DE307142C

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Publication number: DE307142C
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Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Umformung eines Wechselstromes einer bestimmten Frequenz in einen Wechselstrom einer anderen Frequenz oder die gleichzeitige Erzeugung mehrerer Wechselströme verschiedener Frequenz in einer einzigen Maschine vorzunehmen. Dabei kann man für die verschiedenen Felder eine gemeinsame Erregerwicklung verwenden. Die Erfindung

ίο betrifft nun die besondere Ausbildung einer derartigen gemeinsamen Gleichstromerregerwicklung. Diese soll danach aus zwei räumlich gegeneinander verschobenen, je «-phasig ausgebildeten Sternwicklungen bestehen, wenn η : ι das Frequenzverhältnis bedeutet, und es sollen dabei die freien Enden der beiden Sternwicklungen paarweise miteinander verbunden sein. Der Erregerstrom des Feldes hoher Polzahl wird alsdann den beiden Sternpunkten zugeführt, während der Erregerstrom für das Feld geringerer Polzahl an den paarweise verbundenen Endpunkten der Wicklungszweige eingeleitet wird.

Eine Wicklung, die aus zwei räumlich gegeneinander verschobenen Sternwicklungen besteht, ist nun allerdings bei elektrischen Maschinen durch Patentschrift Nr. Ί12094 schon bekannt. Diese Wicklung wurde jedoch nur bei asynchronen Wechselstrommotoren angegeben, wo sie zur Umschaltung der Pole benutzt werden soll. In diesem Falle liegen aber wesentlich andere Verhältnisse vor als beim Erfindungsgegenstande. Die beiden verschiedenen- Polzahlen sind nicht gleichzeitig vorhanden, sondern werden nacheinander durch Umschaltung der einen Sternwicklung erzielt. Ferner wird die Wicklung nicht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom beschickt, und die Zahl der Wicklungszweige jeder der 'Sternwicklungen entspricht demgemäß nicht dem Frequenz- oder Polzahlverhältnis, sondern der Phasenzahl des zugeführten Wechselstromes. Die Ähnlichkeit, die sich für bestimmte Ausführungsfälle ergibt, ist also nur eine rein äußerliche.

Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung. In allen Fällen ist angenommen, daß das Feld hoher Polzahl sechs, das Feld geringer Polzahl zwei Pole besitzt. Die Frequenzen der beiden Wechselströme stehen somit im Verhältnis 3:1.

Nach den Fig. 1 und 2 besteht die eine Sternwicklung aus den drei Spulen a, c, e mit dem Sternpunkt S₁, die zweite aus den Spulen. b, d, f mit dem Sternpunkt S₂. Beide Sternwicklungen sind um 6o° gegeneinander verschoben. Die freien Enden der beiden benachbarten Spulen α und b, c und d, e und / sind miteinander verbunden. Für den Erregerstrom des Feldes geringer. Polzahl wird alsdann die Schaltung nach Fig. ϊ benutzt, während für den Erregerstrom des Feldes hoher. Polzahl die Schaltung nach Fig. 2 in j Betracht kommt. In Fig. ι sind die An-'Schlußleitungen A, B für den Erregergleich-

Strom an die miteinander verbundenen Enden der Spulen α, b einerseits und der Spulen c, d andererseits gelegt, so daß der durch A zugeleitete Strom in zwei parallelen Zweigen über α und c bzw. b und d nach B fließt, die Spulen e und f hingegen sind stromlos. In Fig. 2 - sind die Anschlußleitungen C, D des ■Erregergleichstromes' an die beiden Sternpunkte S., und S₁ angeschlossen, und der durch C zugeführte Strom durchfließt die Wicklung nach der Ableitung D hin in drei parallelen Zweigen über die Spulen b und a, d und c, f und e. Wenn jede der Spulenseiten sich über 6o° erstreckt, ergibt sich danach eine Stromverteilung über den Umfang der Maschine, wie dies die Fig. 3 und 4 zum Ausdruck bringen. Die Stromrichtung in den einzelnen Stäben ist dabei durch Plus- und Minuszeichen angedeutet. Fig. 3 entspricht der Fig. 1, lug. 4 der Fig. 2. Es zeigt sich danach in der Tat, daß durch die in den Fig. 1 und 2. dargestellten Schaltungen einerseits ein zweipoliges, andererseits ein sechspoliges Feld erzielt Avird. Führt man die beiden Erregergleichströme gleichzeitig in die Wicklung ein, wenn man also z. B. in Fig. 1 noch Anschlußleitungen C, D an die beiden Sternpunkte S₂ und S₁ legt, so lagern, sie sich einfach übereinander, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Dieser Fall ist in dem vollständigen Wicklungsschema Fig. 5 veranschaulicht. Die Stromrichtung in den einzelnen Stäben ist darin durch Pfeile bezeichnet, und zwar beziehen . sich die oberen Pfeile' auf .den sechspoligen, die unteren auf den zweipoligen Erregerstrom. Jeder der beiden Erregerströme kann nach Wunsch eingestellt und geregelt werden. Eine Störung des anderen Erregerstromes findet dabei nicht statt, weil die Anschlußpunkte jedes der Ströme in bezug auf die anderen Punkte gleichen Potentials sind.

