DE160389C

DE160389C -

Info

Publication number: DE160389C
Application number: DENDAT160389D
Authority: DE

Description

Wicklungen für asynchrone Maschinen mit veränderlicher Polzahl sind schon seit längerer Zeit bekannt (s. D. R. P. 98417, 112094, 102499). Diese Anordnungen sind jedoch nur unvollkommen, da sie nur für eine Polzahl ein wirtschaftliches Arbeiten gestatten, für die andere Polzahl jedoch ungünstige Kurvenformen der Drehfelder und induzierten E. M. Ke. ergeben. Die Maschinenfabrik Oerlikon hat sich in letzter Zeit eine Wicklungsanordnung für Polumschaltung patentieren lassen, welche diese Nachteile zum Teil beseitigt (D. R. P. 138854). Diese Wicklung wird nach Art einer Gleichstromschleifenwicklung ausgeführt mit den Schritten:

2 S +,b

·"=—Ι— ^+ϊ·

_ 2 S +. b
Yi — r * >

wo S = Spulenzahl, k eine ganze Zahl zwischen der größten Polzahl P₁ und der kleinsten Polzahl P₂, b eine ganze Zahl, die zu 2 S hinzugefügt wird, um die Summe durch k teilbar zu machen.

Die Schleifenwicklung hat jedoch in diesem Falle den Nachteil, bei höheren Polzahlen eine große Anzahl von Stromzweigen pro Phase zu ergeben. Infolge davon wird in vielen Fällen entsprechend der geringen Stromstärke pro Zweig die Wicklung als Drahtwicklung ausgeführt werden müssen, anstatt der billiger herzustellenden und mechanisch vollkommeneren Stabwicklung. Ferner ergeben sich eine große Anzahl äußerer Verbindungen zum Parallelschalten der einzelnen Stromzweige, deren Ausführung und Unterbringung namentlich für größere Stromstärken Schwierigkeiten bereiten und zu Fehlern in der Wicklung Anlaß geben kann.

Stehen die beiden Polzahlen im Verhältnis 1:2, so können diese Nachteile durch die im folgenden beschriebene Wicklungsanordnung vermieden werden.

Die Wicklung wird als Wellenwicklung ausgeführt, deren resultierender Wicklungsschritt Jr₁ -\- y% gleich der doppelten Pol teilung" für die kleinere Polzahl ist.

Die

beiden Teilschritte y_x und y.₂ werden ungleich. Für y_x wird eine Länge gewählt, die zwischen den Polteilungen für die kleinere und größere Polzahl liegt. Die Wicklung wird dann für die kleinere Polzahl eine Reihenschaltung oder Reihenparallelschaltung mit dem Polschritt 2 (d. h. die Schritte^₁ und y.₂ umfassen zwei Polteilungen), dem verkürzten Schritty_x und dem entsprechend verlängerten Schritt y₂. Für die größere Polzahl wird der Polschritt 4; der Schritty_x ist hier gegenüber der Polteilung verlängert, der SchrittJ^₂ umfaßt mehr als zwei Pole. Die Wicklung kann demnach wie eine gewöhnliche geschlossene^ Reihenschaltung oder

Reihenparallelschaltung für Gleichstrommaschinen ausgeführt und der resultierende Wicklungsschritt kann nach den bekannten Formeln dieser Wicklungen berechnet werden, wobei die kleinere Polzahl in die Formeln einzuführen ist.

Ist m die Phasenzahl und a die halbe Anzahl der Stromzweige der Gleichstromwicklung, so wird die Wicklung für die niedere

ίο Polzahl in m · α und für die höhere Polzahl in 2 · m - α möglichst gleiche Teile geteilt, an deren Teilpunkte die Zuführungen der einzelnen Phasen gelegt werden. Bei der niederen Polzahl erhält man dann Λ-Stromzweige pro Phase; bei der höheren Polzahl ergeben sich dagegen 2 · Λ-Stromzweige pro Phase. Indem man für α die Zahl 1 wählt, kann man hier also allgemein einen bezw. zwei Stromzweige pro Phase erreichen, so daß die oben erwähnten Nachteile der Schleifenwicklung vermieden sind.

