DE2221115B2 - Gesehnte zweischichtwicklung fuer elektrische maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gesehnte Zweischichtwicklung für elektrische Maschinen, bei der jeder Wicklungsstrang aus Spulen mit einer eine Nutschicht füllenden Windungszahl (Vollspulen) und Spulen mit verringerter Windungszahl (Halbspulen) besteht.

Eine Zweischichtwicklung dieser Art ist aus dem Buch von R. R i c h t e r »Lehrbuch der Wicklungen elektrischer Maschinen« Karlsruhe, 1952, Seiten 162/163 bekannt. Dort sind Bruchlochwicklungen beschrieben, bei denen zur Verbesserung der durch die Zonenverteilung beeinträchtigten Felderregerkurvenform im Sinne einer größeren Annäherung an eine symmetrische Felderregerkurve die Nuten abwechselnd mit zwei Spulenseiten und einer Spulenseite je Schicht belegt werden, wozu Halbspulen bzw. Vollspulen vorgesehen sind. In dem bekannten Fall werden zwei Zweischicht-Bruchlochwicklungen zu einer einzigen Zweischichtwicklung zusammengefaßt, was ohne weiteres möglich ist, da die den gleichen Wicklungssträngen zugeordneten Spulen der einzelnen Zweischicht-Bruchlochwicklungen von vornherein schon übereinanderliegen.

Der Erfindung liegt im Unterschied hierzu die Aufgabe zugrunde, bei einer Ganzlochwicklung eine einfachere Zweischichtwicklung zu schaffen, die ebenso oberwellenarm und ohne geradzahlige Oberwellen der Durchflutung ist wie die mehr Platz für Nut- und Wickelkopfisolation benötigenden, fertigungsmäßig aufwendigen Vierschichtwicklungen, die aus zwei übereinandergelegten, in Reihe geschalteten und um eine Polteilung verschobenen Zweischichtwicklungen gebildet sind, und die bei einfacher Herstellung für beliebige Spulenweiten und Nutenzahlen anwendbar ist, ohne daß nachteilige Auswirkungen auf die übrigen Eigenschaften der Wicklung in Erscheinung treten.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Zweischichtwicklung der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch, daß jewe.ls die Spulerse.ten zweier verschiedenen Strängen zugeordneter Halbspulen innerhalb der Nutschichten derart überlappt angeordnet sind, daß in beiden Nutsch.chien symmetrische Wicklungszonen gebildet sind, d.e in der Mitte Spulenseiten von Vollspulen aufwe.sen und be.dseit.g von Halbspulenseiten flankiert sind.

Dabei können zwei Vollspulen gleicher oder versch.edener Stränge, eine Vollspule sowie zwei verschiedenen Strängen zugehörige Halbspulen bzw. v.er Halbspulen verschiedener Stränge in den Nuten untergebracht sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wechseln in beiden Nutschichten mit zwei Vollspulen verschiedener Stränge belegte Nuten mit von vier Halbspulen verschiedener Stränge belegten Nuten ab. Eine hinsichtlich des Oberwellengehaltes besonders gunstige Wicklung nach der Erfindung besteht für eine gerade Nutenzahl pro Pol und Strang aus doppelt soviel Halbspulen wie Vollspulen und für eine ungerade Nutenzahl pro Pol und Strang aus einer um Eins von der halben Zahl der Halbspulen abweichenden Zahl von

Vollspulen. .

Bei Verwendung von nur zwei Halbspulen pro Pol und Strang ergibt sich eine Überlappungszone mit einer einzigen Nut, d. h. zwischen Nutschichten mit Vollspulen lieet in Umfangsrichtung gesehen jeweils nur eine Nut mit zwei Halbspulen. Bei dieser Anordnung ist eine einfache Isolation zur Phasentrennung im Wickelkopf wie bei einer Zweischichtwicklung mit gleichen Vollspulen ausreichend. .

