DE2430874C2

DE2430874C2 - Statorwicklungsanordnung für drei- oder mehrphasige polumschaltbare Synchronmaschinen

Info

Publication number: DE2430874C2
Application number: DE2430874A
Authority: DE
Inventors: Kurt Birr Baltisberger
Original assignee: Bbc AG Brown Boveri & Cie 5401 Baden Aargau; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1984-01-05
Also published as: US4028572A; NO140953C; ATA375575A; JPS613176B2; JPS50156608A; BR7503029A; IT1038143B; GB1490157A; CA1025923A; SE7505611L; NO751738L; FR2272517B1; AT342147B; DE2430874A1; FR2272517A1; CH572289A5; ES437795A1; NO140953B; SE407878B; YU125875A

Description

Die Erfindung betrifft eine Siutorwicklungsanordnung für drei- oder mehrphasige polumschaltbar Synchronmaschinen mit zwei ineinander verschachtelten Stabwicklungen.

Bekanntlich liegen die Leiter einer Wicklung einer elektrischen Maschine in verschiedenen Nuten am Statorumfang verteilt und die in den Leitern erzeugten einzelnen Spannungen müssen unter Berücksichtigurg ihrer Phasenlage addiert werden (s.: Bödefeld und Sequenz »Elektrische Maschinen«, sechste Auflage, Seiten 163—169, und R. Oberholzer »Konstruktion elektrischer Maschinen. II. Synchronmaschinen«, Seiten 18-40).

Die resultierende Spannung einer Statorwicklung ist kleiner als sich aus der Zahl der Leiter mal Spannung eines Leiters ergibt. Es muß deshalb die algebraische Summe der einzelnen Spannungen noch mit einem Faktor multipliziert werden, um die wirkliche Spannung (geometrische Summe) zu ergeben. Dieser Faktor j wird als Wicklungsfaktor bezeichnet und ist durch die geometrische Auslegung der Wicklung bestimmt.

Bei gesehnten Wicklungen, bei denen zur Unterdrükkung bestimmter Oberwellen in der Spannungskurve eine Schrittverkürzung oder -Verlängerung vorgenommen wird und die beiden Spulenseiten einer Spule nicht mehr um eine Polteilung r,, auseinander Ιτ^η. ist der Wicklungsfaktor einer Wicklung einer Phase

sin Q g/2
q sin ff/2

sin

q die Anzahl der Nuten pro Pol und Phase, und
öl der elektrische Winkel ist, der dem mechanischen Winkel zwischen zwei benachbarten Nuten entspricht

Der Faktor

wird als Sehnungsfaktor und das Verhältnis

s =

als Sehnung bezeichnet.

Um in der Spannungskurve die v-te Harmonische zu

eliminieren, muß der Wickelschritt w um den —ten

Betrag der Pölteilung t_P verkürzt (oder verlängert) werden. Häufig wählt man

— = 0,81 oder — = 1,2.

wobei dann die 5. und 7. Harmonischen weitgehend unterdrückt werden.

Bei polumschaltbaren Synchronmaschinen, wie sie inbesondere in Pumpspeicheranlagen Verwendung

to finden, wird das Problem der Sehnung dadurch kompliziert, daß in einer einzigen Maschine zwei verschiedene Polzahlen für zwei verschiedene Drehzahlen miteinander gepaart werden müssen. Es werden gewöhnlich für die zwei verschiedenen Polzahlen zwei

r. getrennte gesehnte Wicklungen verwendet, die entweder übereinander liegende oder ineinander verschachtelte Wicklungen sein können. Für große Spannungen und Leistungen haben sich die ineh-.ar.der verschachtelten Wicklungen, die entweder Schleifen- oder Wellen-

•»0 wicklungen sein können, als besonders vorteilhaft erwiesen (Brown Boveri Mitteilungen 6/7, 1970, Seite 299).

