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P olums chaltbare Dr eiphas enwe chselstrommas chine
Die Erfindung betrifft polumschaltbare elektrische Wechselstrommaschinen, insbesondere deren Drei- phasenwicklungen.
Polumschaltbare Induktionsmotoren, welche zwei wählbare Polzahlen und demnach zwei Drehzahlen aufweisen, die im umgekehrten Verhältnis zu den wählbaren Polzahlen stehen, sind bekannt und werden in weitem Masse angewendet. Am meisten bekannt sind Maschinen, welche zwei im Verhältnis 2 : 1 stehende Polzahlen liefern, jedoch sind auch Maschinen bekannt, die ein Verhältnis 3 : 1 aufweisen.
Die mit dem Verhältnis 2 : 1 arbeitende Maschine, auch als Dahlandermaschine bekannt, besitzt Schaltverbindungen, die von den Endpunkten und den Mittelpunkten der drei Phasenwicklungen nach aussen führen, um wählbare Serienschaltungen parallelgeschalteter Phasenwicklungshälften herstellen zu können, wobei der eine Schaltzustand die doppelte Polzahl in jeder Phase hinsichtlich des andern Schaltzustands aufweist.
Die mit dem Verhältnis 3 : 1 arbeitende Maschine besitzt ebenfalls Schaltungsverbindungen, die von den Phasenwicklungen nach aussen führen, um wählbare Serien-oder Parallelverbindungen der Phasenwicklungsdrittel und die entsprechende Polzahl für jede Phase herstellen zu können.
Diese Technik des Serien-Parallelschaltens kann ausgebaut werden, um auch andere Polzahlverhältnisse zu schaffen. Zumindest theoretisch könnte jede Spule der Phasenwicklung durch Schaltverbindungen gesondert nach aussen geleitet werden, auf welche Weise eine grosse Zahl verschiedener Serien-Parallelkombinationen und eine entsprechende Zahl wählbarer Polzahlen geschaffen werden würde, was in ähnlicher Weise auch für die beiden andern Phasenwicklungen möglich wäre.
Demgemäss ist in der technischen und in der Patentliteratur eine grosse Zahl von Maschinen beschrieben worden, die, obgleich sie nicht eine extreme Herausleitung zu jeder Spule empfehlen, doch mit zahlreichen Schaltverbindungen arbeiten, um so alternative, in verschiedenen Verhältnissen, einschliesslich von Verhältnissen die kleiner sind als 2 : 1, stehende Polzahlen für jede Phasenwicklung zu schaffen.
Für die Bedürfnisse der Praxis bestehen gegen das Herausführen zahlreicher Leitungen Einwände, so dass solche Maschinen nicht in dem Masse verwendet werden, wie dies für Maschinen der Fall ist, deren Polzahlverhältnisse 2 : 1 und 3 : 1 betragen.
In einer Abhandlung, welche sich "Induction-Motor Speed Changing by Pole-Amplitude Modulation" betitelt und von G. H. Rawcliffe u. a. stammt und in "The Proceedings of the Institution of Electrical Engineers", Bd. 105, Teil A, August 1958, veröffentlicht wurde, ist ein Verfahren des Polwechsels für eine Dreiphasenwicklung beschrieben, welches als"Polamplitudenmodulation"bezeichnet ist. Diese Quelle wird im folgenden als"Abhandlung von Rawcliffe"bezeichnet.
Die Abhandlung von Rawcliffe beschreibt Polwechsel-Käfiganker-Induktionsmotoren, jedoch ist das Verfahren auch in gleicher Weise auf die Dreiphasenwicklungen von mit gewickeltem Rotor versehenen Induktionsmaschinen sowie auf Synchronmaschinen anwendbar.
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h.tungsverbindungen. Für die meisten Fälle werden insgesamt sechs Leitungen benötigt.
Die in der Abhandlung von Rawcliffe beschriebenen Maschinen arbeiten für die eine Polzahl als herkömmliche, mit ungeteilten Nuten versehene Maschinen. Die Polamplitudenmodulation unterscheidet sich von früheren Polwechselmethoden dadurch, dass sie zusammen zwei neue Polzahlen in dem magnetischen Feld jeder für sich allein betrachteten Phasenwicklung schafft. Es wird jedoch eine der neuen Polzahlen in dem kombinierten magnetischen Dreiphasenfeld eliminiert.
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Die in der Abhandlung von Rawcliffe beschriebene Polwechselmethode ist auf wählbare Polzahlen be- schränkt, von denen keine drei Polpaare oder ein Vielfaches von drei Polpaaren vorstellt. Die in der
Rawcliffe'schen Abhandlung enthaltenen Beispiele von Polzahlkombinationen sind auf Brüche von weniger als 2 : 1 beschränkt. Die Methode der Polamplitudenmodulation ist tatsächlich nicht beschränkt auf Polzahlen, die in einem engen Verhältnis zueinander stehen, sondern es werden enge Polzahlverhältnisse des- halb betrachtet, weil sie kommerziell die günstigsten Kombinationen vorstellen.
Die Erfindung stellt eine Verbesserung des in der Abhandlung von Rawcliffe beschriebenen Polampli- tudenmodulationsverfahrens vor. Gegenstand der Erfindung ist es, eine verbesserte magnetomotorische
Wellenform für den Betriebszustand der wählbaren Polzahl zu schaffen.
Damit die Erfindung klar beschrieben werden kann, muss zuerst eine Zusammenfassung der Abhand- lung von Rawcliffe gebracht werden. Diese Zusammenfassung erfolgt an Hand der Fig. l, 2 und 5-14 der
Zeichnungen. Die Erfindung wird insbesondere im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 sowie 15-18 der
Zeichnungen, jedoch auch an Hand der Fig. 6 (a)-14 (a) beschrieben.
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denmodulierende Welle zeigt, die eine Hälfte der Phasenwicklung relativ zur andern Hälfte umdreht, Fig. Ic ein Schaubild, das die magnetomotorische Durchflutung zeigt, die durch die Anwendung der Polamplitudenmodulationswelle nach Fig. Ib auf die magnetomotorische Durchflutung nach Fig. la entsteht.
Fig. 2a zeigt dieselbe 8-polige magnetomotorische Durchflutungs-Verteilung wie Fig. la, Fig. 2b zeigt eine Polamplitudenmodulationswelle, die sowohl Umkehrung als auch Polunterdrückung bewirkt, Fig. 2c zeigt die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung, die aus der Anwendung der Welle nach Fig. 2b auf die magnetomotorische Durchflutung nach Fig. 2a resultiert. Fig. 3a zeigt eine 8-polige magnetomotorische Durchflutung wie in Fig. la, Fig. 3b zeigt eine Polamplitudenmodulationswelle, die sowohl Umkehrung als auch Polamplitudenreduktion gemäss der Erfindung bewirkt, Fig. 3c zeigt die ma- gnetomotorischeDurchflutung, die aus der Anwendung der Welle nach Fig. 3b auf die magnetomotorische Durchflutungs-Verteilung nach Fig. 3a resultiert.