Aus Gründen eines geringen Oberwellengehaltes sind zweidrittelgesehnte Zweischichtwicklungen vorteilhaft, die kleine Wickelköpfe ergeben

Zweischichtwicklungen nach der Erfindung können entweder aus Spulen gleicher Spulenweite oder aus konzentrischen Spulen für jeden Strang im Bereich einer Polteilung bestehen.

Durch Veränderung der Spulenweite bzw. der mittleren Spulenweite bei konzentrischen Spulen und der Überlappungszone (das ist der Bereich der zu vermiedenen Strängen gehörigen nebeneinander in einer Nut liegenden Halbspulen) lassen sich Spannungsund Durchflutungskurven erzielen, die arm an Oberwellen bestimmten Grades sind (gezielte Unterdrückung einzelner Harmonischer).

Tan sich bekannter Weise (DT-AS 12 26 194) können sämtliche Spulengruppen jedes Stranges zusammenhängend, also lötstellenfrei, im gleichen Wickelsinn gewickelt und die einzelnen Spulengruppen nach Umklappen um 180° nacheinander in die Nuten eingelegt werden.

Im Vergleich mit den bekanntgewordenen oberwellenarmen Zweischichtwicklungen (Buch von H.Sequenz »Die Wicklungen elektrischer Maschinen« Bd.l, Wien 1950, Seite 305 bis 312), die mindestens zweifach abgestufte Leiterzahlen und damit abwechselnd unterschiedliche Höhen in der Ober- und Unterschicht aufweisen, was die Verwendung vor. Spulen gleicher Weite ausschließt und darüber hinaus Schwierigkeiten bei der Fertigung ergibt, ist eine erfindungsgemäße Wicklung wesentlich einfacher.

Anhand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert.

In den Fig. la und Ib sind zweidrittelgesehnte Zweischichtwicklungen für zwölf Nuten je Polpaar mit konzentrischen Spulen (Fig. la) und Spulen gleicher

Spulenweite (F i g. 1 b) gezeigt, die die doppelte Zahl von Halbspulen wie Vollspulen aufweisen, wobei die Vollspulen in der Mitte der Gruppe angeordnet sind. In beiden Fällen ergeben sich somit Sechsnonen-Zweischichtwicklungen mit gleich breiten Zonen, die sich im Bereich einer Nut überlappen. Es wechseln dabei Nuten mit zwei Vollspulen mit Nuten mit vier Halbspulen ab. F i g- Ic zeigt den Zonenplan für die Oberschicht OSund die Unterschicht LAS und F i g. Id die beiden Wicklungsvarianten gemeinsame Durchflutungskurve eines Stran- ι ο

Eine Wicklung nach Fig. la oder Ib ist in ähnlich einfacher Weise wie eine gewöhnliche Zweischichtwicklung herstellbar. Von den beiden Wicklungsspulen je Pol und Strang einer herkömmlichen Zweischichtwicklung ist lediglich eine gewissermaßen in zwei Halbspulen aufzuspalten. In ihrer Wicklung hinsichtlich Spannungskurvenform und Feldoberwelten ist diese Wicklung einer aus zwei übereinanderliegenden fünfsechstelgesehnten Dreizonenwicklung bestehenden Vierschichtwicklung gleichwertig. Zusätzlich ergibt sich jedoch dadurch, daß die Spulenweite nur zwei Drittel der Polteilung beträgt, der bereits eingangs genannte Vorteil kleinerer Wickelköpfe.

In den Fig.2a bis 2d sind die Zonenpläne und die Durchflutungskurven für die Ober- und Unterschichten eines Stranges einer Zweischichtwicklung mit achtzehn Nuten je Polpaar dargestellt, bei denen die Überlappung eine Nut beträgt, d.h., es folgt in Ober- und Unterschicht auf zwei Nuten mit Vollspulen eine Nut mit zwei Halbspulen. Die Wicklungen unterscheiden sich nur in der Spulenweite, die in Fig.2a eine Achtneuntelsehnung, in F i g. 2b eine Siebenneuntelsehnung, in F i g. 2c eine Zweidrittelsehnung und in F i g. 2d eine Fünfneuntelsehnung ergibt.

