CH109982A - Wicklung für Kollektor-Anker. - Google Patents

Wicklung für Kollektor-Anker.

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CH109982A
CH109982A CH109982DA CH109982A CH 109982 A CH109982 A CH 109982A CH 109982D A CH109982D A CH 109982DA CH 109982 A CH109982 A CH 109982A
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CH
Switzerland
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winding
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short
circuit
slots
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English (en)
Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/26DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings

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

Description


  Wicklung für Kollektor-Anker.    Die Kommutierungstheorie zeigt und die  Erfahrung bestätig es, dass, abgesehen von  dem Ausnahmefall einer geradlinigen Kom  mutierung, bei welcher die Stromdichte unter  der Bürste konstant ist, der an der Austritts  kante einer Bürste unterbrochene Strom einen  endlichen Wert besitzt, der in vielen Fällen  (Unter-Kommutation) den gesamten, durch  die betrachtete Bürstenreihe dem Kollektor  zugeführten Strom überschreiten kann. Man  sollte um nicht in der unter allen Umständen  lentlich grossen Stromdichte an dieser  <B>i</B> ausserorc  Austrittskante ein Kriterium für gute Kom  mutation suchen, da das Verhalten der Bür  ste fast ausschliesslich von dem mehr oder  weniger grossen Wert der durch die Stromun  terbrechung frei werdenden Energie abhängt.

    Nun lässt sich zeigen, dass der allgemeine  Wert dieses Energieverlustes gleich ist dem  halben Produkt aus dem unterbrochenen  Strom und der Änderung des Flusses, wel  che die Stromänderung in dem kommutieren  den Wicklungselement begleitet.  



  Man kann daher die an der Austrittskante  freiwerdende Energie beliebig klein machen,    indem man diese Flussänderung entsprechend  herabdrückt, zum Beispiel indem man neben  dem kommutierenden Wicklungselement min  destens einen in sich selbst (oder auf eine  unabhängig von der Kommutierung be  stimmte Potentialdifferenz) geschlossenen  Stromkreis anbringt, der mit dein kommutie  renden Wicklungselement magnetisch ver  kettet ist, und zwar so, dass die Streuung  zwischen den beiden Stromkreisen so klein  als möglich ist.

   Die scheinbare Selbstinduk  tion des kommutierenden Wicklungselements  wird dadurch von dem Wert L, den sie haben  würde, wenn alle andern Stromkreise offen  wären, auf den viel kleineren Wert der  Streu-Induktion N = sL herabgesetzt, wo  bei r der ssehn-Eschenburgsche Streukoeffi  zient des Wicklungselements in bezug auf  die andern in sich selbst geschlossenen Strom  kreise ist im Falle voll zwei  
EMI0001.0000  
    Stromkreisen), während die verlorene Ener  gie von
EMI0001.0001  
   LJ2 auf herabgesetzt, also  
EMI0001.0002  
    ebenso im Verhältnis r herabgesetzt wird.

        Die sogenannte Kätiganker - Kommutie  rung, bei welcher die Nutenzahl in bezug auf  die Zahl der Bürsten in geeigneter Weise be  grenzt wird, ist eine erste Lösung, welche  für jedes Wicklungselement am Ende der  Kommutierung das Vorhandensein eines an  dern Wicklungselementes sichert, welches  noch kurzgeschlossen ist und in den gleichen  Nuten liegt, also praktisch mit dem gleichen  Fluss verkettet ist und von dem man sagen  kann, dass es in elektromagnetischer Hinsicht  das erste Wicklungselement in Schein-Kurz  schluss versetzt.  



  Eine gleichwertige Lösung würde darin  bestehen, parallel zu dem kommutierenden  Wicklungselement einen andern Stromkreis  zu legen, der durch enge magnetische Ver  kettung mit einem oder mehreren geschlosse  nen Stromkreisen im Schein-Kurzschluss ge  halten wird.  



  Gegenstand der Erfindung ist nun eine  Wicklung für Kollektor-Anker, bei welcher    jedes Wicklungselement, das als letztes einer  Nut aus dem Bürstenkurzschluss austritt,  durch die Wirkung von unter anderen Polen  liegenden, noch im Bürstenkurzschluss befind  lichen Wicklungselementen faktisch kurzge  schlossen ist.  



  Die Fig. 1 zeigt beispielsweise die An  wendung der Erfindung auf den Fall eines  Ankers mit Parallelwicklung, der Einfach  heit halber Ringwicklung, bei welchem m  die halbe Zahl der Parallelstromzweige der  Wicklung, gerade ist und bei welchem die  Nutenzah1 q ungerade ist. Die Zahl der  Wicklungselemente pro Nut muss in diesem  Fall durch 4 teilbar sein (wie unten anhand  voll Fig. 5 ersichtlich).  



  In Fig. 1 sind zwei     Wicklungszwe@ge     übereinander dargestellt, und zwar so. dass  Wicklungselemente gleicher Phase (gleicher  Lage im Feld) übereinander liegen. Die Nu  ten beider Zweige sind um eine halbe Nuten  teilung gegeneinander in der Phase verscho  ben, so dass die Anstrittskanten der beiden  dargestellten Bürsten gleicher Art, nicht  gleichzeitig die Kommutierung der Wick  lungselemente einer Nut beendigen. Während    also die Bürste B die Nut E verlässt, hat die  Bürste B' noch nicht die Kommutierung aller  Wicklungselemente der Nut F beendigt.  



