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EP1255258A1 - Electrical winding arrangement - Google Patents

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Publication number
EP1255258A1
EP1255258A1 EP02090119A EP02090119A EP1255258A1 EP 1255258 A1 EP1255258 A1 EP 1255258A1 EP 02090119 A EP02090119 A EP 02090119A EP 02090119 A EP02090119 A EP 02090119A EP 1255258 A1 EP1255258 A1 EP 1255258A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
partial
windings
turns
arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP02090119A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Hofmann
Fritz Sorg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1255258A1 publication Critical patent/EP1255258A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/322—Insulating of coils, windings, or parts thereof the insulation forming channels for circulation of the fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air

Definitions

  • the invention relates to an electrical winding arrangement with a partial winding, which is at least one further partial winding coaxially surrounding leaving a space and is electrically connected to it.
  • the known winding arrangement has three partial windings on, which are all arranged coaxially one inside the other, so that one of the partial windings, namely the outermost one, at least another part winding, namely the innermost, surrounds.
  • the Partial windings surround a centrally located core leg of a transformer core. They are electrical with each other connected to a winding that is an undervoltage winding of the transformer.
  • the undervoltage winding is coaxially surrounded by a high-voltage winding, with an annular channel between this and the one partial winding is left for the operation of the transformer required dielectric strength between the sub and the high-voltage winding is reached.
  • the turns of the Undervoltage winding are largely even on the Split windings; however, the total number of turns is not an integer due to the number of partial windings divisible, making one of the partial windings one more turn exhibits than the two remaining partial windings.
  • all partial windings - except for the number of turns - are identical built up. Each partial winding is wound evenly, and all the partial windings have the same axial length. The same material is also used for all partial windings Winding insulation provided.
  • the partial windings are included each designed so that in operation with the nominal power no limit value for the temperature of the partial windings is exceeded, in particular the winding insulation is not thermally overloaded.
  • Cooling fluid in particular cooling air
  • Cooling air flows through the ring channel. Because of the Dielectric strength between the upper and lower voltage winding the annular channel has a greater radial width on than each of the spaces between the sub-windings.
  • the object of the invention is to provide a winding arrangement Specify the type mentioned above for a comparative high rated power is formed.
  • the task is at the beginning of a winding arrangement mentioned type according to the invention solved in that the number of turns dimensioned per unit length in the partial windings in this way is that the operation is essentially the same thermal stress occurs on each part winding.
  • the invention takes advantage of one and the other Partial winding in the company due to its structural arrangement cooled to different degrees. Because the further partial winding is surrounded by the one partial winding, heat can be dissipated poorly because it only cooled with cooling air already heated by the partial winding can be. As the further partial winding the core leg surrounds can also from the inside out of the further partial winding Heat cannot be dissipated via cooling air.
  • the one The partial winding is surrounded by the high-voltage winding, however, the ring channel in between points in comparison to the space between one and the other Partial winding on a larger radial width, so that a partial winding cooled much better from the outside than the further partial winding.
  • One part winding is therefore cooled with a higher cooling capacity than the other Partial winding, which means a higher thermal load experiences.
  • the number of turns per unit length is for each partial winding is therefore chosen so that the different Cooling of the partial windings taken into account becomes.
  • it is compared to the state of the Technology in the partial winding more turns, the better is cooled.
  • the available cooling capacity is thus better utilized and the winding arrangement is included operable with a higher electrical power rating.
  • the technology selected the electrical nominal power so that the further partial winding is not thermally overloaded; i.e., that the winding temperature of the further partial winding Limit does not exceed.
  • the Winding temperature of a partial winding far below that Limit temperature because it is cooled better.
  • the formation of the winding arrangement according to the invention is also particularly well applicable to a throttle that only one has only winding with at least the two partial windings.
  • the one part winding is the outer one of the partial windings is free towards the outside, so that from there it is always supplied with fresh and therefore cooler cooling air becomes.
  • the difference between cooling one and the cooling of the further partial winding is thereby particularly pronounced.
  • To a different number of turns per unit length for To achieve the one and the further partial winding can further partial winding with the same number of turns axially longer be than a partial winding.
  • the further partial winding protrudes in this case, out of the one side of the partial winding.
  • the partial windings preferably have an equal axial length and the number of turns one part winding is larger than the number of turns of the other Part winding. The same axial length results in a compact structure of the winding arrangement and it results less stray flow of the trainee in the company Magnetic field than in a configuration of the partial windings with different axial lengths.
  • the partial windings can be made in any way with one liquid or gaseous coolants are cooled; for example, they can be cooled with oil are arranged within an oil-filled boiler.
  • the Coolant can be pumped or equivalent Facility to be put in a flow along of the partial windings runs so that the partial windings are special be chilled well.
  • the flow of the coolant can but also on its own without external influence the arrangement of the partial windings and the operation of adjust the heat given off by the partial windings.
  • the flow can be done with a fan / blower get supported.
  • the cooling with air offers in comparison to other coolants, such as oil low maintenance and less effort Safety measures.
  • Partial windings between one partial winding and one arranged further partial winding each with each other have the same number of turns per unit length.
