 18, 19 zu erkennen sind. Ferner sind die Verdrillungen und die Unterbrechungen deutlich dargestellt.

[0021] Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Anzapfanschlüsse alle in derselben Wicklungslage angebracht, wobei sichergestellt ist, daß jeder der Drähte in jede Wicklungslage geführt ist.

Ansprüche

1. Wicklung für Transformatoren und Drosseln, die mit Anzapfungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mit einer Anzahl von Windungen pro Wicklungslage und mehreren parallelen, gegeneinander isolierten Drähten als Wendelwicklung mit Auskreuzungen oder Verdrillungen gewickelt ist, bei der jeder der Drähte in jede Wicklungslage geführt ist und bei der die Anzapfanschlüsse (8, 9, 10, 11, 18, 19) alle in derselben Wicklungslage angebracht sind.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Anzapfanschlüsse in der außenliegenden Wicklungslage angebracht sind.

3. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Windungsabschnitte mit gleicher Anzapfungskonfiguration versehen sind.

4. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mehreren Windungen bestehenden Windungsabschnitte (7, 7', 7", 7''') in der angezapften Wicklungslage geteilt sind und mit beispielsweise vier oder sechs Anzapfungen zum Anschluß an einen oder mehrere Umsteller (12) versehen sind.

Zeichnung