DE1134454B

DE1134454B - Bar winding for AC machines with concentric coils

Info

Publication number: DE1134454B
Application number: DEB61045A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Schmidt
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1961-01-28
Filing date: 1961-01-28
Publication date: 1962-08-09
Also published as: CH390373A

Description

Stabwicklung für Wechselstrommaschinen mit konzentrischen Spulen Wechselstrommaschinen großer Leistung werden im allgemeinen mit Stabwicklungen ausgeführt. Am gebräuchlichsten sind dabei Wicklungen mit Spulen gleicher Weite, die als Einschichtwicklung oder als Zweischichtwicklung ausgeführt sein können. Nur in besonderen Fällen, und zwar hauptsächlich bei Einphasengeneratoren, werden diese Wicklungen mit konzentrischen Spulen, also mit Spulen ungleicher Weite ausgeführt.Bar winding for AC machines with concentric coils AC machines high power are generally carried out with bar windings. Most common are windings with coils of the same width, as single-layer windings or can be designed as a two-layer winding. Only in special cases, namely Mainly in single-phase generators, these windings are concentric Coils, that is, carried out with coils of unequal width.

Mit Rücksicht auf eine möglichst geringe Widerstandserhöhung durch Stromverdrängung werden die Wicklungsstäbe in bekannter Weise als Kunststäbe ausgebildet, von denen die bekannteste Ausführung der Roebelstab ist. Dabei wird durch eine geeignete Verdrillung der in zwei Schichten angeordneten Teilleiter eine gleichmäßige Stromverteilung über den gesamten Stabquerschnitt erreicht. Im allgemeinen werden solche Wicklungen mit einem Stab pro Nut ausgeführt. Bei sehr großen Stromstärken und entsprechenden Nuttiefen ist es aus fertigungstechnischen Gründen aber notwendig, den Stab in zwei elektrisch parallel geschaltete, radialübereinanderhegendeStäbe aufzuteilen, die zweckmäßig durch eine Zwischenlage voneinander getrennt sind , in der z. B. Wider standstherrnometer angeordnet sein können.With a view to the lowest possible increase in resistance due to current displacement, the winding bars are designed in a known manner as synthetic bars, of which the best-known version is the Roebel bar. A suitable twisting of the sub-conductors arranged in two layers results in a uniform current distribution over the entire cross-section of the rod. In general, such windings are carried out with one bar per slot. In the case of very high currents and corresponding groove depths, however, for manufacturing reasons it is necessary to divide the rod into two electrically parallel-connected, radially superimposed rods, which are expediently separated from one another by an intermediate layer , in which e.g. B. Resistance standstherrnometer can be arranged.

Um bei solcher Unterteilung der Stäbe nicht nur eine gleichmäßige Stromverteilung innerhalb der Stäbe zu erreichen, sondern auch den Strom gleichmäßig auf die parallelen Wicklungszweige, in denen die Stäbe liegen, zu erreichen, ist es erforderlich, die oben und unten in den Nuten liegenden Stäbe so auf die parallelen Wicklungszweige zu verteilen, daß die Summe ihrer Streureaktanzen jeweils gleich ist.In order to ensure that the bars are not only evenly subdivided Achieve current distribution within the rods, but also make the current evenly on the parallel winding branches in which the bars are located, is to be reached it is necessary to align the bars above and below in the grooves with the parallel ones Distribute winding branches that the sum of their leakage reactances is equal in each case is.

Bei den sonst üblichen Zweischichtwicklungen mit Spulen gleicher Weite ist diese Forderung immer erfüllt, da in den Stirnverbindungen an jeder Verkröpfungsstelle automatisch ein Lagenwechsel zwischen Ober- und Unterschicht erfolgt.With the otherwise usual two-layer windings with coils of the same width this requirement is always met, because in the end connections at every cranking point a change of layer between the top and bottom layers takes place automatically.

Sind bei einer Wicklung der in Rede stehenden Art die konzentrischen Spulen von zwei (oder einem Mehrfachen von zwei) Polen in Reihe geschaltet, so läßt sich dieses Ziel in einfacher Weise erreichen, indem die in der einen Polspule oben in den Nuten liegenden Stäbe mit den in der anderen Polspule untenliegenden Stäben in Reihe verbunden werden und umgekehrt. Eine solche Möglichkeit besteht aber nicht, wenn z. B. bei einer zweipoligen Maschine die Spulen der beiden Pole parallel zu schalten sind, so daß die ganze W-icklung vier parallele Zweige enthält.Are the concentric in a winding of the type in question Coils of two (or a multiple of two) poles connected in series so lets This goal can be achieved in a simple manner by placing the one in the pole coil on top bars lying in the grooves with the bars lying underneath in the other pole coil connected in series and vice versa. However, there is no such possibility if z. B. in a two-pole machine, the coils of the two poles parallel to are switched so that the whole winding contains four parallel branches.