  • This arrangement with five partial windings is particularly advantageous, if the winding arrangement as a choke winding of an electrical Throttle is provided. Learn about this arrangement the additional partial windings in operation largely equally strong thermal load, so they are regarding the number of turns per unit length is almost the same could be.
  • the insulation of the turns can be formed with any suitable material.
  • a liquid, in particular transformer oil, or gas, in particular SF 6 can be used as the insulation material, the winding arrangement being arranged in a boiler.
  • each partial winding is preferably dry-insulated.
  • the material used for dry insulation is, for example, paper or plastic; the windings can also be insulated with casting resin or with an adhesive resin, for example in the form of adhesive resin tapes or foils. Compared to insulation with oil or gas, dry insulation offers the advantage of lower maintenance requirements and lower safety requirements.
  • the invention is based on an embodiment shown in the figure explained in more detail.
  • the winding arrangement 1 has five partial windings 2-6, which are coaxial with one another are arranged standing and along a common Axis 7 extends.
  • the partial winding 2 the outermost part winding and the part winding 6 the innermost Partial winding of the winding arrangement 1.
  • a core leg is centrally surrounded by all partial windings 2-6 22 arranged, which extends along the axis 7. If the throttle is designed as "ironless Throttle "is present at core leg 22.
  • Each of the partial windings 2-6 has a number of turns 12, 13, 14, 15 and 16, respectively.
  • the turns 12-16 are electrically insulated from one another with a respective insulation 17, 18, 19, 20 and 21.
  • the partial windings 2-6 are electrically connected to one another so that together they form a winding with winding connections 23 and 24.
  • the gaps are used to cool the winding arrangement during operation 8-11 of cooling air can flow through. additionally can between the innermost part winding 6 and the core leg 22 a space through which cooling air 26 can also flow be provided; but here lies the innermost Partial winding 6 directly on the core leg 22. Farther is between the housing 25 and the outermost part winding 2nd also an intermediate space 27 for the flow of cooling air 26 be left; the housing 25 can also directly rest on the outer part winding 2.
  • the partial windings 2-6 can be self-supporting, for example. Appropriate Devices for supporting the partial windings 2-6, be it against a frame or against each other not shown for the sake of clarity.
  • the partial windings 2-6 can also be continuous with a common Winding conductor to be wound, the gaps 8-11 can be formed by free deposits.
  • the partial winding 2 is in the Operation better cooled than all other partial windings 3-6. This results from the fact that the partial winding 2 is not of is surrounded by another partial winding. From the outer part winding 2 can heat particularly well to the outside, so in Direction to the housing 25 are given. This is particularly so then the case when the housing 25 is made of a good thermally conductive material is formed.
  • the innermost part winding 6 is surrounded by the partial winding 5, surrounds however, no further partial winding itself and can therefore good heat inwards, i.e. towards the core leg 22, submit. Therefore, the innermost part winding 6 is the second best cooled.
  • the core leg 22 is usually made of transformer sheet metal or other magnetizable materials, which are usually good heat conductors at the same time.
  • the partial windings 3-5 are each of a partial winding surround and surround yourself as well Part winding.
  • the partial winding 3 of the Partial winding 2 surrounds itself and surrounds the partial winding 4. Due to their structural arrangement, this means that the partial windings are 3-5 each between those that also generate heat during operation Partial windings arranged so that these part windings 3-5 the heat is dissipated worst can.
  • the outer part winding 2 and the inner part winding 6 are So with their structural arrangement alone with a higher cooling capacity than the partial windings 3-5.
  • the number of turns per unit length must be taken into account Dimension ⁇ L for each of the partial windings 2-6 in such a way that in operation with all partial windings 2-6 essentially one same thermal load occurs. Thereby is in operation each of the partial windings 2-6 to an almost same winding temperature warmed.
  • the appropriate number of turns can be 2-6 per unit length for each of the partial windings determined experimentally or determined by means of calculations become.
  • the partial winding 2 has one Number of turns of 3 per unit length
  • the partial windings 3-5 each have a number of turns of 2 per unit length ⁇ L
  • the partial winding 6 has a number of turns 2.5 per unit of length ⁇ L.
  • the outermost partial winding 2 on is cooled best, the innermost part winding 6 second best is cooled and the partial windings 3-5 alike worst cooled.
  • the partial windings 2 and 6 are with a higher number of turns per unit length ⁇ L equipped.
  • the partial windings 2-6 all have the same axial length, there are different numbers of turns for the Partial windings 2-6.
  • Part winding 2 has a total of 14 turns 12
  • the partial winding 6 has 12 turns 16
  • the partial windings 3-5 each have 10 turns 13, 14 or 15 on. This results in a total number of turns of 56.
  • the partial winding 2 With a total number of turns of 228 the partial winding 2 a total of 57 turns 12, the partial winding 6 a total of 51 Turns 16 and the partial windings 3-5 40 turns each 13, 14 and 15, respectively.
  • Such a winding arrangement is not shown for the sake of clarity.
  • the partial windings 2-6 could also be an equal number of Have turns 12, 13, 14, 15 and 16, however, the Partial winding 6 then have a greater axial length than the partial winding 2.
  • the partial windings would also be the same in this case 3-6 a greater length than the partial winding 2 and have as the partial winding 6.
  • the partial windings 3-5 would protrude from the end of the partial winding 2.
  • the winding arrangement 1 - as already above mentioned - a choke winding of an electric choke form, it can also as a transformer winding, in particular of an electrical transformer, the undervoltage winding be executed.
  • the winding arrangement 1 for example, only two partial windings that both together leaving a ring channel of the High voltage winding are surrounded or coaxial between them the high-voltage winding is arranged.
  • the partial windings 2-6 can, as shown, as wire windings be trained.
  • the partial windings 2-6 can however also designed as tape windings, with the windings are formed with a band of a metal. specially come with a tape winding aluminum tapes for the Formation of a partial winding 2-6 into consideration.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

