DE127373C

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Publication number: DE127373C
Application number: DENDAT127373D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wicklung für Dynamomaschinen, Elektromotoren und Umformer, insbesondere auf Gleichstrommaschinen für verhältnifsmäfsig hochgespannten Strom, bei denen die Drahtwicklungen in Nuthen der Ankertrommel liegen, sowie auf rotirende Umformer zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und umgekehrt.

Bei den Einrichtungen der vorstehend gekennzeichneten Art ist es oft erwünscht, die Zahl der Nuthen im Anker bis zu einer Grenze zu vermindern, die bei gewöhnlichen Wicklungen eine ganz ungenügende Anzahl von Stromwenderstegen ergeben würde, da die meisten Wicklungen eine der Zahl der Ankernuthen gleiche Zahl von Stromwenderstegen liefern.

Zur Ueberwindung dieser Schwierigkeit sind verschiedene Anordnungen in Vorschlag gebracht worden. Eine vollständige und genügende Lösung ist nach Kenntnifs des Erfinders nur für diejenigen Wicklungen gefunden worden, die als Multiple- oder parallel geschaltete oder Schleifenwicklungen bekannt sind.

Als einfaches Beispiel sei ein vierpoliger Anker mit 17 Nuthen angenommen, der mit 17 Spulen — mit je zwei Windungen für jede Spule — versehen ist. Kommt eine einfache, parallel geschaltete Wicklung zur Verwendung, wie in Fig. 1 ersichtlich, und es stellt sich heraus, dafs die Zahl der so erhaltenen 17 Stromwenderstege ungenügend ist, so ist es üblich, jede Windung an einen nächsten Steg anzuschliefsen, wie in Fig. 2 ersichtlich.

Dies ergiebt eine Wicklung für 17 Nuthen und einen Stromwender mit 34 Stegen.

Die Anzahl der Bürstengruppen ist in beiden Fällen die gleiche, nämlich vier. Die Verdoppelung der Stromwenderstege erschwert weder die Herstellung, noch macht sie letztere umständlich, da die Stromwenderverbindungen, d. h. diejenigen Theile, welche die Stromwenderstege mit der Wicklung verbinden, geradlinig ausgeführt werden können. Während des Stromwechsels schliefst die Bürste nur eine Windung einer Spule kurz und endlich ist in jeder Lage die ganze Umdrehung hindurch immer dieselbe Anzahl von hinter einander geschalteten Windungen durch irgend welche Bürste oder Bürsten kurzgeschlossen, obgleich die Anzahl solcher hinter einander geschalteter W'indungsgruppen sich verändern kann und wesentlich von der Bürstendicke abhängt.

Diese drei letzten Punkte sind wichtig. Der Wegfall von umständlichen Stromwenderverbindungen veranlafst keine hohen Herstellungskosten der Maschine und die Möglichkeit, den Strom immer nur in einem Theil der ursprünglichen Spule umzukehren, trägt zum erfolgreichen Stromwechsel ganz wesentlich bei.

Die Möglichkeit der Erfüllung dieser letztgenannten Bedingungen bedeutet oft die Möglichkeit der Sicherung eines funkenlosen Stromwechsels.

Angenommen nun, die Bedingungen der Nutzleistung und der Geschwindigkeit sind solche, dafs die Wicklung als eine Wellenöder Reihenschaltung ausgeführt werden mufs, wobei zum Vergleich wieder 17 Nuthen,

ιη Spulen mit je zwei Windungen auf die Spule und vier Pole angenommen sind, so wird sich herausstellen, dafs es unmöglich ist, die sämmtlichen drei wichtigen und vorstehend angeführten Vortheile durch irgend eine bekannte Anordnung zu sichern.

In einem solchen Falle kann die doppelte Anzahl von Stromwenderstegen dadurch erzielt werden, dafs man nach Art der Fig. 3 zwischen die ursprünglichen Stege andere Stege einschiebt und diese in bekannter Weise mit ersteren verbindet. Ein Blick auf diese Figur zeigt aber, dafs die Stromwenderverbindungen nach Art einer Spirale gestaltet werden müssen, wodurch die Herstellungskosten der Maschine vergröfsert und die Gefahr des Ausbrennens an denjenigen Stellen auftreten kann, an denen genannte Verbindungen einander kreuzen. Aufserdem besteht selbst bei Anwendung von vier Gruppen von Bürsten das kurzgeschlossene Element während des Stromwechsels aus einer ganzen Spule oder zwei hinter einander geschalteten Windungen gegenüber nur einer Windung, wie in Fig. 2 ersichtlich.

