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Dämpferwicklung für Synchronmaschinen, insbesondere große Einphasenmaschinen
Einphasengeneratoren und -motoren müssen im Induktor mit einer --starken Dämpferwicklung
ausgestattet werden, um das gegenläufige Drehfeld möglichst verlustarm abzudämpfen
und die elektrische Symmetrie der Maschine zu erzielen. Infolge der Stromverdrängung
gelangt man jedoch bei der Querschnittsvergrößerung der Dämpferwicklung für große
Maschinen bald an eine Grenze, von der ab der Mehraufwand an Kupfer nicht eine Verringerung
der Verluste, sondern eine Erhöhung derselben mit sich bringt. Es ist bekannt, in
solchen Fällen die Stäbe in voneinander isolierte Teilleiter aufzuteilen, die gegeneinander
verdrillt sind. Derartige sogenannte Kunststäbe sind jedoch empfindlich und besonders
in die Polschuhe größer und langer Maschinen nicht leicht einzubauen; denn da die
Dämpfernuten meist halb geschlossen sind, ist die Gefahr einer Beschädigung der
Teilleiterisolation sehr groß. Zudem muß die Unterteilung eines Dämpferstabes in
Teilleiter besonders fein sein, da im Polschuh eine doppelt so- hohe Flußfrequenz,
also 100 Perioden/Sek., herrscht wie im übrigen Ständereisen. Die feine Unterteilung
bedingt einen höheren Anteil der Isolierung am Leiterquerschnitt, und es müssen
Nuten sehr großen Querschnitts verwendet werden, die aus Platzmangel im Polschuh
nicht angeordnet werden können.
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Es ist ferner bereits bekanntgeworden, in denselben Läufernuten von
Kommutatormaschinen, in denen die Erregerwicklung untergebracht ist, auch die Dampferwicklung
anzuordnen. Dabei wird neben jedem Leiter der Erregerwicklung ein Leiter der Dampferwicklung
angeordnet, um die Streuung zwischen den beiden Leitergruppen möglichst gering zu
halten. Sämtliche Dampferstäbe einer Nut werden jedoch kurzgeschlossen, bevor sie
mit den Dampferstäben der benachbarten Nut verbunden werden, d. h., sie sind in
die gesamte Dampferwicklung wie ein einzelner Massivstab eingeschaltet. Eine Verdrillung
der einzelnen Dampferstäbe war bei dieser Anordnung nicht möglich, da. dies die
beabsichtigte Wirkung der engen räumlichen Zuordnung jedes Dampferstabes zu einem
oder mehreren Stäben der Erregerwicklung wieder aufgehoben hätte.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Dämpferwicklung, bestehend aus zwei
oder mehr Dampferstäben je Nut für Synchronmaschinen, insbesondere große Einphasenmaschinen.
Erfindungsgemäß ist jede der aus den übereinanderliegenden Dampferstäben gebildeten
Stabslagen der Dampferwicklung eines Pols, getrennt von den übrigen, durch Metallbrücken
mit den Stablagen der übrigen Pole verbunden. Diese erfindungsgemäß ausgebildete
Dämpferwicklung macht die Anwendung der erwähnten Kunststäbe entbehrlich, und es
gelingt eine verlustarme Dämpfung des gegenläufigen Drehfeldes der Maschine auch
in allen den Fällen, in denen die Anwendung von Kunststäben aus Platzmangel nicht
möglich ist. Zur weiteren Durchführung der Erfindung ist eine verdrillte Verbindung
der einzelnen Stablagen der Pole miteinander zweckmäßig, die so viel parallele Zweige
enthält, wie Stäbe je Dämpfernut vorhanden sind, wobei innerhalb jedes Parallelzweiges
auf dem Umfang des Induktors nacheinander sämtliche Höhenlagen der Stablagen mindestens
einmal durchschritten werden. Auf diese Weise gelingt es, an Stelle der verdrillten
Dampferstäbe massive Dampferstäbe oder -rohre zu verwenden, deren Höhen unterhalb
der sogenannten kritischen Leiterhöhe liegen. Die Verdrillung der Dampferstäbe selbst
wird dadurch ersetzt, daß die Metallbrücken, die in erfindungsgemäßer Weise Stablagen
verschiedener Höhe miteinander verbinden, gegeneinander verdrillt sind. Dabei liegen
die Verdrillungsstellen jeweils in den Pollücken. Es ist jedoch auch möglich, die
Dampferwicklung so auszubilden, daß in der Polmitte eine zusätzliche Verdrillung
vorgenommen wird, die derjenigen in den Pollücken entspricht. Diese Anordnung ist
in elektrischer Hinsicht besonders vorteilhaft; denn bei einer Dampferwicklung mit
z. B. zwei übereinanderliegenden Dampferstäben pro Dampfernut sind in diesem Falle
die parallelen Zweige der Dampferwicklung völlig gleichwertig und führen denselben
Dampferstrom.