Fig. 4a zeigt die magnetomotorische Durchflutung einer Phase einer 8-poligen, Nutenbruchteile einnehmenden Dreiphasenwicklung, Fig. 4b zeigt eine Polamplitudenmodulationswelle, die nur die Umkehrung einer Hälfte der Phasenwicklung zur andern Hälfte bewirkt, Fig. 4c zeigt die magnetomotorische Durchflutungs-Verteilung, die aus der gemäss der Erfindung erfolgenden Anwendung der Welle nach Fig. 4b auf die magnetomotorische Durchflutungs-Verteilung nach Fig. 4a resultiert. Fig. 5 ist ein Polwicklungsschaubild, das eine Methode der Polamplitudenmodulation durch Serienparallelschaltung von zwei Hälften jeder Phasenwicklung zeigt.
Fig. 6a ist ein Phasenwicklungsschema, das Dreiphasenwicklungen zeigt, von denen jede nach Fig. 5 aufgebaute Wicklung in Parallel-Stern-Verbindung geschaltet ist, Fig. 6b ist das der Schaltung nach Fig. 6a entsprechende Symbol, das in der nachfolgenden Tabelle I benutzt wird. Fig. 7a ist ein Phasenwicklungsschema, das Dreiphasenwicklungen in Serien-Stern-Verbindung zeigt, von denen jede der Anordnung nach Fig. 5 entspricht, Fig. 7b ist das entsprechende Symbol der Tabelle I. Fig. 8a ist ein Phasenwicklungsschema, das Dreiphasenwicklungen zeigt, die jede der Anordnung nach Fig. 5 entsprechen, in Parallel-Stern-Verbindung, Fig. 8b ist das entsprechende Symbol der Tabelle I. Fig. 9a ist ein Phasenwicklungsschema, das Dreiphasenwicklungen in Serien-Dreiecks-Verbindung zeigt, die jede der Fig. 5 entsprechen, Fig. 9b ist das entsprechende Symbol der Tabelle I.
Fig. 10 ist ein Polwicklungsschema, das eine Methode der Polampli-
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lungsdiagramm, das Dreiphasenwicklungen, von denen jede der Anordnung nach Fig. 10 entspricht, in Parallel-Stern-Verbindung zeigt, Fig. llb ist das entsprechende Symbol, das Tabelle I verwendet. Fig. 12a ist ein Phasenwicklungsschema, das Dreiphasenwicklungen, die jede der Fig. 10 entsprechen, in SerienStern-Verbindung zeigt, Fig. 12b ist das entsprechende Symbol der Tabelle I. Fig. 13a ist ein Phasenwicklungsschema, das Dreiphasenwicklungen, die jede der Fig. 10 entsprechen, in Parallel-Stern-Verbindung zeigt, Fig. 13b ist das entsprechende Symbol, das Tabelle I verwendet. Fig. 14a ist ein Phasenwicklungsdiagramm, das Dreiphasenwicklungen, die jede der Fig. 10 entsprechen, in Serien-DreiecksVerbindung zeigt, Fig. 14b ist das entsprechende Symbol, das Tabelle I verwendet.
Fig. 15 ist ein Polwicklungsschema, das eine Methode der Polamplitudenmodulation durch Serien-Parallel-Schaltung von zwei Teilen der Windungen zeigt, gleichzeitig mit Polamplitudenreduzierung durch Ausschaltung von Wicklungsteilen. Fig. 16 ist ein Polwicklungsschema, das eine Methode der Polamplitudenmodulation durch Serien-Parallel-Verbindung der zwei Hälften einer Phasenwicklung zeigt, die mit einem Bruchteil der Zahl der Spulen pro Gruppe ausgeführt ist, Fig. 17 ist das Nutenwicklungsschema einer Maschine mit
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Dreiphasenwicklungen, die je die in Fig. 3 dargestellte Verteilung der magnetomotorischen Kraft aufweisen und in der verschiedenen, in den Fig. lia, l1b und 12a, 12b gezeigten Weise geschaltet werden können, um einen unmodulierten 8-Pol-Betrieb und einen modulierten 10-Pol-Betrieb zu ermöglichen, während Fig.
18 das Nutenwicklungsschema einer Maschine mit Nutenbruchteile einnehmenden Dreiphasenwicklungen darstellt, die zur Wechselschaltung eingerichtet sind, für welche verschiedene Ausführungmöglichkeiten in den Fig. 9a, 9b und 8a, 8b dargestellt sind, um eine unmodulierte 10-Pol-Einrichtung und eine modulierte 8-Pol-Einrichtung zu schaffen.
Die in der Abhandlung vonRawcliffe geoffenbarte Methode des Polwechsels durch Polamplitudenmodulation umfasst zwei Schritte. Der erste besteht darin, dass zwei neue Polzahlen in jeder Phase geschaffen werden ; der zweite in der Entfernung der unerwünschten Polzahlen aus dem Dreiphasenfeld. Diese beiden Schritte werden, der Klarheit wegen, getrennt beschrieben.
Der Schritt der Erzeugung zweier neuer Polzahlen wird am besten an Hand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung verständlich. Die Fig. l (a) und 2 (a) zeigen Wellenformen, welche die Verteilung der magnetomotorische raft einer Phase der Dreiphasen-8-Polwicklung erkennen lassen. In allen Teilen der Fig. 1 und 2 stellen die horizontalen Achsen des Wellenformdiagramms Winkelabstände über den Um fang der Phasen-
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Diagramme stellt die Amplitude vor.
In Fig. l (a) sind acht Pole einer mit ungeteilten Nuten ausgeführten Wicklung, welche aufeinanderfolgend wechselnde Polaritäten liefert, alle von gleicher Polamplitude, dargestellt durch den Pfeil A, u. zw. in der vollen Umfangslänge der Phasenwicklung.
Die Fig. l (b) zeigt eine Polamplitudenwelle zyklischer Form. Diese Welle hat einen positiven Einheitswert, der sich über vier Pole der Wellenform der Fig. l (a) erstreckt und durch den Pfeil C dargestellt ist. Auf diesen positiven Halbzyklus der Welle folgt ein negativer Halbzyklus, der sich über die vier restlichen Pole der 8-Pol-Wellenform erstreckt.
Die durch die Welle der Fig. l (b) dargestellte Modulation der Polamplitude wird erhalten, indem man den Stromfluss jeder Hälfte der Phasenwicklung, welche die ersten vier'Pole liefert, unverändert lässt und die zweite Hälfte der Phasenwicklung, welche die zweiten vier Pole liefert, schaltungsmässig umkehrt.
Die resultierende modulierte Wellenform zeigt die Fig. l (c), aus der ersichtlich ist, dass die Polarität der Pole mit der Numerierung 1-4 unverändert bleibt, wogegen die Polarität der Pole 5-8 geändert wird. Das Beispiel nach Fig. l (c) stellt jedoch nicht eine praktisch bevorzugte Ausführung vor, sondern ein aus Gründen der Erläuterung vereinfachtes Beispiel. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2.
Fig. 2 (a) zeigt dieselbe 8-Pol-Wellenform wie Fig. l (a). Fig. 2 (b) zeigt eine Polamplitudenmodulationswelle, in welcher die positiven und die negativen Halbzyklen untereinander ähnliche Form besitzen aber von Fig. l (b) abweichen. Der positive Halbzyklus hat einen sich über drei Pole erstreckenden Einheitswert. Für den vierten Pol ist die Amplitude der Modulationswelle Null. In ähnlicher Weise hat der negative Halbzyklus den Wert der Minuseinheit für die nächsten drei Pole und der Amplitude Null für den letzten Pol.