Bei den bei polumschaltbaren Synchronmaschinen verwendeten bekannten Wicklungsanordnungen mit

•r> ineinander verschachtelten Wellenwicklungen ist der Wickelschritt W\ (Spulenweite) der Wicklung i dem Wickelschritt W2 der Wicklung 2 gleich, d. h., w\ = W2. Durch diese Wahl der Wickelschritte w\, w? kann nur einer der Sehnungswerte s\, sj frei gewählt werden,

ίο wogegen der andere durch den gewählten Wert und die Pnlteilungen t>j und τ_Ρ2 eindeutig bestimmt ist. Es gelten die Beziehungen:

so daß

r_n =

S₁ = Λ,

¹Pl

wobei

w die Spulenweite, auch Wickelschritt genannt, in

Nutteilungen
T₁, die Polleilung, in Nuticilungcn

Für den gemeinsamen Wickelschritt w= w\ = w₂ wird gewöhnlich einer gewählt, der zwischen den beiden für die betreffenden Polzahlen, unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen, optimalen Wickelschritten liegt. In dieser Weise wird meistens der Wickelschritt für eine der Wicklungen untersehnt, wogegen derjenige für die andere Wicklung übersehnt

jo

wird. Dabei wird oft eine der beiden Wicklungen in beträchtlichem Maß benachteiligt

Bei ineinander verschachtelten Schleifenwicklungen nach dem Stand der Technik werden für die zwei Wicklungen Wickelschritte gewählt, die sich voneinander durch zwei Nutteilungen unterscheiden. Die Verbindung der Stäbe der unteren Schicht mit den Stäben der oberrn Schicht läßt sich in diesem Fall mit herkömmlichen geraden Verbindungsösen in einfacher Weise durchführen. Bei bestimmten Polzahlpaarungen to ergibt eine Schleifenwicklungsanordnung dieser Art günstigere Sehnungswerte.

Bei vielen, in einer poiumschaitbaren Synchronmaschine zu paarenden Drehzahlen bzw. Polzah'en, ist man in der Wahl der Wickelschritte trotz der vorerwähnten Möglichkeit sehr eingeengt, und es können sich bei dieser Wahl und bei Verwendung der bekannten Verbindungsanordnungen sowohl in bezug auf die Sehnung, den Oberwellengehalt, den Sehnungsfaktor und damit den Wicklungsfaktor, wie auch in bezug auf die Verluste sehr ungünstige Werte ergeben.

Die Wicklungsanordnungen nach dem Stand der Technik, die bei poiumschaitbaren Synchronmaschinen heute Verwendung finden, sind also gekennzeichnet durch:

a) Wellenwicklungen mit gleichen Wickelschritten und die sich daraus ergebende Einschränkung, nur solche Polzahlen bzw. Drehzahlen in einer Synchronmaschine miteinander paaren zu können, die zueinander sehr nahe liegen;

b) Schleifenwicklungen mit gleichen oder sich voneinander durch zwei Nutteilungen unterscheidenden Wickelschritten:

c) Freiheit in der Wahl des Sehnungswertes einer der Wicklungen;

d) durch die Wahl des Sehnungswertes für eine der Wicklungen, einen eindeutig bestimmten, oft ungünstigen Sehnungswert für die andere Wicklung;

e) eine häufig vorkommende Untersehnung der einen Wicklung und entsprechende Übersehnung der andern Wicklung;

f) unerwünschte Harmonische in einer und/oder der andern Wicklung;

g) infolge der ungünstigen Sehnungswerte ungünstige Werte des Sehnungsfaktors, des Wicklungsfaktors und der Verluste; und

h) herkömmliche Verbindungsanordnungen mit geraden ösen. .₎₀

In der Dl-OS 14 63 810 ist eine Zweischichtwicklung für elektrische Maschinen mit direkter Leiterkühlung durch eine Flüssigkeit beschrieben, wobei nur ein Teil der Verbindungsstellen der Leiterstäbe verschiedener Nuten mit Anschlüssen für die Flüssigkeitskühlung versehen sind, mit jeweils zwei je für sich nach Art eines vollständigen Roebelstabes über die gesamte Leiterlänge verdrillten, in tangentialer Richtung nebeneinander liegenden, voneinander isolierten, parallelgeschalteten Leiterstäben pro Nut. Die parallelen Leiterstäbe einer &o Schicht jeder Nut sind wenigstens auf einer Maschinenseite, auch an den Verbindungsstellen mit den Leiterstäben der andern Schicht einer Windung, voneinander isolier: und es sind wenigstens an jeder zweiten Verbindungsstelle zweier Leiterstäbe der Oberschicht mit zwei Lei ärstäben der Unterschicht auf einer Maschinenseile Kreuzungen vorgesehen, die einen Wechsel der gegenseitigen Lage der Leiterstäbe

