DE2366158C3 - Elektrische Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches (DE-PS 11288).

Aus der DE-PS 9 11288 ist eine Maschine für wahlweisen Gleichstrom- oder mehrphasigen Wechselstrombetrieb mit einer in Teilstränge unterteilten Ständerwicklung bekannt, deren Wicklungsenden mit gehäusefesten Anschlußstellen verbunden und diese so durch Schaltverbindungen wahlweise in Sternschaltung unmittelbar an einen mehrphasigen Wechselstromkreii, bzw. über Gleichrichter in Sternschaltung, mit ganzzahligen Vielfachen der Phasenzahl bei Wechselstrombetrieb, an einen Gleichstromkreis anschließbar sind, « Durch die jeweiligen unterschiedlichen Schaltverbindungen ergeben sich in bestimmter Beziehung zueinanderstehende, unterschiedliche Betriebsgrößen (Spannungen, Ströme, Frequenz) für beide Betriebsarten bei praktisch gleicher Leistung.

Aus der DE-AS 11 56 162 ist eine Stromrichtermaschine mit einer auswechselbaren Gleichstromeinheit bekannt, bei der ein Teil der Wicklung mit seinen herausgeführten Enden fest mit einem Wechselstromkreis verbunden wird. Die Gesamtleistung der Strom- <>"> rudermaschine teilt sich auf beide Stromkreise.

Aus der DE-OS 15 63 389 ist eine mehrphasige Wechselstrommaschine für einen Wechselstromkreis mit einer verschiedenartig unterteilten Ständerwicklung bekannt, deren Enden und Anzapfungen an ausgerichteten gehäusefesten Klemmbolzen im Klemmkasten angeschlossen und die Klemmbolzen durch auswechselbare Schaltbrücken in Stern- und/oder Polygonschaltung verbunden werden, so daß ein Wechselstrombetrieb mit unterschiedlichen Frequenzen oder Anschlußspannungen möglich ist Zur Einsparung an Anzapfungen bei mehreren Schaltstufen ist von jedem Wic<dungsstrang nur eine Anzapfung herausgeführt

Bei einer aus der DE-OS 15 63 361 bekannten bürstenlosen Stromrichtermaschine ist die Ständerwicklung ebenfalls in mehrere gleiche Teilstränge unterteilt, die untereinander zu Sternpunkten verbunden und an die Gleichrichterelemente angeschlossen sind. Eine aus der DE-OS 20 52 807 bekannte Stromrichtermaschine weist eine Induktionserregermaschine mit rotierenden Gleichrichtern auf, die mit der Läuferwicklung der Hauptmaschine verbunden ist Die Ständerwicklung der Hauptmaschine besteht aus vier getrennten, in Dreieck geschalteten und an eine gemeinsame Drehstromgleichrichterbrücke angeschlossenen Teilwicklungen, von denen jeweils zwei eine gleichphasige Systemgruppe bilden, die ihrerseits gegenseitig phasenversetzt sind. Auf diese Weise soll bei einer zwölfphasigen Dioden-Kommutation der bessere Wirkungsgrad einer dreiphasigen Maschine erreicht werden. Diese bekannten Maschinen sind demnach für den Anschluß an Wechselstrom- oder an Gleichstromkreise vorgesehen. Bei bekannten Maschinen mit aus einer Vielzahl von Teilsträngen gebildeten Wicklungen sind diese gesondert verlegt, was einen beträchtlichen Herstellungsaufwand bedeutet

Die Erfindung betrifft dagegen eine Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei der die Aufgabe gestellt ist, eine einfache Wicklung zu schaffen, die für die beiden, unterschiedlichen Betriebsbedingungen unterworfenen Betriebsarten ohne Eingriffe in das Wicklungsinnere die jeweils gewünschten Betriebsgrößen (Spannung, Strom, Frequenz) frei zu bestimmen erlaubt und die einen besonders oberwellenarmen Gleichstrombetrieb unter Verminderung der Zahl der herausgeführten Anschlüsse zuläßt

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Solche Maschinen werden z.B. zur Speisung von Bordnetzen auf Landfahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen benötigt Gängige Bordnetzspannungen hierfür sind 28 V Gleichstrom bzw. Drehstrom mit dreimal 120/208 V, 400 Hz, wobei in manchen Fahrzeugen zwei getrennte Netze mit beiden Spannungen vorgesehen sind. Das aus der KFZ-Elektrik stammende »klassische« 28-V-Gleichstromnetz mit einer 24-V-Bordbatterie speist den Anlasser, die Beleuchtung und verschiedene Kontrollsysteme. Für die übrigen elektrischen Einrichtungen an Bord, wie elektronische Geräte, diverse motorische Stell· und Hilfsantriebe und andere Verbraucher ist das Drehstromnetz wesentlich vorteilhafter.

Da nur eine Maschinenausführung wahlweise für beide Netze verwendet wird, ergeben sich logistisch, insbesondere durch eine einheitliche Wartung und Ersatzteilversorgung, große Vorteile.