Zweck vorliegender Erfindung ist nun, in Verbindung mit Reihen- oder Wellenschaltungen geradlinige Stromwenderverbindungen in denjenigen Fällen zu ermöglichen, welche eine Anzahl von Stromwenderstegen bedingen, die ein Vielfaches der Anzahl Ankernuthen ist. Vorliegende Erfindung will auch erreichen, dafs die Anzahl kurzgeschlossener, in Hinter-. einanderschaltung befindlicher Windungen einer Spule nicht nur immer dieselbe bleibt, sondern auch in demselben Verhältnifs vermindert wird, in welchem die Zahl der Stromwenderstege zur Anzahl der Ankernuthen vergröfsert wird.

Nach vorliegender Erfindung lassen sich bei dem gewählten Beispiel genannte Vortheile dadurch erzielen, dafs die Stromwenderstege nicht — wie es für Wellen- oder Reihenschaltungen üblich — an die geeignet mit einander verbundenen Spulen-Anfänge und -Enden angeschlossen werden, sondern dafs der eine Steg eine halbe Windung von dem Spulen-Anfang oder -Ende entfernt und der nächste Steg eine Windung weiter in derselben Spule angeschlossen ist u. s. f., wie in Fig. 4 ersichtlich. Dabei wird jede Spule in derselben Weise behandelt und sind die zu benachbarten Spulen gehörigen Stromwenderstege in entsprechenden Stellungen im Stromwender angeordnet.

Die Anfänge und Enden der einzelnen Spulen sind wie gewöhnlich mit einander verbunden, um durch den Anker hindurch die erforderliche Anzahl von Stromkreisen zu bilden; sie stehen aber nicht unmittelbar mit den Stromwenderstegen in Verbindung.

Es sind so viele Gruppen von Bürsten vorgesehen, als Pole vorhanden sind, um zu bewirken, dafs die Zahl der hinter einander geschalteten Windungen, die zu irgend einer Zeit kurzgeschlossen werden, stets die gleiche ist.

In dem einen Falle, ähnlich demjenigen nach Fig. 4, wo die Anzahl kurzgeschlossener und hinter einander geschalteter Windungen ungerade ist, wird sich der Stomwender an demjenigen Ende des Ankers befinden, welches dem Ankerende gegenüberliegt, an dem bei üblicher Verbindungsweise der Stromwender zu stehen kommen würde.

Ist dagegen die Zahl dieser Windungen eine gerade, so wird sich der Stromwender an demselben Ankerende befinden, wie es durch die gewöhnliche Verbindungsweise bestimmt ist.

Es ist nun ersichtlich, dafs sämmtliche gestellten Bedingungen erfüllt sind.

Die Stromwenderverbindungen sind geradlinig oder können geradlinig sein und kreuzen einander nicht oder brauchen einander nicht zu kreuzen; die Zahl der Stromwenderstege ist ein Vielfaches der Zahl der Nuthen, die Zahl der hinter einander geschalteten Windungen, die kurzgeschlossen werden, ist in demselben Verhältnifs vermindert, wie die Zahl der Stromwenderstege vergröfsert worden ist; dabei besteht ein einzelner Kurzschlufs immer aus derselben Anzahl von hinter einander geschalteten Windungen und ist die Wicklung nach Art der Wellen- oder Reihenschaltung ausgeführt.

Die Wichtigkeit, im Stande zu sein, mit einer Wellen- oder Reihenschaltung die obigen. Bedingungen zu erfüllen, ist weiter durch den Umstand begründet, dafs es bei einer vierpoligen Maschine für gegebene Bedingungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Nutzleistung nöthig ist, den Anker mit der doppelten Anzahl von Drähten zu bewickeln, wenn eine Parallelschaltung statt einer Reihen- oder Wellenschaltung zur Verwendung gelangt; es gilt als Regel, dafs, je mehr Drähte auf einem Anker sind, um so kostspieliger seine Herstellung ist.

Allgemein ausgedrückt müssen die Verbindungen nach vorliegender Erfindung wie folgt hergestellt werden:

Ist n die Anzahl der Windungen in einer Spule, wobei so viele Spulen als Ankernuthen vorhanden sind, α das Verhältnifs der Stromwenderstege zu den Ankernuthen, so wird nach vorliegender Erfindung ein Stromwendersteg an einer Stelle der Spule angeschlossen, die in

einem Abstand von Windungen vom An-

2 α

fang der Spule liegt, und ist der nächste Steg an einer Stelle dieser Spule angeschlossen, die

— Windungen weiterliegt, bis eine Stelle erreicht wird, welche Windungen von dem

' 2 α °

Spulenende entfernt liegt.

