DE231161C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVI 231161 -KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Juli 1910 ab.

Es ist bekannt, die Wicklung von Mehrphasenmaschinen in solcher Weise herzustellen, daß eine Teilung des Gehäuses möglich ist, ohne daß Spulen ausgewickelt werden, bzw. daß die Maschine für den Betrieb zusammengebaut werden kann, ohne daß Schlußspulen gewickelt werden. Im Gegensatz zu der üblichen, in Fig. ι beispielsweise für eine Zweiphasenmaschine dargestellten Wicklung erhält man in

ίο diesem Falle eine unsymmetrische Wicklung nach Fig. 2; mit ^₁ sind die Spulen der einen Phase, mit a₂ diejenigen der anderen Phase bezeichnet. Durch die unsymmetrische Anordnung der Wicklung tritt nun bei solchen Maschinen eine nicht ausgeglichene gegenseitige Induktion der Wicklungsteile auf, was zur Folge hat, daß sowohl die Größen der Spannungen der einzelnen Phasen als auch ihre Phasenunterschiede verschieden ausfallen.

Gemäß der Erfindung werden diese Spannungsunterschiede dadurch aufgehoben bzw. unschädlich gemacht, daß außerhalb der Maschine oder unter Benutzung ihres Eisens selbst durch ein einziges Wechselfeld allen oder einzelnen Phasen zusätzliche Spannungen aufgedrückt werden, die sämtlich untereinander die gleiche Phase besitzen. Daß dies möglich ist, und die Bestimmung der Phase und der Größen der einzelnen Zusatzspannungen ergibt sich

aus folgender Überlegung, welche durch die Diagramme der Fig. 4a und 4b beispielsweise für eine Dreiphasenmaschine erläutert wird.

In diesen Diagrammen bezeichnen OP₁, OP₂, OP_Z die unsymmetrischen Spannungen oder Spannungsabfälle der drei Phasen nach Größe und Richtung. Verdreht man die Vektoren OP₂ und OP_S in entgegengesetzter Richtung um je 120° gegen den Vektor OP₁ hin, so erhält man aus den Endpunkten P'₂, P'_s der verdrehten Vektoren und dem Endpunkt P₁ des nicht verdrehten Vektors ein Dreieck P₁ P'₂ P'₃. Zu diesem Dreieck läßt sich durch eine bekannte einfache geometrische Konstruktion ein Punkt M₁ auffinden, von welchem aus gesehen die drei Seiten des Dreiecks je unter einem Winkel von 120 ° oder zwei Seiten unter einem .Winkel von 60 ° und die dritte Seite unter einem Winkel von 120° erscheinen. Einer dieser beiden Punkte löst die Aufgabe, und zwar ist dies bei den besonderen <3.er Fig. 4 a zugrunde liegenden Verhältnissen der Punkt der zweiten Art, bei der Fig. 4b der Punkt der ersten Art. Die von den Endpunkten des Dreiecks zum PunktAf_x führenden Geraden P₁ M₁, P\ M₁, P'_s M₁ geben nämlich die Größen der drei Zusatzspannungen an und eine von ihnen, nämlich P₁ M₁, gibt als Vektor zugleich die Phase der Zusatzspannungen an. Dies ersieht man sofort, wenn man die Vektoren OP'₂ und OP'
und P'g Af₁ wieder
Man erhält dann in OAi₂ und OAf₃ zwei Vektoren, welche gleich groß sind wie der Vektor OAf₁ und von ihm um 12 ° abweichen, so daß also diese drei Vektoren ein ausgeglichenes Spannungssystem darstellen, und die drei Zusatz-Spannungen, durch welche die drei neuen Spannungen aus den drei alten Spannungen gewonnen werden, sind durch die untereinander parallelen,

_% zusammen mit

um 120° zurückschlägt.

P'₂ Af₁

also phasengleichen bzw. um i8o° in der Phase abweichenden Vektoren P₁ M₁, P₂ M₂, P₂ M₃ dargestellt. Durch die Hinzufügung dieser Zusatzspannungen wird also das gesamte Spannungssystem wieder zu einem symmetrischen.

