CH106878A - Wicklung für Wechselstrommaschinen, welche mit Feldern von verschiedenen Polzahlen zu arbeiten vermag. - Google Patents

Wicklung für Wechselstrommaschinen, welche mit Feldern von verschiedenen Polzahlen zu arbeiten vermag.

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CH106878A
CH106878A CH106878DA CH106878A CH 106878 A CH106878 A CH 106878A CH 106878D A CH106878D A CH 106878DA CH 106878 A CH106878 A CH 106878A
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/12Asynchronous induction motors for multi-phase current
    • H02K17/14Asynchronous induction motors for multi-phase current having windings arranged for permitting pole-changing

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description


  Wicklung für Wechselstrommaschinen, welche mit Feldern von verschiedenen Polzahlen  zu arbeiten vermag.    Gegenstand der vorliegenden Erfindung  ist eine Wicklung für Wechselstrommaschi  nen, welche mit Feldern von verschiedenen  Polzahlen zu arbeiten vermag. Dieselbe be  steht aus mindestens einem Leiternetz mit  Stromverzweigungsstellen, die es ermöglichen,  dass die Anzahl der Phasen in der Wicklung  grösser ausfällt als die Phasenzahl eines ihr  zugeführten Mehrphasenstromes, und ist so  beschaffen, dass durch Änderung der Phasen  des zugeführten Mehrphäsenstromes, ohne  Änderung der Verbindungen der Wicklungs  leiter an den genannten Stromverzweigungs  stellen, verschiedene Polzahlen erzeugt wer  den können, wobei mindestens ein von 2 : 1  verschiedenes Polzahlverhältnis auftritt.  



  Eine sehr zweckmässige Ausführungs  form der Wicklung ist zum Beispiel eine  solche, welche ein oder mehrere Leiternetze  aufweist, von denen jedes eine gerade An  zahl Abteilungen umfasst, die in Polygon, und  eine gleiche Anzahl Abteilungen, die in Stern  mit den Ecken des Polygons verbunden sind,  wobei sowohl die Abteilungen im Polygon,  als auch diejenigen im Stern abwechselnd    umgekehrt angeschlossen sind.

   Das ist so  zu verstehen, dass, wenn man, auf Grund  einer bestimmten Umfahrungsrichtung am  Umfang der Maschine, bei jeder Abteilung  Anfang und Ende unterscheidet, die das Po  lygon bildenden Abteilungen so miteinander  verbunden sind, dass Abteilungsende an  Abteilungsende und Abteilungsanfang au  Abteilungsanfang stossen, und die die Stern  arme bildenden Abteilungen abwechselnd die  eine mit ihrem Anfang und die andere mit  ihrem Ende an die Polygonecken angeschlos  sen sind.  



  Neben den ohne Änderung der genannten  Verbindungen erzielbaren Polzahlen können  auch solche Polzahlen vorgesehen sein, deren  Erreichung solche Änderungen voraussetzt.  



  Wicklungen gemäss der Erfindung kön  nen beispielsweise als Primärwicklungen  für Mehrphasenmotoren dienen, welche durch  blosse Änderung der Anschlüsse' zwischen der  Wicklung und einem Apparat,     welchem     Ströme der - geeigneten Phasen entnommen  werden können, polumschaltbar sind; 'sie  können auch als Sekundärwicklungen für<B>pol-</B>      umschaltbare Motoren dienen, unter Um  ständen so, dass sie bei einer Polzahl als  kurzgeschlossene Wicklung, bei einer andern  Polzahl aber als eine an einen Anlasswider  stand anzuschliessende Wicklung arbeiten.

    Es können solche Wicklungen auch, bei Ma  schinen mit sogenannter innerer     Kaskaden-          sehaltung,    als Primärwicklung mit einer  Polzahl und als Sekundärwicklung der zwei  ten Kaskadenstufe mit einer andern oder  mit mehreren andern Polzahlen dienen.  



  In den beifolgenden Zeichnungen sind  mehrere Ausführungsbeispiele des Erfin  dungsgegenstandes dargestellt.  



  Die Fig. 1 bis 4 dienen zur Erläuterung  eines ersten einfachen Ausführungsbeispiels;  Fig. 5 zeigt eine andere solche Wicklung  zusammen mit Stromzuführungs- und Steuer  apparaten, bei deren Benützung die Wicklung  wechselnde Polzahl ergibt;  Fig. 6 bis 10 dienen zur Erklärung des  Gebrauches dieser Wicklung und der Wir  kungsweise ihres Steuerschalters;  Fig. 11 zeigt noch eine solche Wicklung  mit Stromzuführungs- und Steuerapparaten;  Fig. 12 illustriert weiterhin die Wirkung  dieses Steuerapparates;  Fig. 13 bis 15 zeigen ein weiteres Aus  führungsbeispiel des Erfindungsgegenstan  des.  



  Es ist bekannt, dass eine einfache, in  Stern oder Polygon geschaltete Wicklung  dazu gebraucht werden kann, wahlweise  irgend eine aus einer Anzahl von Polzahlen  zu erzeugen, unter Anwendung elektromoto  rischer Kräfte geeigneter Phase an ihren  Anschlussklemmen (siehe britisches Patent  Nr. 18887 von 1914). Ebenso ist bekannt,  dass eine Stern-Polygon-Schaltung der Ab  teilungen einer Wicklung benützt werden  kann, um in der Wicklung eine grössere Zahl  von Phasen zu erzeugen als in der äussern  Zuleitung (siehe britisches Patent 123395).