Die durch die Welle nach Fig. 2 (b) dargestellte Modulation der Polamplitude wird erhalten, indem man den Sinn des Stromflusses in jenem Teil der Phasenwicklung, welcher die ersten drei Pole liefert, unverändert lässt. Jener Teil der Phasenwicklung, welcher die Pole 5,6 und 7 liefert, wird schaltungsmässig umgekehrt. Jener Teil der Phasenwicklung, welcher die Pole 4 und 8 liefert, wird schaltungsmässig entfernt.
Die resultierende Wellenform zeigt die Fig. 2 (c), woraus ersichtlich ist, dass die Pole l, 2 und 3 unverändert bleiben, die Pole 5,6 und 7 umgepolt und die Pole 4 und 8 unwirksam werden.
Die ungleichmässigen Wellenformen der Fig. l (c) und 2 (c) ergeben die Kombination einer 6-Polund einer 10-Pol-Wellenform.
Die Tatsache, dass eine Polamplitudenmodulationswelle in allen Fällen zusammen zwei neue Polzahlen liefert, wird in der Abhandlung von Rawcliffe wie folgt gezeigt :
Die Wellenform der Fig. l (a), in der aus Gründen der Einfachheit die idealen Sinus-Halbwellen als Rechtecke dargestellt sind, kann allgemein als Feldstärke ausgedrückt werden :
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worin A die Amplitude und p-die Zahl der Pole ist. In Fig. l (a) ist p = 8.
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Wenn die Polamplitude A entsprechend einer Polamplitudenmodulationswelle moduliert wird, welche die Form hat Csinke (2), worin k jede ganze Zahl sein kann und in den Fig. l (b) und 2 (b) die Einheit ist, so wird das oben mit
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Dieser Ausdruck stellt ein Doppelfeld von zwei Polzahlen vor, nämlich (p-2k) bzw. (p+2k), die überlagert sind. Die eine modulierte Polzahl ist kleiner als die ursprüngliche Polzahl p-, die andere modulierte Polzahl ist grösser.
In den Beispielen der Fig. 1 und 2, worin p = 8 und k = 1 entsprechen, sind die modulierten Polzahlen die eines 6-Pol-und eines 8-Pol-Zustandes.
Die Modulierung der ursprünglichen Polzahl erfolgt praktisch durch Schalten von Teilen jeder Phasenwicklung. Alternative Schaltverbindungen einer Phasenwicklung entsprechend der Polamplitudenmodula-
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(b)Fig. 5 zeigt die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung einer einzelnen Phasenwicklung eines 8 - Pol- Dreiphasenmotors. die in 48 Nuten mit 2 Spulen/Gruppe gewickelt ist. Im unmodulierten Zustand nach Fig. l (a) kann die Wicklung wie folgt dargestellt werden : +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2.
In dieser Anordnung ist das Pluszeichen jedem Pol vorausgestellt und zeigt die Richtung des Stromes in der Wicklung an. Diese ist nicht mit der magnetischen Polarität zu verwechseln, die im unmodulierten Zustand wechselweise "N" und "S" ist
Nach Modulation durch die Welle nach Fig. I (b), was auf Umkehrung einer Hälfte relativ zu der andern hinausläuft, kann die modulierte Wicklung wie folgt dargestellt werden : +2 +2 +2 +2 -2 -2 -2 -2.
Das Minuszeichen stellt eine Umkehrung der Stromrichtung relativ zum unmodulierten Zustand dar.
Damit wird eine vorher als "N" wirksam gewesene Polarität nunmehr "S" und aus "S" wird "N". wie es in Fig. l (c) gezeigt ist.
In Fig. 5 sind die Polwicklungen gezeigt, die in der einen Verbindung die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung entsprechend Fig. l (a) erzeugen und die in einer andern Verbindung die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung entsprechend der Fig. l (c) erzeugen. Obwohl jeder Pol zwei Spulen besitzt, sind diese zur Vereinfachung der Darstellung als eine einzige Spule dargestellt. Dieses ist erlaubt, weil diese zwei Spulen immer zusammen verbunden bleiben. Aufeinanderfolgende Polwicklungen sind in entgegengesetzter Richtung verbunden und die Verbindung der Wicklungen 4 und 5 ist an einem Mittelanschluss 13 gelegt. Die Enden der Wicklungen sind an Anschlüsse 11 und 12 gelegt.
Im modulierten Zustand sind die Wicklungen zwischen den Klemmen 11 und 12 in Serie verbunden.
Der Strom fliesst in Richtung der Pfeile A, und die obere Reihe der Buchstaben N und S gibt die resultierende Polverteilung an.
Im unmodulierten Zustand sind die Enden 11 und 12 verbunden, und die zwei Hälften 1-4 und 5-8 der Wicklung sind parallel zwischen die Klemmen 11, 12 und 13 angeordnet. Der Strom fliesst dabei durch die Wicklungen in der Richtung der Pfeile B und die resultierenden Pole sind durch die untere Buchstabenzeile dargestellt.
Die wechselweise erzeugten Pole entsprechen daher der in den Fig. la und Ic gezeigten Verteilung.
Wie der Fig. 5 entnommen werden kann, benötigt diese Anordnung drei herausgeführte Leiter/Phasenwicklung.
Die entsprechenden Schaltungen für die drei Phasenwicklungen sind in den Fig. 6 (a), 7 (a), 8 (a) und 9 (a) dargestellt.
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In den Fig. 6a und 7a entsprechen die Teile der Phasenwicklungen zwischen den Klemmen 11,13 und 13,12 den zwei Hälften der Phasenwicklung nach Fig. 5. Die Phasenwicklungen 11'-13', 13'-12'und 11"-13", 13"-12"stellen die entsprechenden Wicklungen der andern beiden Phasen dar.
Die Fig. 6a und 7a stellen wechselweise Verbindungen der Phasenwicklungen derselben Maschine dar.
In beiden Darstellungen sind die Enden 12, 12'und 12" dauernd miteinander verbunden. In Fig. 6a sind die Enden 11, 11'und 11"zusammen verbunden und jedes der Enden 13, 13'und 13"ist an eine der drei speisenden Phasenleitungen angeschlossen. In Fig. 7a sind die Enden 11, 11'und 11"jeweils an eine der drei Speisephasen angeschlossen, während die Enden 13, 13'und 13"unverbunden bleiben. Die möglichen Verbindungen ergeben 8 Pole in der Parallel-Stern- (unmodulierten) Verbindung nach Fig. 6a 6 Pole und 10 Pole zusammen in der Serien-Stern- (modulierten) Verbindung nach Fig. 7a.
In Fig. 8a und 9a entsprechen in ähnlicher Weise die Teile der Phasenwicklungen zwischen den Klemmen 11, 13 und den Klemmen 13,12 den Polwicklungen der Fig. 5. Die Phasenwicklungen 11'-13', 13'-12'und 11"-13", 13"-12" stellen ähnliche Wicklungen für die andern beiden Phasen dar.