Um insbesondere in solchen Fällen bei konzentrischen Spulenwicklungen für Wechselstrommaschinen, bei denen -in den Nuten zwei in parallel geschalteten Zweigen eines Wicklungsstranges liegende Stäbe radial übereinander angeordnet sind, gleiche Impedanz der parallel geschalteten Zweige zu erzielen, werden nach der Erfindung in den Stirnverbindungen Kreuzungen vorgesehen, durch welche je ein oben und ein unten in einer Nut liegender Stab miteinander verbunden werden.In order to achieve the same impedance of the branches connected in parallel, according to the invention, crossings are provided in the end connections, especially in those cases with concentric coil windings for AC machines in which two bars lying in parallel branches of a winding strand are arranged radially one above the other in the slots, through which a respective top and lying in a groove at the bottom bar are connected together.

Sollen nur die Nutstreureaktanzen der parallelen Zweige der Wicklung ausgeglichen werden, so genügt es im allgemeinen, eine Kreuzung in der mittleren Windung jeder Polspule vorzusehen. Wenn aber auch die Impedanzen der Stimverbindungen berücksichtigt werden sollen, so sind mehrere Kreuzungen je Polspule erforderlich. Vorzugsweise wird in jeder Windung eine Kreuzung der Stirnverbindungen vorgesehen.If only the slot stray reactances of the parallel branches of the winding are to be compensated, it is generally sufficient to provide a crossing in the middle turn of each pole coil. However, if the impedances of the stimulus connections are also to be taken into account, several crossings per pole coil are required. An intersection of the end connections is preferably provided in each turn.

Um eine Vergrößerung des für die Stirnverbindun-"en Cr erforderlichen Raumes durch die Anordnung der Kreuzungen zu vermeiden, kann nach einer Weiterentwicklung der Erfindung bei der Verwendung von Stäben in der Art eines Roebelstabes ein Aufbau der Kreuzungen vorgesehen werden, bei dem die Teilleiter einer Schicht jedes Stabes in solchen Abständen und in einem solchen stumpfen Winkel in Richtung auf den anderen Stab um ihre Breitseite abgebogen sind, daß zwischen ihnen Zwischenräume entstehen, in welche die in gleicher Weise abgebogenen Teilleiter der anderen Schicht mit Hilfe von Kröpfungen eingeschoben sind, so daß sämtliche Teilleiter eines jeden Stabes an der Stelle der Lagenvertauschung in einer radialen Schicht flach übereinanderliegen und die in gleicher Weise übereinanderliegenden Teilleiter des anderen Stabes kreuzen. In der Fig. 1 wird beispielsweise eine Stirnverbindwig einer solchen Wicklungsanordnung, an der zur besseren Demonstnerung die Isolation teilweise entfernt ist, in Ansicht dargestellt; Fig. -2 zeigt Leihe Draufsicht in axialer Richtung der Wie#klutiggähorrclüung; Fig. 3 zeigt eifte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung.In order to avoid an increase in the space required for the end connections Cr by the arrangement of the crossings, according to a further development of the invention, when using rods in the manner of a Roebel rod, a structure of the crossings can be provided in which the sub-conductors of a layer each rod are bent at such intervals and at such an obtuse angle in the direction of the other rod around their broad side that there are gaps between them, into which the in the same way bent sub-conductors of the other layer are inserted with the help of bends, so that all conductor of each rod at the location of Lagenvertauschung in a radial layer flat over one another and the superposed in the same manner conductor of the other rod cross each other. in FIG. 1, for example a Stirnverbindwig such a winding arrangement, on which the insulation is partially removed for clarity Demonstnerung , shown in view; Fig. -2 shows a plan view in the axial direction of the Wie # klutiggähorrclüung; Fig. 3 shows a schematic representation of the arrangement according to the invention.