    Ich habe nun gefunden, dass man durch eine  Wicklung, die Stern-Polygon-Schaltung auf  weist, von der weiter unten angegebenen An  ordnung, unter Anwendung elektromotorischer    Kräfte geeigneter Phase zwischen ibren  Anschlussklemmen, Felder von allen Pol  zahlen von 2 bis zu etwa 2/3 der Anzahl der  Abteilungen der Wicklung, mit Ausnahme  einer Polzahl gleich der Hälfte der Zahl der  Abteilungen, zu erzeugen vermag. Die obere  Grenze ist bestimmt durch den Umstand, dass  für befriedigendes Arbeiten die Phasendiffe  renz zwischen benachbarten Abteilungen  nicht viel grösser sein soll als 120  . Wie  schon in meiner britischen Patentschrift  Nr. 143600 angegeben wurde, ist es zweck  mässig, diese Grenze nicht wesentlich zu  überschreiten.  



  Fig. 1 zeigt eine Wicklung von zwölf  Abteilungen, die geeignet ist, zwei, vier oder  acht Pole zu erzeugen, ohne Änderung der  jenigen Verbindungen ihrer in der Zeichnung  durch dicke Striche angegebenen Abteilun  gen, die aus der genannten Figur ersichtlich  sind. Die Abteilungen sind als dem Umfang  der Maschine entlang fortschreitend nume  riert angenommen, und die Nummer jeder  Abteilung ist in den Figuren in einem klei  nen Kreis angegeben, der je den Anfang der  betreffenden Abteilung bedeutet, wenn man  in einem bestimmten Sinn um die Maschine  herum vorschreitet.

   Es ist ersichtlich, dass  jede zweite Abteilung zum Polygon gehört  und dass die übrigen Abteilungen als     Stern-          Strahlen    an die Ecken des Polygons an  geschlossen sind; ferner, dass jede zweite  Abteilung des Polygons umgekehrt ange  schlossen ist, und ebenfalls jede zweite Ab  teilung des Sterne, und dass schliesslich, wo  die Anfänge von zwei Polygon-Abteilungen  zusammengefügt sind, das Ende der da  zwischen liegenden Stern-Abteilung an sie  angeschlossen ist, während da, wo die En  den zweier Polygon-Abteilungen zusammen  kommen, der Anfang der dazwischen liegen  den Stern-Abteilung an sie angeschlossen ist.  



  In der Fig. 1 sind die Abteilungen einer  seits mit nicht unterstrichenen Zahlen ver  sehen, die die Phasenwinkel bedeuten,     wel-          ehe    die in ihnen erzeugten elektromotorischen  Kräfte haben müssen, wenn     die:    Wicklung  zwei Pole erzeugen soll; und anderseits mit      unterstrichenen Zahlen, die die Phasenwin  kel für vier Pole angeben, beides ausgehend  von der Phase 0   für die Abteilung 1.

   Da  es keinen Unterschied ausmacht in der Wir  kung der Wicklungen, ob die Phase aller  ihrer Abteilungen, um denselben Betrag ge  ändert werde, ist es klar, dass die zweipolige  Anordnung gegenüber der vierpoligen keine  weiteren Phasen in der Zuleitung benötigt;  denn wenn 30   zu ihren Phasenwinkeln hin  zugefügt werden, werden diejenigen der  Stern-Abteilungen gleich oder entgegengesetzt  zu denen der einen oder andern Zuleitungs  phase für vier Pole.  



  Die Verhältnisse bei zwei Polen sind noch  besser ersichtlich aus Fig. 2, welche die Pha  sen der Abteilungen für diese Polzahl zeigt,  wobei die Phasen aller Abteilungen gegen  über Fig. 1 um 30  vermehrt sind. Fig. 2  (und Fig. 1 für den vierpoligen Zustand)  stellt ausserdem durch die Richtung, in der  die dicken Striche, die die Abteilungen be  deuten, gezeichnet sind, die Phase der E. M. K.  in den Abteilungen dar, und diese graphische  Darstellung der Phasenwinkel wird in den  meisten der weiter unten beschriebenen Fi  guren benützt.  



  Um sechs Pole zu erzeugen, müssten die  Stern-Abteilungen abwechselnd von Strömen  entgegengesetzter Phase durchflossen sein,  oder mit andern Worten: Wenn man diese  Polzahl zu erzeugen versucht, erlaubt die  Wicklung nur einphasige Erregung. Dies ist  auch der Fall bei irgend einer Wicklung der  oben beschriebenen Art, wenn man sie für  eine Polzahl zu schalten versucht, die gleich  der Hälfte der Zahl ihrer Abteilungen ist.  