40

■»•3 in tangentialer Richtung innerhalb der Nuten eines Wicklungsstranges bewirken.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß bei elektrischen Maschinen mit Zweischichtwicklung und zwei in tangentialer Richtung nebeneinander liegenden, elektrisch parallelgeschalteten Leiterstäben pro Nut, die mittels einer Flüssigkeit direkt gekühlt sind, der Einfluß der Streufelder und die damit verbundenen Verluste reduziert und eine erhöhte Ausnutzung der Maschine ermöglicht wird.

Mit den beschriebenen Verbindungsstücken zur stirnseitigen Verbindung der Leiterstäbe und zum Auskreuzen der Lagen eines Leiterstabes kann eine Verbindungsanordnung für Leiterstäbe einer drei- oder mehrphasigen poiumschaitbaren Synchronmaschine nicht erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Vorbekannten zu vermeiden und eine Statorwicklungsanordnung mit zwei getrennten, ineir>?nder verschachleiten Wicklungen zu schaffen, die sie« zur Verwendung bei drei- oder mehrphasigen poiumschaitbaren Synchronmaschinen eignet, die bei allen in der Praxis vorkommenden Polzahlpaarungen einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der Wahl der miteinander paarbaren Polzahlen bzw. Drehzahlen, der Wickelschritte und der Sehnungswerte bietet, und sowohl in bezug auf den Oberwellengehalt, den Sehnungsfaktor und damit den Wicklungsfaktor, als auch in bezug auf die Verluste günstige Werte für beide Wicklungen ermöglicht, und die sich ferner durch Schrägösen zur Überbrückung der in Abständen voneinander befindlichen zu verbindenden Leiterstäbe auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer Statorwicklungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Teil der zu verbindenden Enden der Stäbe in der oberen Schicht gegenüber den damit zu verbindenden Enden der Stäbe in der unteren Schicht in Umfangsrichtung um eine gerade Zahl von Nutteilungen versetzt angeordnet ist und diese Enden mit Schrägösen verbinden sind, welche die andern Stäbe verbindende gerade ösen umgehen, wobei beide Sehnungswerte der Stabwicklungen annähernd 0,8 oder 1,2 bzw. einer 0,8, der andere 1,2 betragen.

Es ist zweckmäßig, wenn die Stäbe beider Stabwicklungen gleiche axiale Ausladungen aufweisen und die Schrägösen U-förmig ausgebildet sind.

Ferner können nach einer besonderen Ausbildung die Stäbe beider Stabwicklungen unterschiedliche axiale Ausladungen aufweisen und die Schrägösen Z-fÖrmig ausgebildet sein.

Zur Flüssigkeitskühlung ist es vorteilhaft, wenn die Schrägösen axiale Bohrungen aufweisen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes i>n Hand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schleifenwicklungsanordnung nach dem Stand der Technik, bei welcher sich der Wickelschritt der ersten Wicklung vom Wickelschriu der zweiten Wie'.lung durch zwei Nutteilungen unterscheide·;

Fig.2 eine Ausführungsform einer Schleifenwic/.-lungsanordnung nach der Erfindung, bfci weicher sich der Wickelschritt der ersten Wicklung vom Wickelschritt der zweiten Wicklung durch zwei Nutteilungen unterscheidet;

F i g. 3 eine Ausführungsform einer Wellenwicklungsanordnung nach der Erfindung, bei welcher sich der Wickelschritt der ersten Wicklung vom Wickelschritt der zweiter. Wicklung durch vier Nutteilungen unter-

scheidet;

