Einphasige
elektrische "aschine Die Erfindung bezieht sich
auf eine einphasige elektrische Maschine bzw. deren Wicklung. Bei Einphasenmaschinen
werden in der Regel innerhalb jener Polteilung nur ?/3 der Nuten bewickelt. Man
führt die Wicklung entweder mit konzentrischen . Spulen einschichtig aus oaer verlegt
sie wie eine Drehstrom-Zweischichtwicklung, von der nur zwei Stränge vorhanden lind.
im ersteren Fall erhält man - wie allgemein bei Einschicht-Wicklungen - klobige
Wickelköpfe mit großer Ausladung. Die Felaerregerkurve einer solchen Wicklung ist
trapezförmil. Will
man eine bessere Anpassung an die Sinusform erreichen,
so muß man aufwendige Leiterzahlabstufungen in Kauf' nehmen und auch mehr als 2/3
der Muten bewickeln., -Hei Verwendung einer Zweischiehtwicklung ergeben sich -gleiche
Spulenweite vorausgesetzt - kleinere `Nickelköpfe, und man kann die Feldkurvenform
durch Sehnunr; der Spulen (Schrittverkürzung) zwangloser verbessern. Die bei optimaler
Sehnune (5/E) aber immer noch große Schrittweite hat große StirnverbindungslUngen
und SickelKopfausladun-en_ zur Folge, was insbesondere bei 2poligen Kaschinen nachteiligen
Cu-Mehraufwand mit sich bringt. Eine stärkere Sehnung, z.H. 2/3, würde zwar den
Wickelkopf entsprechend verkleinern, ergäbe jedoch ungünstige Feldkurven mit starkem
überwellengehalt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine oberwellenarme
Einphasenwicklung zu schaffen, die mit möglichst kleinen Wickelköpfen - also starker
Schrittverkürzung und Verlagerung der Spulenseiten nach Art einer Zweiachichtwieklung
- ausführbar ist. Die Erfindung geht von einer 2/3-gesehnten i)rehstroma-Neiachichtwicklung
mit ungleichen Zonenbreiten - nämlich 300 und 900 - aus. Eine derartige '.Yicklung
weist für ungerad-
.,aL:l@t-,e llar:n@@nische die -;leichen Nicklunt;sia_'.rtoren
auf', wie eine 1-i6-eesehnte Nicklung mit g.Leichen" Zonenbreiten. Schaltet man
zwei Stränge einer derartigen I)rehstromwicklun@; in Reihe und benut^t sie als Einphasenwicklung,
so gilt fizr eispiel einer zweipoliCen Maschine mit 36 Nuten aas in F1-.1 unter
a) dargestellte Durchflutungsbild. Die sich infolge der unterGchiedlichen Zonenbreiten
ergebenden #eradzahligen Cberwellen sind unerwünscht. Diese ließen sich aa(lurch
vermeiden, aal.,' man zwei Tickluncen der beschriebenen Art :;pierelsvminetrisch
übereinanderlegt, wie dies die barchi'lutungsbi Wer a@, b) una c) der Fig. 1 der
:#eiclinuiii= zeir;en. Beiae TE°i lv@ icklunt;en hätten halbe Ji ndungszahl en und
ergäben übereinandergelegt eine Vierschichtwicklung. Infolge der zueinander spiegelsymmetrischen
Anordnung heben sich die 1'.Harmonischen aer Einzelwicklune;er, auf; die Grunawellen
addieren sich l:in#egen. Eine solche Vierschichtwicklunzist aber sehr aufwerdi7
@_ir,z für eine l>erien:'ertigung nicht erwünscht. Die eri'ina,:@,:@@lemäe 4icklungsanordnung
ist daaurch gekennzeichnet, ualä jedem i=c)l arel #-'huler. oaer Spulent,ruppen
zugeordnet sind, deren Spulenv@eiten bzw. mittlere ..l1"ilenwei.ten jevweilo pieich
sinn uno etwa Zwei dritte i der i'oltg i Bang betragen unu cia!3 i n der mi t t1
e ren Umfangszone zumindest eine Nut unbewickelt bleibt sowie
die
mittlere Spule oder Spulengruppe eine etwa
50 % höhere Windungszahl aufweist
als die übrigen Spulen (-gruppen). D.h. , da2 man die bei einer Wicklung gemäß Fig.
1 egensinnig durchfluteten Nuten überhaupt nicht bewickelt und die restlichen Spulennuten
zu Spulengruppen mit w = 1-und w = 1,5facher Windungszahl zusammenfaßt, wir: dies
in Fig. 2 angedeutet ist. Die so erhaltenen Upulengruppen lassen sich wie bei einer
normalen Zweischichtwicklung mit geringer Wickelkopfausladung verlegen. Die Nuten
sind dabei abwechselnd leer, durch die Spulengruppen einfacher Windungszahl 1/2-
und 1/1-gefüllt und von den Spulengruppen 1,5facher Windungszahl 3/4-gefüllt. ver
Kupterbedarf hat sich auf 7/8 verringert - er beträgt 7/12 der für Drehstrom notwendigen
Kupfermenge -, nachdem, wenn beispielsweise bei der früheren Ausführung acht Spulengruppen
einfacher Windungszahl angeordnet waren,, jetzt nur noch vier Spulengruppen mit
einfacher und zwei Spulengruppen mit 1,5facher Windungszahl 'notwendig sin(i. i)ie
Kupferverluste reduzieren sich dabei i m gleichen iviawe. i,ei;t man auf' diese
Reduzierung keinen Yvert, dann kann nian den Drahtquerschnitt auf 7A3; reduzieren
und benötigt für die Eiriplia-,-erima:ichine 7/b x 7/1421' - 4,3/1)6, ai;;o nur
:iichr rund die Hälfte der für die 1)rehstromwicklunt; riotwendi@,eri Kupfermenge.
