<Desc/Clms Page number 1>
Anordnung zur Verringerung der Stromyerdrängung von in Nuten gebetteten Leitern elektrischer Maschinen.
Bei grossen Wechselstrommaschinen, bei denen starke Ströme durch in tiefen Nuten liegende Nutenleiter von grossen Abmessungen geführt werden, treten durch die Wirkung des vom Strom selbst erzeugten Nutenquerfeldes leicht starke Wirbelströme in den Nutenleitem auf, die ein Abdrängen des Stromes nach dem Rande der Nut hin bewirken und zu grossen zusätzlichen Verlusten Anlass geben können.
Es ist bekannt, dass man diese Wirbelströme durch Unterteilung und Verschränkung der Leiter verringern kann. So hat man beispielsweise einen stromführenden Leiter, der die ganze Nut ausfüllt, in mehrere Teilleiter zerlegt, die gegeneinander schwach isoliert sind, so dass keine Wirbelströme auftreten können und hat die Leiter zweier Nuten derart gegeneinander verschränkt, dass sich die Reihenfolge der Leiter umkehrte.
Eine derartige Anordnung reichte jedoch nicht aus, die Wirbelströme völlig zu unterdrücken. Dies kann erst dadurch erreicht werden, dass jeder Teilleiter in der Nut jede der möglichen Lagen annimmt. so dass keiner der Teilleiter ausgezeichnetere Lagen vor den andern voraus hat. Dies hat man dadurch erreicht, dass man die Teilleiter in den Nuten miteinander verseilt. Ein anderer Weg besteht darin, dass man bei mehr als drei parallel geschalteten Teilleitem je zwei oder drei Leiter unter sich und die hieraus gebildeten Leitergruppen verschränkte.
Schliesslich hat man auch eine Anordnung, wonach jeder Stab sämtliche Höhenlagen in der Nut einnimmt und in jeder Höhenlage für einen Teil seiner Länge axial geführt ist, dadurch erzielt, dass man die Leiter genügend oft innerhalb der Nut verschränkte oder indem man durch verschiedenartige Anordnung der Stimverbindung drei Leiter in die verschiedenen Höhenlagen der Oberschicht führte und dann durch eine Gabelverbindung die Reihenfolge der Leiter in der Unterschicht gegen die Oberschicht spiegelte.
Die letztbeschriebene Anordnung führt nun zu Nachteilen in der Herstellung insofern, als die Stimbündel verschiedenartig ausgeführt werden müssen, während Verschränkungen innerhalb der Nut zu schwierigen Herstellungsverfahren führen und eine Verseilung schliesslich mit Rücksicht auf die schräge Lage der Leiter innerhalb der Nut nur eine unvollkommene elektrische Ausnutzung des Leitermaterials gestattet.
Diese Nachteile werden nun dadurch vermieden, dass zur Verringerung der Stromverdrängung von in Nuten gebetteten Leitern elektrischer Maschinen, bei denen die Leiter ihrer Höhe nach in mehrere voneinander isolierte Teilleiter zerlegt sind und bei denen die Leiter ausserhalb* der Nut derart vertauscht werden, dass jeder Leiter jede Höhenlage in der Nut einnimmt, der Erfindung gemäss zur Verschiebung der Leiter eine einzige Art von unter sich gleichen Stimverbindungen verwendet wird, durch die die Leiter zwischen einzelnen Nuten um den gleichen Versehiebungsschritt zyklisch verschoben werden. Die Verschwankung der Leiter wird also ausserhalb der Nut, u. zw. in den Stirnverbindungen vorgenommen, während innerhalb jeder Nut die Teilleiter unter sich parallel geführt sind.
Die Wicklung, deren Leiter die ganze Nut ausfüllen, besteht dabei aus parallel geschalteten Zweigen von einer Zahl, die der der übereinanderliegenden Teilleiter oder einem Vielfachen derselben gleich ist und wobei jeder Zweig aus einer gleichen. der Nutenzahl entsprechenden Zahl von Wicklungslängen besteht.