In Fig. ι und 2 ist eine derartige Wicklung für Dreiphasenstrom dargestellt, die eine Polumschaltung von 4 auf 8 Pole ermöglicht. Die Wicklung besteht aus ä = 54 Stäben, die durch ausgefüllte Kreise dargestellt und mit ι bis 54 bezeichnet sind. Die Verbindungen der Stäbe auf beiden Seiten der Armatur sind nach außen und innen aufgezeichnet. Bei vier Polen entsprechen einer Polteilung etwa 14 Stäbe, bei acht Polen etwa sieben Stäbe. Wir wählen daher den Teilschritt J^₁ = 11 (zwischen 7 und 14) und den Schritty„ = 17.

Für die vierpolige Schaltung (Fig. 1) wird die Wicklung in m · a = 3 Teile geteilt, an deren Teilpunkte, die mit ABC bezeichnet sind, die Zuführungen der drei Phasen gelegt werden, so daß z. B. die erste Phase an A, die zweite an B und die dritte an C gelegt wird. Man erhält also nach je 54/3 = 18 Stäben einen Anschlußpunkt.

Für die achtpolige Schaltung (Fig. 2) ist die Wicklung in 2 · m · α = 6 Teile zu teilen, von denen je zwei, deren Stäbe um die doppelte Polteilung für diese Polzahl entfernt sind, parallel geschaltet werden. Man erhält also nach je 54/6 = 9 Stäben eine Abzweigung, und es treten zu den Stromzuführungen bei ABC in Fig. 1 die Stromzuführungen DEF hinzu. Die erste Phase wird hier an A und E, die zweite an D und C, die dritte an B und F angelegt.

Wenn man die angegebenen Wicklungsschritte einhält, kann man die Wicklung auch auf andere Art ausführen, indem man z. B. zu der gewöhnlichen, sich schließenden Gleichstromwicklung eine beliebige Anzahl Stäbe hinzufügt und die Schließung durch eine äußere Verbindung herstellt.

Eine derartige Wicklung für Dreiphasenstrom und Polumschaltung von sechs auf zwölf Pole ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Wicklung besteht aus 72 Stäben, α ist wie oben gleich 1 gewählt. Die Darstellungsweise entspricht Fig. 1 und 2. Auf einer Polteilung für sechs Pole liegen 72/6 =12 Stäbe. Der resultierende Wicklungsschritt wird daher 2x12 = 24. Auf einer Polteilung für zwölf Pole liegen sechs Stäbe. Der zwischen 6 und 12 zu wählende Wicklungsschritt Jr₁ ist zu Y₁ = 9 angenommen, y.₂ wird 15.

Die Einteilung der Wicklung geschieht wie ' oben. Für sechs Pole (Fig. 3) erhält man eine Abzweigung nach je 72/3 = 24 Stäben, für zwölf Pole (Fig. 4) nach je 72/6 =12 Stäben. Die drei Phasen werden bei der sechspoligen Schaltung (Fig. 3) an die drei Punkte GJL, bei der zwölfpoligen Schaltung (Fig. 4) an den sechs Abzweigstellen G und K, H und L, J und M angeschlossen.

Bei den bisher behandelten Wicklungen erhält man für die höhere Polzahl doppelt soviel Stromzweige als für die niedere, und es sind bei der höheren Polzahl nur halb soviel Windungen pro Phase in Serie geschaltet als bei der niederen Polzahl.

Schneidet man die Wicklung in 2 · in · a Teile auf, so kann man es durch passende Verbindung dieser Teile erreichen, daß man für beide Polzahlen gleich viel Stromzweige pro Phase, z. B. nur einen, und gleich viel in Serie geschaltete Windungen pro Phase erhält.