  Fig. 3 stellt eine zwölfteilige Wicklung  für acht Pole dar. Verglichen mit Fig. 1  sind die Stern-Abteilungen umgekehrt. Aber  es ist nicht nötig, die Verbindungen der  Wicklungsleiter an den Stromverzweigungs  stellen zu ändern, um ein achtpoliges Feld  zu erzeugen; Fig. 4 zeigt die zur Erzeugung  eines achtpoligen Feldes erforderlichen Pha  sen in den Abteilungen, und ergibt sich aus  Fig. 1 einfach durch Kurzschliessen der    Stern-Endpunkte, wobei die Polygonecken  an die Zuleitung (die so beschaffen sein  kann wie bei Fig. 1 für vier Pole) ange  schlossen sind. Die Vektorsummen der elek  tromotorischen Kräfte der Wicklung fallen  dabei gleich aus, wenn man auf verschiede  nen Wegen von einer Polygonecke zur andern  gelangt.  



  Bei der Schaltung Fig. 3 wurde eine  weitere allgemeine Eigenschaft dieser     Stern-          Polygon-Wicklungen    benutzt; sie können von  einer gegebenen Polzahl, die kleiner als die  Hälfte der Zahl der Abteilungen ist, zu einer  andern Polzahl geändert werden, die so viel  grösser als die halbe Anzahl der Abteilungen  ist, als die erste geringer war, indem die eine  Hälfte der Abteilungen, zum Beispiel die  jenigen, welche die Sternstrahlen bilden, um  gekehrt wird.  



  Der Ersatz der Anordnung nach Fig. 3  durch diejenige nach Fig. 4 kann hingegen  nur für die eine Wicklung von zwölf Ab  teilungen auf so einfache Weise erfolgen,  da dies von der Tatsache abhängt, dass der  zur Ecke des Sechseckes führende Radius  gleich der Seite des Sechseckes ist, was bei  andern Polygonen nicht der Fall ist. Bei  einer Wicklung von 16 Abteilungen zum  Beispiel kann, da der Radius beim Achteck  nicht gleich der Polygonseite ist, entweder  den Stern-Abteilungen eine verschiedene An  zahl Windungen gegenüber den Polygon-Ab  teilungen gegeben werden (für ein Achteck  ungefähr 1,3 mal so viel), oder man muss  an die Stern-Endpunkte, die in sechseckiger  Anordnung kurzgeschlossen sind, ein kleines  E. M. K.-Polygon anschliessen, das halb so viel  Seiten hat, als Wicklungsabteilungen vor  handen sind.  



  Aus Gründen der Ersparnis in der An  zahl der Zuleitungsphasen und auch, wo eine  Wicklung als Sekundärwicklung für eine  Polzahl und ausserdem gleichzeitig, oder doch  ohne Änderung der Verbindungen; als Pri  märwicklung für eine andere dienen soll  (siehe auch weiter unten), ist es oft von Vor  teil, wenn mehrere Endpunkte der Wicklung  mit derselben Zuleitungsphase verbunden      werden, so wie die Endpunkte der Wicklung  von Fig. 1 beim zweipoligen Betrieb nach  Fig. 2 paarweise verbunden sind. Die An  zahl der miteinander verbundenen Endpunkte  ist mindestens so gross wie der grösste ge  meinschaftliche Faktor von n und
EMI0004.0000  
    wobei n die Zahl der Sternabteilungen und  p die Zahl der Polpaare bedeutet.

   Aus den  bei Erläuterung von Fig. 1 angeführten  Eigenschaften derartiger Wicklungen ist es  ersichtlich, dass die Anzahl der Abteilungen  durch d teilbar sein muss, das heisst n muss  eine gerade Zahl sein. Wenn
EMI0004.0001  
   ungerade  ist, und wenn dann p ebenfalls ungerade ist,  so wird
EMI0004.0002  
   gerade, und wird mit n  einen gemeinschaftlichen Faktor von wenig  stens 2 haben; das heisst bei ungerader An  zahl der Polpaare werden die Endpunkte min  destens in Paaren verbunden. Es sind dann  viermal so viele verschiedene Phasen in den  Abteilungen der Wicklungen als in der Zu    leitung. Wenn
EMI0004.0003  
   eine gerade Zahl ist. so  werden die Endpunkte in Paaren verbunden  bei einer geraden Anzahl von Polpaaren.  



  Als Beispiel für die Anwendung dieser  Art Wicklung für veränderliche Polzahlen  zeigt Fig. 5 eine Wicklung W von 36 Ab  teilungen zusammen mit einem Transforma  tor Tr und einem Kontroller Co, die dazu  dienen, um bei Dreiphasen-Hauptzuleitung  6, 8, 10, 12, 14 oder 16 Pole zu erzeugen.  Im Schema des Transformators entsprechen  die Winkel zwischen den die Wicklungen  andeutenden Linien den Phasendifferenzen  zwischen den in ihnen erzeugten elektro  motorischen Kräften Die Haupt-Zufuhr  leitungen sind je an die zweite Ecke L1, L2, L3  des Transformators angeschlossen. Der     Kon-          troller    besteht aus vier neunpoligen Zwei  wegschaltern und einem zweipoligen Zwei  wegschalter.

