DE1012681B

DE1012681B - Synchronisierte Asynchronmaschine

Info

Publication number: DE1012681B
Application number: DES35175A
Authority: DE
Inventors: Otto Dinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-09-09
Filing date: 1953-09-09
Publication date: 1957-07-25

Description

Synchronisierte Asynchronmaschine Bekanntlich besteht bei vorzugsweise als Motoren verwendeten synchronisierten Asynchronmaschinen die mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklung aus einer wie eine Drehstromwicklung in verteilten Nuten untergebrachten Mehrphasenwicklung. Ist diese Wicklung eine Dreiphasenwicklung, so werden bei Gleichstromspeisung zwei Phasen parallel und in Reihe mit der dritten Phase geschaltet. Bei der normalen Ausführung für asynchronen Betrieb besitzen alle drei Phasen gleichen Wicklungsquerschnitt und auch gleiche Nutteilung und gleichen Nutquerschnitt. Für synchronen Betrieb hat diese Anordnung den Nachteil, daß die Flußverteilung nicht sinusförmig ist, da der erregende Strombelag längs des Umfanges nicht den geeigneten Verlauf hat. Man hat bei derartigen Asynchronmaschinen auch bereits vorgeschlagen, den Wicklungsquerschnitt der einzelnen Phasen verschieden zu machen, indem man die mit den beiden parallel geschalteten Phasen in Reihe liegende Hauptphase aus zwei parallel geschalteten Wicklungssträngen aufbaut. Auch durch eine derartige Anordnung wird jedoch eine sinusförmige Flußverteilung nicht erreicht.
Dieser Nachteil wird bei synchronisierten Asynchronmaschinen, deren dreiphasige Erregerwicklung für die Gleichstromspeisung aus zwei parallel geschalteten Phasen in Reihe mit der dritten Phase besteht, durch die Erfindung vermieden. Die beiden parallel geschalteten Phasen weisen dabei in an sich bekannter Weise einen geringeren Wicklungsquerschnitt als die dritte Phase, vorzugsweise den halben Wicklungsquerschnitt, auf. Gemäß der Erfindung ist. der Gesamtzahnquerschnitt in jeder der den beiden parallel geschalteten Phasen zugeordneten Wicklungszonen größer als der Gesamtzahnquerschnitt in der der dritten Phase zugeordneten Wicklungszone. Die beiden parallel geschalteten Phasen können im Raum der Polmitte angeordnet werden, während die dritte Phase den Pol umfaßt; die beiden parallel geschalteten Phasen geben dann eine wirksame Dämpferwicklung für den synchronen Betrieb der Maschine ab.
Sollen bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten synchronisierten Asynchronmaschine alle Phasen die gleiche Nutenzahl erhalten und die Nutteilung gleichmäßig bleiben, so sind zur Durchführung der Erfindung die beiden parallel geschalteten Phasen in schmaleren Nuten unterzubringen als die dritte Phase. Bei gleicher Stabzahl pro Nut für alle Phasen werden dann die Leiter der beiden parallel geschalteten Phasen mit schwächerem Querschnitt als die Leiter der dritten Phase versehen. Statt den Leitungsquerschnitt zu schwächen, kann für die beiden parallel geschalteten Phasen auch eine geringere Anzahl von parallel geschalteten Leitern vorgesehen werden.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung wiedergegeben. Die Polteilung t umfaßt sechs Nuten. Die vier der Polmitte benachbarten Nuten nehmen die beiden parallel geschalteten Phasen II, III auf, während die beiden Nuten am Anfang und am Ende der Polteilung mit den Leitern der in Reihe geschalteten Hauptphase I besetzt sind. Die Nuten für die Phasen II und III sind wesentlich schmaler als die Nuten der Phase I, so daß die Zahnquerschnitte im Raum der Polmitte größer als zwischen zwei aufeinanderfolgenden Polen sind. Hierdurch ergibt sich bei Gleichstromerregung eine bessere Anpassung der Flußverteilung an die Sinusform.
Die in der Fig. 1 dargestellte Ausführung ist infolge der gleichen Nutteilung stanztechnisch von Vorteil. Das Stanzen der verschiedenen Nutbreiten erfolgt beispielsweise mittels eines Doppelstempels bei veränderlichem, der jeweiligen Nutbreite zugeordnetem Stempelhub. Die Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß die Anordnung keine Schrittverkürzung zuläßt; sie kommt daher nur für vier- oder mehrpolige Maschinen in Betracht, bei denen eine Schrittverkürzung zwecks Verminderung der Ausladung des Wickelkopfes nicht in dem Maße erforderlich ist wie bei zweipoligen Maschinen.