Fig.4 die Nutbelegung der Wicklungen 1 und 2 bei den Wicklungsanordnungen nach den Fig. 1,2 und 3;

Fig.5 eine Verbindungsanordnung mit aus Rundstäben hergestellten Schrägösen zur Verwendung bei einer Wicklungsanordnung mit zwei Wicklungen, deren Wickelschritte sich durch zwei Nutteilungen unterscheiden;

Fig.6 eine der Anordnung nach Fig.5 ähnliche Anordnung, wobei die Schrägüsen aus Flachstäben hergestellt sind;

F i g. 7 eine schematische Darstellung der Anordnungen nach den F i g. 5 und 6;

Fig.8 eine der Anordnung nach Fig. 5 ähnliche Anordnung, wobei sich die Wickelschritte der beiden Wicklungen durch vier Nutteilungen unterscheiden; und F i g. 9 eine schematische Darstellung der Anordnung

nach F i g. 8.

In den nachstehenden Ausführungen beziehen sich der Index 1 auf die Wicklung t und der Index 2 auf die Wicklung 2. Es bezeichnet:

W den ersten Annäherungswert des Wickelschrittes,

in Nutteilungen,

w den Wickelschritt in Nutteilungen,

ρ die Polpaarzahl,

π die Drehzahl in UmdrVmin,

r_n die Polteilung in Nutteilungen,

S die erwünschte Sehnung,

5 die tatsächliche Sehnung.

Q die Anzahl der Nuten,

q die Anzahl der Nuten pro Pol und Phase, und

f die Frequenz der erzeugten Wechselspannung.

Es gelten die folgenden Beziehungen:

-2-

2p, ·

= Q. Jj.

2 Px

Pi

WJ

—;p,

J₂ P 2

P₂

Wenn die Sehnungswerte J₁, J₂ die theoretisch optimalen Sehnungswerte S₁, S2 sein sollen, wird die letzte Beziehung

/»i

Pi

120/

Aus dieser Beziehung geht hervor, daß die bei den Wellenwicklungsanordnungen nach dem Stand der Technik vorgenommene Wahl gleicher Wickelschritte κ·, = *·, vom Standpunkt einer optimalen Sehnung der beiden Wick

betrachtet nur dann gerechtfertigt ist» wenn

Il = j£l, d. h. ^- = ^_

Pi Pi P\ S|

ist, bzw. wenn

S₁Ii₁ = S₂

d.h. Si- -ψ-,

/I₂ i|

da nur in diesem Fall W₁ - W₁ gleich Null wird.

Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, was für die meisten Fälle gilt, beträgt tv, - w₂ nicht mehr Null, sondern einen Wert, der bei gegebenen Werten von p_x . P₂, S₁. S₂ und Qaus der Beziehung

berechnet werden kann und der in vielen Fällen von beträchtlicher Größe sein kann. Aus diesem Grunde sind Wellenwicklungen nach dem Stand der Technik nur für die Paarung von sehr nahe zueinander liegenden Polzahlen bzw. Drehzahlen geeignet (z. B. 18/20; 22/24 usw.).

Nach der Erfindung nimmt die Konstante C bei Wicklungsanordnungen mit zwei Wellenwicklungen die Werte ±2, ±4, ±6 usw. an. Dabei sind die Werte si und S2 Sehnungswerte, die sich von den unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen bestimmten, theoretisch optimalen Sehnungswerten Si und S2 nur in geringem Maße unterscheiden.

Die bei den Wicklungsanordnungen mit zwei Schleifenwicklungen nach dem Stand der Technik vorgenommene Wahl der sich voneinander durch zwei Nutteilungen unterscheidenden Wickelschriite wirkt bei der Konstruktion solcher Wicklungsanordnungen ähnlicherweise sehr einengend und ergibt bei den meisten in einer polumschaltbaren Synchronmaschine gepaarten Polzahlen ungünstige Sehnungswerte. Nach der Erfindung kann die Konstante C im Falle von Schleifenwicklungen nicht nur den Wert +2, sondern auch die Werte 0. -2. ±4, ±6 usw. annehmen, wobei sich die Sehnungswerte S\ und S₂ von den unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen vorbestimmten, theoretisch optimalen Sehnungswerten S, und Si ebenfalls nur in geringem Maße unterscheiden.