In Fig. 5 und 6 ist die Wicklung (Fig. 3 und 4) noch einmal schematisch aufgezeichnet. Die einzelnen Teile sind wie folgt bezeichnet:

GH mit 1-1'
HJ - 2-2'
JK - 3-3'

KL mit 4-4'
LM - 5-5'
MG - 6-6'.

In diesen Teilen mögen sich z. B. die in den Figuren eingeschriebenen Phasen ergeben.

Schneidet man nun die Wicklung an den 2 · m - a = 6 Teilpunkten auf und verbindet sie in der in Fig. 7 und 8 angegebenen Weise, so kann man, wie diese Figuren zeigen, allein durch die Verlegung der a · in = 3 Stromzuleitungen von den Punkten NOP (Fig. 7) nach 0_R S (Fig. 8) dieselbe Verteilung der Stromphasen in den einzelnen Teilen der Wicklung erreichen wie in den Fig. 5 und 6.

Nach dem Patent 147427 wird zu dem gleichen Zwecke bei Schleifenwicklungen eine Schaltung verwendet, bei welcher die Wicklung in 3 P₂ (P₂ = kleinere Polzahl) oder in

6 N (N = kleinere Polpaarzahl) Teile aufgeschnitten wird; je iV-Teile werden zu einer Spulengruppe vereinigt, man erhält also pro Gruppe (N— i) und im ganzen 6 · (N— i) Querverbindungen.

Bei der Wellenwicklung gestaltet sich die Schaltung einfacher, besonders für a = ι. Die Gleichstromwicklung ist unabhängig von der Polzahl stets nur an 2 · a · in- bezw. 2 · m-Stellen aufzuschneiden und die 2 · a · in -Teile sind zu m-Gruppen zu verbinden, so daß eine Gruppe nur aus 2 · α bezw. für a = ι nur aus zwei Teilen besteht. Die Zahl der Querverbindungen einer Gruppe wird also gleich (2 · a — 1) bezw. = 1.

Damit die Windungszahl durch 2 · α · τη teilbar wird, ist es jedoch nicht immer möglich, gewöhnliche Wellenwicklungen zu verwenden, sondern man muß Stäbe einschieben, so wie es die Fig. 3 und 4 darstellen.

In Fig. 9 und 10 ist das Wicklungsschema (Fig. 3 und 4) noch einmal dargestellt; die Wicklung ist jedoch an den Teilpunkten aufgeschnitten und die einzelnen Teile sind nach dem Schema (Fig. 7 und 8) verbunden. Die sechspolige Schaltung Fig. 9 entspricht Fig. 7 und die zwölf polige Schaltung Fig. 10 entspricht Fig. 8. Die Bezeichnungen sind in entsprechenden Figuren gleich. Die Zahl der Stromzweige pro Phase und der in Serie geschalteten Windungen ist, wie man sieht, für beide Polzahlen gleich.

Die angegebenen Schaltungen können sowohl für die Ständer- als auch für die Läuferwicklung benutzt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Wicklungsanordnung für asynchrone Maschinen zur Erzielung verschiedener Polzahlen im Verhältnis 1 : 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung als Wellenwicklung ausgeführt wird, bei welcher die Summe zweier aufeinander folgender Wicklungsschritte Jr₁ -\- Yi gleich oder nahezu gleich der doppelten Polteilung für die kleinste Polzahl ist, während die beiden Schrittey_x und y.₂ selbst verschieden sind und der eine von ihnen zwischen der Polteilung für die große und der für die kleine Polzahl liegt oder gleich der Polteilung für die größere Polzahl ist.

2. Ausführungsform der Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung von m-Phasen und α-Stromzweigen pro Phase in 2 · a · m-Teile aufgeschnitten wird, von denen je zwei um eine doppelte Polteilung der höheren Polzahl voneinander entfernte Teile zu einer Gruppe hintereinander geschaltet und mit den anderen Gruppen verbunden werden, so daß man allein durch Verlegung der a · m-Stromzuführungen eine Änderung der Polzahl erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.