Wie erklärt sich bei konzentrischer Anordnung die Verteilung des Streuflusses in den Wicklungen und die daraus resultierenden elektromagnetischen Kräfte?

Bei einer konzentrischen Anordnung mit Doppelwicklung ist der Streufluss im Allgemeinen geringer als bei einer konzentrischen Anordnung mit einfacher Wicklung. Bei einer konzentrischen Anordnung mit Mehrfachwicklung ist er sogar noch geringer. Die Streuflussverteilung wird am Beispiel einer konzentrischen Anordnung mit Doppelwicklung und einfacher Wicklung veranschaulicht.

Bei einer Doppelwicklung sind die Stromrichtungen entgegengesetzt. Angenommen, der Strom der Niederspannungswicklung fließt nach außen (dargestellt durch ⊙) und der Strom der Hochspannungswicklung nach innen (dargestellt durch ×), dann muss der Streufluss zwischen ihnen (dargestellt durch gestrichelte Linien) gemäß der Rechte-Hand-Regel nach oben gerichtet sein.

Der Streufluss kann der Einfachheit halber in zwei Komponenten unterteilt werden: axialen (vertikalen) und radialen (horizontalen) Streufluss. Der axiale Streufluss ist vertikal, während der radiale Streufluss durch die Streuung des Streuflusses nach außen am oberen Ende der Wicklung und die Konvergenz nach innen am unteren Ende entsteht, wodurch eine horizontale Komponente entsteht. Gemäß der Linke-Hand-Regel erzeugt der axiale Streufluss radiale elektromagnetische Kräfte, während der radiale Streufluss axiale elektromagnetische Kräfte erzeugt.

Axialer Streufluss verursacht eine radiale Spannung nach außen auf die äußere Hochspannungswicklung, was eine Vergrößerung des Durchmessers der Hochspannungswicklung erforderlich macht. In Umfangsrichtung wirkt eine Zugspannung auf die Wicklung, der die Wicklungsleiter standhalten müssen. Umgekehrt verursacht axialer Streufluss einen radialen Druck nach innen auf die innere Niederspannungswicklung, der die Wicklung in Umfangsrichtung komprimiert. Bei Konstruktion und Fertigung müssen Vorkehrungen getroffen werden, um Instabilität und Verformung dieser Wicklung zu vermeiden.

Radialer Streufluss führt dazu, dass sowohl Hoch- als auch Niederspannungswicklungen axialen Druck nach innen erfahren. Diese Kraft wirkt als Druckkraft auf die Wicklung, wobei die Leiter an beiden Enden die größte Kraft aushalten. Die Druckkraft auf die Abstandshalter ist die Resultierende der auf die Leiter wirkenden Kräfte und erreicht in der Mitte der Wicklung ihr Maximum. Die durch diese Kräfte in den Leitern und Abstandshaltern erzeugte Spannung muss auf einen akzeptablen Bereich begrenzt werden. Bei Abstandshaltern aus ölgetränkter, laminierter Pappe sollte die zulässige Druckspannung unter 39.2 MPa liegen.

Darüber hinaus sind die erzeugten axialen Drücke und Spannungen aufgrund von Variationen in der Wicklungshöhe, Ungleichgewichten in den Windungen und der Entfernung von Abgriffssegmenten denen in einer verschachtelten Anordnung ähnlich.

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