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Wicklungsanordnnng für Induktionsmaschinen mit veränderlicher Polzahl.
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<tb> A-a <SEP> B-a <SEP> C-a
<tb> A-b <SEP> B-b <SEP> C-b
<tb> A-c <SEP> B-ss <SEP> C-c
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In Fig. 2 ist nun veranschaulicht, wie die Verbindung dieser einzelnen Wicklungszweige gemäss der E. findung erfolgt. Die Wie1dungszweige, deren Leiter in Fig. 1 fortlaufend numerieit sind, sind verbunden wie die Seiten und Sehnen eines Fachwerkpolygons, dessen Knoten und Eckpunkte abwechselnd die Anschlüsse für die verschiedenen Polzahlen bilden. Die Eck-bzw. Knotenpunkte sind mit den gleichen Buchstaben bezeichnet wie die Phasen der Fig. 1. Wird dem mehrfach aneinander geschlossenen Wieklungs- system an den Knotenpunkten ABC Spannung zugeführt, so ergibt sich die vierpolige Anordnung gemäss der oberen Zeile der Fig. l, während beim Anschluss der Netzphasen an die Knotenpunkte a b c sich die untere Polzahl, nämlich die sechspolige Anordnung, ergibt.
In dem Fachwerkpolygon sind die einzelnen Sehnen und Seiten mit den gleichen Ziffern bezeichnet, wie die Leiter der Fig. 1. Dass man beim Aneinanderschalten der Wieklungszweige zu diesem Faehwerkspolygon tatsächlich, je nachdem man die Netzphasen
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zu ersehen. Hier sind wiederum bei einem Ringanber als Ausführungsbeispiel 18 Spulen dargestellt, die mit den Ziffern 1 bis 18 bezeichnet sind. Oberhalb der einzelnen Spulen ist durch die grossen bzw. kleinen Buchstaben angegeben, von welchen Strömen der Leiser in der einen bzw. in der andern Schaltung durchflossen wird. Es sind also beispielsweise die Spulen A a mit ihren Enden an die Klemmen. : a angeschlossen. Die Spulen Ab mit ihren Enden an die Klemmen Ab usw.
In den einzelnen Zeilen der Figur, die links mit A B C bzw. a b c bezeichnet sind, ist die Stromrichtung in de ? einen bzw. der anderen Schaltung durch
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Schaltung ABC (Zeile ABC) die vierpolige, bei der Schaltung abc (Zeile abc) die achtpolige Anordnung ergibt. Diese Stromverteilung bewegt sich bei der Speisung mit Drehstrom über den Anker hinweg.
Es ist weiter aus der Anordnung Fig. 2azu erkennen, dass die einzelnen Stromzweige beim Anschluss der Stromzuführungen an die Knotenpunkte zu je dreien parallel von Strömen durchflossen werden.
Zur Herstellung der Wicklung gemäss der Erfindung ist es somit nur erforderlich, die Knotenpunkte für die Stromzuführungen der verschiedenen Polzahlen abwechselnd als Ecken eines Polygons aufzuzeichnen und die Polgyonseiten und Polygonsehnen zu ziehen, die alsdann unmittelbar die verschiedenen Wieklungszweige und ihre Verbindungen zu Knotenpunkten da'stellen.
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schema für eine vierphasige Anordnung dargestellt, u. zw. für eine Umschaltung von vier Polen auf acht Pole. Ähnlich wie bei der Anordnung der Fig. 2a ist in Fig. 4 eine Ringwicklung, bestehend aus 1 (} Spulen dargestellt. Über jeder einzelnen Spule stehen die Bezeichnungen der Phasenströme, von denen die betreffende Spule in der einen und in der andern Schaltung durchflossen wird.
Dabei ist zu beachten,
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die Stromrichtung angegeben. Die Spulen selbst sind fortlaufend numeriert. Die gleichen Zahlen der Spulen finden sich an den Seiten und Sehnen des Fachwerkpolygons, zu dem die Wicklungszweige zu- sammengeschlossen sind. Man erkennt auch hier ohne weiteres, dass durch Anschluss der Netzleitungen an die Knotenpunkte A B G D die vierpolige Anordnung, beim Anschluss der Netzleitungen an die Knotenpunkte a b e d die aohtpolige Anordnung entsteht.