In Fig. 1 ist eine Anordnung gemäss der Erfindung dargestellt. Es ist auch hier angenommen, dass Teilleiter 1, 2,..... 6 parallel geschalteten Wicklungszweigen angehören und einen Gesamtleiter pro Nut bilden. Die ganze Wicklung besteht, aus sechs parallel geschalteten Zweigen, von denen jeder aus sechs in Reihe geschalteten Wicklungslängen besteht, deren Zahl der für jeden Wicklungszweig gleichen Nutzahl
<Desc/Clms Page number 2>
entspricht. Die zu einer Wicklungslänge gehörigen Leiter der Nuten I bis VI sind mit gleichlaufenden Zahlen 1. 2 usw. bezeichnet.
Beim Übergang von einer Wicklungslänge auf die nächste bzw. wenn eine Wicklungslänge nur aus einem Leiter in einer Nut besteht, beim Übergang von einer Nut auf die andere findet nunmehr eine zyklische Verschiebung der Teilleiterfolge statt. Diese zyklische Verschiebung entsteht auf folgende Weise :
Man denkt sich die Teilleiter in der Nut fortlaufend numeriert, beispielsweise bei der Anordnung Fig. 1 in der ersten Nut oben anfangend mit 1 bis 6. oder in den andern Figuren, bei denen je zwei Teilleiter nebeneinanderliegen, in der linken Hälfte von oben nach unten numeriert und in der rechtenHälfte von unten nach oben. so dass sich beispielsweise, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, in der linken Hälfte von oben nach unten die Teilleiter 1 bis 3. in der rechten Hälfte von unten nach oben 4 bis 6 ergeben.
Diese Zahlen denkt man sich nun, wie es Fig. 8 zeigt, auf einem Kreis angeordnet. Es gibt dann dieser Kreis das Schema für die Teilleiterfolge in der Nut. Man gelangt zu der Teilleiteranordnung der nächsten Nut, indem man die Zahlen auf dem Kreise durch Rechtsdrehung oder Linksdrehung verschiebt. Man geht nun so vor. dass man die Verschiebung für jede im Wicklungszuge folgende Nut, für die die Verschiebung vorgenommen werden soll, um den gleichen Schritt und im gleichen Sinne vornimmt. Schiebt man also bei-
EMI2.1
8. 2. 1, 6, 5, 4 usw. Derartige Verschiebungen sind in Fig. l für eine Nut mit einem Teilleiter in der Nutenbreite, in Fig. 2 mit zwei Teilleitem in der Nutenbreite dargestellt.
Es ist aber auch möglich, den
EMI2.2
die Verschiebung vorgenommen werden soll, durch die zyklische Verschiebung aufeinanderfolgender Zahlen des Schemas. Da die Verschiebung immer um das gleiche Mass erfolgt, ergibt sich der erhebliche Vorteil, dass man zur Verschiebung mit einer einzigen Art von Stirnverbindungen auskommt, die unter sich alle völlig gleich ausfallen. Es genügt daher, dem Wickler ein einziges Schema für eine einzige Stirnverbindung vorzuschreiben.
Die Vorteile dieser Anordnung gemäss der Erfindung zur Änderung der Höhenlage des Leiters in der Nut, wobei man zur Verschiebung lediglich nur eine einzige Art von unter sich gleichen Stirnverbindungen braucht, treten deutlich hervor, wenn man diese Anordnung mit ändern bekannten Anordnungen vergleicht, bei denen ebenfalls die Leiter ausserhalb der Nut derart vertauscht werden, dass jeder Leiter jede Höhenlage in der Nut einnimmt. Fig. 9 der Zeichnung zeigt den Schnitt durch die Ob erlagen und Unterlagen der Nuten einer bekannten Anordnung, bei der im ganzen sechs Leiter vorhanden sind. Fig. 10 dagegen das gleiche Beispiel, bei der jedoch die Verschiebung im Sinne der
EMI2.3
dass beim Übergang von der Nut a auf b ebenso von der Nut e auf d und schliesslich von e auf t das Leiterbündel gespiegelt wird.
