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Wicklungsausbildung bei Synchrongeneratoren
Bei über einen grösseren Frequenzbereich regelbaren Synchrongeneratoren, insbesondere Mittelfrequenzgeneratoren, treten bei den höheren Frequenzen und geschwächtem Erregerfeld infolge der relativ verstärkten Ankerrückwirkung und des erhöhten Streuspannungsabfalls grosseAbweichungen der Spannungs- kurve von der Grundharmonischen auf. DieseAbweichungen steigen ungefähr linear mit der Frequenz. Ein vorgeschalteter Regeltransformator oder Drehregler, der den Betrieb der Maschine mit voller Erregung auch bei den höheren Frequenzen erlauben würde, wobei die dann höhere Spannung des Generators auf die Nennspannung transformiert wird, würde die Verhältnisse noch weiter verschlechtern und eine umfangreiche zusätzliche Einrichtung erfordern.
Für Mittelfrequenzgeneratoren der Wechselpoltype, die als Schweissgeneratoren für Ein-und Mehrstellenschweissbetrieb und für Tiefeinbrandschweissung verwendet werden, ist es bekannt, die StÅanderwick-
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generator bei Zweistellenschweissbetrieb mit zwei Wicklungsteilen in Parallelschaltung, wobei Drehzahl und Frequenz die doppelten Werte wie bei Einstellenschweissbetrieb erreichen, bei dem beide Wicklungsteile in Serie geschaltet sind. Zufolge der Umschaltung ist keine wesentliche Feldänderung erforderlich, als Nebeneffekt bleiben auch Form und Grösse des Potier'schen Dreieckes im wesentlichen gleich.
Für Synchrongeneratoren mit stetig veränderbarer Frequenz, wie sie beispielsweise für Prüfstände verwendet werden, würde jedoch eine Umschaltung der Ständerwicklung bei dem Doppelten der niedersten Frequenz eine für die Kurvenform der Spannung unzulässige Vergrösserung des Potier'schen Dreieckes am Ende des Frequenzbereiches jeder Stufe bedeuten.
Gegenstand der Erfindung ist eine Wicklungsausbildung bei Synchrongeneratoren, insbesondere Mittelfrequenzgeneratoren mit über einen grösseren Bereich regelbarer Frequenz und für zwei Frequenzbereiche ausgelegter Wicklung. Die oben erwähnten Nachteile sind erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass im unteren Frequenzbereich jeweils zwei Wicklungsteile und im oberen Frequenzbereich jeweils drei Wicklungsteile parallelgeschaltet sind. Dadurch ist die Vergrösserung des Potier'sehen Dreieckes derart begrenzt, dass sich die Kurvenform der Spannung nur in zulässigem Ausmass verändert.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Wicklungsausbildung für einen MittelfrequenzDrehstromgenerator mittlerer Leistung mit beispielsweise von 1400 bis 3000 Hz regelbarer Frequenz ist in den Figllren der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt die Schaltung der Wicklungsteile der Phase U-X für den unteren Frequenzbereich. Die Wicklung besteht beispielsweise aus vier Teilen 1 mit je 1/6 sowie vier Teilen 2 mit je 1/12 der Leiterzahl einer Phase. Die vier Wicklungsteile 1 sind jeweils paarweise paral-
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durch die Schalter 6,7 und 8 unterbrochen sind.
Beim Übergang auf den oberen Frequenzbereich werden die Schalter 3,4 und 5 geöffnet und die Schalter 6,7 und 8 geschlossen. Dadurch sind, wie in Fig. 2 dargestellt, jeweils drei Wicklungsteile
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parallelgeschaltet. Damit sinken bei derselben Frequenz Streuspannungsabfall und Ankerrückwirkung in- folge des geringeren Strombelages. Der Oberwellenanteil der Spannungskurve geht bei der Umschaltung im Verhältnis der Windungszahlen, also auf etwa 2/3 zurück.
Drei derartige Phasenwicklungen U-X, V-Y, W-Z werden beim erfindungsgemässen MittelfrequenzDrehstromgenerator in Sternschaltung cder in Dreieckschaltung angeordnet, wie in den Fig. 3 und 4 angedeutet. Eine Umschaltung von Stern- auf Dreieckschaltung kann gleichfalls vorgesehen werden. Vorteilhaft werden beim Drehstromgenerator dieSchalter 3-8 jeweils dreipolig ausgeführt. Weiters ist es günstig, alle für die Umschaltung der Teilwicklungen wesentlichen Klemmen aus dem Generator herauszu- führen und alle Schalter 3-8 in einem Schaltschrank gemeinsam anzuordnen.
In Fig. 5 sind Kennlinien zur Erläuterung der Vorteile der erfindungsgemässen Umschaltung der Wicklungsreile abgebildet. Die Kennlinien beziehen sich auf den oben beschriebenen Drehstromgenerator in Sternschaltung. Bei den Leerlaufkennlinien 9,10 und 11 sind jeweils zwei Wicklungsteile parallelgeschal- tet ; Leerlaufkennlinie 9 gilt für 1400 Hz, 10 für 2000 Hz und 11 für 3000 Hz. Aus den zugehörigen Potier'sehen Dreiecken 9', 10 und 11'ist die Zunahme der Streuspannungsabfälle bei steigender Frequenz deutlich erkennbar, ebenso wie aus den zugehörigen Regulierkurven 9", 10"und 11"die Abnahme des Erregerstromes ie'Die Regulierkurven und die Potier'sehen Dreiecke sind für den Leistungsfaktor 0,8 gezeichnet.
Erfindungsgemäss werden im oberen Frequenzbereich jeweils drei Teilwicklungen parallelgeschaltet, hier beispielsweise bei 2000 Hz. Für diese Frequenz ergibt sich die Leerlaufkennlinie 12, das Potier'sche Dreieck 12'und die Regulierkurve 12". Bei einer Steigerung der Frequenz auf 3000 Hz gelangt man zur Leerlaufkennlinie 13, die hier mit der Leerlaufkennlinie 10 zusammenfällt. Der Vergleich der Potier ; schen Dreiecke 11'und 13'"zeigt deutlich die durch die Parallelschaltung dreier Wicklungsteile bewirkte Herabsetzung des Streuspannungsabfalles JXs gegenüber der Parallelschaltung zweier Wicklungstei- le ; analog ist der Vergleich der Potier'schen Dreiecke 10'und 12', beide für 2000 Hz gültig, möglich.
Der Vergleich der jeweils zugehörigen Regulierkurven 11"und 13"bzw. 10"und 12"zeigt die Erhöhung des Erregerstromes ie durch die Umschaltung. Insgesamt ergibt sich eine wesentliche Verringerung des Oberwellenanteiles der Spannungskurve.
Selbstverständlich ist die Anwendung der Erfindung nicht auf Drehstrom allein beschränkt, sondern auch für jede andere beliebige Phasenzahl möglich, insbesondere für Einphasen-Wechselstrom.