Die Wicklungsanordnung der F i g. 1 zeigt zwei nach dem Stand der Technik ausgebildete, ineinander verschachtelte Schleifenwicklungcn 1 und Z Die die zwei Wicklungen betreffenden Daten sind wie folgt:

Wicklung 1	= 288	= 18	Wicklung 2	= 288	- 24
O	, = 16	= 0,94	Q	,= 12	= 0,79
	= 375	2pi	= 500
	= 17	«2	= 19
*Ί	Q	*>1	O
*^ΓΜ**		*^TP2*	2p₂
5	— ^wl	S₂	_ "Ί

¹Pl

Die Wickelschritte w\, u^der Wicklungen unterscheiden sich durch zwei Nutteilungen, u.zw. W₂- Wi = 19- 17-2.

Die Enden der Stäbe 3 der unteren Schicht liegen bei dieser Anordnung unmittelbar unter den Enden der Stäbe 4 der oberen Schicht, mit denen sie verbunden werd/'- müssen, so daß die notwendige Verbindung mit den schematisch dargestellten konventionellen geraden Verbindungsösen 5 in einfacher Weise bewerkstelligt werden kann. Jedoch kommt von den Seh'aingswerten si =0,94 und s.> = 0.79 nur s₂ dem vom Standpunkt des Oberwellengehaltes günstigen Sehnungswert 5=0.81 nahe. Die Wicklung I ist also mit Si = 0,94 ungünstig gesehnt, wogegen die Wicklung 2 mit s> = 0,79 einen nahezu optimalen Sehnungswert hat.

Die F i g. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Wicklungsanordnung mit zwei ineinander verschachtelten Schlcifcnwickiungen ! und 2. Die die zwei Wicklungen betreffenden Daten sind wie folgt

Wicklung 1	120	1 C	Wicklung 2	120	- Π
0 -	8		*Q =*	10
2/»,=	750	- 0,73	*Ip₂ =*	600	= 0,75
/J₁ =	11	"2 =	9
*W₁ =*	Q	W₂ =	Q
	2/Ί		*2P:*
*¹P₁*
*Sl =*		S₂ =

Wicklung 1

Wicklung 2

Q =	120	1 ξ
*Ip₁ =*	8	— Ij
/I₁ =	750	= 0,73
W₁ =	11
	Q
⁷Pi -	*2Pi*
il =	W₁
	τ..

Q	= 120	= 12
	, = 10	= 1.25
«2	= 600
»2	= 15
*^ΤΡ2*	_ Q
*S-,*	*2ρ,*
*- ^W2*

IO

Die Wickelschritte w,. w> der Wicklungen 1 und 2 unterscheiden sich auch in diesem Fall durch zwei Nulteilungen,u. zw.: w\ - W₂= 11 -9 = 2.

Die Stäbe 3 der unteren Schicht sind mit den Stäben 4 der oberen Schicht der Wicklung 1 an einer Seite mit den Schrägösen 6 verbunden, wogegen an der andern Seite gerade Verbindungsösen 5 vorgesehen sind. Die Wicklung 2 weist nur gerade ösen 5 auf. Die Sehnungswerte 5i =0.73 und s_; = 0,75 unterscheiden sich von dem vom Standpunkt des Oberwellengehaltes günstigen Wert S= 0,81 nur wenig.

Die F i g. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Wicklungsanordnung mit zwei ineinander verschachtelten Wellenwicklungen 1 und 2. Die die zwei Wicklungen betreffenden Daten sind wie folgt:

J5

50

60

Die Wickelschritte w\, w₂ der Wicklungen 1 und 2 unterscheiden sich durch vier Nutteilungen, u.zw.: iv,— 1^2=15 —11=4.

Die Stäbe 3 der unteren Schicht sind mit den Stäben 4 der oberen Schicht der Wicklung 1 auf beiden Seiten mit Schrägösen 6 verbunden. Die Wicklung 2 weist nur gerade ösen 5 auf. Auch in diesem Fall unterscheiden sich die Sehnungswerte Si = 0,73 und S2=l,25 von den vom Standpunkt des Oberwellengehaltes günstigen Werten 0,8 und 1,2 nur wenig.