Dor Döppelstab #besteht -aus -zwei parallel geschalteten, übereinander angeordneten Stäben a und b. Um eine anschauliche Darstellung zu erhalten, sind die Stäbe im Beispiel aus nur zwölf Einzelheiten zusam-,mengesetit, die in Form eines Roehelstabes verdrillt sind. In dem Stab a sind jeweils sechs Leiter 1.1 bis 1.6 zu einer Leiterschicht 1 und sechs Leiter 2. 1 bis 2.6 zu einer Leiterschicht 2 zusammengefaßt angeordnet, wobei die beiden Schichten 1 und 2 parallel nebeneinander liegen. Die Überführung der Leiter des Stabes a aus der oberen Ebene in die untere Ebene und des Stabes b in umgekehrter Weise von der unteren Ebene in die obere Ebene ist folgendermaßen ausgeführt: Der Leitertl ist zunächst gerade weitergeführt, während der Leiter 2.1 nach unten und nach links hin so abgekröpft ist, daß er unter den Leiter 1.1 zu liegen kommt. Ebenso ist etwas weiter links der Leiter 2.2 unter den Leiter 1.2 geführt usf. Wie. aus der Ansichtder Fig. 1 gut ersichtlich ist sind diebeidenTeilleiter 1.1 und 2.1 nach unten abgebogen. Links von dieser Abbiegestelle sind die dort bereits ebenfalls untereinander angeordneten Leiter 1.2 und 2.2 nach unten abgebogen usf. Die dadurch in einer Schicht uhtereinanderliegenden Leiter 1.1, 2.1, 1.2, 2.2 usf. werden bis in die untere Ebene herabgeführt, dort wieder durch entsprechende Biegungen und Kröpfungen in zwei Schichten nebeneinander angeordnet, so daß die Leiter Z.1, 1,1 und in der nächsten Lage die Leiter 2.2, 1.2 usw. bis 2.6, 1.6 nebeneinander zu liegen kommen. Auf dem überführungsstück von der oberen Ebene nach der unteren Ebene besitzt der Stab a also nur die Breite eines Teilleiters, der in der Darstellung der Zeichnung hinten angeordnet ist. Es ist daher möglich, den Stab b spiegelbildlich zu dem Stab a auf eine Teilleiterbreite zusammenzufassen, so daß also unter dem Leiter 3.1 die Leiter 4.1, 3.2, 4.2 usw. bis 3.5, 4.5, 3.6, 4.6 zu hegen kommen. Dieser auf eine Leiterbreite gebrachte Stab wird analog zu der Anordnung beim Stab a nach oben gebogen und im Beispiel vor dem Stab a vorbeigeführt. Der Stab b wird in der oberen Ebene wieder so aufgelöst, daß in der ersten Lage nebeneinander die Leiter 3.1 und 4.1, in der nächsten Lage 3.2, 4.2 usw. bis 3.6 und 4.6 in der letzten Lage zu hegen kommen. Durch die schräge Lage der Leiter auf dem überführungsstück erhöht sich selbstverständlich die Gesamthöhe des Stabes. Der Abblegewinkel kann jedoch so gewählt werden, daß die Erhöhung jedes Stabes nicht größer wird als der ohnehin erforderliche vertikale Abstand zwischen den beiden Stäben.Dor Döppelstab #consists of -two parallel-connected, stacked bars a and b. In order to get a clear representation, the rods in the example are composed of only twelve details, which are twisted in the form of a raw rod. In the rod a six conductors are arranged in each case 1.1 to 1.6 summarized to a semiconductor layer 1, and six conductors 2. 1 to 2.6 to form a conductor layer 2 where 1 and 2, the two layers are parallel to each other. The transfer of the ladder of bar a from the upper level to the lower level and of bar b in reverse from the lower level to the upper level is carried out as follows: The ladder is initially continued straight, while the ladder 2.1 down and to the left is so bent that it comes to lie under the head 1.1. Likewise, a little further to the left, the head 2.2 is led under the head 1.2 and so on. How. The two partial conductors 1.1 and 2.1 are bent downwards from the view in FIG. 1. To the left of this turning point, the conductors 1.2 and 2.2, which are already arranged one below the other, are bent downwards, etc. The conductors 1.1, 2.1, 1.2, 2.2, etc., which are thus lying one behind the other in a layer, are brought down to the lower level, there again by corresponding bends and Bends arranged in two layers next to each other, so that the conductors Z.1, 1.1 and in the next layer the conductors 2.2, 1.2, etc. to 2.6, 1.6 come to lie next to each other. On the transfer piece from the upper level to the lower level, the bar a therefore only has the width of a partial conductor which is arranged at the rear in the representation of the drawing. It is therefore possible to combine the bar b as a mirror image of the bar a on a partial conductor width, so that the conductors 4.1, 3.2, 4.2 etc. to 3.5, 4.5, 3.6, 4.6 come under the conductor 3.1. This bar, which has been brought to the width of a ladder, is bent upwards analogously to the arrangement for bar a and, in the example, passed in front of bar a. The bar b is dissolved again in the upper level in such a way that the conductors 3.1 and 4.1 come to rest next to one another in the first layer, 3.2, 4.2, etc. to 3.6 and 4.6 in the last layer in the next layer. The inclined position of the ladder on the transfer piece naturally increases the overall height of the rod. The deflection angle can, however, be chosen so that the elevation of each rod is not greater than the vertical distance between the two rods, which is required anyway.