Fig.
5 zeigt die Felderreerkurve einer 'Nicklung nach @'-ig. 21, welche aer Slnuskurve
sehr gut angenähert ist. Fij. 4 ist ein e.ritsprechendes vollständiges 'YJicklungsscliema,
wobel mit A die 1.,u.Lengruhpen einzacher 'windungszahl una mit ;n dejenien 1, Macher
Windurgszahl bezeichnet sind. Ein weiterer Vorteil der erfinaungsgemäßen @Vicklunr;
.ist der, dai3 ::ich mit dieser praktisch jeder beliebige ,tcrt für Laie wirksame
Viindungszahl erreichen 1ä ßt, was insbeoonaere beiii: Aus 1_e, @en gröf@erer i,:aschinen
für niedrige Sparnun`;en von besonderer Bedeutung ist. Inan braucht dazu nur bei.
uen;hu@engruppen 1i und,/oaer A die Nindungszahlen der inneren, mittleren und =-ußeren
Spulen unterschiedlich zu wählen. Desgleichen braucht die 'JVinaungszahl der Spulengruppe
13 nicht exakt das 1,5fache der von A zu sein. Die Treppenhöhen der Felderregerkurve
nach Fih. 5 werden sich dann zwar nicht mehr wie 1:2::5 verhalten, scndern entsprechend
der Viindungszar.iunterschiede geringfügig davon differieren, wa:: aber die Nute
Annäherung an die :-'inusform kaum beeinträchtigt. Me weiteren Zei chnungsfiguren
betreffen eine Reihe vc,n
| Varianten der erf'iridurik";gemi!iJen Nicklung, wobei die f1:-.5 |
| jeweilG schematisch die #3pulenseitenanordnurg für @iie rechte |
| ürafangshiilfte einer 21,oIi.gE>n Maschine mit 5E 'i@_:ten
::ir::tei@en, |
die Fit;. 9 bis 13 verschiedene Felderregerkurven zeif;en und Fig.
14 eine tabellarische Gegenüberstellung von Vririati( nsm@)'glictrkeiten der Zonenbreiten
für 1ä - 18 "tuten je Pol L:rt: ,i.ii t A sina wieder die SpuJ.eng ruppen einfacher
unca in! t f-3 diejenit;en 1,5tacher ',Yinuungszahl bezeichnet. a una b bedeuten
die entsprechenden Zonenbreiten, c ist die unbewickelte Umfangszone. Bezeichnet
man die Nutenzahl je Pol mit N, so eilt die Beziehung 3a 4 ?b + c = :: (Formel 1)
, wobei a, b und c in Mutteilungen Bernessen werden. Die Spulenweite s beträgt:
s = 2a r b + c = N - (a+b) (Forme,' 2) r'ür Fit;. 5 gilt N --- 18 unu a = b --.
c --- 3. ie üi:uler3 haben eine mittlere `Neite vcn s .-= 1<; die '@;tickl_uni;
ist rii sc 2.13-gesehnt. Wie Fig. 6 zeigt, sind an Steile konzentrisci:er ;rulengrappen
auch Wicklungsspulen gleicher ';geite meglich. stellt die dazugehörige Felderret;erkurve
dar. Allerdings lebt sich bei Spulen F-Leicher Neite die wirksame GesamtAinsun:;5-zahl.
ni cht ohne weiteres durch abgestufte Spulenw indunE;szahlen innerhalb einer /Zone
variieren. Nach Formel 1 folgt, aaiü die erforderliche @inuestnutzatrl. @;e Pol
N = 6 beträgt (wenn man für a = b = c = 1 einsetzt).
Die 1'e1 üerre@,erl-:urve
für diesen Fall ist i n Fig. 11 darge-:.tollt; Fif#. 12 ist die Felderregerkurve
f'Ur N -= 12 unu a - b "ei (ien bisher betrachteten 'Nicklungen wurden die "onenbreiten
al b und c ';e",Neilgleich gewählt. Verschiedene Variationsmöglichkeiten hinuichtlich
der Zonenbreiten sind möclich, wie beispielsweise für Y = 1.£? 'Tuten je Pol aus
Fig. 14 ersichtlich ist. Die Variante a = 2 una b - c - 4 ergibt ebenfalls 2,".5-;esetinte
"Pulen (siehe Fig. 7) und (geir@ä(@
IG) ebenfalls eine der Sinusf orm sehr
irut angenäherte Fe 1 uerregerkurve . ..;benso ist die Variante nach Fig. e und
15 mit a = 3, b = 4 und c = 1 mit 111le-i-;esehnten ;;pulen brauchbar. :)ie ilbriE;en
i n ter Tabelle 14 enthaltenen Varianten dürften von ianter;#eordneter Beueutung
sein. Durch gezielt abgestufte Einzelwinaun2szahlen und einem von 1,5 abweichenden
in,iun@@sveriti--il tnis bei den Opulengruppen A und
3 lassen sich
| aber auch -.;n niesen Fällen die Oberwellen der Felderreger- |
| :-:ärve anterUr?:rr.ken. |