Die Anordnung der Leiterstäbe der Wicklungen nach den Fig. 1,2 und 3 in den Nuten der Statorbohrung ist in der Fig.4 dargestellt. In jeder Nut sind zwei Leiterstäbe, je ein Stab von jeder Wicklung, übereinander angeordnet. Diese Stäbe bilden zwei Schichten, eine obere und eine untere Schicht, wobei benachbarte Stäbe einer Schicht verschiedenen Wicklungen angehören.

Die Verbindung der Stäbe der unteren Schicht mit den entsprechenden Stäben der oberen Schicht einer Wicklung bildet bei den erfindungsgemäßen Wicklungsanordnungen ein besonderes Problem, da die zu verbindenden Stäbe unter Umständen in beträchtlichen Abständen voneinander angeordnet sein können, und die innerhalb dieser Abstände befindlichen Hindernis?? umgangen werden müssen.

Die F i g. 5,6 und 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnungen, wobei die Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6, die in der Fig. 7 schematisch dargestellt sind, für eine Wicklungsanordnung bestimmt sind, bei welcher sich die Wickelschritte der Wicklungen 1 und 2 durch zwei Nutteilungen unterscheiden, wogegen sich die Ausführungsform nach F i g. 8, die in der F i g. 9 schematisch dargestellt ist, auf eine Wicklungsanordnung bezieht, bei welcher sich die Wickelschritte der Wicklungen 1 und 2 durch vier Nutteilungen unterscheiden. Einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist kennzeichnend, daß eine oder beide Wicklungen Schrägösen aufweisen. Die Schrägösen einer Wicklung können zueinander gleich oder voneinander verschieden sein. Zudem sind in beiden Wicklungen auch gerade ösen vorhanden.

Bei der Verbindungsanordnung nach Fig.5 sind die Endabschnitte der oberen Stäbe 4 der Wicklung 2 unmittelbar oberhalb der Endabschnitte der unteren Stäbe 3 der Wicklung 2 angeordnet. Zudem sind die axialen Ausladungen der betreffenden Stäbe zueinander gleich, so daß die Verbindung der genannten Stäbe mit herkömmlichen geraden ösen 5 bewerkstelligt werden kann. Die zu verbindenden Endabschnitte der Stäbe 3 und 4 der Wicklung 1 hingegen liegen in verschiedenen Ebenen, die jedoch parallel zueinander angeordnet sind. Die axialen Ausladungen der betreffenden Stäbe sind sowohl zueinander wie auch zu den axialen Ausladungen der Stäbe der Wicklung 2 gleich. Zur Umgehung der geraden ösen 5, werden deshalb die U-förmig ausgebildeten Schrägösen 6 zur Verbindung der entsprechenden Stäbe 3 und 4 der Wicklung 1 verwendet. Die Schrägösen 6 sind aus runden Stäben hergestellt und die Verbindung wird als Rundstabverbindung bezeichnet.

Die Verbindungsanordnung nach Fig.6 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 5 nur dadurch, daß die Stäbe der Wicklung 1 längere axiale Ausladungen als die . Stäbe der Wicklung 2 aufweisen, so daß die zweckmäßige Form für die Schrägösen 6 eine Z-Form ist. Die Schrägösen 6 sind in diesem Fall aus Flachstäben hergestellt, und die Verbindung wird als Flachstabverbindung bezeichnet

Die Verbindungsanordnung nach den F i g. 8 und 9 ist derjenigen nach der F i g. 5 im wesentlichen gleich, nur wird sie, wie vorerwähnt, bei einer Wicklungsanordnung verwendet bei der sich die Wickelschritte der beiden Wicklungen 1,2 durch vier Nutteilungen unterscheiden.

Die Rundstäbe dieser Anordnung können Bohrungen aufweisen, wenn dies zur Flüssigkeitskühlung notwendig ist.