   Die Kontakte und Schaltmesser  der Schalter sind mit den Abzweigungen des  Transformators verbunden oder mit den Ab  teilungen der Wicklung, deren Nummer sie    tragen. Die Verbindungen sind der Einfach  heit halber weggelassen. Der zweipolige  Schalter dient dazu, die Reihenfolge der Ver  bindungen der Hauptzuleitung zu dem Trans  formator umzukehren, und in Verbindung  mit den andern vier Schaltern erzielt er die  Änderungen in der Phase der Abteilungen,  die in Fig. 5 bis 10 ersichtlich sind, in wel  chen Figuren die Richtung, in welcher jede  Abteilung gezeichnet ist, ihre Phase darstellt,  wie oben ausgeführt. Die Stellungen der  fünf Schalter sind durch die Buchstaben  bis J bezeichnet, wobei A, D; B, F; C, G;  B, H; I, J je die beiden Stellungen eines  Schalters bedeuten.

   Wenn A, C und I (allein)  geschlossen sind, hat die Wicklung die Pha  sen wie in Fig. 6 gezeigt; sie hat sechs paral  lele Zweige und erzeugt sechs Pole. Wenn  B, D und J geschlossen sind, ist die Wick  lung verbunden wie in Fig. 7 und erzeugt  acht Pole. Wenn A, B und I geschlossen  sind, ist die Wicklung verbunden wie in Fig.  8, hat zwei parallele Zweige und erzeugt  zehn Pole. Wenn C, E und J geschlossen  sind, hat die Wicklung die Phasen wie in  Fig. 9, hat drei parallele Zweige und er  zeugt zwölf Pole. Wenn A, F und I ge  schlossen sind, hat die Wicklung die Phasen  wie in Fig. 10, hat zwei Parallelzweige und  erzeugt vierzehn Pole. Endlich, wenn G, H  und I geschlossen sind, sind die Phasen der  Wicklung, wie in Fig. 5 gezeigt, und die  Wicklung erzeugt sechzehn Pole.

   Die Prü  fung der Figuren zeigt, dass in allen die  Wicklung die Verbindungen zwischen den  einzelnen Abteilungen beibehält, die in Fig.  5 gezeigt sind; es sind nur die Verbindungen  zur Zuleitung geät,obwohl augenschein  lich die Verbindung von zwei oder mehr Ab  teilungen zu denselben Phasen der Zuleitung  ebenfalls als eine neue Verbindung in der  Wiehlung betrachtet werden kann, die turn  Beispiel Parallelstromkreise erzeugt, wo für  andere Polzahlen keine entstehen. Es ist er  sichtlich, dass für sechzehn und acht Pole  achtzehn     Zuleitun@gspbasen    erforderlich sind  und eine geringere Anzahl für andere Pol  zahlen. Aus diesem Grunde wird ein Trans-      formator Tr benützt, der eine dreiphasige  Zuleitung in eine achtzehnphasige umzu  wandeln vermag.

   Die Spannung, die für jede  Abteilung der Wicklung für ihre verschie  denen Polzahlen angewendet wird, muss in  dem Masse abnehmen, wie die entsprechende  Tourenzahl der Maschine abnimmt, und in  folgedessen sollte, je niedriger die Touren  zahl ist, die.Zahl der Wicklungsabteilungen  zwischen den Endpunkten der Zuleitung um  so grösser sein. Es ist ersichtlich, dass dies  in weitgehendem Masse erreicht wird in der  Anordnung nach Fig. 5, wo bei sechs Polen  drei Abteilungen zwischen den Endpunkten  L1 und L2 vorhanden sind, während bei  zwölf Polen vier und bei vierzehn Polen  annähernd deren fünf vorhanden sind.  



  Natürlich können Kontroller und Trans  formator der Fig. 5 vereinfacht werden,  wenn nicht alle beschriebenen Polzahlen ver  langt werden. Zum Beispiel, wenn nur sechs  und zwölf Pole verlangt werden, können die  Abteilungen, die bei zwölf Polen als parallel  geschaltet dargestellt sind, permanent ver  bunden werden, und der Kontroller muss nur  die Verbindungen zwischen diametral gegen  überliegenden Punkten des zwölfpoligen Dia  grammes herbeiführen, um sechs Pole zu er  reichen (vergleiche Fig. 6 mit Fig. 9).  



  In ähnlicher Weise, wenn nur sechs,  zehn und vierzehn Pole verlangt werden,  können die Klemmen, die nach dem Dia    gramm für zehn und vierzehn Pole verbun  den sind (Fig. 8 und Fig. 10) permanent  verbunden werden, und wenn der Kontroller  dafür eingerichtet ist, diese Endpunkte zu  sammen in Gruppen von drei zu verbinden,  die am Umfange gleichmässig verteilt sind,  wird er die Verbindung für sechs Pole her  stellen. Dies ist ein Beispiel von der An  wendung der oben genannten Regel und der  daraus folgenden Vorteile; der Unterschied  zwischen der Hälfte der Anzahl der     Stern-          Abteilungen    (nämlich 9, siehe Fig. 5) und  jeder der drei Anzahlen von Polpaaren (3,5  und 7) hat einen gemeinsamen Faktor, der  nicht geringer als 2 ist, mit der Anzahl der  Stern-Abteilungen (18).

