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Einrichtung zur Polumschaltung von an Dreiphasennetzen angeschlossenen Mehrphasen- motoren.
Es sind mancherlei Einrichtungen zur Polumschaltung bei an Dreiphasennetzen angeschlossenen Mehrphasenmotoren bekanntgeworden, die sich jedoch meist auf die Erreichung eines bestimmten Polzahl verhältnisses, z. B. 1 : 2 oder 3 : 4 beschränken.
Bei den bisher bekanntgewordenen Polumschaltungen blieb beim Übergang auf die andere Polzahl die Zahl der in Reihe geschalteten Leiter pro Phase entweder konstant oder sie änderte sich in dem Sinne, dass der höheren Polzahl (also kleineren Polfläche in cm2) die niedere Drabtzahl in Serie pro Phase oder was dasselbe ist, die grössere Kraftlinienzahl pro Pol entspricht. Denn für eine gegebene konstante Spannung und Periodenzahl muss die Kraftlinienzahl pro Pol wachsen, wenn die Drahtzahl in Serie pro Phase kleiner wird, wie aus der Formel E = C # Z hervorgeht, wo
E die Spannung pro Phase, # die Kraftlinienzahl pro Pol und
Z die Drahtzahl in Serie pro Phase bedeutet.
Hiedurch wurde die Kraftlinieninduktion bei der grösseren Polzahl zu gross, wenn sie für die kleinere Polzahl richtig gewählt war, so dass man, um rationell arbeiten zu können, Leistungstransformatoren zur Herabsetzung der Spannung beim Übergang auf die höhere Pol- zahl verwenden musste. Bei allen bisher bekannten Polumschaltungsweisen war man nicht in der Lage, der einen Polzahl die grössere, der anderen die kleinere Drahtzahl (in Reihe) willkürlich anzuordnen, sondern diese Zuordnung war durch das Prinzip der Umschaltung festgelegt.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zur Polumschaltung von an Dreiphasennetzen angeschlossenen Mehrphasenmotoren, bei welcher die für beide Polzahlen nach Art einer Zweiphasenwicklung ausgeführte Wicklung des Motors zum Betrieb mit Dreiphasenstrom in Scottschaltung oder in äquivalenter Weise geschaltet ist, wobei die Umschaltung von einer Polzahl in die andere durch Umschalten und Vertauschen von
Wicklnngsteilen der beiden Wicklungsphasen derart bewirkt wird, dass sich die Zahl der
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die andere Polzahl (siehe Fig. 2b) in derselben Phase I bleiben und das gleiche Vorzeichen behalten.
D) 'Gruppe 2 (oder b in Fig. 2a) umfasst diejenigen Drähte der Phase I, die auch für die andere Polzahl (siehe Fig. 2b) in derselben Phase I bleiben, aber das
Vorzeichen wechseln.
Dtf Crnppe 3 (oder c in Fig. 2a) umfasst diejenigen Drähte der Phase I, die für die andere Polzahl (siehe Fig. 2 b) in die Phase II gelangen, aber das gleiche
Vorzeichen beibehalten.
Die Gruppe 4 (oder d in Fig. 2 a) umfasst diejenigen Drähte der Phabe I, die für die andere Polzahl (siehe Fig. 2b) in die Phase Il gelangen und ausserdem das
Vorzeichen wechseln.
Also kürzer geschrieben :
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über 36 bei der üblichen Ausführung der Dreiphasenmotoren).
Die Einrichtung soll nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Fig. 1 ist der Fall dargestellt, dass es sich um eine Umschaltung von 6 auf 8 Pole handelt. Das Schema der Fig. 2 gibt dagegen ganz allgemein eine Umschaltung von PI auf p2 Pole gemäss vorliegender Erfindung. In Fig. 1 ist die Wicklung in 48 Nuten verlegt. Die Stromrichtung in den Leitern jeder Nute ist durch das Plus- oder Minuszeichen angedeutet, und zwar beziehen sich die Zeichen auf den beiden inneren Kreisen der Figur auf die Stromrichtung in den beiden Phasen der Polzahl PI (8 Pole), dagegen die Zeichen auf den beiden äusseren Kreisen auf die beiden Phasen der Polzahl P2 (6 Pole).
Man erkennt, dass auf die Pohlzahl p 8)
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EMI2.3
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entfallen.