In der Praxis werden zwei unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen bestimmte, theoretisch optimale Sehnungswerte Si und 52 festgesetzt. Ein erster Annäherungswert Q der Konstante C wird aus der Beziehung

_Pl

P₂

10

ermittelt. Als C wird die ganzzahlige gerade Konstante, die ,C_x am nächsten liegt, gewählt. Die ersten Annäherungswerte W_x, W₂ der Wickelschritte w_x, w₂ werden dann mit Hilfe der Beziehungen

' W_x=S₁ r„ W₂ = S₂ r„

bestimmt. Als Wickelschritte W₁, w₇ werden dann ganz- >o zahlige ungerade Werte gewählt, die den Werten W_x und W₂ am nächsten liegen, und sich durch die Konstante C unterscheiden. Die endgültigen Sehnungswerte 5,, s_; werden dann aus den Beziehungen

JÜL

ermittelt.

Es ist zu bemerken, daß bei der Wahl der Werte Si. S₂ verschiedene Möglichkeiten vorhanden sind. So kann beispielsweise Si=S₂ = O₁S oder Si =0.8 und S3= 1,2 oder Si=S2=i,2 gewählt werden. Die Wickelschrittwerte, die sich aus diesen vom Standpunkt des Oberwellenge/ialtes äquivalenten Sehnungswerten ergeben, sind voneinander unterschiedlich, und können bei der Wahl der endgültigen Wickelschritte ohne weiteres in Betracht gezogen werden, damit die Sehnungswerte si, 52 den erwünschten Werten Si, S2 nahe genug kommen.

Die Wicklungsanordnungen nach der Erfindung, die bei polumschaltbaren Synchronmaschinen Verwendung finden können, zeichnen sich also aus durch:

a) Wellenwicklungen mit ungleichen Wickelschritten, wobei sich die Wickelschritte der Wicklungen durch ±2, ±4, ±6 usw. unterscheiden und dadurch die Möglichkeit bieten, zwei Polzahlen bzw. Drehzahlen in einer Synchronmaschine miteinander zu paaren, die weiter voneinander liegen als in den Maschinen nach dem Stand der Technik möglich war;

b) Schleifenwicklungen mit gleichen oder ungleichen Wickelschritten, wobei sich die Wickelschritte der Wicklungen durch -2,0, ±4, ±6 usw. unterscheiden;

c) weitgehende Freiheit in der Wahl der Sehnungswerte beider Wicklungen;

d) Vermeidung unerwünschter Harmonischen in beiden Wicklungen:

e) günstige Werte des Sehnungsfaktors, des Wicklungsfaktors und der Verluste; und

f) wenigstens bei einer Wicklung Schrägösen zur Verbindung der Stäbe der oberen Schicht mit den Stäben der unteren Schicht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Statorwicklungsanordnung für drei- oder mehrphasige polumschaltbar Synchronmaschinen mit zwei ineinander verschachtelten Stabwicklungen.dadurch gekennzeichnet, daß einTeil der zu verbindenden Enden der Stäbe (1) in der oberen Schicht (4) gegenüber den damit zu verbindenden Enden der Stäbe (1) in der unteren Schicht (3) in Umfangsrichtung um eine gerade Zahl von Nutteilungen versetzt angeordnet ist und diese Enden mit Schrägösen (6) verbunden sind, weiche die andern Stäbe (2) verbindende gerade ösen (5) umgehen, wobei beide Sehnungswerte (s_t, 52) der Stabwicklungen (1, 2) annähernd 0,8 oder 1,2 bzw. einer 0,8, der andere 12 betragen.

. Z Statorwicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (1,2) beider Stabwiclci>aigen gleiche axiale Ausladungen aufweisen und ofe Schrägösen (6) U-förmig ausgebildet sind (z.B. F ig. 5).

. 3. Statorwicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (1,2) beider Stabwicklungen unterschiedliche axiale Ausladungen aufweisen und die Schrägösen (6) 2-förmig ausgebildet sind (z. B. F i g. 6).

4. Statorwicklungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägösen axiale Bohrungen für Flüssigkeitskühlung aufweisen.