Die Fig. 8a und 9a stellen die wählbaren Verbindungen der Phasenwicklungen einer zweiten Maschine dar. In beiden Figuren sind die Endenpaare 12", 11 ; 12, 11'und 12', 11" dauernd miteinander verbunden. In der Fig. 8a sind die Paare 12", 11 ; 12, 11'und 12', 11"miteinander verbunden, während die Enden 13, 13'und 13"an je eine der drei Phasen angeschlossen sind. In Fig. 9a sind dagegen die Paare 12", 11 ; 12, 11'und 12', 11"je an eine der drei Phasen des Dreiphasennetzes angeschlossen. Die
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in der Serien-Dreiecks- (modulierten) Schaltung dar.
Durch Umkehrung des ursprünglichen Sinnes der Pole 5 bis einschliesslich 8 relativ zu der Anordnung nach Fig. 5 kann der modulierte Zustand durch die Parallel-Stern-Verbindung und der unmodulierte Zu- stand durch die Serien-Dreiecks-Verbindung hergestellt werden.
Wie aus den Schemata 6a, 7a und 8a, 9a zu entnehmen ist, sind hiefür insgesamt 6 herausgeführte
Steuerleitungen nötig, die aus der vollständigen Dreiphasenwicklung nach aussen führen müssen, damit man die verschiedenen Schaltungen durchführen kann. Die Umschaltung von Parallel-Stern zu Serien-Stern oder Parallel-Stern zu Serien-Dreieck ist ähnlich jener, die bei 2 : 1 polumschaltbaren Motoren angewendet wird.
Fig. 10 zeigt eine Einphasenwicklung einer 8-Pol-Dreiphasen-Maschine, die in 48 Nuten mit 2 Spulen/Gruppe gewickelt ist. Im unmodulierten Zustand nach Fig. 2a ist die Wicklung in der früher erläuterten Schreibung wie folgt symbolisch darzustellen : +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2
Wenn diese Verteilung durch die Polamplitudenmodulationswelle nach Fig. 2b moduliert wird, die die Umkehrung einer Hälfte der Wicklung relativ zur andern Hälfte, verbunden mit der Unterdrückung der Pole 4 und 8 darstellt, so lässt sich die modulierte Phasenwicklung wie folgt angeben : +2 +2 +2 0-2-2-20 Diese Verteilung ist in Fig. 2c gezeigt.
In Fig. 10 sind die Polwicklungen gezeigt, die in einer Verbindungsart die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung entsprechend Fig. 2a und in der andern Verbindungsart die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung nach Fig. 2c aufweist. Wie in Fig. 5 sind die zwei Spulen jeder Gruppe durch eine einzige Spule dargestellt. Drei aufeinanderfolgende Polwicklungen jeder Hälfte sind in jeweils wechselndem Richtungssinn verbunden, und die Verbindung der Wicklungen 3 und 5 ist an eine Klemme 13 geführt. Von der Klemme 13 ausgehend sind Wicklungen 4 und 8 in demselben Sinn verbunden, und das entfernte Ende der Wicklung 8 ist an eine weitere Klemme 14 geführt. Die Wicklungen 4 und 8 sind mit der halben Windungszahl/Spule gegenüber den Wicklungen, die zwischen den Enden 11,13 und 13, 12 angeordnet sind, gewickelt, weisen jedoch den doppelten Kupferquerschnitt auf.
Die Aufeinanderfolge der Verbindungen der Wicklungen 4 und 8 ist nebensächlich.
In Fig. 10 sind die Verbindungen um die gewünschte Polarität in der modulierten und unmodulierten Schaltanordnung herbeizuführen sowie die Richtungen des Stromflusses in der Serien- und der ParallelSchaltung dieselben wie für Fig. 5.
Im unmodulierten Zustand sind die Wicklungen der Pole l, 2 und 3 und der Pole 5, 6 und 7 parallel geschaltet und liegen zwischen der Klemme 13 und den Klemmen 11 und 12. Die Klemme 14 ist an
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eine Phase angeschlossen, und die Wicklungen der Pole 4 und 8 sind in Serie zwischen die Klemmen 13 und 14 gelegt.
Im modulierten Zustand sind die Wicklungen der Pole 1, 2 und 3 und der Pole 5, 6 und 7 in Serie zwi- schen die Klemmen 11 und 12 gelegt. und die Wicklungen der Pole 4 und 8 sind nicht eingeschaltet.
Auf Grund der Aufeinanderfolge, in der die Polwicklungen in Fig. 10 gezeichnet sind und unter Be- dachtnahme auf die Tatsache, dass die Numerierung der Pole von einem beliebigen Ursprung in aufstei- gender Reihenfolge durchgeführt ist, kann die Phasenwicklung ebenso gut durch die folgende Darstellung gekennzeichnet werden :
0 +2 +2 +2 0 -2 -2 -2.
Der Ort des unterdrückten Pols an dem einen oder dem andern Ende der Halbwicklung ist so lange unwesentlich, als die unterdrückten Pole entsprechende Stellungen in den beiden Hälften und dieselben
Stellungen in allen Dreiphasenwicklungen einnehmen.
In den Fig. 11a und 12a entsprechen die Teile der Phasenwicklung zwischen den Klemmen 11,12,
13 und 14 den Polwicklungen in Fig. 10. Die Phasenwicklungen zwischen den Klemmen 11', 12', 13'und 14'und den Klemmen 11"0 12", 13"und 14"stellen ähnliche Wicklungen für die andern zwei Phasen dar.
Die Fig. 11a und 12a stellen die wechselweise Schaltung der Phasenwicklungen einer dritten Maschine dar. In beiden Figuren sind die Klemmen 12, 12'und 12" dauernd miteinander verbunden. In Fig. lla sind die Klemmen 11, 11'und 11"miteinander verbunden und die Klemmen 14, 14'und 14" sind je an eine Phase des speisenden Netzes angeschlossen. In Fig. 12a sind die Enden 11, 11'und 11"je an eine
Phase des Dreiphasennetzes angeschlossen und die Klemmen 14, 14'und 14" sind frei.
Die Schaltung liefert 8 Pole in der Parallel-Stern- (unmodulierten) Verbindung nach Fig. lla, 6 Pole und 10 Pole zusammen in der Serien-Stern- (modulierten) Verbindung nach Fig. 12a.
In den Fig. 13a und 14a entsprechen die Phasenwicklungsteile zwischen den Klemmen 11,12, 13 und
14 der Polwicklung der Fig. 10. Die Phasenwicklungen zwischen den Klemmen 11', 12'. 13'und 14'und den Klemmen 11", 12", 13"und 14"stellen ähnliche Wicklungen für die andern beiden Phasen dar.
Die Fig. 13a und 14a stellen die wahlweisen Schaltungen der Phasenwicklung einer vierten Maschine dar. In beiden Figuren sind die Klemmenpaare 12", 11 ; 12, 11'und 12' ; 11" dauernd miteinander verbun- den. In Fig. 13a sind die Klemmenpaare 12", 11 ; 12, 11'und 12', 11"miteinander verbunden und die
Klemmen 14, 14'und 14"sind je an eine der Phasen des Dreiphasennetzes angeschlossen. In Fig. 14a sind die Klemmenpaare 12", 11 ; 12, 11'und 12', 11" je an eine der Phasen des Dreiphasennetzes ange- schlossen. Die Wechselschaltung stellt eine 8-Pol-Maschine in Parallel-Stern-Verbindung (unmoduliert) und eine 6-Pol-10-Pol-Maschine zusammen in der Serien-Dreieck-Verbindung (moduliert) dar.
