DE2831888C2

DE2831888C2 - Aus miteinander verdrillten Teilleitern bestehende Zweischichtwicklung für elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE2831888C2
Application number: DE2831888A
Authority: DE
Inventors: Hansjürg Dipl.-Ing. Rohrer (ETH), 5200 Windisch
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-06-29
Filing date: 1978-07-20
Publication date: 1986-11-20
Also published as: NO151685B; SE8504157L; IT7923889A0; IT1121954B; SE463003B; NO792129L; BR7904097A; DE2831888A1; SE7905562L; FR2430123B1; AT366525B; CH629042A5; SE8504157D0; DE7821734U1; ATA276979A; US4307313A; FR2430123A1; SE442569B; NO151685C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweischichtwicklung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.

Mit diesem Gattungsbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er sich beispielsweise aus der DE-PS 3 11 868 ergibt.

Bei elektrischen Maschinen werden Wechselstromwicklungen für hohe Stromstärken fast ausnahmslos mit Kunststäben ausgeführt. Diese sind in zahlreiche dünne und gegeneinander isolierte Teilleiter unterteilt, die längs des Stabes alle Höhenlagen mindestens einmal, und zwar auf bestimmte Weise durchlaufen. Durch die feine Leiterunterteilung einerseits werden die Stromverdrängungsverluste gegenüber einem massiven Stab erheblich vermindert, der Lagenwechsel anderseits hat zur Folge, daß alle Teilleiter mit einem möglichst gleich großen Fluß verkettet sind, wodurch inneren Ausgleichsströmen vorgebeugt ist.

Aus der Vielfalt von Kunst- und Gitterstäben hat sich der Roebelstab als vorteilhafteste und technisch verbreitetste Lösung herausgebildet (DE-PS 2 77 012). Flache Teilleiter sind in zwei nebeneinanderliegenden Reihen (Ebenen) angeordnet und über die Länge des Ankerblechkörpers miteinander verdrillt. Jeder Teilleiter führt beim Durchlaufen der Nut einen vollständigen Schraubengang, also eine Drehung um 360° bei gleichbleibender Steigung aus, so daß alle Teilleiter einmal und gleichmäßig umeinander herumgeführt sind.

Bei elektrischen Maschinen mit vergleichsweise kleinen Eisenlängen ist es nun nicht immer möglich, eine vollständige (360°-)Verdrillung im Aktivteil unterzubringen. Um die Anzahl der Kröpfungen eines verdrillten Leiters zu verringern, wurde in der DE-PS 3 11 868 vorgeschlagen, die vollständige 360°-Verdrillung einer Nut hälftig auf zwei Nuten zu verteilen, unter gleichzeitiger isolierter Weiterführung der Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung. Diese Maßnahme bringt bei einer Einschichtwicklung eine vollständige Unterdrückung der zwischen den einzelnen Teilleitern fließenden zusätzlichen Ströme, die als Schlingströme

to bezeichnet werden. Die Aussagen in der obengenannten DE-PS 3 11 868 hingegen, wonach die vollständige Schlingstromunterdrückung nach dieser Art auch für eine Zweischichtwicklung möglich sei, basieren auf der Annahme einer linearen Querfeldverteilung über die Nuthöhe, und treffen daher auch dann nicht zu, wenn die obengenannte Verdrillung auf eine kürzere Länge des Ankereisens verteilt ist

Für Zweischichtwicklungen hat Roebel in der DE-PS 3 11 868 vorgeschlagen, bei hälftiger Aufteilung der 360°-Verdrillung auf zwei Nuten, die 180°-Verdrillung der Oberschicht nur über die halbe Ankerlänge auszuführen. Dadurch ergeben sich jedoch abgesehen von variabler Induktivität über die Nutenlänge Probleme bei der Herstellung. Die große Anzahl von Kröpfungen, zusammengedrängt auf relativ geringe Eisenlänge führt zu Schwierigkeiten bei der Isolation, so daß gefährliche Glimmentladungen in Lunkern auftreten können. Ferner ist ein solcher Stab großen inneren mechanischen Spannungen unterworfen. Schließlich ist die Herstellung von ungleichmäßigen Verdrillungen über die Nutlänge unwirtschaftlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine aus miteinander verdrillten TeiUeitern bestehende Zweischichtwicklung zu schaffen, bei der auch bei kurzen Aktivteillängen eine möglichst vollständige Unterdrückung der Schlingströme realisiert werden kann, wobei die Wicklung einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Wicklung mit paralleler Weiterführung der Teilleiter im Wickelkopf erfindungsgemäß dadurch gelöst daß bei jewtih gleichmäßig über die gesamte Nut verteilter Verdrillung die Verdrillung in beiden Spulenseiten zwischen 200 und 300° beträgt, und beide Spulenseiten entgegengesetzten Verdrillungssinn aufweisen.