Auf dem Umfang des Ankers sind nun leicht die vorerwähnten 2 X 4 verschiedenen Leitergruppen (also pro Phase 4) zu unterscheiden (in der Fig. 1 ist um zusammengehörige Leiter stets ein Viereck gezogen). Zum Beispiel Gruppe a umfasst diejenigen Leiter, die für die Polzahl P == 8 die Phase I (innerer Kreis) mit + Vorzeichen (bzw.-) bilden und welche nach der Umschaltung für die andere Polzahl P2 = 6 dieselbe Phase I (innerer Kreis) bleiben, und zwar mit demselben + Vorzeichen (bzw.-).
Für alle Gruppen und kürzer geschrieben, also :
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<tb>
<tb> Gruppe <SEP> a <SEP> ist <SEP> für <SEP> Polzahl <SEP> pl <SEP> die <SEP> Phase <SEP> I <SEP> mit <SEP> + <SEP> Vorzeichen <SEP> (bzw.
<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> p2 <SEP> r <SEP> i <SEP> +
<tb> Gruppe <SEP> b <SEP> ist <SEP> # <SEP> # <SEP> p1 <SEP> # <SEP> # <SEP> I <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> # <SEP> # <SEP> p2 <SEP> # <SEP> # <SEP> I <SEP> # <SEP> - <SEP> # <SEP> (# <SEP> +)
<tb> Gruppe <SEP> c <SEP> ist <SEP> Pi"I <SEP> +
<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> # <SEP> # <SEP> p2 <SEP> # <SEP> # <SEP> II <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> Gruppe <SEP> ist <SEP> # <SEP> # <SEP> P1 <SEP> # <SEP> # <SEP> I <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> # <SEP> # <SEP> P2 <SEP> # <SEP> # <SEP> II <SEP> # <SEP> - <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> Gruppe <SEP> e <SEP> ist <SEP> # <SEP> # <SEP> P1 <SEP> # <SEP> # <SEP> II <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> # <SEP> # <SEP> P2 <SEP> # <SEP> # <SEP> II <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> Gruppe <SEP> f <SEP> ist <SEP> # <SEP> # <SEP> P1 <SEP> # <SEP> # <SEP> II <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> # <SEP> # <SEP> p2 <SEP> # <SEP> # <SEP> II <SEP> # <SEP> - <SEP> # <SEP> (# <SEP> +)
<tb> Gruppe <SEP> g <SEP> ist <SEP> # <SEP> # <SEP> P1 <SEP> # <SEP> # <SEP> II <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> # <SEP> # <SEP> p2 <SEP> # <SEP> # <SEP> I <SEP> # <SEP> + <SEP> # <SEP> (# <SEP> -)
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<tb> und <SEP> gleichzeitig <SEP> # <SEP> # <SEP> P2 <SEP> # <SEP> # <SEP> I <SEP> # <SEP> - <SEP> # <SEP> (# <SEP> +)
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Durch Fig. 2a, b und c wird nun gezeigt, wie durch verschiedenartige Verbindung und Gruppierung der Wicklungsteile die Polzahl 1), und die Polzahl P2 erhalten werden kann. In Fig. 2a befinden sich für die grössere Polzahl alle Wicklungsteile jeder Phase in Reihenschaltung. Ausserdem ist das Ende der Phase II mit der Mitte der Phase I verbunden. Die drei Enden, an welche die Dreiphasenspannung gelegt wird, sind besonders stark gezeichnet.
Um auf die kleinere Polzahl p2 überzugehen, könnte eine Umschaltung gemäss Fig. 2b vorgenommen werden. Hiebei wird jedoch die Zahl der in Reihe geschalteten Leiter die gleiche bleiben, wie in Fig. 2 a. Die Feldstärke der kleineren Polzahl wäre demnach die gleiche, wie bei der grösseren Polzahl, die Sättigung also erheblich kleiner.