The arrangement has a sub-winding (2) that coaxially encloses at least one further sub-winding (6,3-5) while leaving an intermediate volume and is electrically connected to the other sub-winding(s). The number of turns per unit length of the sub-windings is selected so that each is subjected to essentially the same thermal load in operation.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Wicklungsanordnung mit einer Teilwicklung, die zumindest eine weitere Teilwicklung unter Belassung eines Zwischenraums koaxial umgibt und mit dieser elektrisch verbunden ist.The invention relates to an electrical winding arrangement with a partial winding, which is at least one further partial winding coaxially surrounding leaving a space and is electrically connected to it.

Eine solche Wicklungsanordnung ist durch offenkundige Vorbenutzung bei einem Transformator mit der Produktbezeichnung GEAFOL der Siemens AG bekannt.Such a winding arrangement is due to obvious prior use for a transformer with the product name GEAFOL of Siemens AG known.

Die bekannte Wicklungsanordnung weist drei Teilwicklungen auf, die alle koaxial ineinander stehend angeordnet sind, so dass eine der Teilwicklungen, nämlich die äußerste, zumindest eine weitere Teilwicklung, nämlich die innerste, umgibt. Die Teilwicklungen umgeben einen zentral angeordneten Kernschenkel eines Transformatorkerns. Sie sind elektrisch miteinander zu einer Wicklung verbunden, die eine Unterspannungswicklung des Transformators bildet. Die Unterspannungswicklung ist von einer Oberspannungswicklung koaxial umgeben, wobei zwischen dieser und der einen Teilwicklung ein Ringkanal belassen ist, damit die für den Betrieb des Transformators erforderliche Spannungsfestigkeit zwischen der Unterund der Oberspannungswicklung erreicht ist. Die Windungen der Unterspannungswicklung sind weitgehend gleichmäßig auf die Teilwicklungen aufgeteilt; die Gesamtwindungsanzahl ist jedoch nicht ganzzahlig durch die Anzahl der Teilwicklungen teilbar, wodurch eine der Teilwicklungen eine Windung mehr aufweist als die beiden restlichen Teilwicklungen. Um den fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung des Transformators bzw. der Wicklungsanordnung möglichst gering zu halten, sind alle Teilwicklungen - bis auf die Windungszahl - identisch aufgebaut. Jede Teilwicklung ist gleichmäßig gewickelt, und alle Teilwicklungen weisen eine gleiche axiale Länge auf. Bei allen Teilwicklungen ist außerdem gleiches Material zur Windungsisolation vorgesehen. Die Teilwicklungen sind dabei jeweils so ausgelegt, dass im Betrieb mit der Nennleistung ein Grenzwert für die Temperatur der Teilwicklungen nicht überschritten wird, damit insbesondere die Windungsisolation thermisch nicht überlastet wird.The known winding arrangement has three partial windings on, which are all arranged coaxially one inside the other, so that one of the partial windings, namely the outermost one, at least another part winding, namely the innermost, surrounds. The Partial windings surround a centrally located core leg of a transformer core. They are electrical with each other connected to a winding that is an undervoltage winding of the transformer. The undervoltage winding is coaxially surrounded by a high-voltage winding, with an annular channel between this and the one partial winding is left for the operation of the transformer required dielectric strength between the sub and the high-voltage winding is reached. The turns of the Undervoltage winding are largely even on the Split windings; however, the total number of turns is not an integer due to the number of partial windings divisible, making one of the partial windings one more turn exhibits than the two remaining partial windings. To the Manufacturing expenditure for the manufacture of the transformer or to keep the winding arrangement as small as possible, all partial windings - except for the number of turns - are identical built up. Each partial winding is wound evenly, and all the partial windings have the same axial length. The same material is also used for all partial windings Winding insulation provided. The partial windings are included each designed so that in operation with the nominal power no limit value for the temperature of the partial windings is exceeded, in particular the winding insulation is not thermally overloaded.

Um unter Berücksichtigung der thermischen Belastung eine möglichst hohe Nennleistung zu erreichen, ist zur Kühlung der Teilwicklungen zwischen jeweils unmittelbar benachbarten Teilwicklungen jeweils ein Zwischenraum zur Durchströmung mit Kühlfluid, insbesondere Kühlluft, vorgesehen. Ebenso ist der Ringkanal mit Kühlluft durchströmbar. Aufgrund der einzuhaltenden Spannungsfestigkeit zwischen der Ober- und Unterspannungswicklung weist der Ringkanal eine größere radiale Breite auf als jeder der Zwischenräume zwischen den Teilwicklungen.In order to take into account the thermal load as possible To achieve high nominal power is to cool the Partial windings between immediately adjacent Partial windings each with a space for flow Cooling fluid, in particular cooling air, is provided. The same is true Cooling air flows through the ring channel. Because of the Dielectric strength between the upper and lower voltage winding the annular channel has a greater radial width on than each of the spaces between the sub-windings.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wicklungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die für eine vergleichsweise hohe Nennleistung ausgebildet ist.The object of the invention is to provide a winding arrangement Specify the type mentioned above for a comparative high rated power is formed.