Man kann auch eine Lösung finden, indem man

zwei der Spännungsvektoren nach derselben Seite um 120 ° verdreht und zu dem so gebildeten Dreieck jenen auf einer Seite oder ihrer Verlängerung liegenden Punkt aufsucht, von welchem aus gesehen die beiden anderen unter Winkeln von 60 ° oder 120 ° oder die eine unter 60 ° und die andere unter 120 ° erscheinen. Diese Lösung führt aber für die praktisch vorkommenden Fälle zu größeren Zusatzspannungen.

Die Zusatzspannungen selbst kann man auf folgende Weise erhalten. Man führt um einen Eisenkern t (Fig. 5) Windungen aller drei Phasen, deren Windungszahlen sich verhalten wie die aufzudrückenden Spannungen. Diese Zusatzwindungen sind in der Figur mit b_v b₂, &₃ bezeichnet ; sie sind mit den Phasen O₁, «₂, a_z der Maschine in Reihe geschaltet. Die Größe und Phase des Transformatorfeldes erzeugt man dann durch eine vierte Wicklung c,. die an eine entsprechende Spannung angelegt wird. Diese Wicklung kann auf denselben Eisenkern aufgebracht werden wie bei einem Transformator, oder sie kann wie bei einem Induktionsregler auf einen besonderen Eisenkern aufgebracht werden, welcher gegen den die Zusatzwindungen führenden Teil verdrehbar ist. In dem zweiten Fall kann die Wicklung c als Ein- oder Mehrphasenwicklung ausgeführt sein. Die an die Wicklung c anzulegende Spannung kann erforderlichenfalls der Größe oder Phase nach oder der Größe und Phase nach geregelt werden.

Unter Umständen kann man auf die Erregung des Transformatorfeldes durch eine vierte Wicklung überhaupt verzichten und hur mit der gegenseitigen Induktion aller Phasen arbeiten, so daß die Summe der aufgebrachten Amperewindungen den Kraftfluß des Transformators bestimmt. Bei Dreiphasenmaschinen wird dann im allgemeinen die resultierende Erregung des Transformators 0. dgl. vorzugsweise mit der Richtung eines der drei Phasenströme übereinstimmen. Läßt also eine Phase eine Vermehrung ihrer Selbstinduktion zu, so kann man die anderen Phasen auf Kosten der ersten kompensieren (Fig. 6). Hat hingegen eine Phase von vornherein einen besonders großen induktiven Abfall, so kann man sich darauf beschränken, die beiden anderen Phasen allein zu regeln und erzielt dadurch wieder genaue oder annähernde Symmetrie (Fig. 7). Schließlich kann man. auch die beiden letzten Verfahren hintereinander anwenden.

Als Kern des Transformators kann in bekannter Weise auch das Eisen der Maschine selbst benutzt werden.

Ähnliche Überlegungen wie die vorstehenden lassen sich natürlich auch für Zweiphasenmaschinen anstellen. Man hat hierbei, um die Zusatzspannungen zu finden, den Spannungsvektor der einen Phase um go ° gegen den anderen zu verdrehen und dann einen Punkt zu suchen, von dem aus gesehen die Verbindungsstrecke der Endpunkte des verdrehten und des nicht verdrehten Vektors unter 90 ° erscheint. Da es unendlich viele solche Punkte gibt, so gibt es auch unendlich viele Lösungen, und man kann stets darunter diejenige auswählen, bei welcher man ohne fremde Erregung für den die Zusatzspannungen" lief ernden Transformator auskommt (Fig. 3).

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verfahren zum Ausgleich der Spannungsunterschiede, welche in den verschiedenen Phasen einer Mehrphasenmaschine infolge von Unsymmetrie auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß sämtlichen oder einzelnen Phasen zusätzliche Spannungen gleicher Phase aufgedrückt werden, welche durch magnetische Kupplung aller oder einzelner Phasen mittels eines einzigen Wechselfeldes erhalten werden, das durch eine besondere Erregerwicklung oder von den Phasenströmen selbst erzeugt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.