Es wird also nicht mehr die vollständige Verdrillung von 360° auf zwei Nuten verteilt sondern in Abweichung vom Stand der Technik bewußt keine Vielfachen von 180°-Verdrillungen mehr vorgeschlagen. Darüber hinaus wird von der zu unwirtschaftlichen Lösungen führenden These abgegangen, ungleichmäßige Verdrillungen in einer Nut vorzusehen.

Bei Wicklungen, bei denen sich die Reihenfolge der Teilleiter beim Übergang von einer Nut zur anderen in der Stirnverbindung umkehrt, erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß bei jeweils gleichmäßig über die gesamte Nut verteilter Verdrillung die Verdrillung der Teilleiter in der Unterschicht-Spulenseite zwischen 30 und 180°, vorzugsweise etwa 90°, in der Oberschicht-Spulenseite zwischen 240 und 300°, vorzugsweise etwa 270° beträgt.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß

— Maschinen mit vergleichsweiser kurzer Aktivteillänge (große Mittelmaschinen, kurze Groß-Maschinen) mit verdrillten TeiUeitern ausgeführt und auf diese Weise die Zusatzverluste gering gehalten werden können,

— bei an sich ausreichenden Aktivteillängen die Anzahl der Leiterkröpfungen verringert und dadurch die Herstellung der Wicklung vereinfacht wird,

— die Verdrillung eine kleinere Neigung hat, so daß die Querschnittsausnutzung verbessert wird, keine Beschädigung der Isolation eintritt und innere mechanische Spannungen vermieden werden.

Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine mit isolierter Weiterführung der Teilleiter, bei der di-_· Lage der einzelnen Teilleiter im Stabquerschnitt sich bei Übergang von einer Nut zur andern umkehrt, wobei sich also die Teilleiter in der Stirnverbindung kreuzen, liegt das Optimum zwischen Verdrillungsaufwand einerseits und Schlingstrom-Unterdrükkung andererseits bei einer Unterschicht-Verdrillung von ca. 210° und einer Oberschicht-Verdrillung von 270°. Die Rest-Schlingstromverluste liegen dabei etwa bei 20% der ohmschen Verluste.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die schematisierte Seitenansirht zweier in verschiedenen Nuten liegenden Roebelsiäbe mit paralleler Weiterführung der Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung,

F i g. 2 die schematisierte Seitenansicht zweier in verschiedenen Nuten liegenden Roebelsiäbe mit gekreuzter Weiterführung der Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung,

F i g. 3 die Stirnverbindung zwischen einer Ober- und einer Unterschicht-Spulenseite mit paralleler Weiterführung der Teilleiter,

F i g. 4 die Stirnverbindung zwischen einer Ober- und einer Unterschicht-Spulenseite mit gekreuzter Weiterführung der Teilleiter.

