Welche Eigenschaften haben die drei häufig verwendeten Wicklungskonfigurationen bei Transformatoren?

a. Eigenschaften der Y-förmigen Wicklung: Die Y-förmige Wicklung weist einen Wicklungsstrom auf, der dem Leitungsstrom entspricht, und verfügt über einen größeren Drahtquerschnitt, was eine hervorragende mechanische Festigkeit gewährleistet. Die Wicklungsspannung entspricht dem 1/√3-Fachen der Leitungsspannung, wodurch weniger Windungen erforderlich sind und weniger Isolierung erforderlich ist. Der hohe Füllfaktor des Leiters ermöglicht eine abgestufte Isolierung. Durch den hohen Füllfaktor ist die Kapazität zwischen den Windungen höher, was zu einer gleichmäßigen Verteilung der Stoßspannung führt. Zusätzlich kann der Sternpunkt geerdet und so ein Vierleitersystem realisiert werden. Der Hauptnachteil dieser Konfiguration ist das Fehlen einer Umlaufschleife für den Strom der dritten Harmonischen.

b. D-förmige Wicklungseigenschaften: Die D-förmige Wicklung weist die entgegengesetzten Eigenschaften der Y-förmigen Wicklung auf.

c. Z-förmige Wicklungseigenschaften: Die Z-förmige Wicklung hat dieselben Vorteile wie die Y-förmige Wicklung, weist aber 15.5 % mehr Windungen auf. Obwohl die Z-förmige Wicklung keinen Umlaufkreis für die dritte Harmonische besitzt, sind die Spannungen der dritten Harmonischen in den beiden Halbwicklungen selbst bei Vorhandensein eines Flusses der dritten Harmonischen im Kern gleich groß und in entgegengesetzter Richtung. Daher treten keine Spannungen der dritten Harmonischen zwischen den Leitungsanschlüssen und dem Neutralpunkt auf.

Zu den Vorteilen der Z-förmigen Wicklung gehören gleiche und entgegengesetzte magnetische Potenziale in den beiden Halbwicklungen bei Stoßströmen. Wenn also eine Seite der Wicklung einer Stoßüberspannung ausgesetzt ist, induziert die andere Seite keine Überspannung. Aufgrund einer 30°-Phasenverschiebung zwischen den Spannungsvektoren der beiden Halbwicklungen erhöht sich jedoch der effektive Materialverbrauch für die Wicklung um 15.5 %, was zu größeren Eisenkernen und höheren Kosten führt. Daher werden Z-förmige Wicklungen typischerweise nur auf der Niederspannungsseite eingesetzt.

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