Die vorhergehende Beschreibung stellt im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2, 5 und 6 (a)-9 (a) so- wie 10 und ll (a)-14 (a) eine Zusammenfassung der in der Abhandlung von Rawcliffe enthaltenen Erläute- rung des ersten Schrittes vor, der im Zusammenhang mit einem Polwechsel durch Polamplitudenmodula- tion zu erfolgen hat, nämlich der Hervorbringung von zwei modulierten Polzahlen innerhalb jeder Phasen- wicklung.
Es können gewisse Verallgemeinerungen getroffen werden. Eine Modulationswelle eines vollständigen
Zyklus erzeugt immer zwei modulierte Polzahlen. die von der ursprünglich unmodulierten Polzahl durch ein Polpaar abweichen, zwei vollständige Zyklen durch zwei Polpaare usf.
Würde man beispielsweise die Wellenform nach Fig. l (a) in einer halben Umdrehung der Phasen- wicklung erzeugen und in jeder zweiten halben Umdrehung wiederholen, so wäre die unmodulierte Pol-
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(b)ben, so wären die beiden modulierten Polzahlen 14-Pole und 18-Pole.
Würde man die Wellenform der Fig. l (a) und die Modulationswelle der Fig. l (b) beide wiederholen, so wäre die Polzahl des unmodulierten Schaltzustandes 16 und des modulierten Schaltzustandes 12 Pole und 20 Pole.
Zusammenfassend kann man somit den ersten Schritt der Polwechselmethode durch eine erste Regel wie folgt definieren :
Man geht von einer bekannten Phasenwicklung, welche P Polpaare schafft, aus. Wenn man dieser Phasenwicklung eine Polmodulationswelle anlegt, so werden zwei neue Polzahlen in der resultierenden magnetomotorischen Wellenform geschaffen. Eine der neuen Polzahlen ist (P-M) Polpaare, die andere ist (P+M) Polpaare, worin M die Zahl der vollständigen Zyklen der Modulationswelle ist.
Eliminierung der unerwünschten modulierten Polzahl.
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modulierte Polzahl der Form (3n-l) Polpaare der 1200 (mechanisch) betragende Abstand der drei tatsäch- lichen Phasenwicklungen nur für die Phasenfolge A, C, B erfüllt werden.
Beide im vorhergehenden Abschnitt behandelten zulässigen Fälle entsprechen der Eliminierung einer modulierten Polzahl, welche drei Polpaare ist oder ein Mehrfaches davon.
Es ist früher dargelegt worden, dass die polumschaltbaren Maschinen der Abhandlung von Rawcliffe wie auch die Maschinen nach der Erfindung wählbare Polzahlen schaffen, von denen keine drei Polpaare oder ein Vielfaches davon ist. Es ist nun ersichtlich, dass man anstatt dessen auch sagen kann, dass die ursprüngliche, das ist unmodulierte Polzahl nicht drei Polpaare oder ein Vielfaches davon ist. Eine der beiden modulierten Polzahlen ist drei Polpaare oder ein Mehrfaches davon, aber diese Polzahl wird auf die vorhin beschriebene Weise eliminiert.
Die Erfindung befasst sich mit dem Problem, die magnetomotorische Wellenform der im Arbeitszustand wirkenden modulierten Polzahl zu verbessern, d. h. die modulierte Polzahl, die nicht drei Polpaare oder ein Vielfaches davon vorstellt.
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Abstufung der Polamplituden in der Art der Schaltungsverbindung der Dreiphasenwicklung, welche Polamplitudenmodulation liefert, einer sinusartigen Amplitudenverteilung besser angenähert ist als dies für die resultierende Wellenform der Fig. l (c) und 2 (c) der Fall ist.
Die bevorzugte moduliertePolamplitudenverteilung kann entweder durch Anwendung einer Polamplitudenmodulationswelle erreicht werden, welche sich einer Sinusform mehr nähert als die Wellen der Fig. l (b) und 2 (b), oder dadurch, dass die Dreiphasenwicklung von Anfang an als eine Bruchteilnutenwicklung gewickelt wird, wobei die Polamplituden der ursprünglichen, d. h. unmodulierten Pole auf eine zyklische Weise abgestuft sind. Diese beiden Aufgabenlösungen werden durch die Fig. 3 bzw. 4 der Zeichnungen dargestellt.
Die erste Lösung wird dadurch erreichte dass die Dreiphasenwicklung schon von Anfang wie für eine ungeteilte Nuten besitzende Maschine, die eine Mehrzahl von Wicklungen pro Pol pro Phase aufweist, gewickelt wird. In der modulierten Schaltverbindung werden eine oder mehrere Spulen, aber nicht alle, für beide Endpole in jedem Halbumfang jeder Phasenwicklung ausgelassen.
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eine Phasenwicklung vorliegt,ordnung erreicht, die darstellbar ist durch : . +0. 1 +2+2+1. 0-0. 1-2-2-1. 0 wobei 0 die Auslassung einer Spule bedeutet. Diese Art der Polamplitudenmodulation ist schematisch in Fig. 3 gezeigt.
Fig. 3a stellt die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung und den resultierenden Fluss einer Phase einer 8-Pol-Dreiphasenwicklung dar.
Fig. 3b zeigt in gestrichelter Linie eine idealisierte sinusförmige Polamplitudenmodulationswelle und in voll ausgezogener Linie die Annäherung an die sinusförmige Wellenform durch Umschaltung der Spulen der halben Wicklung und Auslassung einer Spule aus den Gruppen der zwei Spulen an den beiden Enden jeder Hälfte der Phasenwicklung.
Fig. 3c zeigt die resultierende Verteilung, die durch die Anwendung der Modulationswelle nach Fig. 3b auf die 8-polige Verteilung nach Fig. 3a erhalten wird.
Unter Bedachtnahme auf die Praxis des Phasenwickelns wird eine solche Anordnung zweckmässig dadurch erhalten, dass man die Spulen in drei Sätzen wickelt. Die beiden Spulensätze, welche sowohl für den modulierten als auch für den unmodulierten Zustand verwendet werden, besitzen auf jeder Spule die gleiche Windungszahl. Jene Spulen, welche aus der Schaltung im Modulationsbetriebszustand ausgeschlossen sind, besitzen die halbe Windungszahl wie jede Spule der beiden andern Sätze und sind mit einem den doppelten Kupferquerschnitt besitzenden Draht gewickelt.
In Fig. 15 sind Polwicklungen gezeigt, die in der unmodulierten Schaltung eine Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung nach Fig. 3a und in der modulierten Schaltung eine Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung nach Fig. 3c zeigen. In Fig. 15 ist im Unterschied zu den Fig. 5 und 10 jede der beiden Spulen jeder Gruppe getrennt gezeichnet, da die zwei Spulen nicht miteinander verbunden sind. Eine Spule der Gruppe 1, beide Spulen der Gruppen 2 und 3 und eine Spule der Gruppe 4 sind in
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Reihe zwischen die Klemmen 11 und 13 geschaltet, wobei sich der Sinn von Gruppe zu Gruppe umkehrt.