  Von den Äquipotential-Verbindungen sind  nur diejenigen (immer eine von zweien) bei  behalten und in der Figur gestrichelt dar  gestellt, welche die Summe der Spannungen  zweier Wicklungselemente (c, d) in der Mitte  einer Nut F des einen Zweiges mit der ange  nähert gleich grossen Summe der Spannungen  zweier Wicklungselemente a, b in zwei mit  I% bleichliebenden Nuten D, l: des aildern  Zweiges parallel schalten, so dass die Aus  gleichströme in diesen Verbindungen ausser  halb der Kommutierungszone     vernachlässig-          bar    sind.

   In der gezeichneten Stellung blei  ben die Enden des Wicklungselementes a in  dem Augenblick, wo die Kommutation in die  sem Teil ihr Ende erreicht, an einen Strom  kreis angeschlossen, der zusammengesetzt ist  aus den Elementen b und d, die sich im Kurz  schluss durch die Bürsten befinden, und aus  dem Wicklungselement c, welches sich im  Scheinkurzschluss befindet, weil das Wick  lungselement d der gleichen Nut, das unge  fähr denselben Fluss umfasst, selbst im Kurz  schluss ist. Das Wicklungselement a ist dem  nach über diesen abgezweigten Stromkreis  faktisch ebenfalls kurzgeschlossen und ver  hindert also jede Änderung des Flusses, der  den verschiedenen Wicklungselementen der  Nut E gemeinsam ist und folglich jeden  plötzlichen Energieumsatz an der Austritts  kante der Bürste B.  



  Die Fig. 2 und 3 beziehen sich auf den  Fall, dass m, die halbe Zahl der Parallel  stromzweige, durch 3 oder durch 5 teilbar ist.  Die Nutenzahl q darf dann durch 3 oder 5  nicht teilbar sein, wohl aber darf sie durch
EMI0002.0003  
    oder
EMI0002.0004  
   teilbar sein und wenn dies der Fall  ist, muss die Zahl der Wicklungselemente pro  Nut durch 6 oder 10 teilbar sein, wie unten  mit Bezug auf Fig. 6 ersichtlich sein wird.    In Fig. 3 ist der Übersichtlichkeit wegen  die Wicklung, abgesehen von der obern Ab-      teilung, nicht bezeichnet, wodurch die Kollek  torlamellen besser hervortreten.  



  Die notwendigen und ausreichenden     Äqui-          potentialverbindungen    sind in Fig. 3 mit vol  len Linien eingezeichnet, während die andern  Verbindungen, die ohne Ausgleichströme  möglich sind, gestrichelt dargestellt sind.  



  Die Fig. 4 zeigt für den Fall, dass m  durch 3 teilbar ist, einen Abschnitt der Wick  lung mit den Äquipotentialverbindungen; die  an diesem Teil münden. Im allgemeinen ge  nügt es, wenn die Nutenzahl q nicht durch  m, die halbe Zahl der Parallelwicklungs  zweige, teilbar ist, und wenn S, die Zahl der  Wicklungselemente pro Nut, ein gerades  Vielfaches ist des Quotienten, der erhalten  wird, indem m durch den grössten gemein  samen Teiler von m und q dividiert wird.  



  Unter der Voraussetzung eines am Anker  umfang sinusförmig verteilten Feldes erhält  man als Spannungsdiagramm, wenn man die  Spannungen, die in den einzelnen längs der  Wicklung aufeinander folgenden Wicklungs  elementen induziert werden, in einem Linien  zug aufträgt, offensichtlich ein regelmässiges  gezacktes Polygon. In Fig. 5 ist dieses     Span-          unngsdiagramm    dargestellt, für den Fall, dass  m eine gerade Zahl und die Nutenzahl eine  ungerade ist und in Fig. 6 für den Fall, dass  m durch 3 teilbar und die Nutenzahl nicht  durch 3 teilbar ist.  



  Die Seiten dieses Polygons, von denen  jede die Spannung darstellt, welche in den in  Reihe geschalteten Wicklungselementen einer  Nut induziert wird, schneiden sich in Punk  ten, welche äusserst nahe an den Teilpunkten  dieser Seiten liegen, welche den     Einzelspan-          der    Wicklungselemente entsprechen.  Die Abweichung zwischen diesen Teilpunk  ten, welche die an den Enden dieser     Äqui-          potentialverbindungen    übrig bleibende Span  nung darstellt, die in dieser Verbindung einen  Ausgleichstrom hervorzurufen sucht, ist von  zweiter Ordnung gegenüber der Winkelab  weichung zwischen aufeinanderfolgenden Nu  ten, das heisst sie ist dem Quadrat der Nuten  zahl umgekehrt proportional.