Die Anfänge und Enden der Spulen müssen in der üblichen Weise mit einander verbunden, aber nicht nach den Stromwenderstegen geführt werden.

Stege, die zu benachbarten Spulen gehören, müssen entsprechende Stellungen im Stromwender einnehmen.

Die Anzahl der zur Verwendung kommenden Bürstengruppen mufs gleich der Anzahl der Pole der Maschine sein, wobei Gruppen gleicher Polarität in der üblichen Weise unter einander zu verbinden sind. Die Ausdrücke »Windung« und »Spule« werden wie folgt erläutert: Eine Windung besteht aus zwei Drähten; geht man von dem einen Ende des Ankers aus und folgt einer Windung, so gelangt man zu demselben Ende zurück. Es sind demzufolge halb so viel Windungen auf einem Anker, als Drähte vorhanden sind.

Eine Spule stellt diejenige Zahl von hinter einander geschalteten Windungen dar, die dadurch erhalten wird, dafs man die gesammte Zahl der Windungen auf einem Anker durch die Zahl der Ankernuthen dividirt.

Es wird sofort einleuchten, dafs die vorstehend beschriebene Art der Verbindung der Stromwenderstege mit der Wicklung nur mit Vortheil dann verwendet werden kann, wenn die verschiedenen Elemente passend gewählt worden sind.

Sei z. B. angenommen, dafs im obigen Beispiel jede Spule drei Windungen habe, so würde keine Schwierigkeit vorliegen, eine solche Wicklung mit 3-17 Stromwenderstegen zu verbinden ; es würde aber, wie leicht ersichtlich, nicht empfehlenswerth sein, diese Windung mit 2 · 17 Stegen zu verbinden, da in diesem Falle

= ³I, sein . würde, weil η = a, a = 2.

Dies würde besagen: es ist ein Steg an eine Stelle der Spule anzuschliefsen, die in der Mitte der wirkenden, den Polen zugekehrten Fläche des Ankers liegt, was offenbar nicht empfehlenswerth ist. Die Werthe von η und a müssen mit Vortheil so gewählt werden, dafs

gleich einer ganzen Zahl oder gleich ein

halb oder gleich einem Vielfachen von ein halb ist; ferner müssen η und a als gemeinsamen Divisor eine ganze Zahl, gleich oder gröfser als i, haben, und alle Punkte der Wicklung, an welche die Stromwenderstege angeschlossen sind, müssen an einem und demselben Ende des Ankers liegen.

Zum besseren Verständnifs ist in den Zeichnungen immer eine ganze Spule stark ausgezogen und Anfang und Ende mit den Buchstaben a bezw. b bezeichnet.

Claims

Patent-Anspruch :

Mit Nuthen versehener Trommelanker mit Wellen- oder Reihenschaltung, bei dem die Zahl der Stromwenderstege ein Vielfaches a der Zahl der Nuthen (oder Spulen) ist und in jeder Spule η Windungen vorhanden sind, gekennzeichnet durch die Verbindung der Stromwenderstege mit der Wicklung in der Weise, dafs eine jede Spule mit einer Gruppe von a neben einander liegenden Stromwenderstegen so verbunden ist, dafs der erste Steg einer jeden Gruppe an einen Punkt einer Spule angeschlossen ist, der

2 a

Windungen vom Anfange genannter Spule entfernt liegt, während der zweite Steg der Gruppe an einen Punkt

angeschlossen ist, der — Windungen über die

Anschlufsstelle des ersten Steges der Gruppe hinausliegt, und dafs jeder der übrigen Stege der Gruppe derselben Spule an einen Punkt

angeschlossen ist, der — Windungen über die

letzte Verbindungsstelle hinausliegt, wobei die Anfänge und Enden der Spulen zur Bildung der erforderlichen Anzahl von Ankerstromkreisen in gewöhnlicher Weise mit einander, nicht aber mit irgend welchen Stromwenderstegen verbunden sind, während die zu benachbarten Spulen gehörigen Stromwenderstege im Stromwender entsprechende Stellungen in derselben Reihenfolge einnehmen (Fig. 4).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.