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Es ist vorteilhaft, die Dämpferstäbe der erfindungsgemäß ausgebildeten
Dämpferwicklung_gegeneinander und gegen das Eisen durch eine temperaturbeständige
Isolation, z. B. Feueremaille, zu isolieren. Die elektrische Wirkung der Dampferwicklung
ist jedoch auch ausreichend, wenn auf diese Isolation verzichtet
wird;
denn es treten dann lediglich die Ableitungswiderstände durch das Eisen in Erscheinung,
ohne in den meisten Fällen eine störende Wirkung zu zeigen. Eine gewisse Vereinfachung
der Isolation kann man nach einem weiteren Erfindungsgedanken dadurch erzielen,
daß man von den n Stäben je -Nut nur (n-1) Stäbe gegen das Eisen isoliert.
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Besondere Sorgfalt ist auf die Verbindung der Metallbrücken von Pol
zu Pol zu legen. Diese Metallbrücken müssen nicht nur elektrisch gut leitend sein,
sondern auch mechanisch den hohen Fliehkräften widerstehen. Erfindungsgemäß werden
sie als verwundene Kupferflachleiter ausgebildet, die infolge des großen Widerstandsmomentes
ihres rechteckigen Querschnitts besonders steif sind. Zur Erhöhung der Festigkeit
dieser aus Kupfer bestehenden Flachleiter kann man besondere Kupferlegierungen verwenden.
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Die Fig. 1 bis 5 zeigen die erfindungsgemäße Ausbildung der Dämpferwicklung
an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele, und zwar Fig. 1 eine Anordnung der die
Stablagen verbindenden Metallbrücken bei zwei Stablagen j e Pol, Fig. 2 eine weitere
Anordnung der die Stablagen verbindenden Metallbrücken bei zwei Stablagen je Pol,
Fig. 3 eine Anordnung der die Stablagen verbindenden Metallbrücken bei drei Stablagen
je Pol, Fig. 4 eine Anordnung der die Stablagen verbindenden Metallbrücken bei vier
Stablagen je Pol und Fig. 5 die perspektivische Ansicht eines Polradabschnittes
mit einer Verdrillungsstelle der Metallbrücke zwischen den Polen bei zweilagiger
Dämpferwicklung.
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Nach Fig. 1 sind in jedem der Polschuhe 1 und 2 je zwei Dämpferstäbe
3 in einer der Dämpfernuten 4 untergebracht. In jedem der Polschuhe 1 und 2 werden
so zwei übereinanderliegende Stablagen der Dämpferwicklung gebildet, wobei jede
Stablage nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus fünf in gleicher Höhe innerhalb
der Dämpfernuten 4 liegenden Dämpferstäben 3 besteht. Die Dämpferstäbe 3 der oberen
Stablage des Polschuhes 1 sind durch die Metallbrücke 5 untereinander und mit den
die untere Stablage des Polschuhes 2 bildenden Därnpferstäben 3 verbunden. Entsprechend
wird die untere Stablage des Polschuhes 1 durch die Metallbrücke 6 mit der oberen
Stablage des Polschuhes 2 verbunden. Zwischen den Polschuhen 1 und 2 entsteht dabei
eine Verdrillungsstelle 7. Die Verbindung der Stablagen der weiteren Pole des hier
im einzelnen nicht dargestellten Induktors geschieht sinngemäß, d. h., die Metallbrücke
5 wird z. B. an einem rechts neben Polschuh 2 liegenden Polschuh zur oberen Stablage
und die Metallbrücke 6 an einem rechts neben Polschuh 2 liegenden Polschuh an die
untere Stablage geführt, so daß jede Metallbrücke, über den Umfang des Induktors
gesehen, jede Höhenlage der Stabwicklung mindestens einmal durchläuft. Die einzelnen
Metallbrücken werden durch geeignete Querverbinder parallel geschaltet, die gleichzeitig
als im Induktoreisen befestigte Haltestücke für die zwischen den Polen liegenden
verdrillten Abschnitte der Metallbrücken ausgebildet sein können.
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In Fig. 2 ist eine Anordnung von Metallbrücken 8 und 9 dargestellt,
durch die die in einem Polschuh 10 zweilagig angeordneten Dämpferstäbe 3 erfindungsgemäß
so- verbunden sind, daß auch in der Polmitte eine gleiche Verdrillungsstelle entsteht
wie in den Pollücken. Diese Ausführungsform besitzt gegenüber derjenigen nach Fig.