Günstiger werden diese Verhältnisse, wenn gemäss vorliegender Erfindung die Umschaltung auf die kleinere Polzahl nach Fig. 2 c erfolgt, wobei die Stromrichtungen in Fig. 3c sachlich dieselben sind, wie in Fig. 2 b. Danach bleiben beim Übergang von der grösseren auf die kleinere Polzahl je 2 von den 4 Gruppen jeder Phase, deren Leiter bei der Umschaltung unter sich dieselbe Phase behalten, d. h.
entweder beide zusamman in derselben Phase bleiben (a b und e f) oder aber zusammen in die andere Phase gelangen (c d und 9 h) und von denen die eine Gruppe innerhalb aller dieser Gruppenpaare eine Stromrichtung erhält, die der früheren entgegengesetzt ist, zusammengeschaltet, so dass zum Zwecke der Umsehaltung von diesen Gruppenpaaren nur die Mitte und die beiden Enden herausgeführt zu werden brauchen. In Fig. 2c sind daher pro Phase nur 6 Klemmen erforderlich, da die
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Gruppen a mit b und c mit d für beide Polzahlen im Sinne der obigen Ausft1brungen verbunden bleiben können und ausserdem hat sich die Zahl der in Reihe geschalteten Leiter auf die Hälfte reduziert, wie aus den Fig. 3a und 3b besonders leicht ersichtlich ist.
Das bedeutet also, dass der grösseren Polfläche auch eine grössere Kraftlinienzahl pro Pol entspricht. Im allgemeinen stimmt dieses Drahtzahlverhältnis nicht genau mit dem Polzahlverhä1tnis äberein ; man erreicht jedoch ein um so günstigeres Resultat, je mehr sich das Polzahlverhältnis ebenfalls dem Wert 1 : 2 des Drahtverhältnisses nähert. Bei
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mittleren Wert der Zahnsättigung sein würde.
Als Vorteil bei dieser Einrichtung zur Polumschaltung von an Dreiphasennetzen
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liebige Polzahlen.
4. die Möglichkeit, die Zahl der in Reihe geschalteten Windungen in gleichem Sinne, wie die Polzahl zu ändern, wobei sich sogar eine Reduktion der Herausführungen ergibt (12 anstatt 16 in Fig. 2b).
Die Polumschaltung kann nach dieser Einrichtung sowohl am stehenden, als auch am rotierenden Teil des Motors erfolgen, es kann aber auch ein derart polumschaltbarer Ständer mit einem mit zwei Wicklungen für verschiedene Polzahlen ausgerüstetem Läufer zusammengebaut werden.
Soll das Drahtzahlverhä ! tnis sich genau wie das Polzahlverhältnis ändern, dann kann mit der polumschaltbaren Wicklung noch eine nicht umschaltbare Wicklung für die eine Polzahl in Reihe schalten, die für die andere Polzahl in Fortfall kommt. Diese zusätzliche Wicklung kann in die gleiche Nuta wie die Hauptwicklung verlegt sein.
Durch Fig. 4 wird Jas Schema der Fig. 2 näher erläutert. Diese Fig. 4 zeigt die Wicklung der Fig. 2 in abgerolltem Schema, und es sind die festen Verbindungen auf beiden Stirnseiten der Maschine angegeben. Die Wicklungsteile sind in analoger Weise. wie in Fig. 2 a, mit a, b, c, d bis h bezeichnet. In Fig. 4 wird nun gezeigt, wie die Schaltung der freien Wicklungsenden für die Erzielung der Polzahlen 8 und 6 zu erfolgen hat, wobei gleichzeitig auch der Anschluss der Wicklung an das Netz unter Verwendung eines Autotransformators dargestellt ist. Diese Umschaltung entspricht dem Übergang von der Schaltung nach Fig. 2 a auf die Schaltung nach Fig. 2 c, so dass also hiebei die Zahl der in Reihe geschalteten Leiter sich im gleichen Sinne die die Polzahlen ändert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Polumschaltung von an Dreiphasennetzen angeschlossenen Mehrphasenmotoren, bei welchen die für beide Polzahlen nach Art einer Zweiphasenwicklung ausgeführte Wicklung des Motors zum Betrieb mit Dreiphasenstrom in Scottschaltung, oder in äquivalenter Weise, geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung jeder Phase (vgl.
Fig. 3a und Sb) in vier bei der höheren Polzahl untereinander in Serie geschaltete Gruppen (a bis d bzw. e bis h) zerlegt ist und die Umschaltung von der höheren in die niedere Polzahl dadurch erfolgt, dass die 4 Gruppen jeder Phase zu zweien parallel geschaltet werden (ab, c d, ef, gh) und teils in derselben Phase bleiben (ab, ef), teils die Phase wechseln (c d, g h), so dass der höheren Polzahl auch die höhere Drahtzahl pro Phase in Serie entspricht und gleichzeitig zur Durchführung der Umschaltung eine geringe Anzahl von Anzapfungen nötig ist.