Die Aufgabe wird bei einer Wicklungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Windungszahl pro Längeneinheit bei den Teilwicklungen derart bemessen ist, dass im Betrieb eine im Wesentlichen gleiche thermische Belastung jeder Teilwicklung auftritt.The task is at the beginning of a winding arrangement mentioned type according to the invention solved in that the number of turns dimensioned per unit length in the partial windings in this way is that the operation is essentially the same thermal stress occurs on each part winding.

Die Erfindung macht sich zunutze, dass die eine und die weitere Teilwicklung im Betrieb aufgrund ihrer baulichen Anordnung unterschiedlich stark gekühlt werden. Dadurch, dass die weitere Teilwicklung von der einen Teilwicklung umgeben ist, kann von ihr Wärme schlecht abgeführt werden, weil sie nur mit schon durch die eine Teilwicklung erwärmter Kühlluft gekühlt werden kann. Da die weitere Teilwicklung den Kernschenkel umgibt, kann auch von innen her aus der weiteren Teilwicklung Wärme nicht über Kühlluft abgeführt werden. Die eine Teilwicklung ist zwar von der Oberspannungswicklung umgeben, allerdings weist der dazwischenliegende Ringkanal im Vergleich zum Zwischenraum zwischen der einen und der weiteren Teilwicklung eine größere radiale Breite auf, so dass die eine Teilwicklung von außen her sehr viel besser gekühlt wird, als die weitere Teilwicklung. Die eine Teilwicklung wird also mit einer höheren Kühlleistung gekühlt als die weitere Teilwicklung, die also eine stärkere thermische Belastung erfährt.The invention takes advantage of one and the other Partial winding in the company due to its structural arrangement cooled to different degrees. Because the further partial winding is surrounded by the one partial winding, heat can be dissipated poorly because it only cooled with cooling air already heated by the partial winding can be. As the further partial winding the core leg surrounds can also from the inside out of the further partial winding Heat cannot be dissipated via cooling air. The one The partial winding is surrounded by the high-voltage winding, however, the ring channel in between points in comparison to the space between one and the other Partial winding on a larger radial width, so that a partial winding cooled much better from the outside than the further partial winding. One part winding is therefore cooled with a higher cooling capacity than the other Partial winding, which means a higher thermal load experiences.

Erfindungsgemäß ist die Windungszahl pro Längeneinheit für jede Teilwicklung daher so gewählt, dass der unterschiedlichen Kühlung der Teilwicklungen jeweils Rechnung getragen wird. Mit anderen Worten: Es wird im Vergleich zum Stand der Technik in die Teilwicklung mehr Windungen gelegt, die besser gekühlt wird. Die zur Verfügung stehende Kühlleistung wird somit besser ausgenutzt und die Wicklungsanordnung ist mit einer höheren elektrischen Nennleistung betreibbar.According to the invention, the number of turns per unit length is for each partial winding is therefore chosen so that the different Cooling of the partial windings taken into account becomes. In other words, it is compared to the state of the Technology in the partial winding more turns, the better is cooled. The available cooling capacity is thus better utilized and the winding arrangement is included operable with a higher electrical power rating.

Im Vergleich dazu ist bei dem Transformator nach dem Stand der Technik die elektrische Nennleistung so gewählt, dass die weitere Teilwicklung thermisch nicht überlastet wird; d.h., dass die Wicklungstemperatur der weiteren Teilwicklung den Grenzwert nicht überschreitet. In diesem Betrieb liegt die Wicklungstemperatur der einen Teilwicklung weit unter der Grenztemperatur, weil sie besser gekühlt wird. In comparison with the transformer according to the state the technology selected the electrical nominal power so that the further partial winding is not thermally overloaded; i.e., that the winding temperature of the further partial winding Limit does not exceed. In this company lies the Winding temperature of a partial winding far below that Limit temperature because it is cooled better.

Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung ist auch besonders gut bei einer Drossel anwendbar, die nur eine einzige Wicklung mit zumindest den beiden Teilwicklungen aufweist. In diesem Fall ist die eine Teilwicklung, die die äußere der Teilwicklungen bildet, nach außen hin frei, so dass ihr von dort stets frische und damit kühlere Kühlluft zugeführt wird. Der Unterschied zwischen der Kühlung von der einen und der Kühlung von der weiteren Teilwicklung ist dadurch besonders ausgeprägt.The formation of the winding arrangement according to the invention is also particularly well applicable to a throttle that only one has only winding with at least the two partial windings. In this case the one part winding is the outer one of the partial windings is free towards the outside, so that from there it is always supplied with fresh and therefore cooler cooling air becomes. The difference between cooling one and the cooling of the further partial winding is thereby particularly pronounced.

Um eine unterschiedliche Windungszahl pro Längeneinheit für die eine und die weitere Teilwicklung zu erreichen, kann die weitere Teilwicklung bei gleicher Windungszahl axial länger sein als die eine Teilwicklung. Die weitere Teilwicklung ragt in diesem Fall stirnseitig aus der einen Teilwicklung heraus. Bei gleichmäßiger Wicklung der Windungen der weiteren Teilwicklung ist aufgrund der größeren axialen Länge eine niedrigere Windungszahl pro Längeneinheit erreicht, als bei der einen Teilwicklung. Vorzugsweise weisen jedoch die Teilwicklungen eine gleiche axiale Länge auf und die Windungszahl der einen Teilwicklung ist größer als die Windungszahl der weiteren Teilwicklung. Durch die gleiche axiale Länge ergibt sich ein kompakter Aufbau der Wicklungsanordnung und es ergibt sich ein geringerer Streufluss des im Betrieb ausbildenden Magnetfeldes als bei einer Ausgestaltung der Teilwicklungen mit unterschiedlicher axialer Länge.To a different number of turns per unit length for To achieve the one and the further partial winding can further partial winding with the same number of turns axially longer be than a partial winding. The further partial winding protrudes in this case, out of the one side of the partial winding. With even winding of the turns of the further partial winding is a lower one due to the greater axial length Number of turns per unit length reached than in one Part winding. However, the partial windings preferably have an equal axial length and the number of turns one part winding is larger than the number of turns of the other Part winding. The same axial length results in a compact structure of the winding arrangement and it results less stray flow of the trainee in the company Magnetic field than in a configuration of the partial windings with different axial lengths.