1 den Vorteil, daß die parallelen Zweige, die durch die Metallbrücken 8 und 9 gebildet
werden, elektrisch völlig gleichwertig sind und denselben Strom führen.
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In Fg. 3 wird die Führung der hier durch Linien angedeuteten Metallbrücken
11, 12 und 13 bei einer Dämpferwicklung gezeigt, deren Stäbe in jeder Dämpfernut
4 freifach übereinanderliegen. Die Metallbrücke 12, die die Dämpferstäbe 3 der obersten
Stabslage des Polschuhes 14 miteinander verbindet, wird. danach zur untersten Stablage
des Polschuhes 15 und von diesem zur mittleren Stablage des Polschuhes 16 geführt,
und entsprechend wird die Metallbrücke 13 von der mittleren Stablage des Polschuhes
14 zur oberen Stablage des Polschuhes 15 und von dort zur unteren Stablage des Polschuhes
16 geführt. Die Metallbrücke 11 schließlich verbindet die untere Stablage des Polschuhes
14 mit der mittleren Stablage des Polschuhes 15 und der oberen Stablage des Polschuhes
16. Die Stablagen der weiteren auf dem Umfang des Induktors befindlichen Polschuhe
werden sinngemäß durch die erwähnten Metallbrücken verbunden und sämtliche Metallbrücken,
wie bereits erwähnt, parallel geschaltet.
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In Fig. 4 wird das erfindungsgemäße Prinzip der verschränkten Verbindung
der einzelnen Stabslagen der Polschuhe noch einmal an Hand einer Dämpferstabwicklung
dargestellt, die aus jeweils vier in einer Dämpfernut 4 übereinanderliegenden Dämpferstäben
3 besteht. In diesem Falle werden vier Metallbrücken 17, 18, 19 und 20 benötigt,
um die Stablagen der Polschuhe 21 bis 24 in erfindungsgemäßer Weise miteinander
zu verbinden. Die Führung der einzelnen Metallbrücken 17 bis 20 geschieht dann in
der dargestellten erfindungsgemäßen Weise so, daß jede Metallbrücke jede Höhenlage
innerhalb der Dämpferwicklung einmal aufnimmt. Die Metallbrücken 17 bis 20; die
am Polschuh 21 in der durch ihre Bezugszeichen gegebenen Reihenfolge untereinander
angeordnet sind, liegen dann nach der erfindungsgemäßen Verschränkung am Polschuh
24 in der dort dargestellten Reihenfolge, nämlich Metallbrücke 18 zuoberst und darunter
die Metallbrücken 19, 20 und 17 in der angegebenen Reihenfolge.
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Zur besseren Veranschaulichung der räumlichen Anordnung erfindungsgemäß
geführter Metallbrücken wurde in Fig.5 eine perspektivische Darstellung eines Polradabschnittes
gewählt. Dabei liegen entsprechend dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
in jeder Dämpfernut 4 zwei Dämpferstäbe 3 übereinander, und die Verbindung der einzelnen
Stablagen der Polschuhe 1 und 2 erfolgt erfindungsgemäß durch die Metallbrücken
5 und 6, wie bereits in Fig. 1 angedeutet. Die Metallbrücke 5, die am Polschuh 1
die Dämpferstäbe 3 der oberen Stabslage miteinander verbindet, ist in der Pollücke,
wie dargestellt, verdrillt und dadurch zur unteren Stablage des Polschuhes 2 geführt.
Entsprechend ist die die untere Stablage des Polschuhes l verbindende Metallbrücke6
auf der unteren Stablage des Polschuhes 1 verdrillt und zur oberen Stablage des
Polschuhes 2 geführt. In die Pollücke wurde außerdem ein Haltebolzen 25 eingezeichnet,
der eine Versteifung der miteinander verdrillten Metallbrücken bewirkt.
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Die in dem Ausführungsbeispiel erläuterten Formen der Dämpferstäbe
und der Metallbrücken sind zwar in den meisten Anwendungsfällen als besonders zweckmäßig
anzusehen, die Erfindung ist jedoch nicht auf dieselben -beschränkt, sondern es
lassen sich selbstverständlich noch weitere Formen und Ausführungsarten dieser Wicklungselemente
angeben, mit denen
ebenfalls der erfindungsgemäße Effekt einer weitgehenden
Ausschaltung der Stromverdrängung in der Dämpferwicklung erzielt werden kann.