In den F i g. 1 und 2 sind die mit Li und L₂ bezeichneten Leiterteile in den Nuten der elektrischen Maschine angeordnet, der mit S bezeichnete Teil stellt die Stirnverbindung dar. Die gegeneinander isolierten Teilleiter 1 bis 6 sind in F i g. 1 in dem die Oberschicht-Spulenseite veranschaulichenden Leiterteil L\ über die gesamte Nut- bzw. Aktivteillänge gleichmäßig um 270° verdrillt In der Stirnverbindung S sind die Teilleiter 1 bis 6 gegeneinander isoliert parallel weitergeführt, d. ί). die Reihenfolge der Teilleiter ist beim Austritt aus der Nut dieselbe wie beim Eintritt in die nächstfolgende Nut (Fig.3). In dem die Unterschicht-Snulenseite veranschaulichenden Leiterteil Li sind die ebenfalls gegeneinander isolierten Teilleiter 1 bis 6 über die gesamte Nutbzw. Aktivteillänge gleichmäßig um 90° verdrillt. An den Enden A, E des Leiters sind sämtliche Teilleiter untereinander elektrisch verbunden. Der Verdrillungssinn ist in beiden Leiterteilen L₁ und L₂ der gleiche.

In F i g. 2 sind die Teilleiter 1 bis 6 in dem die Oberschicht-Spulenseite veranschaulichenden Leiterteil L\ über die gesamte N.-U- bzw. Aktivteillänge gleichmäßig um 270° verdrillt. In der Stirnverbindung S sind die Teilleiter 1 bis 6 gegeneinander isoliert und gekreuzt weitergeführt, d. h. die Reihenfolge der Teilleiter wird beim Übergang von einer Nut zur anderen umgekehrt (Fig.4). In dem die Unterschicht-Spulenseite veranschaulichenden Leiterteil L₂ sind die Teilleiter 1 bis 6 über die gesamte Nut- bzw. Aktivteillänge gleichmäßig um 210° verdrillt. Der Verdrillungssinn im Leiterteil L\ ist entgegengesetzt zu dem im Leiterteil Li. Auch hier sind an den Enden A, E des Leiters die Teilleiter 1 bis 6 miteinander elektrisch verbunden.

In Übereinstimmung mit der einschlägigen Literatur über verdrillte Leiterstäbe (z. B. H. Sequenz »Herstellung der Wicklungen elektrischer Maschinen«, Springer-Verlag, Wien, New York, 1973, S. 70 ff.) befinden sich in den schematisierten Seitenansichten der F i g. 1 und 2 die vollausgezogenen Teilleiterbahnen auf der Vorderseite; unterbrochene Linien zeigen die Bahnen der Teilleiter auf der Rückseite. Zudem wurde aus Gründen übersichtlicherer Darstellung in beiden Figuren die zweite Leiterebene nicht dargestellt In diesem Zusammenhang sei auf das vorzitierte Buch von Sequenz, dort S.71, insbesondere Fig. 18, oder auch Fig.5 der DE-PS 2 77 012 verwiesen, wo die Verschachtelung beider Leiterebenen ausführlich dargestellt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus miteinander verdrillten Teilleitern bestehende Zweischichtwicklung für elektrische Maschinen, bei der sich die Verdrillung der Teilleiter bei einer Windung der Wicklung auf mehr als eine Nut erstreckt und die Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung bzw. den Stirnverbindungen isoliert voneinander und parallel weitergeführt sind und der Verdrillungssinn in beiden Spulenseiten der gleicheist, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeweils gleichmäßig über die gesamte Nut verteilter Verdrillung die Verdrillung der Teilleiter in der Unterschicht-Spulenseite (L2) zwischen 30 und 180", vorzugsweise etwa 90°, in der Oberschicht-Spulenseite (Li) zwischen 240 und 300⁰C, vorzugsweise etwa 270°, beträgt

2. Aus miteinander verdrillten Teilleitern bestehende Zweischichtwicklung für elektrische Maschinen, bei «es sich die Verdrillung der Teilleiter bei einer Windung der Wicklung auf mehr als είπε Nut erstreckt, die Teilleiter in der dazwischenliegenden Stirnverbindung bzw. den Stimverbindungen isoliert weitergeführt sind und sich die Reihenfolge der Teilleiter beim Obergang von einer Nut zur andern in der Stirnverbindung umkehrt dadurch gekennzeichnet, daß bei jeweils gleichmäßig über die gesamte Nut verteilter Verdrillung die Verdrillung in beiden Spulenseiten (L₁, L₂) zwischen 200 und 300° beträgt und beide Spulenseiten entgegengesetzten Verdrillungssinn ai 'weisen.