Die Teilwicklungen können in beliebiger Art und Weise mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel gekühlt werden; beispielsweise können sie mit Öl gekühlt werden, wobei sie innerhalb eines ölgefüllten Kessels angeordnet sind. Das Kühlmittel kann mittels einer Pumpe oder einer gleichwirkenden Einrichtung in eine Strömung versetzt werden, die entlang der Teilwicklungen verläuft, so dass die Teilwicklungen besonders gut gekühlt werden. Die Strömung des Kühlmittels kann sich aber auch von selbst ohne äußere Einwirkung allein aufgrund der Anordnung der Teilwicklungen und der im Betrieb von den Teilwicklungen abgegebenen Wärme einstellen. Bevorzugt sind die Teilwicklungen mittels Luftkühlung kühlbar und dazu stehend angeordnet, wobei der Zwischenraum von Kühlluft durchströmbar ist. Bei dieser Anordnung der Teilwicklungen ergibt sich eine Strömung der Kühlluft im Zwischenraum von selbst allein aufgrund der Abgabe der Wärme durch die Teilwicklungen. Die Strömung kann mit einem Ventilator/Gebläse unterstützt werden. Die Kühlung mit Luft bietet im Vergleich zu anderen Kühlmitteln, beispielsweise Öl den Vorteil eines geringen Wartungsaufwands und eines geringeren Aufwands an Sicherheitsmaßnahmen.The partial windings can be made in any way with one liquid or gaseous coolants are cooled; for example, they can be cooled with oil are arranged within an oil-filled boiler. The Coolant can be pumped or equivalent Facility to be put in a flow along of the partial windings runs so that the partial windings are special be chilled well. The flow of the coolant can but also on its own without external influence the arrangement of the partial windings and the operation of adjust the heat given off by the partial windings. Prefers the partial windings can be cooled by means of air cooling arranged standing, the space between cooling air is flowable. With this arrangement of the partial windings there is a flow of cooling air in the space between even just because of the heat given off by the partial windings. The flow can be done with a fan / blower get supported. The cooling with air offers in comparison to other coolants, such as oil low maintenance and less effort Safety measures.

Bei einer weiteren Ausgestaltung sind zusätzlich weitere Teilwicklungen zwischen der einen Teilwicklung und der einen weiteren Teilwicklung angeordnet, die jeweils untereinander gleiche Windungszahl pro Längeneinheit aufweisen. Diese Anordnung mit fünf Teilwicklungen ist insbesondere von Vorteil, wenn die Wicklungsanordnung als Drosselwicklung einer elektrischen Drossel vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung erfahren die zusätzlichen Teilwicklungen im Betrieb eine weitgehend gleich starke thermische Belastung, so dass sie hinsichtlich der Windungsanzahl pro Längeneinheit nahezu gleich ausgebildet sein können.In a further embodiment, there are additional ones Partial windings between one partial winding and one arranged further partial winding, each with each other have the same number of turns per unit length. This arrangement with five partial windings is particularly advantageous, if the winding arrangement as a choke winding of an electrical Throttle is provided. Learn about this arrangement the additional partial windings in operation largely equally strong thermal load, so they are regarding the number of turns per unit length is almost the same could be.

Die Isolation der Windungen kann mit einem beliebigen dazu geeigneten Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann als Isolationsmaterial eine Flüssigkeit, insbesondere Transformatoröl, oder Gas, insbesondere SF6, zum Einsatz kommen, wobei die Wicklungsanordnung in einem Kessel angeordnet ist. Vorzugsweise ist jedoch jede Teilwicklung trockenisoliert. Zur Trockenisolation kommt als Material beispielsweise Papier oder Kunststoff in Betracht; die Windungen können auch mit Gießharz oder mit einem Klebharz, beispielsweise in Form von Klebharzbändern oder Folien, isoliert sein. Die Trockenisolation bietet im Vergleich zu einer Isolation mit Öl oder Gas den Vorteil eines geringeren Wartungsaufwandes und geringerer Sicherheitsanforderungen.The insulation of the turns can be formed with any suitable material. For example, a liquid, in particular transformer oil, or gas, in particular SF 6 , can be used as the insulation material, the winding arrangement being arranged in a boiler. However, each partial winding is preferably dry-insulated. The material used for dry insulation is, for example, paper or plastic; the windings can also be insulated with casting resin or with an adhesive resin, for example in the form of adhesive resin tapes or foils. Compared to insulation with oil or gas, dry insulation offers the advantage of lower maintenance requirements and lower safety requirements.

Die Erfindung wird anhand eines in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the figure explained in more detail.