Der Verschiebungswinkel der beiden Sternwicklungen muß nicht notwendig gerade 6o° betragen, sondern kann auch einen anderen Wert haben. So ist in den Fig. 6 und 7 angenommen, daß der Verschiebungswinkel nur 30⁰ beträgt und jede Spulenseite sich eben-, falls über 30⁰ erstreckt. Fig. 6 veranschaulicht die Stromverteilung des zweipoligen Erregerstromes, Fig. 7. die des sechspoligen.

Um die Feldform zu verbessern, kann man

die Wicklung auch noch dahin ändern, daß man die einzelnen Spulenseiten übereinandergreifen läßt und jede Spulenseite mit abgestufter Leiterzahl verteilt. Eine solche Ausführung ist in den Fig. 8 und 9 zugrunde gelegt. Die Leiter der Spulen a, c, e der einen Sternwicklung sind dabei auf den beiden äußeren Kreisen, die der Spulen b, d, f der anderen Sternwicklung auf den beiden inneren Kreisen angeordnet. Beide Sternwicklungen sind um 30⁰ gegeneinander verschoben. Jede Spulenseite' ist 6o° breit und auf vier Nu en verteilt, wobei jedoch die beiden äußeren Nuten nur je einen, die beiden mittleren je zwei Leiter enthalten. In jeder Nut liegen danach insgesamt drei Leiter, und es ergibt sich ein zweipoliges Feld mit einer Stromverteilung entsprechend Fig. 8 bzw. ein sechspoliges Feld mit einer · Stromverteilung entsprechend Fig. 9. .

Da die Spulen e, f 'iiur von dem einen Erregerstrome, nämlich dem des Feldes hoher Polzahl, durchflossen werden, ist es nicht erforderlich, diese Spulen entsprechend Fig. 1 und 2 in der gleichen Weise zu schalten wie die Spulen a, b und c, d, die gleichzeitig beide Erregerströme führen. Man kann vielmehr die Spulen e und / einfach in die Anschlußleitungen C, P vor den Sternpunkten " einschalten. Das kann z. B. nach Fig. 10 oder 11 geschehen. In Fig. 10 ist. die Spule e in die Zuleitung C, die Spule / in die Ableitung D eingeschaltet. Der gesamte Erregerstrom des Feldes hoher Polzahl durchfließt also zunächst die Spule e, teilt sich am Sternpunkt S₂ in zwei parallele Zweige b-a und d-c und fließt schließlich nach der Wiedervereinigung in dem SternpunktSi über die Spüle/ ab, wie dies in der Figur durch Pfeile angedeutet ist. Die Spulen c und f führen dabei gegenüber der früheren Schaltung den doppelten Strom und müssen daher mit der halben Windungszahl und dem doppelten Querschnitt ausgeführt werden. Die Schaltung läßt sich nach Fig. 11 aber auch so treffen, daß man die beiden Spulen e, f in Parallelschaltung in die Zuleitung C legt. In diesem Falle bleibt die Bemessung der Spulen unverändert.