Bei einer solchen Anordnung ist es also möglich, die Vertauschung der beiden Stäbe a und b vorzunehmen, ohne daß die Höhe und die Breite der beiden Stäbe insgesamt vergrößert werden muß. Sind ,nicht nur die Leiter in den Nuten, sondern auch in den Stirnverbindungen nach Art eines Röbelstabes, d. h. innerhalb jeder Stirnverbindung um 360' verdrillt, so werden die Kreuzungsstellen zweckmäßig so ,angeordnet, daß beiderseits der Kreuzungsstelle je eine Verdrillung der Teilleiter um 180' vorhanden ist.With such an arrangement it is possible to swap the two bars a and b without having to increase the overall height and width of the two bars. Are not only the conductors in the grooves, but also in the end connections in the manner of a Röbel rod, d. H. within each end connection 360 'is twisted, the crossing points are advantageously so arranged that both sides of the intersection each have a twist of the conductor 180' is present.

Die Erfmdung ist an die beschriebene und im Beispiel gezeigte Ausführung nicht gebunden. So kann die übereinanderordnung der Teilleiter des oberen Stabes ebenso gut auf der rechten und die der anderen auf der linken Seite erfolgen. Ebenso ist es möglich, die Leiterschichten nach der überführung in die andere Ebene in ihrer alten Gruppierung anzuordnen, also keine Vertauschung ihrer Schichten in taugentialer Richtung vorzunehmen. Auch besteht die Mög- lichkeit, den ersten Teilleiter nach oben abzukröpfen und auf den ParaUelleiter aufzulegen. Iherbei tritt jedoch eine kurze Erhöhung der Gesamthöhe um die Höhe eines Teilleiters ein.The invention is not bound to the embodiment described and shown in the example. So the superimposed arrangement of the sub-conductors of the upper bar can just as well be done on the right and that of the others on the left. It is also possible to arrange the conductor layers in their old grouping after they have been transferred to the other level, i.e. not to interchange their layers in the taugential direction. There is also the possibility of cropping the first sub-conductor upwards and placing it on the parallel conductor. However, this results in a brief increase in the total height by the height of a partial conductor.

Claims

PATENT P-RÜCI-IE -.- 1. Bar winding for AC machines with concentric coils, with two parallel branches of a winding strand in the slots. lying rods are arranged radially one above the other, characterized gekennzeichne4 that are provided in the end connections between the rods intersections, through which a respective top and lying in a groove at the bottom bar are connected together.

2. Bar winding according to claim 1, characterized in that each turn of the winding receives an intersection of the end connections. 3. Bar winding according to spoke 1 or 2 with two radially superimposed bars, which are made up of two layers of flat superposed sub-conductors in the manner of a Roebel bar, characterized by a structure of the crossings in the end connections, in which the sub-conductors of a layer of each rod in such distances and at such an obtuse angle in the direction of the other rod are bent around their broad side that there are gaps between them, into which the in the same way bent sub-conductors of the other layer are inserted with the help of bends, so that all sub-conductors one each bar lie flat on top of each other at the point of intersection in a radial layer and cross the sub-conductors of the other bar, which are superimposed in the same way. 4. Bar winding according to spoke 3, characterized in that the position of the partial conductor layers of each bar on both sides of the radial position reversal in the direction of the bar width is interchanged. 5. Bar winding according to claim 3, characterized in that in the case of end connections twisted in the manner of a Roebel bar on both sides of the intersection there is a twist of 180 'of the partial lead of the end connections.