      Der Vergleich der Diagramme für acht  und zehn Pole zeigt, dass die Endpunkte 1,  9, 17, 25, 33, 5, 13, 21, 29, bei beiden Pol  zahlen in derselben Reihenfolge auftreten,  wenn man im Sinne des Uhrzeigers beim  achtpoligen und im entgegengesetzten Sinne  beim zehnpoligen liest. Daher kann Schalter  B, durch den diese Endpunkte mit den gleich  mässig verteilten Zuleitungsphasen verbunden  sind, für beide dieser Polzahlen geschlossen  bleiben, indem die erforderliche Phasenände  rung durch Umschaltung des zweipoligen  Schalters von J zu I erreicht wird, wobei die  Rotationsrichtung des Fluxes umgekehrt  wird.

   Dies kommt daher, weil bei Polzahlen,  die gleichviel über oder unter 1/4 der Zahl  der Abteilungen liegen, dieselben Zuleitungs  phasen an abwechselnden Endpunkten un  nötig werden, aber für die eine Polzahl im  Sinne des Uhrzeigers, für die andere im ent  gegengesetzten Sinne.  



  Alle diese Polzahlen, ausgenommen zwölf  Pole, können mit einer Wicklung von 24  Abteilungen erzeugt werden. Andere Abtei  lungszahlen sind auch möglich; aber wenn  die Hauptzuleitung dreiphasig ist, so ist es  von Vorteil, Abteilungszahlen zu verwenden,  die durch 3 teilbar sind. Fig. 11 zeigt eine  Wicklung TV von 24 Abteilungen mit ihrer  Anschlussleitung, Transformator tr und     Kon-          tröller    co. Es ist ersichtlich, dass die Wick  lung aus zwei vollständig unabhängigen  Stern-Polygon-Netzen besteht, jedes gleich  dem von Fig. 3, und jedes geeignet für Pa  rallelschaltung, wie Fig. 2. Der Transfor  mator soll sechs gleichmässig auseinander  liegende Phasen ergeben, und dazu Phasen,  die 71/2  und 221/2  auf jeder Seite von drei  dieser sechs Phasen angeordnet sind.

   Der  Kontroller enthält zwei sechspolige Einweg  schalter P und Q und zwei sechspolige Zwei  wegschalter R, ,S und T, U, zusammen mit  einem zweipoligen Zweiweg-Umkehrschalter       V,        W     Bei acht Polen sind P,     R    und V ge  schlossen und bei sechzehn Polen P,     B    und       TV.-    Für beide dieser Polzahlen ist der Zu-      stand der Wicklung in Fig. 3 dargestellt.  Die Verbindungen der einen Hälfte der  Wicklung, Teil Y der Fig. 11, bleiben un  verändert, ausgenommen bezüglich der Um  kehrung der Reihenfolge der Phasen, die  von der Umschaltung des zweipoligen Schal  ters von Y nach V herrührt; die Phasen  der andern Hälfte, X, werden genau um  gekehrt.  



  Bei vierzehn Polen sind Q, T und V  geschlossen und bei zehn Polen Q, U und V.  Der Schalter Q verbindet gegenüberliegende  Endpunkte in beiden Teilen der Wicklung;  die Änderung von T nach U ändert die Pha  sendifferenz zwischen aufeinanderfolgenden  Abteilungen der Wicklung von 105   auf  75  . Fig. 12 zeigt die Phasen und die mög  lichen Verbindungen für vierzehn Pole; bei  zehn Polen besteht die Wicklung noch aus  zwei dreieckigen Stern-Polygon-Netzen, jedes  mit zwei parallelen Zweigen, gemäss Fig.12;  aber der kleinste Winkel zwischen einem  Sternstrahl des Netzes X und einem Stern  strahl des Netzes Y im Sinne des Uhrzeigers  gemessen ist 45   statt 15  , wie in der  Figur.  



  Eine andere Stern-Polygon-Verbindung  für denselben Zweck ist für 24 Abteilungen  in Fig. 13 bis 15 dargestellt; die Abteilun  gen sind in zwei Gruppen verbunden, denen  sie abwechselnd zugeordnet sind, die un  geraden Abteilungen bilden eine Gruppe und  die geraden Abteilungen die andere, wie in  Fig. 13 ersichtlich ist. Innerhalb jeder  Gruppe sind Paare von gegenüberliegenden  Abteilungen in Serie verbunden, aber in  jedem zweiten Paar sind die zum Paare zu  sammengefassten Abteilungen einander ent  gegen geschaltet. Es ist klar, dass die An  ordnung von Fig. 13 auf irgend eine An  zahl von Abteilungen, die durch 8 teilbar  ist, ausgedehnt werden kann, so dass die dar  gestellte Wicklung mit 24 Abteilungen ty  pisch ist für eine Klasse von Wicklungen.  



  Fig. 14 zeigt die Verbindungen dieser  Wicklung zur Erzeugung von acht Polen  (abgesehen davon, dass die zwei Schalter s, s  der Deutlichkeit halber offen gezeichnet    sind). Die zwei Gruppen von Abteilungen  sind in Serie geschaltet und die Paare der  entgegengesetzten Abteilungen bilden Stern  arme, die an die Knotenpunkte eines Poly  gons angeschlossen sind, das aus den übrigen  Paaren besteht. Für zehn oder vierzehn Pole  ist jede Gruppe in sich geschlossen, wie in  Fig. 15 gezeigt ist, und die Paare, in welchen  die Abteilungen nicht gegeneinander gekehrt  sind, bilden die Sternarme. Um diesen Wech  sel zu erreichen, sind die Schalter s, s so ver  bunden, dass jeder auf den ihm in Fig. 14  zunächst liegenden oder auf den ihm     geger-          überliegenden    Kontakt geschlossen werden  kann.