Beim Übergang von b auf c und cl auf e dagegen bleibt jeweils der in der Nnt unten liegende Leiter unten liegen, die beiden obenliegenden Leiter werden gespiegelt. Es fehlt somit die zyklische Vertauschung einerseits, anderseits sind mehrere voneinander abweichende Arten von Stirnverbindungen erforderlich. Anders die Anordnung nach Fig. 10 gemäss der Erfindung für dieselben Nuten-und Leiterzahlen. Die einzelnen Nuten sind wiederum mit a, b, c bezeichnet. Die Reihenfolge der Leiter entspricht jedoch nunmehr einer @für alle Stirnverbindungen gleichen zyklischen Verschiebung 1, 2, 3 - 3. 1. 2 - , 5, 7-7, 2,-3--3, 7, 2-2,. 3, 7. Die zyklische Verschiebung erfolgt somit für alle Nuten im gleichen Sinn und mit dem gleichen Verschiebungssehritt = 1.
Die Verschiebung kann mit einer einzigen Art Stirnverbindung vorgenommen werden. Durch diese unter sich gleichen Stimverbindungen wird dann beim Übergang von einer Wicklungslänge auf die andere die richtige zyklische Verschiebung, die die Teilleiter in jede Höhe der Nut bringt, vorgenommen, so dass beispielsweise bei Fig. 1 der Leiter 1 der in der
EMI2.4
in der Wicldungslänge III um zwei Teilleiterbreiten usf., während der im Nutengrunde befindliche Leiter z. B. 6 in der Wicklungslänge I stets in den Nutenkopf der nächsten Wicklungslänge geführt wird.
Wie man aus den Figuren erkennt, ist die obengenannte Bedingung alsdann erfüllt. Die Stirnverbindungen selbst wird man je nach den Verhältnissen der Maschine in der zweckmässigsten Form ausführen. Vorteilhaft wird man die Verschränkungsstelle in den geraden Teil der Stirnverbindung legen, wie die Anordnungen nach Fig. 2 und 6 beispielsweise zeigen.
<Desc/Clms Page number 3>
Fig. 3 zeigt das Beispiel, bei dem sechs Leiter der Nut nicht alle untereinander gelagert, sondern M je zweien nebeneinander gelagert sind, so dass sich zwei nebeneinanderliegende Schichten zu je drei Leiter ergeben. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Leiter beim Übergang von einer Nut auf die andere sich immer nur um ein geringes räumliches Mass verschieben und niemals um die ganze Nuthöhe zu springen brauchen. Die in allen Figuren dünn eingetragenen Linienzüge zeigen dies deutlich. Während
EMI3.1
liches Leiterbündel Fig. 6. Es lässt sich aus dieser Figur ohne weiteres erkennen, dass eine solche Ver- schränkungsstelle für den festen konstruktiven Aufbau der Stirnverbindungen grosse Vorteile bietet.
Bei den Anordnungen gemäss Fig. 1 und 2 war der Versehiebungssehritt der zyklischen Vertausehung gleich 1. Man erhält nun eine wesentliche Vereinfachung der Anordnung, wenn man den Verschiebungsschritt der zyklischen Vertauschung der Teilleiterlage nicht gleich 1. sondern von 1 abweichend wählt.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der der Verschiebungsschritt gleich 2 gewählt ist, indem man beispielsweise jeden Teilleiter aus den Verdrillingsstellen an den Stirnverbindungen um zwei Teilleiterbreiten ver- schiebt. Es ergibt sich dann das Zahlensehema :
EMI3.2
<tb>
<tb> Nut <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> zu <SEP> 6,
<tb> 77 <SEP> J, <SEP> 6, <SEP> 1, <SEP> 2, <SEP> 3, <SEP> 4,
<tb> .. <SEP> 111. <SEP> 3, <SEP> 4. <SEP> 5, <SEP> 6. <SEP> 1. <SEP> 2.
<tb>
EMI3.3
der Nuthöhe gleich oft einnehmen.
Eine entsprechende Anordnung für zwölf Teilleiter einer Nut, wobei je sechs übereinanedrliegen.
EMI3.4
EMI3.5
meist der erstere Gesichtspunkt, bei Anwendung von Massivkupfer meist der zweite ausschlaggebend. Bei sehr tiefen Nuten grosser Wechselstrommaschinen kann man leicht auf die Notwendigkeit von 30 massiven Teilleitern übereinander geführt werden. Schliesslich muss die Anzahl der Teilleiter gleich der Zahl \ on gleichartigen Zweigen gewählt werden - oder einem Bruchteil davon-in die man jeden Wieklungszug aufspalten kann. Die Höchstzahl dieser Zweige ist durch die Zahl der in Reihe geschalteten Nuten
EMI3.6
enthält alsdann eine Reihe von Nuten hintereinander geschaltet.