Bei des Anordnung der Figur sind die Sehnen weggelassen, die Knotenpunkte des gleichen Systems miteinander verbunden, also jene Sehnen, die den gestrichelten Linien der Fig. 3 entsprechen. Bei dieser Anordnung sind an jedem luntenpunkt immer vier Wicklungszweige einander parallelgeschaltet.
Das Fachwerkpolygon für eine Fünfphasenanordnung, bestehend aus den Phasen ABCD R der einen Schaltung und den Phasen a b c cl e der andern Schaltung ist in Fig. 5 veranschaulicht. Auch hier lässt sich ohne weiteres jede beliebige Polzahl erzielen. Die Verteilung der Wicklung auf dem Umfang kann in ähnlicher Weise wie bei den Anordnungen der Figur 2a und 4a abgeleitet werden.
Der Zusammenschluss von Wicklungszweigen gemäss der Erfindung lässt sich auch dann herstellen, wenn es sich darum handelt, mehr als zwei Polzahlen zu erzielen. Fig. 6 zeigt beispielsweise die Verbindung von zwölf Wicklungszweigen zu einem Fachwerk von sechs Knotenpunkten, das jedoch nunmehr dazu dienen soll, dlei verschiedene Polzahlen durch umschaltbaren Einphasenstrom zu erzeugen. Dementsprechend tragen je zwei diametral gegenüberliegende Knotenpunkte, die verschieden dargestellt sind, die Bezeichnungen A B, a b, or P, und werden dementsprechend wahlweise an den einphasigen Leistungsstrang, angeschlossen. Durch Umlegen der Anschlüsse erhält man verschiedene Stromrichtungen in den verschiedenen Zweigen bzw. Stromlosigkeit, so dass sich drei Polzahlen erzeugen lassen.
Das ausfüh'liehe Wicklungsschema ist wiederum in Fig. 6a in dem Beispiel einer Ringwicklung da gestellt. Oberhalb der einzelnen Spulen sind die Phasen angegeben, von denen die Spulen in den einzeln Schaltungen durchflossen werden. Aus der Anordnung der Fig. 6 ist ersichtlich, dass wiederum die elektromotolischen Kräfte in einzelnen Wicklungszweigen sich aufheben werden, u. zw. für ein System von Knotenpunkten in den Wieklungszweigen, die symmetrisch zu den Knotenpunkten dieses Systems liegen und die Knotenpunkte des andern Systems verbinden.
Also heben sich beispielsweise beim An- schluss der Netzleitungen an die Knotenpunkte A B die Spannungen in den Wieklungszweigen ss a und ss b sowie b (J. und a a auf, so dass, wie auch aus dem Wieklungsschema der Fig. 6a hervorgeht, diese Wicklungzweige in den jeweiligen Schaltungen stromlos bleiben. Würde man die Stromweg von den Sammelschienen A bzw. a a verfolgen, so würde sich ergeben, dass sich in den einzelnen Schaltungen somit aufhebende Ströme gleicher Phase ergeben.
Aus den eingezeichneten Pfeilen der wiederum fortlaufenden Leiter der Fig. 6a ist ersichtlich, dass sich allerdings mit gewissen Unregelmässigkeiten die Umschaltung der Polzahlen von zwei auf vier auf sechs Pole ergibt.
Ein Wieklungsschema für drei dreiphasig erregte Polzahlen, das demgemäss neun Anschlussknotenpunkte A B C, a b e, a p y besitzt, zeigt Fig. 7. Es enthält 27 verschiedenartige Zweige, die je nach Wahl der Anschlüsse und der Polzahl in verschiedener Weise von den mehrphasigen Strömen durchflossen werden. Fig. 8 zeigt weiterhin ein Schema für vier verschiedene Polzahlen, die durch Anschliessen eines einphasigen Leitungsstranges an acht verschiedene Knotenpunkte. A. B, a b, IX ss, AB erzielt werden können. Auch bei allen diesen Wieklungsanordnungen sind stets die nichtbenutzten Knotenpunkte
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effektiver Windungszahl herstellt.