Ähnlich ist eine Spule der Gruppe 5, beide Spulen der Gruppen 6 und 7 und eine Spule der Gruppe 8 zwi- schen die Klemmen 13 und 12 hintereinandergeschaltet, wobei ebenfalls der Wicklungssinn von Gruppe zu Gruppe wechselt. Die übrigen Spulen, nämlich je eine von jeder der Gruppen 1, 4,5 und 8, sind in
Serie zwischen die Klemmen 13 und 14 gelegt, u. zw. in demselben Sinn wie die erste Spule jeder bezüg- lichen Gruppe. Die Verbindungsfolge der zweiten Spulen der vier Gruppen l, 4, 5 und 8 ist gleichgültig.
Im unmodulierten Zustand sind die Wicklungen zwischen den Klemmen 13,11 und 13,12 parallel verbunden, und diese Parallelverbindung ist in Serie mit den Wicklungen zwischen den Klemmen 13 und
14 gelegt.
Im modulierten Zustand sind die Wicklungen zwischen den Klemmen 11,13 und zwischen den Klem- men 13,12 in Serie gelegt, und die Wicklungen zwischen den Klemmen 13,14 befinden sich nicht im
Stromkreis.
Die Richtung des Stromflusses für die Wicklungen ist in der modulierenden Schaltung durch die Pfei- le A und in der nicht modulierenden Schaltung durch die Pfeile B angegeben. Die resultierende Polarität in der modulierenden Schaltung ist durch die obere Reihe der Buchstaben N und S und die Polarität der unmodulierenden Schaltung durch die untere Reihe dieser Buchstaben angegeben. Die Grossbuchstaben bedeuten Pole mit voller Amplitude, die strichliert geschriebenen Buchstaben bezeichnen Pole mit halber Amplitude.
Dreiphasenwicklungen haben je eine Polwicklungsanordnung nach Fig. 10 und können für eine Dreiphasenmaschine in Sternverbindung oder in Dreiecksverbindung ausgeführt werden. Wenn die Sternschaltung benutzt wird, sind die entsprechenden Enden 12, 12'und 12* der Dreiphasenwicklungen dauernd verbunden, wie dies in den Fig. 11a und 12a gezeigt ist. Fig. lla zeigt dann die Parallel-Stern-Schaltung, die für den unmodulierten Zustand benutzt wird und Fig. 12a die Serien-Stern-Schaltung, die den modulierten Zustand ergibt.
Wenn eineDreiecksschaltung benutzt wird, werden die Klemmenpaare 12", 11 ; 12, 11'und 12', 11" dauernd miteinander verbunden, wie es in den Fig. 13a und 14a gezeigt ist. Fig. 13a zeigt dann die Parallel-Stern-Schaltung, die für die unmodulierte Betriebsart und Fig. 14a die Serien-Dreiecks-Schaltung, die für die modulierte Betriebsart benutzt wird.
In den Fig. 11a, 12a und 13a sind die äusseren Punkte der Sterne und in Fig. 14a die Dreieckspunkte je an eine Phase des Dreiphasennetzes angeschlossen.
Die beiden unterschiedlichen Anordnungen nach den Fig. lla, 12a und den Fig. 13a und 14a benö- tigen drei Steuerleitungen pro Phasenwicklung und sechs Steuerleitungen für die vollständige Dreiphasenwicklung. Die zweite Art kann mit getrennten Sternpunkten in Parallel-Stern-Schaltung ausgeführt werden, indem neun Steuerleitungen benutzt werden.
Die Wählschaltungen ergeben 8 Pole in der Parallel- (unmodulierten) Schaltung nach Fig. lla und Fig. 13a 6 Pole und 10 Pole zusammen in der Serien- (modulierten) Schaltung nach den Fig. 12a und 14a.
Das 6-Polfeld wird durch Wahl der Phasenfolge eliminiert, wie schon erläutert.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist einfacher als die letztgenannte, weil alle Spulen, die für die unmodulierte Verbindung nötig sind, in den Kreis geschaltet sind, wenn er sich in der modulierten Betriebsart befindet.
In dieser Anordnung sind alle Phasenwicklungen mit einer nicht gleichmässigen Verteilung der Spulengruppen gewickelt, und jede Phasenwicklung besteht nur aus zwei Teilen.
Fig. 4 zeigt die Wirkung der Polamplitudenmodulation, die durch diese Polwicklungsanordnung erzielt wird.
Fig. 4a zeigt die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung einer 8 - Pol-Phasenwicklung, in der die Pole l, 4,5 und 8 jeweils aus einer einzigen Spule und die restlichen Pole 2, 3, 6 und 7 jede aus einer Gruppe von zwei Spulen bestehen. Dieses resultiert in der dargestellten unregelmässigen Polamplitude.
Fig. 4b zeigt die Polamplitudenmodulationswelle, angewendet auf die Verteilung der magnetomo- torische Durchflutung nach Fig. 4a. Diese Welle ist dieselbe wie nach Fig. Ib und stellt die Umkehrung einer Hälfte der Phasenwicklung relativ zur andern dar.
Fig. 4c zeigt die resultierende Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung, die durch die Anwendung der Modulationswelle nach Fig. 4b auf die Verteilung der magnetomotorischen Durchflutung nach Fig. 4a erreicht wird. Es ist ersichtlich, dass die Verteilung der modulierten magnetomotorischen Durchflutung dieselbe ist, wie jene gemäss Fig. 3c.
In Fig. 16 ist ein Polwicklungsdiagramm einer Phase einer Dreiphasenmaschine gezeigt, die eine
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8-polige Wicklung in einem Rahmen mit 36 Nuten besitzt. Die Pole l, 4,5 und 8 bestehen je aus einer
Spule und die übrigen Pole 2, 3,6 und 7 besitzen je zwei Spulen. Dieses ergibt eine Phasenwicklung, die wie folgt dargestellt werden kann : +1 +2 +2 +1 +1 +2 +2 +1.
! Alle Spulen sind gleich. Diese Anordnung ergibt einen Durchschnitt von 1 1/2 Spulen/Gruppe.
In der Phasenwicklung nach Fig. 16 sind die einzige Spule des Pols l, die beiden Spulen des Pols 2, die beiden Spulen des Pols 3 und die einzige Spule des Pols 4 in Serie zwischen den Klemmen 11 und 13 verbunden. Ähnlich sind die einzige Spule des Pols 5, die beiden Spulen des Pols 6, die beiden Spulen des
Pols 7 und die einzige Spule des Pols 8 in Serie zwischen den Klemmen 13 und 12 geschaltet. Der Richtungssinn der Polwicklungen wechselt durch die Phasenwicklung hindurch.
In der unmodulierenden Schaltung sind die Polwicklungen zwischen den Klemmen 13,11 und den
Klemmen 13,12 parallel verbunden.
In der modulierenden Schaltung sind die beiden Hälften der Phasenwicklungen in Serie zwischen den
Klemmen 11 und 12 geschaltet.
Die Stromrichtung bei modulierender Schaltung ist durch die Pfeile A gezeigt, während die Strom- richtung in der nicht modulierenden Schaltung durch die Pfeile B angezeigt ist. Die resultierende Pola- rität bei modulierender Schaltung ist durch die obere Zeile der Buchstaben N und S dargestellt, während die resultierende Polarität der nichtmodulierenden Verbindung durch die untere Buchstabenreihe angege- ben ist. Ein voll dargestellter bzw. ein gestrichelt dargestellter Buchstabe bringt die volle bzw. die halbe
Magnetisierung eines Pols zum Ausdruck.