In der Figur ist eine Wicklungsanordnung 1, insbesondere für eine Drossel, im Längsschnitt dargestellt. Die Wicklungsanordnung 1 weist fünf Teilwicklungen 2-6 auf, die koaxial ineinander stehend angeordnet sind und sich entlang einer gemeinsamen Achse 7 erstreckt. Dabei bildet die Teilwicklung 2 die äußerste Teilwicklung und die Teilwicklung 6 die innerste Teilwicklung der Wicklungsanordnung 1. Zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten der Teilwicklungen 2,3; 3,4; 4,5; 5,6 ist jeweils ein Zwischenraum 8, 9, 10 bzw. 11 belassen. Zentral von allen Teilwicklungen 2-6 umgeben ist ein Kernschenkel 22 angeordnet, der sich entlang der Achse 7 erstreckt. Bei einer Ausführung der Drossel als "eisenlose Drossel" ist bei Kernschenkel 22 vorhanden.In the figure is a winding arrangement 1, in particular for a throttle, shown in longitudinal section. The winding arrangement 1 has five partial windings 2-6, which are coaxial with one another are arranged standing and along a common Axis 7 extends. The partial winding 2 the outermost part winding and the part winding 6 the innermost Partial winding of the winding arrangement 1. Between two immediately adjacent of the partial windings 2, 3; 3.4; 4.5; 5, 6, a space 8, 9, 10 and 11 is left in each case. A core leg is centrally surrounded by all partial windings 2-6 22 arranged, which extends along the axis 7. If the throttle is designed as "ironless Throttle "is present at core leg 22.

Jede der Teilwicklungen 2-6 weist eine Anzahl von Windungen 12,13,14,15 bzw. 16 auf. Die Windungen 12-16 sind elektrisch gegeneinander mit einer jeweiligen Isolation 17,18,19,20 bzw. 21 isoliert.
Die Teilwicklungen 2-6 sind elektrisch miteinander verbunden, so dass sie gemeinsam eine Wicklung mit Wicklungsanschlüssen 23 und 24 bilden. Each of the partial windings 2-6 has a number of turns 12, 13, 14, 15 and 16, respectively. The turns 12-16 are electrically insulated from one another with a respective insulation 17, 18, 19, 20 and 21.
The partial windings 2-6 are electrically connected to one another so that together they form a winding with winding connections 23 and 24.

Schematisch angedeutet ist ein Gehäuse 25, das die Wicklungsanordnung 1 zum Schutz gegen Staub und Feuchtigkeit umgeben kann.A housing 25, which is the winding arrangement, is indicated schematically 1 to protect against dust and moisture can.

Zur Kühlung der Wicklungsanordnung im Betrieb sind die Zwischenräume 8-11 von Kühlluft 26 durchströmbar. Zusätzlich kann zwischen der innersten Teilwicklung 6 und dem Kernschenkel 22 ein ebenfalls mit Kühlluft 26 durchströmbarer Zwischenraum vorgesehen sein; hier jedoch liegt die innerste Teilwicklung 6 unmittelbar am Kernschenkel 22 an. Weiterhin ist zwischen dem Gehäuse 25 und der äußersten Teilwicklung 2 ebenfalls ein Zwischenraum 27 zur Durchströmung mit Kühlluft 26 belassen sein; das Gehäuse 25 kann aber auch unmittelbar an der äußeren Teilwicklung 2 anliegen. Die Teilwicklungen 2-6 können beispielsweise selbstragend ausgebildet sein. Entsprechende Vorrichtungen zur Abstützung der Teilwicklungen 2-6, sei es gegen ein Rahmengestell oder gegeneinander, sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Teilwicklungen 2-6 können auch fortlaufend mit einem gemeinsamen Wicklungsleiter gewickelt sein, wobei die Zwischenräume 8-11 durch freihaltende Einlagen gebildet sein können.The gaps are used to cool the winding arrangement during operation 8-11 of cooling air can flow through. additionally can between the innermost part winding 6 and the core leg 22 a space through which cooling air 26 can also flow be provided; but here lies the innermost Partial winding 6 directly on the core leg 22. Farther is between the housing 25 and the outermost part winding 2nd also an intermediate space 27 for the flow of cooling air 26 be left; the housing 25 can also directly rest on the outer part winding 2. The partial windings 2-6 can be self-supporting, for example. Appropriate Devices for supporting the partial windings 2-6, be it against a frame or against each other not shown for the sake of clarity. The partial windings 2-6 can also be continuous with a common Winding conductor to be wound, the gaps 8-11 can be formed by free deposits.

Aufgrund ihrer baulichen Anordnung ist die Teilwicklung 2 im Betrieb besser gekühlt als alle anderen Teilwicklungen 3-6. Dies ergibt sich daraus, dass die Teilwicklung 2 nicht von einer anderen Teilwicklung umgeben ist. Von der äußeren Teilwicklung 2 kann also Wärme besonders gut nach außen, also in Richtung zum Gehäuse 25 hin, abgegeben werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Gehäuse 25 aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet ist. Die innerste Teilwicklung 6 ist zwar von der Teilwicklung 5 umgeben, umgibt allerdings selbst keine weitere Teilwicklung und kann daher gut Wärme nach innen, also in Richtung zum Kernschenkel 22, abgeben. Daher ist die innerste Teilwicklung 6 am zweitbesten kühlbar. Der Kernschenkel 22 ist in der Regel aus Transformatorblech oder anderen magnetisierbaren Materialien ausgeführt, die in der Regel gleichzeitig gute Wärmeleiter sind.Due to their structural arrangement, the partial winding 2 is in the Operation better cooled than all other partial windings 3-6. This results from the fact that the partial winding 2 is not of is surrounded by another partial winding. From the outer part winding 2 can heat particularly well to the outside, so in Direction to the housing 25 are given. This is particularly so then the case when the housing 25 is made of a good thermally conductive material is formed. The innermost part winding 6 is surrounded by the partial winding 5, surrounds however, no further partial winding itself and can therefore good heat inwards, i.e. towards the core leg 22, submit. Therefore, the innermost part winding 6 is the second best cooled. The core leg 22 is usually made of transformer sheet metal or other magnetizable materials, which are usually good heat conductors at the same time.