   Um von der Schaltung Fig. 14 zur  Schaltung Fig. 15 überzugehen, oder um  gekehrt, sind ausserdem Schalter zur     kopp-          lang    und Entkopplung der Paare, die die  Sternarme bilden, vorgesehen. Alle Verbindun  gen der Wicklungsabteilungen untereinander  bleiben jedoch, wie ersichtlich, für zehn und  vierzehn Pole ungeändert. Der Anschluss an  die Stromquelle, für die letztgenannten Pol  zahlen kann, wie mit Bezug auf Fig. 12 er  läutert, geschehen.    Es ist leicht, die Phasen zu bestimmen,  welche die Abteilungen einer Wicklung für  eine besondere Polzahl erfordern; es wird  auch keine Schwierigkeiten bieten, einen     Kon-          trollor    herzustellen, der die Abteilungen mit  den erforderlichen Phasen verbindet.

   Aber  im allgemeinen würde ein solcher Kontrollor  sehr kompliziert werden, wenn man nicht,  wie in den zwei beschriebenen Fällen, den  Vorteil solcher Symmetrie in den auftreten  den Phasen ausnützen würde, wie sie in der  besonderen Gruppe von erforderlichen Pol  zahlen auftreten kann. Solche mögliche Ver  einfachungen können oft mit Hilfe der fol  genden Regel über die beim Polwechsel auf  tretenden Phasen abgeleitet werden, welche  zum Beispiel für die Fälle der Fig. 7 und 8  bezw. 5 und 7 zutrifft.

      Wenn die     Wichlung    r Gruppen von je  P     -i--    Q gleiehweit auseinander liegender Ab  teilungen enthält,     werden    die Phasendiffe  renzen der     Abteilungen    in jeder Gruppe bei      P Polpaaren und Q Polpaaren, abgesehen  vom Vorzeichen, dieselben sein.

   Die Be  ziehung zwischen den für P Polpaare einer  seits und für Q Polpaare anderseits in den  einzelnen Abteilungen auftretenden Phasen  kann so ausgedrückt werden, dass man sagt,  dass beim Übergang von P auf Q Polpaaren  jede Gruppe um eine Achse n "gewendet"  ist, die einem Satz von r gleichweit ausein  ander liegenden Achsen angehört, von welchen  die erste, um welche die Gruppe 1 "gewen  det" ist, durch Abteilung 1, welche dieser  Gruppe angehört, hindurchgeht, und jene,  um welche die übrigen Gruppen "gewendet"  sind, in derselben Reihenfolge wie die Grup  pen zu nehmen sind, das heisst Gruppe 2  wendet um eine Achse, deren Lage im Raume  sieh um
EMI0007.0000  
   von derjenigen der ersten Achse  unterscheidet, Gruppe 3 um eine, die sich    um
EMI0007.0001  
   und Gruppe n um eine, die sich um  
EMI0007.0002  
   unterscheidet.

   Mit der     Fesistel-          lung,    dass eine Gruppe von Abteilungen  um eine bestimmte Achse im Raume "ge  wendet" wird, wenn man von P Polpaaren  zu Q Polpaaren übergeht, ist gemeint, dass  irgend eine Abteilung der Gruppe, die um  einen gegebenen Betrag in Richtung des Uhr  zeigers von der Achse entfernt ist, bei P Pol  paaren dieselbe Phase hat, wie diejenige Ab  teilung der Wicklung, die um denselben Be  trag in entgegengesetzter Richtung von der  Achse entfernt ist, bei Q Polpaaren.  



  So ist, zur Darstellung des Überganges  vom Betriebe nach Fig. 7 zum Betriebe  nach Fig. 10P = 4, Q = 5, r = 4 zu setzen.  Die Abteilungen 5, 9, 14 . . . . ., die zur  Gruppe 1 gehören, haben bei vier Polpaaren  dieselben Phasen wie die Bleichweit von 1  abliegenden Abteilungen 33, 29, 25 . . . . .  bei fünf Polpaaren; und ebenso die Abtei  lungen 2, 6, 10 . . . . ., die zur Gruppe 2  gehören, bei vier Polpaaren dieselben Phasen  wie die von der zweiten Achse gleichweit  abliegenden Abteilungen 9, 5, 1. . . . . . bei  fünf Polpaaren.    Es ist gezeigt worden, dass die     Stern-          Polygon-Wicklung    als Primärwicklung für  irgend eine von mehreren Polzahlen ange  wendet werden kann.

   Die Wicklung wirkt  als sogenannte Kaskadenwicklung, das heisst  als Primärwicklung mit einer Polzahl und  als Sekundärwicklung mit einer andern Pol  zahl, wenn je die zweitnächsten Stern-End  punkte, zum Beispiel der erste, dritte, fünfte  usw., kurzgeschlossen, und die andern, zum  Beispiel also der zweite, vierte, sechste usw.,  offen gelassen, das heisst nicht miteinander  verbunden werden. Ein Motor mit sogenann  ter innerer Kaskadenschaltung, das heisst  eine einzelne Maschine mit den Eigenschaften  zweier in Kaskade geschalteter Motoren,  welche mit einer solchen Wicklung aus  gerüstet ist, kann bequem auf seine Kas  kaden-Tourenzahl gebracht werden, wenn  vorübergehend diese offenen Stern-End  punkte, das heisst der zweite, vierte, sechste  usw., miteinander verbunden werden, zum  Beispiel durch Widerstände.