In der modulierenden Schaltung kann die Phasenwicklung wie folgt dargestellt werden : +1+2+2+1-1-2-2-1
Es ist demnach zu ersehen, dass die Polwicklung gemäss Fig. 16 eine Verteilung der magnetomoto- rischen Durchflutung nach Fig. 4a in der nicht modulierenden Verbindung erzeugt und eine solche Ver- teilung nach Fig. 4c in der modulierenden Verbindung.
Die Dreiphasenwicklungen, von denen jede eine Polwicklung nach Fig. 16 hat, können für eine Drei- phasenmaschine in Sternschaltung oder in Dreiecksschaltung benutzt werden. Für die Sternschaltung blei- ben die entsprechenden Enden 12, 12'und 12" dauernd miteinander im Sternmittelpunkt, wie in Fig. 6a und 7a gezeigt, verbunden. Fig. 6a zeigt die Parallel-Stern-Schaltung, die für die nicht modulierende
Schaltung benutzt wird und Fig. 7a die Serien-Stern-Schaltung, die für die modulierende Schaltung vor- genommen wird.
. Falls die Dreiecksschaltung benutzt wird, werden die Klemmenpaare 12", 11 ; 12, 11'und 12', 11" dauernd miteinander verbunden, wie in den Fig. 8a und 9a gezeigt. Die Fig. 8a zeigt die Parallel-Stern-
Schaltung, die für die nicht modulierende Schaltung und die Fig. 9a die Serien-Dreiecks-Schaltung, die für die modulierende Schaltung benutzt wird.
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oder Fig. 9a. Das 6-Polfeld wird durch Wahl der Phasenfolge, wie früher dargelegt, eliminiert.
. Sowohl in der sterngeschalteten Anordnung wie in der dreiecksgeschalteten Anordnung kann der modulierte Zustand durch die Parallelverbindung der Hälften der Phasenwicklungen und der unmodulierte Zustand durch ihre Serienverbindung erzeugt werden, wenn der Sinn der Polwicklungen 5-8 einschliesslich umgekehrt zu dem in Fig. 16 gezeichneten gewählt wird.
Sowohl die sterngeschaltete Anordnung als auch die dreiecksgeschaltete Anordnung benötigt drei Steuerleitungen für die wahlweise Verbindung jeder Phasenwicklung, aber nur sechs Steuerleitungen für die Umschaltung der vollständigen Dreiphasenwicklung.
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die Benutzung von neun Steuerleitungen hergestellt werden.
Fig. 17 zeigt das Nutenwickelschema der Maschine, welche in der angeschlossenen Tabelle I das Beispiel b vorstellt. Die Maschine umfasst Dreiphasenwicklungen, die auf einem Stator von 48 Nuten gewickelt sind. Jede Phasenwicklung umfasst dieDurchflutung der magnetomotorischen Kraft der 8-Polanordnung der Fig. 3a im nichtmodulienen Zustand und das gemischte 6-Pol-, 10-Polfeld der Fig. 3c im modulierten Zustand. Die Dreiphasenwicklungen sind für die nichtmodulierenden Zustände im Parallelstern
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geschaltet, entsprechend Fig. 11a und im Serienstern gemäss Fig. 12a für den modulierten Zustand. Der
Abstand zwischen den Phasen beträgt gemäss Fig. 17 sechzehn Nuten, was bezogen auf den Statorumfang
1200 entspricht. Die Phasenfolge ist A, B, C.
Diese Phasenfolge führt zu Überlagerungen und demzufolge zur Aufhebung der drei 6-Polfelderkomponenten, wogegen die drei 10-Polfelderkomponenten elektrisch um 1200 voneinander getrennt bleiben, wie dies für ein Dreiphasenfeld verlangt wird. Demnach arbeitet der Motor im modulierten Zustand als eine 10-Polmaschine.
Fig. 18 zeigt das Nutenwickelschema einer Maschine, in welcher die Polanzahl durch Modulation von 10 auf 8 verringert wird.
Gemäss Fig. 18 umfasst die Maschine Dreiphasenwicklungen, die auf einen Stator von 54 Nuten aufgebracht sind. Jede Phasenwicklung ist einem Bruchteil der Nuten zugeordnet, worin ein weiterer Unter- schied gegenüber der Anordnung nach Fig. 17 gelegen ist, und was zu einer Spulengruppenfolge pro Phase führt, die sich wie folgt anschreiben lässt : +1 +2 +3 +2 +1 +1 +2 +3 +2 +1 im unmodulierten Zustand und +1 +2 +3 +2 +1 -1 -2 -3 -2 -1 im modulierten Zustand.
Die Dreiphasenwicklungen sind im unmodulierten Zustand im Dreieck geschaltet, u. zw. auf eine Weise ähnlich jener, die in Fig. 9a dargestellt ist, um ein 10-Polfeld zu liefern. Die Dreiphasenwicklungen sind wechselweise im Parallelstern geschaltet, wenn sie sich im modulierenden Zustand befinden, u. zw. ähnlich der Fig. 8a. Der Abstand zwischen den Phasen beträgt, gesehen in Fig. 18, achtzehn Nuten, was wieder 1200 um die Statorachse beträgt. Die Phasenfolge ist A, C, B. Diese Folge führt zu einer Überlagerung der drei 12-Polfeldkomponenten und dadurch zu ihrer Auslöschung, wogegen die 8-Polfeldkomponenten um 1200 (elektrisch) im Abstand bleiben, um das erforderliche Dreiphasenfeld zu liefern.
Dieser Motor arbeitet demnach im modulierten Zustand als 8-Polmaschine.
Eine Zusammenfassung von Daten für eine Anzahl von Beispielen und für eine Anzahl von weiteren Beispielen von polumschaltbaren Motoren, die entweder 8 oder 10 Pole ergeben, enthält die nachfolgende Tabelle 1. In dieser Tabelle ist auch der Anteil an Harmonischen bei andern Polzahlen, der Wicklungsfaktor bei jeder wirksamen Polzahl und das Verhältnis der Flussdichte für die gewählten Beispiele enthalten :
Von den gewählten Beispielen ist Beispiel (a) eines. das dem Stande der Technik entspricht. Die Beispiele (b) und (c) sind Beispiele der ersten Ausführungsform der Erfindung, durch welche Spulen im Schaltzustand der Modulation ausgelassen sind ; die Beispiele (e) - (g) sind Beispiele für die zweite Ausfüh- rungsform der Erfindung.