Bei den zuletzt beschriebenen Wicklungsanordnungen mit mehr als zwei Polzahlen werden beim Ausführen aller gezeichneten Stromzweige nicht alle Sehnen-Wicklungszweige zwischen den verschieden poligen Knotenpunkten vom Strom jeder Polzahl durchflossen. In Fig. 9 ist das Wieklungsschema z. B. der Fig. 7 nochmals dargestellt, wobei nur diejenigen Wicklungszweige voll gezeichnet sind, die beim Anschluss der Drehstromleitungen an die Knotenpunkte ABC vom Strom durchflossen werden. Man erkennt, dass von den 27 vorhandenen Wicklungszweigen neun Zweige stromfrei sind, sie sind gestrichelt dargestellt. Das gleiche ist mit neun ändern Stromzweigen beim Anschluss der Leitungen an andere Knotenpunkte der Fall. Die gesamte Wicklung ist also'n jedem Fall nur zu zwei Drittel ausgenutzt.
In vielen Fällen ist nun die Leistung, die von der Wicklung erfordert wird, bei einer Polzahl überwiegend
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gross und bei den andern Polzahlen nur geringer. Es ist alsdann zweckmässig, diejenigen Zweige, die bei dieser Hauptpolzahlstl omfrei sind, ganzfortzulassen, so dass dabei alle überhaupt vorhandenen Wicklungen stromführend und daher voll ausgenutzt sind. Bei den andern Polzahlen werden dann immer nur einige der Wicklungszweige Strom führen, was aber hier der nur geringen Leistung wegen weiter nichts schadet.
Man erhält hiedurch insgesamt eine besser ausgenutzte Maschine.
Während in Fig. l, die nur zur Erläuterung der möglichen Verteilung der Ströme auf dem Wicklungumfang dienen soll, eine Einsehiehtenwicklung dargestellt ist, bei der der mehrphasige Strom auf jeder doppelten Polteilung nur dreimal seine Phase wechselt, ist es natürlich auch möglich, irgendeine der bekannten Zweisehichtenwicklungen, oder eine mit sechsmaligem Phasenwechsel auf die doppelte Polteilung, oder eine beliebige der sonst noch möglichen Kombination anzuwenden.
Es kann sogar vorteilhaft sein, Dreischichtenwicklungen zu verwenden, bei denen man die Möglichkeit hat, etwa durch getrenntes Durchleiten jedes Dreiphasenstromes durch je eine Schicht, eine häufigere Überlappung der verschiedenphasigen Wicklungszonen am Umfange zu erzielen und dadurch die bei Wicklungen für Polumschaltung häufig auftretenden schädlichen Oberfelder möglichst zu vermindein. Ob die den verschiedenen Polzahlen entsprechenden Drehfelder im gleichen oder entgegengesetzten Sinne umlaufen, ist im Prinzip gleichgültig ; beides lässt sich stets durch passende Zuordnung der verschiedenen Leiter erreichen.
Die beschriebenen Wicklungen lassen sich auch mit grossem Vorteilfür polumschaltbare Generatoren verwenden. Bei diesen Generatoren braucht dann die Arbeitswicklung nicht umgeschaltet zu werden, lediglich werden die Erregerpole in der üblichen Art umgeschaltet. Durch Umschaltung der Erregerpole entstehen dann je nach der Schaltung an dem einen System oder andern System von Knotenpunkten Spannungen, während die anderen Knotenpunkte spannungslos bleiben. Führt man nun Generatoren mit der gleichen Polumschaltung aus und verbindet die einander zugehörigen Knotenpunkte von Generator und Motor durch Leitungsstränge, so sind in den Starkstromkreisen Schalteinrichtungen überhaupt nicht erforderlich.
Je nach der Schaltung der Erregerpole wird Spannung an dem einen System der Knotenpunkte des Generators erzeugt und durch die Leitungsstränge dem entsprechenden System von Knotenpunkten in dem Fachwerkpolygon der Motorwicklungen zugeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Wicklungs anordnung für Induktionsmaschinen mit veränderlicher Polzahl, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Wicklungszweige mit bei der Polumschaltung veränderlichem Strom- durchfluss mehrfach aneinandergeschlossen sind wie die Seiten und Sehnen eines Faehwerkpolygons. dessen Knoten-oder Eckpunkte (ABC... bzw. abc...) abwechselnd die Anschlüsse für die verschiedenen Polzahlen bilden.