      Wenn die Anschlüsse einer Stern-Poly  gon-Wicklung bei einer Polzahl miteinander  in Paaren oder in grösseren Gruppen, wie  in Fig. 6 oder 9, verbunden sind, kann die  Wicklung zugleich als Primärwicklung auf  jene Polzahl und als kurzgeschlossene Se  kundärwicklung auf eine andere Polzahl  wirken. So erlaubt zum Beispiel die     6-Pole-          Verbindung    der Fig. 6 zehnpolige sekundäre  Ströme, die in Stromkreisen fliessen, die  durch die Verbindung der Anschlüsse der  Endpunkte in Sätzen von 6 geschlossen wer  den, so dass diese Wicklung zum Beispiel  als Primärwicklung eines Motors mit innerer  Kaskadenschaltung dienen kann und sechs  Pole erzeugt nud sekundär auf zehn Pole  arbeitet.  



  Weiterhin kann die     Stern-Polygon-Wick-          lung,    wenn sie nur     als    Sekundärwicklung  gebraucht wird, als kurzgeschlossene Se  kundärwicklung auf eine Polzahl dienen  und Widerstandssteuerung auf eine andere  gestatten. Wenn die Anschlüsse von     Fig.    6  zum Beispiel dauernd in Gruppen von 6 ver-      bunden sind, und Widerstände zwischen den  drei so hergestellten Anschlüssen eingeschal  tet werden, so erlaubt die Wicklung Wider  standssteuerung, wenn sie als sekundäre auf  sechs Pole arbeitet, und auf andere Polzahlen  wirkt sie als kurzgeschlossene Sekundär  wicklung.

   So kann ein Motor gebaut wer  den mit einer Primärwicklung, die zum Bei  spiel sechs und acht Pole ergibt, zum Bei  spiel gemäss Fig. 6 und 7, und mit einer  Sekundärwicklung, wie sie schon beschrieben  \worden ist, und er könnte auf seine     8-Pole-          Tourenzahl    gebracht werden, indem die Pri  märwicklung für sechs Pole verbunden und  der Motor auf Widerstand zum Anlauf ge  bracht wird; und wenn die 8-Pole-Drehzahl  erreicht ist, könnte die Umschaltung der  Primärwicklung auf acht Pole die Maschine  veranlassen, mit der Drehzahl weiterzulaufen,  die acht Polen bei kurzgeschlossener Sekun  därwicklung entspricht.

   Es ist klar; dass das  Prinzip, eine Sekundärwicklung, die für  eine Polzahl mit Widerstandssteuerung, für  eine andere als kurzgeschlossene Wicklung  benützt werden kann, als ein Mittel zu ver  wenden, einen Motor durch Widerstands  steuerung auf die Geschwindigkeit zu brin  gen, mit der er bei kurzgeschlossener Sekun  därwicklung läuft, auf einen Motor mit  mehreren Geschwindigkeiten ausgedehnt wer  den kann, zum Beispiel auf einen mnit einer  Primärwicklung und Kontroller für alle  Verbindungen der Fig. 5 bis 10, und es  bietet ein bequemes Mittel, um ohne Stoss  von einer Geschwindigkeit auf eine andere  überzugehen.  



  Schliesslich zeigt ein Vergleich der Fig.  1 und 3, dass die Anordnung eines Schal  ters zur Umkehrung des Anschlusses der  Stern-Abteilungen in bezug auf die     Polygon-          Abteilungen    beträchtlich zu der Erhöhung  der Anzahl Polzahlen, mit welcher eine die  ser Wicklungen arbeiten kann, beiträgt.  Die Wicklung von Fig. 5 hat zum Beispiel  genügend Abteilungen, um die Erzeugung  von 24 Polen zu erlauben, ohne dass die  Phasendifferenz zwischen benachbarten Ab  teilungen 120   überschreitet. Die Hinzu-    fügung zum Steuerapparat von Schaltern  für die Umkehrung der Stern-Abteilungen  gegenüber den Polygonen würde daher die  Erzeugung aller Polzahlen von 6 bis 24,  ausgenommen 18, ermöglichen.

