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Anordnung zur Kompensation der Wickelkopfstreufeder elektrischer maschinen.
Zur Vermeidung unzulässiger Erwärmungen von massiven Teilen elektrischer Maschinen durch die von den Wickelkopffeldern erzeugten Wirbelströme. hat man bereits vorgeschlagen. die gefährdeten Teile aus unmagnetischem Material herzustellen. Anderseits hat man bei solchen Wicklungen. deren Wickelköpfe ein in Richtung der maschinenachse verlaufendes starkes Feld erzeugen. koaxial zur Maschinenwelle angeorduete Kurzschlussringe vorgeschen. All diese Anordnungen haben den Nachteil, dass die von den Wickelkopffeldern umgesetzte Energie nicht weiter verwertet wird und dementsprechend als Verlust angesehen werden muss. Dadurch wird aber auch der Wirkungsgrad solcher Maschinen ungünstig beeinflusst.
Durch die Erfindung wird nun die nutzbringende Verwertung der von den Wickelkopffeldern umgesetzten Energie und damit auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Maschine ermöglicht. Hiezu werden nach der Erfindung mit den Wickelkopffeldern transformatorisch verkettete Zusatzwicklungen vorgesehen, an deren Klemmen passend gewählte Stromverbraucher (Hilfsantriebe, ErregerCompoundwicklung usf.) anschliessbar sind. Diese können naturgemäss an einem beliebigen Ort aufgestellt werden und beliebigen gewünschten Zwecken dienen. Die Zusatzwicklungen liefern einphasigen Wechselstrom. Man kann jedoch bei gecigneter Anordnung und Schaltung der Zusatzwieklungen auch
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angeschlossen werden, dessen abgegebene Wärmemenge beliebigen Zwecken nutzbar gemacht werden kann.
Legt man auf die Verwertung dieser Energie keinen Wert, so erreicht man dabei noch immerhin den Vorteil, dass die Wärmeumsetzung ausserhalb der Maschine vor sich geht. wodurch die Kühlung der Maschine und des Heizwiderstandes wesentlich erleichtert wird.
Die Zeichnugn zeigt einge Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Fig. 1 sind die Wickelköpfe 1, II. III einer dreiphasigen. verteilten Wicklung, für eine vierpolige maschine dargestellt, wobei in vereinfachter Darstellung der Statorumfang als Gerade angenommen ist. Wie daraus ersichtlich, treten dabei verschiedene charakteristische Abschnitte auf. Einerseits sind Abschnitte (b, d, t, 71, k, m) vor-
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proportional sein. In Fig. 2 sind die den einzelnen Abschnitten entsprechenden resultierenden Wickelkopffelder gezeichnet, wobei nach Fig. 3 s'leiche Belastung der drei Phasen und Phasenverschiebungs. winkel von 12'.)''angenommen sind.
Die zur Kompensation der Wickelkopffelder dienenden Zusatzwicklungen können im Sinne der Erfindung verschieden angeordnet sein. Eine Anordnung ist. dass jede Zusatzwicklung nur mit dem Stirnstreufeld eines einzigen Abschnittes oder eines Teiles davon verkettet ist, wie z. B. in Fig. 1 die Wicklung' bloss mit dem Stirnfeld E des Abschnittes e. Man wird nun entweder in jedem Abschnitt
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Erfindung so geschehen, dass sich die im Inneren induzierten Spannungen unterstützen. In Fig. 6 ist dieser Fall beispielsweise dargestellt. Die Zusatzwicklung 3 umfasst die Abschnitte a. b, c und wird vom
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sich daher gegenseitig aufheben, wenn die Zusatzwicklungen so in Serie geschaltet würden, dass ihr Windungssinn gleich bliebe.
Eine Kompensation der Streufelder wäre naturgemäss dabei nicht möglich. Bei der in Fig. 6 gezeichneten Verbindung der Zusatzwieldungen jedoch addieren sich die von den Feldern P und Q erzeugten Spannungen, so dass die Streufelder beider Abschnittsgruppen kompensiert werden.
Bei der beschriebenen Wicklungsart ergeben alle Streufelder der Wiekelköpfe zusammengenommen im wesentlichen kein resultierendes in Richtung der Maschinenachse verlaufendes Gesamtfeld, weil die geometrische Summe aller über den einzelnen Abschnitten entstehenden Felder Null ist. Andere Verhältnisse ergeben sich jedoch bei den sogenannten gehäuften Wicklungen, wie z. B. Mehrphasenwicklungen mit einer invertierten Phase. Die Fig. 7 zeigt schematisch eine solche Wicklung ; gegenüber der Wicklung nach Fig. 1 verlaufen hier die Wiekelköpfe der Phase IN in umgekehrter Richtung, weshalb auch der in diesen Wickelköpfen fliessende Strom umgekehrt gerichtet ist. Das Strom-bzw. FelddiagTamm ist dann unter den gleichen Bedingungen wie bei Fig. 3 in Fig. 9 gezeichnet.
Bildet man nun wie nach Fig. 2 wieder die den einzelnen Abschnitten entsprechenden Felder und dann deren geometrische Summe, so ergibt sieh eine Resultierende von mehrfachem Wert des Feldes eines Abschnittes. Mit andern Worten, es entsteht bei derartigen Wicklungen ein starkes Feld in Richtung der Maschinenachse, welches unerwünschte Wirbelstrombildungen sogar in fernab liegenden Eisenteilen hervorrufen kann. Bei solchen Wicklungsanordnungel1 können die Zusatzwicklungen naturgemäss in ganz der gleichen Weise angeordnet werden wie im Vorigen beschrieben. Eine weitere Möglichkeit besteht aber darin, die Hilfswicklung mit sämtlichen Abschnittsfeldern, d. h. also mit dem von den gesamten Wickelköpfen herrülrenden resultierenden Felde zu verketten.
Jede Zusatzwicklung wird dabei zweckmässig koaxial zur Maschinenwelle angeordnet. Ein derartiges Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 7. Bei diesem ist beispielsweise eine Zusatzwicklung 6 vorgesehen, man kann natürlich auch mehrere derartige Wicklungen vorsehen, die dann zweckmässig so in Serie geschaltet sind, dass sich die in ihnen induzierten Spannungen addieren.
Die Zusatzwicklungen können im Sinne der Erfindung an oder zwischen den Wickelköpfen bzw. an deren Versteifung oder an den den Wickelköpfen zugekehrten Seiten der vor Wirbelströmen zu schützenden massiven Eisenteile der Maschinen, also z. B. auf der Innenseite der Gehäusedeckel f. Fig. 8). angeordnet sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Kompensation der Wiekelkopfstreufelder elektrischer Maschinen mit Zusatz- wicklungen, die mit den Streufeldern transformatorisch verkettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzwicklungen offene Wicklungen sind. an die Stromverbraucher anschliessbar bzw. angeschlossen sind.