Durch die Wahl der Phasenzahl und der Phasenverschiebung der Teilstränge können die jeweils für beide Betriebsarten benötigten optimalen Betriebsgrößen im weiten Bereich erhalten und durch die Erhöhung der Phasenzahl, d. h. der phasenverschobenen Teilstränge

außerdem eine vergrößerte Pulszahl und damit schon eine geringere Oberwelligkeit der Gleichspannung erreicht werden, welche Oberwelligkeit durch die Phasenversetzung der gleichstromseitig parallelgeschaltete Gleichrichter speisenden Polygonsysteme ί noch weiter verringert wird. Die mit der Vergrößerung der Phasenzahl normalerweise proportionale Zunahme der herauszuführenden Anschlüsse wird durch die festen Verbindungsstellen der aus Teilsträngen gebildeten Wicklungsteile gemindert ι ο

Eine einfache Herstellung einer solchen Wicklung gelingt durch Bildung der Teilstränge aus parallelgeführten Leiterdrähten und Verlegung derselben in einem gemeinsamen Arbeitsgang.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltung der Teilstränge für Wechselstrombetiieb und

Fig.2 eine Schaltung derselben Teilstränge für Gleichstrombetrieb ein und derselben Maschine.

Die Ständerwicklung besteht aus insgesamt fünfzehn gleichen Teilsträngen, die um

^l = 24° el

symmetrisch zueinander versetzt in gleicher Weise wie eine gewöhnliche mehrphasige Ständerwicklung gleicher Bemessung in einer entsprechenden Zahl von so Nuten angeordnet sind.

Von den fünfzehn phasenverschobenen Teilsträngen sind die drei Teilstränge Cj₁ Cu, Qn für sich mit ihren Enden a und c getrennt herausgeführt Die übrigen zwölf phasenverschobenen Teilstränge sind jeweils paarweise zu sechs Wicklungsabschnitten A\, An, Am, B₁, Bu und B\\\ mit jeweils einer gemeinsamen festen Verbindungsstelle b (ivtittelzapfung) im Innern der Maschine zusammengefaßt Die jeweils einen Wicklungsabschnitt bildenden Teilstränge sind jeweils um 72° el phasenverschoben. Ihre Enden a und c sowie ihre Verbindungsstelle b sind gesondert herausgeführt Es ergeben sich somit sechs mal drei plus zwei mal drei, d. h. insgesamt vierundzwanzig herausgeführte Anschlüsse zu den gehäusefesten Anschlußstellen statt dreißig bei fünfzehn gesonderten Teilsträngen.

Bei Wechselstrombetrieb — vgl. Schaltung nach F i g. 1 — sind die Enden a der Wicklungsabschnitte A\, Aw und Am durch die Schaltverbindungen der Wechselstromeinheit zu einem Sternpunkt zusammengeschaltet Die mit den sechs Verbindungsstellen b verbundenen gehäusefesten Anschlußstellen bleiben unbeschaltet, so daß die Wechselstromeinheit nur achtzehn Gegenkontaktstellen benötigt die die fünfzehn Teilstränge zu einer dreiphasigen Wicklung in Sternschaltung verbinden. Da jeder der drei Zweige der Wicklung aus fünf Teilsträngea unterschiedlicher Phasenlage gebildet ist, ergibt sich für die induzierte Geüaitspannung eine günstige Kurvenform.

Im Gleichstrombetrieb werden gemäß Fig.2 die Wicklungsabschnitte A\, B\, An, Bn bzw. Am, B_m sowie die einzelnen Teilstränge Q, Cn bzw. Cm durch drei mal acht gleich vierundzwanzig Gegenkontaktstellen der Gleichstromeinheit zu drei wechselstromseitig getrennten fünfphasigen Polygonsystemen an den Enden a, c und den Verbindungsstellen b zusammengeschaltet und mit einer nachgeordneten, nicht dargestellten Gleichrichteranordnung aus zwei mal fünfzehn gleich dreißig Gleichrichterzellen verbunden, so daß sich hinter der Gleichrichteranordnung wegen der auf zehn erhöhten Pulszahl jedes Polygonsystems und wegen der Phasenversetzung der Polygonsysteme gegeneinander eine praktisch oberwellenfreie, glatte Gleichspannung ergibt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Elektrische Maschine zum wahlweisen mehrphasigen Wechselstrom- oder Gleichstrombetrieb mit unterschiedlichen elektrischen Betriebsgrößen, mit einer in Teilstränge unterteilten Ständerwicklung, deren Enden mit gehäusefesten Anschlußstellen verbunden sind, die durch Schaltverbindungen einer auswechselbaren Wechselstromeinheit in be- ι ο stimmter Weise miteinander und mit einem mehrphasigen Wechselstromkreis oder durch Schaltverbindung einer auswechselbaren Gleichstromeinheit

   in anderer bestimmter Weise miteinander und mit einem Gleichstromkreis verbindbar sind, dadurch is gekennzeichnet, daß zumindest einige der verschiedenphasigen Teilstränge an gemeinsamen festen Verbindungsstellen (b) zu verschiedenphasigen gleichartigen Wicklungsabschnitten (A\ bis Am, B[ bis Sju) verbunden sind und daß die Enden (a, c) der Teilstränge (Q bis Qh) und die Enden (a, c) sowie die Verbindungsstellen (b) der Wicklungsabschnitte (A\ bis Am, Bi bis Bm) herausgeführt und entweder durch die Schaltverbindungcn der Gleichstromeinheit alle so verbunden sind, daß sich wechselstrom- seitig getrennte, symmetrisch zueinander phasenversetzte, gleiche, geschlossene, Polygonsysteme für den Gleichstrombetrieb ergeben, oder durch die Schaltverbindungen der Wechselstromeinheit nur deren Enden (a, c) so verbunden sind, daß sich Wicklungszweige aus in Reihe geschalteten Teilsträngen und eine Sternpunktverbindung dieser Wicklungszweige für den Wechselstrombetrieb ergeben.
2. 2. Ständerwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstränge aus parallelgeführten, in einem gemeinsamen Arbeitsgang fortlaufend in die Nuten eingelegten Leiterdrähten bestehen.

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