   Mit Ausnahme  der Umkehrung der Stern-Abteilungen wür  den die Verbindungen für 20 Pole dieselben  sein wie für 16, und für 22 Pole dieselben  wie für 14, usw.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Wicklung für Wechselstrommaschinen, welche mit Feldern von verschiedenen Pol zahlen zu arbeiten vermag, dadurch gekenn zeichnet, dass sie aus mindestens einem Lei ternetz besteht, mit Stromverzweigungsstel len, die es ermöglichen, dass die Anzahl der Phasen in der Wicklung grösser ausfällt als die Phasenzahl eines ihr zugeführten Mehr phasenstromes, und dass sie so beschaffen ist, dass durch die Änderung der Phasen des zu geführten Mehrphasenstromes ohne Ände rung der Verbindungen der Wicklungsleiter an den genannten Stromverzweigungsstellen, verschiedene Polzahlen erzeugt werden kön nen, wobei mindestens ein von 2:1 verschie denes Polzahlverhältnis auftritt. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Wicklung nach Patentanspruch, beste hend aus mindestens einem Netze, von denen jedes eine Anzahl Abteilungen umfasst, die in Polygon, und eine gleiche Anzahl Abteilungen, die in Stern mit den Ecken des Polygons verbunden sind, wobei die Abteilungen im Polygon ab wechselnd umgekehrt angeschlossen sind und die Abteilungen im Stern ebenfalls abwechselnd umgekehrt angeschlossen sind. 2. Wicklung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch Anschlüsse an eine Steuerungseinrich tung, durch welche die Stern-Abteilun gen in bezug auf die Polygon-Abteilun gen umgeschaltet werden können.
    . Wicklung nach Patentanspruch, dadurch mel@ennzeiehnet, dass das Stern-Polygon- Netz aus zwei Gruppen aufgebaut ist, denen die Abteilungen abwechselnd zu geordnet sind, wobei jede Gruppe Paare von gegenüberliegenden Abteilungen der Wicklung enthält, die in Serie verbun den sind, und wobei in jeder Gruppe die aufeinander folgenden Paare ab wechselnd aus gleichsinnig und aus ein ander entgegen geschalteten Abteilungen bestehen. 4.
    Wicklung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass sie so beschaffen ist, dass die Stern-Abteilungen sich in einem gemein samen Sternpunkt vereinigen lassen, während die Polygonecken als An- sehlüsse für irgendwelche erforderlichen äussern Verbindungen dienen, wobei die Vektorsummen der elektromotorischen Kräfte der Wicklung gleich ausfallen, wenn man von einem Anschlusspunkt zu einem andern auf verschiedenen Wegen gelangt.
    Wicklung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das Polygon eine von 6 verschiedene Anzahl von Seiten hat, die zur Erregung in verschiedenen Phasen geeignet sind, wobei die Stern- Abteilungen eine grössere Anzahl Win dungen haben als die Polygon-Abteilun gen. 6. Wicklung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Polygon eine von 6 ver schiedene Anzahl von Seiten hat, die zur Erregung in verschiedenen Phasen geeignet sind, wobei die Polygonecken als Anschlusspunkte für äussere Verbin dungen dienen können, während die Stern-Abteilungen an den Stern-End punkten zusätzliche elektromotorische Kräfte erhalten.
    Wicklung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für eine gegebene Linienspannung und eine gegebene Stromzuführungseinrichtung die Span nung jeder Abteilung mit wachsender Polzahl abnimmt. Wicklung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der stern geschalteten Abteilungen mit der Dif ferenz zwischen der Hälfte dieser Zahl und mehreren Polpaarzahlen, für welche die Wicklung als Primärwicklung wir ken soll, einen gemeinschaftlichen Fak tor von nicht weniger als zwei hat. 9. Wicklung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Abteilungen dauernd zu einer Mehrzahl von unab hängigen Gruppen zusammengeschlossen sind, und dass die Polzahl durch Än derung der Phasen der Gruppe geändert wird. 10.
    Wicklung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie 36 Abteilungen besitzt und durch Änderung der Strom zuführung sechs, acht, zehn, zwölf, vier zehn oder sechzehn Pole zu erzeugen ver mag. 11. Wicklung nach Patentanspruch und Unteranspruch 10, gekennzeichnet durch Anschlüsse an eine Steuerungseinrich tung, um ausser den genannten Polzahlen auch zwanzig, zweiundzwanzig und vier undzwanzig Pole zu erzeugen. 12. Wicklung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie 24 Abteilungen besitzt, und dass mit ihr einerseits acht Pole und anderseits, durch blosse Än derung der Stromzuführung, zehn, vier zehn oder sechzehn Pole erzeugt werden können. 13.
    Wicklung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass deren Endpunkte in Gruppen von zwei oder mehr zusammengeschlos sen sind, so dass sie als Sekundärwick lung mit einer Polzahl wirhen kann, während sie als Primärwicklung mit einer andern wirkt. 14. Wicklung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass sie als Sekundärwicklung mit irgend einer von zwei Polzahlen arbeiten kann und Widerstandssteuerung mit einer dieser Polzahlen ermöglicht.
CH106878D 1922-02-06 1922-02-06 Wicklung für Wechselstrommaschinen, welche mit Feldern von verschiedenen Polzahlen zu arbeiten vermag. CH106878A (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986007656A1 (en) * 1985-06-21 1986-12-31 Rifat Gjota Gjota generators and electromotors
EP0271604A1 (de) * 1986-12-19 1988-06-22 Rifat Dr. Gjota Wicklungsanordnung eines Ständers und/oder eines Läufers eines dreiphasigen Generators oder Elektromotors mit verbesserten Leistungen

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WO1986007656A1 (en) * 1985-06-21 1986-12-31 Rifat Gjota Gjota generators and electromotors
EP0271604A1 (de) * 1986-12-19 1988-06-22 Rifat Dr. Gjota Wicklungsanordnung eines Ständers und/oder eines Läufers eines dreiphasigen Generators oder Elektromotors mit verbesserten Leistungen

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