   Die Rechnung  zeigt, dass mit mindestens 12 Nuten pro Pol    der Ausgleichstrom selbst bei gewöhnlichen  Kupferverbindungen schwach bleibt. Wenn  man jedoch keine genügend grosse Nutenzahl  anwenden kann, oder wenn das Feld nicht  sinusförmig ist, zum Beispiel wenn Wende  pole vorhanden sind, in welchem Fall das  Diagramm der von den verschiedenen Wellen  des Feldes induzierten Spannungen ein ge  zacktes Polygon mit mehreren Umläufen bil  det und mit umso stärkerer Krümmung je  höher die Ordnungszahl der betrachteten  Welle ist, dann wird man Verbindungen  mit etwas erhöhtem Widerstand anwenden  müssen.  



  Bei den bis jetzt beschriebenen Lösungen  bildet die Hauptwicklung selbst mit den  Äquipotentialverbindungen die geschlossenen  Stromkreise mit ausgeglichenen Spannungen,  durch welche der Kurzschlussstrom von einer  Nut an die folgende weitergegeben wird.  Diese Stromkreise können aber auch ganz  oder teilweise von der Hauptwicklung ge  trennt und zum Beispiel durch besondere  Wicklungen gebildet werden, die in denselben  Nuten wie die Hauptwicklung untergebracht  sind.  



  In Fig. 7, die sich auf den Fall von m  gerade und q ungerade bezieht, ist eine dieser  Hilfswicklungen dargestellt, die beispiels  weise am Grunde der Nuten angeordnet ist,  und die in jeder der beiden Nuten E, halb so  viel Windungen enthält, als in der Nut F,  die diesen beiden Nuten diametral entgegen  gesetzt ist.  



  Bisher war angenomnnen, dass die Ver  kettung zwischen Wicklungselementen be  steht, welche nacheinander unter Bürsten  gleicher Art kommutieren. Man kann jedoch,  ohne vom Grundgedanken der Erfindung ab  zuweichen und indem man zum Beispiel  Hilfswicklungcn der oben beschriebenen Art  evrwendet, diese Verkettung auch zwischen  Wicklungselementen herbeizuführen, die  unter verschiedenartigen Bürsten kommu  tieren, besonders wenn nur eine Bür  stenreihe jeder Art vorhanden ist. Die Fig.

    8 bezieht sich demgemäss auf den Fall       eine:        dreilihasi@en        Ankers        inil        zwei    Polen      und zwanzig Nuten und stellt eine der     Hilfs-          wickzlungen    dar, durch welche der Kurz  schlussstrom einer Nut, in welcher die Kom  mutation gerade endet, an zwei andere, noch  in der Kommutation befindlielie Nuten wei  tergegeben wird.  



  Die Zahl der Windungen n, deren Ver  hältnis allein von Bedeutung ist, kann immer  ziemlich hoch gewählt werden (23 und  in dem oben erwähnten Fall), um den Span  nungsausgleich beliebig vollkommen zu ma  chen (in dem erwähnten Fall auf etwa 1 %0)  und somit die durch ein sinusförmiges Feld  induzierten Ausgleichströme zu unterdrücken.  



  Die Hilfswicklungen können untereinan  der und mit der Hauptwicklung so vereinigt  werden, dass die ganze Wicklung möglichst  vereinfacht wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Wicklung für Kollektor-Anker, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Wicklungselement, das als letztes einer Nut aus dem Bürsten kurzschluss austritt, durch die Wirkung von unter anderen Polen liegenden, noch im Bür stenkurzschluss befindlichen Wicklungsele menten faktisch kurzgechlossen ist. UNTERANSPRÜCHE: Wicklung nach Patentanspruch, mit meh reren Parallelstromzweigen, dadurch ge kennzeichnet, dass das aus dem Kurzschluss austretende Wicklungselement durch Äquipotentialverbindungen mit Wick lungselementen eines andern Stromzweiges parallel geschaltet ist, die mit noch im Kurzschluss befindlichen Wicklungsele menten magnetisch verkettet sind.
    Wicklung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutenzahl nicht durch die Polpaarzahl teilbar ist, und dass zwei benachbarte Äquipotentialverbindun- gen immer einen Wicklungszweig, dessen Elemente alle indemselben Nutenpaar lie gen, mit einem andern Wicklungszweig parallel schalten, dessen Elemente in zwei verschiedenen Nutenpaaren liegen. Wicklung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Kurz schluss austretende Wicklungselement, durch eine in denselben Nuten wie die Hauptwicklung liegende, in sich geschlos sene Hilfswicklung mit andern, noch kurz geschlossenen Wicklungselementen magne- liseh verkettet ist.
CH109982D 1923-04-16 1924-03-22 Wicklung für Kollektor-Anker. CH109982A (de)

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DE760637C (de) * 1941-04-30 1954-06-28 Siemens Schuckertwerke A G Anordnung zur Verbesserung der Kommutierung von Gleich-und Wechselstromkommutatormaschinen
DE830756C (de) * 1949-04-12 1952-02-07 Fried Krupp Lokomotivfabrik Auf einer normalen Drehbank verwendbare Vorrichtung zum Praegepolieren der Mantelflaechen von zylindrischen Werkstuecken

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DE450901C (de) 1927-10-17

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