Eine andere zweckmässige Art der Verschiebung bei der zyklischen Vertausehung der Teilleiterlagen zeigt Fig. 7. die dann in Frage kommt, wenn die Zahl der übereinanderliegenden Teilleiter ungerade zist, In diesem Falle wählt man den Verschiebungsschritt zu n/2-1, wobei die Gesamtteilnehmerzahl der Nut, n/2 also die Zahl der in einer Schicht übereinanderliegenden Leiter ist. Bei zehn Leitern in der Xut ergibt sich somit das in Fig. 7 dargestellte Schema :
EMI3.7
<tb>
<tb> Nut <SEP> I <SEP> 1. <SEP> 2, <SEP> 3, <SEP> 4, <SEP> 5, <SEP> 6, <SEP> 7, <SEP> 8, <SEP> 9, <SEP> 10,
<tb> ,. <SEP> II <SEP> 5, <SEP> 6, <SEP> 7, <SEP> 8, <SEP> 9, <SEP> 10, <SEP> 1, <SEP> 2, <SEP> 3, <SEP> 4,
<tb> " <SEP> ici <SEP> 9, <SEP> 10, <SEP> 1. <SEP> 2, <SEP> 3, <SEP> 4, <SEP> 5, <SEP> 6, <SEP> 7, <SEP> 8.
<tb>
# <SEP> IV <SEP> 3, <SEP> 4. <SEP> 5, <SEP> 6, <SEP> 7, <SEP> 8, <SEP> 9, <SEP> 10, <SEP> 1, <SEP> 2,
<tb> 7,7, <SEP> 9, <SEP> 10, <SEP> 1, <SEP> 2, <SEP> 3, <SEP> 4, <SEP> 5, <SEP> 6.
<tb>
Es tritt auch hier eine vollkommene Durchmischung aller Teilleiter auf. Diese Verschiebung um einen Verschiebungsschritt von n/2-1 führt nur bei einer ungeraden Zahl von in einer Nut übereinanderliegenden Tei1leitem zu einer Anordnung, bei der die zu einem Zweige gehörigen Wicilungslängen in den verschiedenen Nuten in den verschiedenen Höhenlagen liegen. Lässt sich aus irgendeinem Grund eine ungerade Zahl von Teilleitern oder Wieklungslängen nicht verwenden, so wählt man für die Zahl der Wicklungslängen eine ungerade Zahl, wählt jedoch die Zahl der Zweige doppelt so gross wie die Zahl der übereinanderliegenden Teilleiter.
Die Unterteilung der Leiter in zwei nebeneinanderliegende Gruppen, die in Fig. 3 bis 7 dargestellt ist, hat noch den weiteren Vorteil, insbesondere bei offenen Nuten, dass auch das Nutenlängsfeld. das bei
<Desc/Clms Page number 4>
hochausgenutzten Maschinen sehr erhebliche Werte besitzen kann, nur in geringfügigem Masse zu Wirbelstrombildung Anlass geben kann. Sämtliche hier geschilderten Anordnungen haben den Vorteil, dass sie nicht nur die von den Nutenfeldern herrührenden Wirbelströme unterdrücken, sondern auch die bei grossen Maschinen sehr erheblichen Wirbelstromverluste, die von den Streufeldern der Stirnverbindungen der Wicklungen herrühren. Die Teilleiter brauchen in allen Fällen nur geringfügig isoliert zu werden. um den inneren Spannungen den Weg zu versperren.
Es genügt hiefür häufig eine dünne Lackierung oder Emaillierung der einzelnen Leiter.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wicklungsanordnung zur Verringerung der Stromverdrängung von in Nutell gebetteten Leitern elektrischer Maschinen, bei denen die Leiter ihrer Höhe nach in mehrere voneinander isolierte Teilleiter zerlegt und die Leiter ausserhalb der Nut derart vertauscht werden, dass jeder Leiter jede Höhenlage in der Nut einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschiebung der Leiter eine einzige Art von unter sich gleichen Stimverbindungen verwendet wird, durch die die Leiter zwischen einzelnen Nuten um den gleichen Verschiebungsschritt zyklisch verschoben werden.