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Tabelle I
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<tb>
<tb> Art <SEP> der <SEP> (1) <SEP>
<tb> Wicklung <SEP> (a) <SEP> (b) <SEP> (c) <SEP> (d)
<tb> Polzahlen <SEP> der <SEP> 48 <SEP> Nuten <SEP> 48 <SEP> Nuten <SEP> 72 <SEP> Nuten <SEP> 72 <SEP> Nuten
<tb> modulierten <SEP> moduliert <SEP> moduliert <SEP> moduliert <SEP> moduliert
<tb> Wicklung <SEP> +2+2+2+2 <SEP> +01+2+2+10 <SEP> +02+3+3+20 <SEP> +001+3+3+100
<tb> - <SEP> 2-2-2-0 <SEP> -01-2-2-10 <SEP> -02-3-3-20 <SEP> -001-3-3-100 <SEP>
<tb> oder
<tb> 72 <SEP> Nuten
<tb> moduliert
<tb> +3+3+3+0
<tb> - <SEP> 3-3-3-0 <SEP>
<tb> 2-polig <SEP> 24, <SEP> 5 <SEP> 7,5 <SEP> 24,0 <SEP> 10,3
<tb> 10-polig <SEP> 100,0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> V <SEP> 100,0
<tb> 14-polig <SEP> 11,6 <SEP> 9,2 <SEP> 17,0 <SEP> 0,7
<tb> 22-polig <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 6,0 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 26-polig <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> 8,
<SEP> 6 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Polzahl <SEP> der
<tb> unmodulierten
<tb> Wicklung
<tb> 4-polig- <SEP> (2)- <SEP> (2)- <SEP> (2)- <SEP> (2) <SEP>
<tb> 8-polig <SEP> 100,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,0
<tb> 16-polig
<tb> 20-polig
<tb> 28-polig
<tb> 10-Pol
<tb> WicklungsFaktor <SEP> 0, <SEP> 552(4) <SEP> 0,582(4) <SEP> 0,599(4) <SEP> 0,538(4)
<tb> 8-Pol
<tb> WicklungsFaktor <SEP> 0,835 <SEP> 0,838 <SEP> 0,833 <SEP> 0,833
<tb> B8/B1 <SEP> 1, <SEP> 06 <SEP> 1,11 <SEP> 1,15 <SEP> 1,03
<tb> Schaltart <SEP> (5) <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb>
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Tabelle 1 (Fortsetzung :
)
EMI13.1
<tb>
<tb> Wicklungsart <SEP> (e) <SEP> (f)(1) <SEP> (g)
<tb> Polzahl <SEP> der <SEP> 60 <SEP> Nuten <SEP> 36 <SEP> Nuten <SEP> 48 <SEP> Nuten
<tb> modulierten <SEP> moduliert <SEP> moduliert <SEP> moduliert
<tb> Wicklung <SEP> +2+3+3+2 <SEP> +1+2+2+1 <SEP> +1+3+3+1
<tb> - <SEP> 2-3-3-2-1-2-2-1-1-3-3-1 <SEP>
<tb> oder
<tb> 72 <SEP> Nuten
<tb> moduliert
<tb> +2+4+4+2
<tb> - <SEP> 2-4-4-2 <SEP>
<tb> 2-polig <SEP> 28,0 <SEP> 12,7 <SEP> 2,5
<tb> 10-polig <SEP> 100,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,0
<tb> 14-polig <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 22-polig <SEP> 5,3 <SEP> 3,3 <SEP> 0,9
<tb> 26-polig <SEP> 7,0 <SEP> 7,2 <SEP> 5,1
<tb> Polzahl <SEP> der
<tb> unmodulierten
<tb> Wicklung
<tb> 4-polig <SEP> 12, <SEP> 0 <SEP> (3) <SEP> 20, <SEP> 3 <SEP> (3) <SEP> 31, <SEP> 8 <SEP> (3) <SEP>
<tb> 8-polig <SEP> 100,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,
0
<tb> 16-polig <SEP> 1,1 <SEP> 3,2 <SEP> 6,9
<tb> 20-polig <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 28-polig <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 2,9 <SEP> 2,6
<tb> 10-Pol
<tb> WicklungsFaktor <SEP> 0,698 <SEP> 0, <SEP> 760 <SEP> 0,783
<tb> 8-Pol
<tb> WicklungsFaktor <SEP> 0,825 <SEP> 0, <SEP> 820 <SEP> 0,783
<tb> B8/B10 <SEP> 1, <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP> 1,48 <SEP> 0, <SEP> 855 <SEP> 1,60 <SEP> 0, <SEP> 925
<tb> Schaltart <SEP> (5) <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb>
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Bemerkungen zur Tabelle I :
1. Gesamtmultiplikation der Nutenzahl ohne Änderung der Spulengruppierung oder der Modulations- methode bewirkt nur Änderungen zweiter Ordnung.
Zum Beispiel ist das 26-Pol-Feld für 48 Nuten 7, 5% und für 72 Nuten 6, 801o. Für diese Fälle sind Durchschnittswerte angegeben, die Differenzen sind praktisch vernachlässigbar.
2. Für die Wicklungen nach Type (a) - (d) ist die unmodulierte Wicklung eine gewöhnliche 8-Pol-
Wicklung, die daher keine Harmonischen der magnetomotorischen Durchflutung enthält, die niedriger als die 5. Harmonische von 8 Polen sind, d. h. = 40 Pole (M = 20).
3. Für Wicklungen nach Type (e)- (g) ist die gesamte Wicklung in beiden Geschwindigkeiten benutzt und alle Spulen sind gleich. Die unmodulierte Wicklung ist eine 8-Pol-Wicklung eines Bruchteils der
Nuten mit unregelmässiger Spulengruppenverteilung und enthält daher zusätzliche geradzahlige Harmoni- sche der magnetomotorischen Durchflutung, insbesondere ein subharmonisches 4-Pol-Feld.
4. Die Wicklungsfaktoren für 10-Pol-Anordnung sind unter Bezug auf die gesamte Zahl der Leiter er- rechnet. Für die Wicklungen nach Typen (a) - (d) sind die Wicklungsfaktoren der Leiter, die jeweils im
Stromkreis liegen, höher.
5. Für Wicklungen der Typen (a)- (d) sind die Parallel-Sternschaltungen die einzigen, die benötigt werden, da das Flussdichteverhältnis (B/B) auf diese Weise nahezu 1 ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Polumscbaltbare Dreiphasenwechselstrommaschine, deren Phasenwicklungen (A, B, C) in der einen
Schaltstellung jeweils P Polpaare liefern, wobei die Phasenfolge den Drehsinn festlegt, während die zweite
Schaltstellung gleichzeitig zwei neue Polzahlen, (P-M) und (P+M) Polpaaren entsprechend, liefert, von denen die eine aus dem Dreiphasenfeld der zusammen betrachteten Phasenwicklungen eliminiert wird, wobei die zweite Schaltungsart derart wirkt, dass die relativen Polamplituden der genannten 2 P-Pole jeder Phasenwicklung entsprechend drei Polamplitudenmodulationswellen moduliert werden, wobei jede Polamplitudenmodulationswelle M Zyklen von aufeinanderfolgenden abwechselnd positiven und negativen,
von einem Ursprung ausgehende Wellenteile umfasst und wobei die Ursprünge der drei Modulationswellen in Punkten liegen, die voneinander um etwa den dritten Teil einer Umdrehung um die Achse entfernt sind und diese drei Ursprungspunkte, im Bezugsdrehsinn um die Achse betrachtet, dem Wellenursprung der Modulationswellen, wenn die Polzahl (P-M) aus dem Dreiphasenfeld eliminiert wird, in der Folge A, B, C und in der Folge A, C, B entsprechen.
wenn die Polzahl (P+M) Polpaare eliminiert wird, wobei von den Polzahlen P, (P-M) und (P+M) Polpaare nur die eliminierte Polzahl drei Polpaare oder ein Vielfaches davon beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltungsart der Phasenwicklungen, von den Polen, die in jeder Halbwelle jeder Polamplitudenmodulationswelle enthalten sind, die Endpole derselben eine kleinere Polamplitude aufweisen als die Zwischenpole oder der Zwischenpol.