Bemerkenswert ist wieder die Anordnung mit zweidrittelgesehnten Spulen (F i g. 2c), die den gleichen Oberwellengehalt aufweist wie zwei konjungiert übereinandergelegte achtneuntelgesehnte Dreizonenwicklungen.

Bei den bisher beschriebenen Beispielen entspricht die Überlappungszone jeweils einer Nut. Selbstverständlich kann diese auch größer gewählt werden. Hinsichtlich eines geringen Gehaltes an ungeradzahligen Harmonischen ist eine Überlappungszone günstig, die ungefähr der halben Nutenzahl je Pol und Strang entspricht.

Von vielen Möglichkeiten ist als weiteres Beispiel in F i g. 3a eine zweidrittelgesehnte Zweischichtwicklung mit einer Überlappung von zwei Nuten dargestellt. Anhand des Zonenplanes für beide Schichten und der zugehörigen Durchflutungskurve nach F i g. 3b sind die Unterschiede gegenüber Fig.2c (gleiche Nutenzahl, gleiche Spulenweite, jedoch nur halb so breite Überlappungszone) leicht erkennbar. Die Wicklungsfakloren sind hierbei die gleichen wie bei einer siebenneuntelgesehnlen Dreizonenwicklung. Geradzahlige Harmonische treten hier nicht auf.

In diesem Beispiel (Fig.3a) liegen im Wickelkopf mehrfach die Halbspulen der verschiedenen Stränge unmittelbar nebeneinander, was insbesondere bei Maschinen für höhere Spannungen zusätzliche Isolierteile zur Phasentrennung im Wickelkopf notwendig machen kann.

Die gesehnten Zweischichtwicklungen nach der Erfindung eignen sich besonders für Maschinen mit erhöhten Ansprüchen an eine möglichst sinusförmige Form der Spannungskurve, wie sie für Synchrongeneratoren häufig gefordert wird. Die Anwendung der einfach aufgebauten und einfach herzustellenden Zweischichtwicklung ist aber nicht auf die Anwendung bei Synchronmaschinen beschränkt, sondern überall dort von Vorteil, wo keine geradzahligen Oberwellen in der Durchflutungskurve auftreten dürfen und darüber hinaus oberschwingungsarme Strangspannungen erwünscht sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gesehnte Zweischichtwicklung für elektrische Maschinen, bei der jeder Wicklungsstrang aus Spulen mit einer eine Nutschicht füllenden Windungszahl (Vollspulen) und Spulen mit verringertei Windungszahl (Halbspulen) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Spulenseiten zweier verschiedenen Strängen zugeordneter Halbspulen innerhalb der Nutschichten derart überlappt angeordnet sind, daß in beiden Nutschichten symmetrische Wicklungszonen gebildet sind, die in der Mitte Spulenseiten von Vollspulen aufweisen und beidseitig von Halbspulenseiten f'ankiert sind.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Nutschichten mit zwei Vollspulen verschiedener Stränge belegte Nuten mit von vier Halbspulen verschiedener Stränge belegten Nuten abwechseln.

3. Wicklung nach Anspruch 2 für Maschinen mit gerader Nutenzahl pro Pol und Strang, dadurch gekennzeichnet, daß doppelt soviel Halbspulen wie Vollspulen vorgesehen sind.

4. Wicklung nach Anspruch 2 für Maschinen mit ungerader Nutenzahl pro Pol und Strang, dadurch gekennzeichnet, daß die halbe Zahl der Halbspulen um Eins von der Zahl der Vollspulen abweicht.

5. Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei Halbspulen pro Pol und Strang vorgesehen sind.