Bei der praktischen Ausführung ist noch zu beachten, daß in den Spulen α und d die beiden Erregerströme gleiche Richtung', in den Spulen b und c entgegengesetzte Richtung haben. Man kann 'daher für die Spulen b, c einen kleineren Leiterquerschnitt verwenden als für die Spulen a, d. In diesem Falle ändern sich die elektrischen Verhältnisse insofern, als die Anschlußpunkte des einen Er-. regerstromes dann nicht mehr ohne weiteres Punkte gleichen Potentials mit Bezug auf den anderen Erregers'trom sind. Damit wird aber die Unabhängigkeit der beiden Erregerströme gestört, und es hat jede Änderung des einen auch eine Änderung des anderen zur Folge. Diese Schwierigkeit läßt sich dadurch beseitigen, daß man in jeden der Erregerstromkreise eine geeignet bemessene Gegenspannung einführt,, die sich proportional dem in dem anderen Erregerstromkreise fließenden Strom ändert, Wenn man zwei Erregermaschinen

Claims

■ verwendet, kann dies in einfacher Weise dadurch geschehen, daß man auf jeder der Erregermaschinen eine Hilfsfeldwicklung anbringt, die in den Stromkreis der änderen eingeschaltet ist.

Selbstverständlich läßt sich die Erfindung ohne weiteres- auch bei anderen Polzahlen der beiden Felder zur Anwendung bringen. Bleibt bei einer Vergrößerung der Polzahlen das Polzahlverhältnis ungeändert, kommen also z. B. 12 und 4, i8 und 6 usw. Pole in Betracht, so wiederholt sich einfach die in den Ausführungsbeispielen für die Polzahlen 6 und 2 . erläuterte Wicklungsanordnung, und die ein-

¹S ander entsprechenden Teile können dabei in bekannter Weise hintereinander oder parallel geschaltet werden. Bei anderen Polzahlen kann insofern eine Änderung eintreten, als der Erregerstrom für das Feld geringer Polzahl mehreren der ah den freien Enden verbundenen Wicklungsgruppen zugeführt wird. Unter Umständen,können dabei auch die sämtlichen durch Verbindung der freien Enden, je zweier Zweige der beiden Sternwicklungen gebildeten ■ Wicklungsgruppen für die Erregung des Feldes geringer Polzahl herangezogen werden. ' . · .

Ρλτεν τ-Ansprüche :

i. Gleichstrom-Erregerwicklung für Maschinen zur Umformung oder zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei Wechselströmen mit im Verhältnis η : ι verschiedener Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß diese Erregerwicklung aus zwei räumlich gegeneinander verschobenen, je M-phasig ausgebildeten Sternwicklungen besteht und die freien Enden der beiden Wicklungen paarweise (a-b, c-d, e-f) miteinander verbunden sind, wobei der Erregerstrom für das Feld hoher Polzahl an den Sternpunkten (S₁, S₂) j für das Feld geringer Polzahl an den paarweise verbundenen Endpunkten (a-b., c-d,

c-f) oder einem Teil dieser Paare (a-b, c-d) angeschlossen ist.
2. Erregerwicklung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil (a-b, c-d) der Wicklungszweige an den freien Enden paarweise verbunden ist und mit den Anschlußleitungen (A, B) des Feldes geringer Polzahl in Verbindung steht, .während die anderen nur für das Feld hoher Polzahl in Betracht kommenden Wicklungszweige (e, f) in die An- · Schlußleitungen (C, D) des Erregerstro-nies für das Feld hoher Polzahl eingeschaltet sind.
3. Erregerwicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußpunkte jedes der Erregerströme an dem für beide gemeinsamen Wicklungsteil (a-b-c-d) in bezug auf den anderen Erregerstrom Punkte gleichen Potentials sind.
4. Erregerwicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für beide Erregerströme gemeinsamen Wicklungszweige (a, b, c, d) untereinander verschieden sind und zur Verhinderung gegenseitiger Beeinflussung der beiden Ströme in den Stromkreis des einen eine dem anderen proportionale Gegenspannuhg eingeführt wird.
5. Erregerwicklung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine jedes der beiden-'Erregerstromkreise eine in dem anderen Erregerstromkreis liegende Hilfsfeldwicklung besitzt.
6. Erregerwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der VerschiebungSAvinkel zwischen den beiden Stern-

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wicklungen nur -5 elektrisch betragt

und jede Spulenseite sich über den gleichen (Fig. 6, 7) oder einen größeren (Fig. 8, 9) Winkel erstreckt, wobei im letzteren Falle die Leiter noch abgestuft verteilt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.