Die Teilwicklungen 3-5 hingegen sind jeweils von einer Teilwicklung umgeben und umgeben selbst ebenfalls eine andere Teilwicklung. Beispielsweise wird die Teilwicklung 3 von der Teilwicklung 2 umgeben und umgibt selbst die Teilwicklung 4. Durch ihre bauliche Anordnung Dadurch sind also die Teilwicklungen 3-5 jeweils zwischen im Betrieb ebenfalls wärmeerzeugenden Teilwicklungen angeordnet, so dass aus diesen Teilwicklungen 3-5 die Wärme am schlechtesten abgeführt werden kann.The partial windings 3-5, however, are each of a partial winding surround and surround yourself as well Part winding. For example, the partial winding 3 of the Partial winding 2 surrounds itself and surrounds the partial winding 4. Due to their structural arrangement, this means that the partial windings are 3-5 each between those that also generate heat during operation Partial windings arranged so that these part windings 3-5 the heat is dissipated worst can.

Die äußere Teilwicklung 2 und die innere Teilwicklung 6 sind also allein aufgrund ihrer baulichen Anordnung jeweils mit einer höheren Kühlleistung kühlbar als die Teilwicklungen 3-5.The outer part winding 2 and the inner part winding 6 are So with their structural arrangement alone with a higher cooling capacity than the partial windings 3-5.

Um dieser unterschiedlichen Kühlbarkeit der Teilwicklungen 2-6 Rechnung zu tragen, ist die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit ΔL für jede der Teilwicklungen 2-6 derart bemessen, dass im Betrieb bei allen Teilwicklungen 2-6 eine im Wesentlichen gleiche thermische Belastung auftritt. Dadurch wird im Betrieb jede der Teilwicklungen 2-6 auf eine nahezu gleiche Wicklungstemperatur erwärmt. Die geeignete Windungszahl pro Längeneinheit für jede der Teilwicklungen 2-6 kann experimentell ermittelt oder mittels Berechnungen bestimmt werden. Im vorliegenden Fall weist die Teilwicklung 2 eine Windungszahl von 3 pro Längeneinheit auf, die Teilwicklungen 3-5 weisen jeweils eine Windungszahl von 2 pro Längeneinheit ΔL auf und die Teilwicklung 6 weist eine Windungszahl von 2,5 pro Längeneinheit ΔL auf. Durch diese Bemessung der Windungszahl pro Längeneinheit ΔL für jede der Teilwicklungen, wird berücksichtigt, dass die äußerste Teilwicklung 2 am besten gekühlt wird, die innerste Teilwicklung 6 am zweitbesten gekühlt wird und die Teilwicklungen 3-5 gleichermaßen am schlechtesten gekühlt werden. Die Teilwicklungen 2 und 6 sind also mit einer höheren Windungsanzahl pro Längeneinheit ΔL ausgestattet.To this different coolability of the partial windings 2-6 The number of turns per unit length must be taken into account Dimension ΔL for each of the partial windings 2-6 in such a way that in operation with all partial windings 2-6 essentially one same thermal load occurs. Thereby is in operation each of the partial windings 2-6 to an almost same winding temperature warmed. The appropriate number of turns can be 2-6 per unit length for each of the partial windings determined experimentally or determined by means of calculations become. In the present case, the partial winding 2 has one Number of turns of 3 per unit length, the partial windings 3-5 each have a number of turns of 2 per unit length ΔL and the partial winding 6 has a number of turns 2.5 per unit of length ΔL. By dimensioning the number of turns per unit length ΔL for each of the partial windings, it is taken into account that the outermost partial winding 2 on is cooled best, the innermost part winding 6 second best is cooled and the partial windings 3-5 alike worst cooled. The partial windings 2 and 6 are with a higher number of turns per unit length ΔL equipped.

Da die Teilwicklungen 2-6 alle eine gleiche axiale Länge aufweisen, ergeben sich unterschiedliche Windungszahlen für die Teilwicklungen 2-6. Teilwicklung 2 weist insgesamt 14 Windungen 12 auf, die Teilwicklung 6 weist 12 Windungen 16 auf, und die Teilwicklungen 3-5 weisen jeweils 10 Windungen 13,14 bzw. 15 auf. Hierbei ergibt sich eine Gesamtwindungszahl von 56. Bei einer Gesamtwindungszahl von 228 könnte die Teilwicklung 2 insgesamt 57 Windungen 12, die Teilwicklung 6 insgesamt 51 Windungen 16 und die Teilwicklungen 3-5 jeweils 40 Windungen 13, 14 bzw. 15 aufweisen. Eine solche Wicklungsanordnung ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.Since the partial windings 2-6 all have the same axial length, there are different numbers of turns for the Partial windings 2-6. Part winding 2 has a total of 14 turns 12, the partial winding 6 has 12 turns 16, and the partial windings 3-5 each have 10 turns 13, 14 or 15 on. This results in a total number of turns of 56. With a total number of turns of 228 the partial winding 2 a total of 57 turns 12, the partial winding 6 a total of 51 Turns 16 and the partial windings 3-5 40 turns each 13, 14 and 15, respectively. Such a winding arrangement is not shown for the sake of clarity.

Die Teilwicklungen 2-6 könnten auch eine gleiche Anzahl von Windungen 12,13,14,15 bzw. 16 aufweisen, allerdings würde die Teilwicklung 6 dann eine größere axiale Länge aufweisen als die Teilwicklung 2. Ebenso würden in diesem Fall die Teilwicklungen 3-6 eine größere Länge als die Teilwicklung 2 und als die Teilwicklung 6 aufweisen. Die Teilwicklungen 3-5 würden also stirnseitig aus der Teilwicklung 2 herausragen.The partial windings 2-6 could also be an equal number of Have turns 12, 13, 14, 15 and 16, however, the Partial winding 6 then have a greater axial length than the partial winding 2. The partial windings would also be the same in this case 3-6 a greater length than the partial winding 2 and have as the partial winding 6. The partial windings 3-5 would protrude from the end of the partial winding 2.

Ebenso kann die Wicklungsanordnung 1 - wie auch schon oben erwähnt - eine Drosselwicklung einer elektrischen Drossel bilden, ebenso kann sie als Transformatorwicklung, insbesondere eines elektrischen Transformators, die Unterspannungswicklung ausgeführt sein. In diesem Fall weist die Wicklungsanordnung 1 beispielsweise nur zwei Teilwicklungen auf, die beide gemeinsam unter Belassung eines Ringkanals von der Oberspannungswicklung umgeben sind oder zwischen denen koaxial die Oberspannungswicklung angeordnet ist.Likewise, the winding arrangement 1 - as already above mentioned - a choke winding of an electric choke form, it can also as a transformer winding, in particular of an electrical transformer, the undervoltage winding be executed. In this case, the winding arrangement 1, for example, only two partial windings that both together leaving a ring channel of the High voltage winding are surrounded or coaxial between them the high-voltage winding is arranged.

Die Teilwicklungen 2-6 können, wie dargestellt, als Drahtwicklungen ausgebildet sein. Die Teilwicklungen 2-6 können allerdings auch als Bandwicklungen ausgeführt, wobei die Windungen mit einem Band aus einem Metall gebildet sind. Speziell kommen bei einer Bandwicklung Aluminiumbänder für die Bildung einer Teilwicklung 2-6 in Betracht.The partial windings 2-6 can, as shown, as wire windings be trained. The partial windings 2-6 can however also designed as tape windings, with the windings are formed with a band of a metal. specially come with a tape winding aluminum tapes for the Formation of a partial winding 2-6 into consideration.

Claims (5)

Elektrische Wicklungsanordnung (1) mit einer Teilwicklung (2), die zumindest eine weitere Teilwicklung (6, 3-5)unter Belassung eines Zwischenraums (8, 9-11) koaxial umgibt und mit dieser elektrisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Windungszahl pro Längeneinheit (ΔL) bei den Teilwicklungen (2, 6, 3-5) jeweils derart bemessen ist, dass im Betrieb eine im Wesentlichen gleiche thermische Belastung jeder Teilwicklung (2, 6, 3-5) auftritt.Electrical winding arrangement (1) with a partial winding (2) which coaxially surrounds at least one further partial winding (6, 3-5) leaving an intermediate space (8, 9-11) and is electrically connected to it,
characterized in that
the number of turns per unit length (ΔL) in the partial windings (2, 6, 3-5) is in each case dimensioned such that an essentially identical thermal load on each partial winding (2, 6, 3-5) occurs during operation. Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Teilwicklungen (2-6) eine gleiche axiale Länge aufweisen und die Windungszahl der einen Teilwicklung (2) größer als die Windungszahl der weiteren Teilwicklung (6, 3-5) ist.Electrical winding arrangement (1) according to claim 1,
characterized in that
the partial windings (2-6) have the same axial length and the number of turns of the one partial winding (2) is greater than the number of turns of the further partial winding (6, 3-5). Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Teilwicklungen (2, 6, 3-5) mittels Luftkühlung kühlbar sind und dazu stehend angeordnet sind, wobei der Zwischenraum (8-11) von Kühlluft durchströmbar ist.Electrical winding arrangement (1) according to claim 1 or 2,
characterized in that
the partial windings (2, 6, 3-5) can be cooled by means of air cooling and are arranged standing up to it, cooling air being able to flow through the intermediate space (8-11). Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich weitere Teilwicklungen (3-5) zwischen der einen Teilwicklung und der einen weiteren Teilwicklung (6) angeordnet sind und jeweils untereinander gleiche Windungszahl pro Längeneinheit (ΔL) aufweisen. Electrical winding arrangement (1) according to one of Claims 1 to 3,
characterized in that
in addition, further partial windings (3-5) are arranged between one partial winding and one further partial winding (6) and each have the same number of turns per unit length (ΔL). Elektrische Wicklungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Teilwicklung (2-6) trockenisoliert ist.Electrical winding arrangement (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
each partial winding (2-6) is dry insulated.
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