Um vorzugsweise. für zweipolige Asynchronmaschinen großer Leistung eine Schrittverkürzung zu ermöglichen, kann für alle Phasen der gleiche Nutquerschnitt verwandt werden, wobei dann die Nutenzahl der beiden parallel geschalteten Phasen vermindert, vorzugsweise halbiert ist. Ein Ausführungsheispiel für eine derartige Anordnung ist in der Fig. 2 wiedergegeben. Alle Nuten weisen denselben Querschnitt auf. Für die beiden parallel geschalteten Phasen II, III sind jedoch zwei Nuten vorgesehen, während die in Reihe geschaltete Hauptphase I vier Nuten pro Polteilung aufweist. Wie die Fig. 2 deutlich erkennen läßt, sind auch hierbei die Zahnquerschnitte in den den Phasen II, III zugeordneten Wicklungszonen, also im Raum der Polmitte, wesentlich größer als in der der Phase I zugeordneten Wicklungszone-, also zwischen zwei aufeinanderfolgenden Polen.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Nutanordnung können die Phasenwicklungen so angeordnet werden, daß die Leiterzahl pro Nut in der Hauptphase I nur die Hälfte der Leiterzahl pro Nut in den parallel geschalteten Phasen II, III beträgt. Die Leiter der Hauptphase I werden dann entsprechend stärker ausgeführt als die Leiter der beiden parallel geschalteten Phasen II, III. Bei dieser Anordnung ergibt sich für jede Phase die gleiche Gesamtleiterzahl.
Die in der Fig.2 wiedergegebene Nutanordnung ermöglicht jedoch auch, für alle drei Phasen der Erregerwicklung gleiches Leiterprofil vorzusehen, wobei dann die in Reihe geschaltete Hauptphase I aus zwei parallel geschalteten Wicklungssträngen besteht, während die beiden parallel geschalteten Phasen II, III nur je einen solchen Wicklungsstrang aufweisen.
Wie bereits erwähnt, hat die Anordnung der Fig. 2 den Vorteil, bei sinusförmigem Flußverlauf infolge der Ausbildung der Zahnquerschnitte gemäß der Erfindung eine Schrittverkürzung (Sehnung der Wicklung) zu ermöglichen. Da alle Nuten gleichen Querschnitt aufweisen, können nämlich bei einer Zweischichtwicklung zur Sehnung die Stäbe der Unterschicht um eine beliebige Anzahl von Nutteilungen gegenüber den Stäben der Oberschicht versetzt werden, ohne daß deshalb Schwierigkeiten wegen einer Änderung des Nutquerschnittes auftreten. Diese Schrittverkürzung bzw. Sehnung der Wicklung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn es sich um zweipolige synchronisierte Asynchronmaschinen großer Leistung handelt, da ein nicht verkürzter Wicklungsschritt (Durchmesserwicklung) wickeltechnisch und mechanisch infolge der sich dann ergebenden großen Wickelkopfausladung erhebliche Schwierigkeiten in der Ausführung bringen würde.
So ist beispielsweise in der Fig. 3, bei der Nutzahl und Nutanordnung der Fig. 2 entsprechen, schematisch die Unterbringung der Ober- und Unterstäbe einer gesehnten Zweischichtwicklung wiedergegeben. Die Ober- und Unterstäbe der beispielsweise mit 75 % gesehnten Wicklung sind entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu den einzelnen Phasen mit I, II und III bezeichnet. Durch diese Sehnung kann eine weitere Verbesserung der sinusförmigen Flußverteilung erzielt werden, da hierdurch Oberwellen in der Flußverteilung unterdrückt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Synchronisierte Asynchronmaschine, deren dreiphasige Erregerwicklung für die Gleichstromspeisung aus zwei parallel geschalteten Phasen in Reihe mit der dritten Phase besteht, wobei die beiden parallel geschalteten Phasen einen geringeren Wicklungsquerschnitt als die dritte Phase, vorzugsweise den halben Wicklungsquerschnitt, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtzahnquerschnitt in jeder der den beiden parallel geschalteten Phasen (II, III) zugeordneten Wicklungszonen größer als der Gesamtzahnquerschnitt in der der dritten Phase (I) zugeordneten Wicklungszone ist.
2. Synchronisierte Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallel geschalteten Phasen (II, III) im Raum der Polmitte angeordnet sind, während die dritte Phase (I) den Pol umfaßt.
3. Synchronisierte Asynchronmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel geschalteten Phasen (II, III) bei gleicher Nutteilung und gleicher Nutenzahl in schmaleren Nuten untergebracht sind als die dritte Phase (I).
4. Synchronisierte Asynchronmaschine, vorzugsweise zweipolige Asynchronmaschine großer Leistung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichem Nutquerschnitt für alle Phasen die Nutenzahl der beiden parallel geschalteten Phasen (II, III) vermindert ist.
5. Synchronisierte Asynchronmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenzahl der beiden parallel geschalteten Phasen (II, III) pro Phase die Hälfte der Nutenzahl der dritten Phase (I) beträgt.
6. Synchronisierte Asynchronmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallel geschalteten Phasen (II, III) gegenüber der in Reihe geschalteten dritten Phase (I) `die doppelte Leiterzahl pro Nut aufweisen.
7. Synchronisierte Asynchronmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aller drei Phasen den gleichen Leiter- bzw. Stabquerschnitt aufweisen, wobei die Anzahl der parallel geschalteten Leiter bzw. Stäbe der in Reihe geschalteten dritten Phase (I) doppelt so groß wie die Anzahl der Leiter bzw. Stäbe der beiden parallel geschalteten Phasen (II, III) ist. B. Synchronisierte Asynchronmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung als Zweischichtwicklung mit Sehn ung des Wicklungsschrittes ausgeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 333 862, 436142: