Scheibenwicklungen

Senkrecht zur Kernachse gewickelte Windungen, die einzelne, in Reihe geschaltete Scheiben bilden. Spezielle Ölkanäle zwischen den Scheiben sorgen für eine effektive Kühlung. Für eine bessere Verteilung der Impulsspannung sind verschachtelte Konfigurationen erhältlich.

DW

Entwurfsbegründung

Scheibenwicklungen zeichnen sich durch senkrecht zur Kernachse gewickelte Windungen aus, die einzelne, in Reihe geschaltete und entlang der axialen Richtung angeordnete Scheiben bilden. Durch Abstandshalter zwischen benachbarten Scheiben werden spezielle Ölkanäle geschaffen, die eine hocheffektive und geometrisch vorhersehbare Kühlung über die gesamte Höhe der Wicklung ermöglichen.

Diese Konstruktion wird vor allem bei Hochspannungsanwendungen eingesetzt, bei denen die Kombination aus hoher dielektrischer Spannung, Impulsspannungsleistung und mechanischer Widerstandsfähigkeit bei Kurzschlusskräften eine Wicklungsgeometrie erfordert, die der Lagenkonstruktion überlegen ist. Scheibenwicklungen können entweder mit rechteckigen Leitern oder mit durchgehend transponierten Kabeln (CTC) hergestellt werden, wobei die Wahl des Leiters von der Stromstärke und den zusätzlichen Verlustanforderungen der jeweiligen Konstruktion abhängt.

Durch verschachtelte Scheibenkonfigurationen kann die Serienkapazität der Wicklung deutlich erhöht werden. Dies verändert die anfängliche Spannungsverteilung unter Blitzimpulsbedingungen und bringt sie näher an die gleichmäßige Verteilung heran. Dadurch wird die Spannungskonzentration in den Endscheiben verringert und die Impulsfestigkeit der gesamten Wicklung verbessert.

Wichtige technische Merkmale

Serie Disc Architektur

Einzelne Scheiben, die in axialer Richtung in Reihe geschaltet sind, verteilen die gesamte Wicklungsspannung gleichmäßig über den Scheibenstapel und sorgen so für eine kontrollierte Spannung zwischen den Scheiben unter allen Betriebsbedingungen.

Verschachtelte Konfiguration

Die Verschachtelung benachbarter Scheibenwindungen erhöht die Serienkapazität der Wicklung und verbessert so die anfängliche Spannungsverteilung unter Blitzeinwirkung (BIL) – ein kritischer Parameter für Transformatoren in hohen Spannungsklassen.

Axiale Ölkanalkühlung

Durch Abstandshalter zwischen benachbarten Scheiben entstehen geometrisch definierte axiale Ölkanäle, die eine gleichmäßige Verteilung des Ölstroms und einen vorhersehbaren Temperaturgradienten über die gesamte Wickelhöhe gewährleisten.

Short-Circuit Withstand

Die Scheibengeometrie verteilt die axialen und radialen elektromagnetischen Kräfte auf eine große Anzahl von Leiterschnittstellen und sorgt so für eine überlegene mechanische Kurzschlussfestigkeit im Vergleich zur Lagenkonstruktion bei gleicher Spannung und Leistung.

Technische Anmerkung

Verflechtung und Impulsleistung – Die anfängliche Spannungsverteilung in einer Scheibenwicklung unter Impuls wird durch das Verhältnis von Serien- zu Erdkapazität (α-Faktor) bestimmt. Standard-Scheibenwicklungen haben von Natur aus eine ungleichmäßige Anfangsverteilung, wodurch sich die Belastung auf die Scheiben am Leitungsende konzentriert. Durch die Verflechtung wird die Windungsreihenfolge innerhalb jeder Scheibe neu angeordnet, um die Serienkapazität zu erhöhen, ohne die elektrischen Parameter der Wicklung zu verändern, wodurch der Verteilungskoeffizient Kd näher an 1,0 heranrückt. Der erforderliche Verschachtelungsgrad wird während der elektromagnetischen Designphase auf der Grundlage der BIL-Klasse und der Kapazitätsgeometrie der Wicklung bestimmt.

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