DE334070C - Einrichtung zur Verhinderung ungleicher Belastung der drei Phasen von Drehstrommaschinen, insbesondere Maschinen mit geteiltem Gehaeuse - Google Patents

Einrichtung zur Verhinderung ungleicher Belastung der drei Phasen von Drehstrommaschinen, insbesondere Maschinen mit geteiltem Gehaeuse

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DE334070C
DE334070C DE1919334070D DE334070DD DE334070C DE 334070 C DE334070 C DE 334070C DE 1919334070 D DE1919334070 D DE 1919334070D DE 334070D D DE334070D D DE 334070DD DE 334070 C DE334070 C DE 334070C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165Shape, form or location of the slots

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

  • Einrichtung zurVerhinderung ungleicher Belastung der drei Phasen von Drehstrommaschinen, insbesondere Maschinen mit geteiltem Gehäuse. Bei Drehstrommaschinen, deren Gehäuse zwecks leichterer Montage und besseren Transportes geteilt ist, ist es häufig schwierig bzw. unmöglich, die Wickelköpfe der drei Phasen genau symmetrisch anzuordnen. Eine Unsymmetrie in der Anordnung der Wickelköpfe führt aber bekanntlich zu Ungleichheiten in der Strombelastung der Phasen und hieraus folgend zu ungleicher Erwärmung, die schließlich zur Überhitzung einer Phase führen kann.
  • Die Erscheinung zeigt sich besonders bei solchen Maschinen mit geteiltem Gehäuse, deren Wicklung in bekannter Weise so ausgeführt ist, daß die Teilfugen nicht durch Spulen überbrückt werden. Die Vermutung; daß diese Erscheinung auf Ungleichheiten der Spulen der drei Phasen, insbesondere auf ungleichen Ohmschen Widerstand und ungleiche Selbstinduktion derselben zurückzuführen sei, bestätigte sich nicht, denn auch bei Maschinen, bei denen die Spulen der drei Phasen in Bezug auf diese elektrischen Größen vollständig einander gleich sind, zeigte sich derselbe Nachteil. Die theoretische Untersuchung dieser Frage führte zu dem Ergebnis, daß weniger Verschiedenheiten von Widerstand und Selbstinduktion der drei Phasenwicklungen als vielmehr in erheblich größerem Grade die gegenseitige Induktion der Phasenwicklungen die Ursache des Übels sind, denn die Erscheinung trat auch bei Maschinen auf, deren Spulen in allen drei Phasen bezüglich des Ohmschen Widerstandes und der Selbstinduktion vollkommen einander gleich waren.
  • An Hand der Zeichnung soll die Ursache des Übelstandes sowie Mittel zu seiner Bekämpfung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert werden.
  • Die Fig. i und 2 zeigen in schematischer Darstellung den Ständer einer elektrischen Maschine mit zweiteiligem Gehäuse und achtpoliger Dreiphasenwicklung. Die Teilfuge des Ständers liegt in der Linie A-B. Die Spulen der drei Phasen sind mit I, III und II bezeichnet. Wie sich aus der in Fig. r- dargestellten Seitenansicht ergibt, werden die Teilfugen des wirksamen Eisens nicht von Spulen überbrückt, so daß die beiden Ständerhälften in fertig gewickeltem Zustand transportiert werden können und bei der Montage die den Teilfugen beiderseits benachbarten Spulengruppen nur durch eine Verbindungsleitung miteinander verbunden zu werden brauchen. Wie ferner aus der in Fig. 2 dargestellten Abwicklung der einen Ständerhälfte folgt, sind die Spulen der drei Phasen sämtlich in Form und Größe einander gleich, so daß die auf der linken Stirnseite am wenigsten weit aus dem wirksamen Eisen herausragenden Spulen auf der rechten Stirnseite am weitesten aus dem Eisen herausragen und umgekehrt.
  • Die den drei Phasen zugehörenden Spulen müssen also sowohl bezüglich ihres Ohmschen Widerstandes als auch bezüglich ihrer Selbstinduktion und damit ihres induktiven Widerstandes einander vollkommen gleich sein, so daß hier die Ursache des erwähnten Übelstandes nicht zu suchen ist. Untersucht man dagegen für die Spulen der drei Phasen den Einfluß der gegenseitigen Induktion, so kommt man zu folgendem Ergebnis.
  • Da, wie erwähnt, die Maschine achtpolig ist, ist jedem Polpaar die einen Quadranten des Ständerumfanges umfassende Wicklung, bestehend aus den Phasen I, III, II, zugeordnet. Da die Wicklungen der einzelnen Quadranten infolge der an den Teilfugen und an dem senkrecht hierzu gelegenen Durchmesser erfolgten Abbiegung nach verschiedenen Seiten sich nicht gegenseitig übergreifen, wird Phase I jedes Polpaares fast nur von der hinter ihr liegenden Phase III, Phase II überwiegend von der vor ihr liegenden Phase III, letztere aber in gleichem Maße von den Phasen I und II durch gegenseitige Induktion beeiüflußt. Hierzu kommt noch, daß die E. M. K. der gegenseitigen Induktion in den drei Phasen einen verschiedenen Winkel zur E. M. K. der Selbstinduktion bildet und so die resultierende Spannung in verschiedenem Maße beeinflußt._. Die Folge davon ist, daß in der in der Mitte gelegenen Phase III die elektromotorische Kraft der gegenseitigen Induktion größer ist als in den beiden außenliegenden Phasen I und II.
  • In den Fig. 3 bis 7 söll an Hand einiger Ausführungsbeispiele gezeigt werden, mit welchen Mitteln man den erwähnten Nachteil beseitigen oder zum mindesten erheblich vermindern kann. Da, wie erwähnt, der Übelstand seine Ursachen in der ungleichen E. M. K. - der gegenseitigen Induktion in den drei Phasen hat, wäre es das zweckmäßigste, ihn dadurch zu beseitigen, daß man die E. M. Ke. der gegenseitigen Induktion in den drei Phasen einander gleich zu machen sucht. Dies stößt aber auf technische Schwierig- :, @keiten verschiedener Art.
  • Weitere Überlegungen zeigten, daß es nicht erforderlich ist, die E. M. Ke. der gegenseitigen ! Induktion selbst einander gleich zu machen, sondern daß es genügt, wenn. durch irgend geeigneteMittel die scheinbare Impedanz der drei Phasen einander gleich gemacht wird, oder mit . anderen Worten, daß die scheinbare Impedanz der beiden außenliegenden Phasen derartig erhöht wird, daß sie der scheinbaren Impedanz i der mittleren Phase bei normaler Belastung angenähert gleich wird.
  • Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die scheinbare Impedanz der außenliegenden Phasen I und II durch Vergrößerung der Selbstinduktion dieser Phasen erhöht wird, indem die die Phasen I und II aufnehmenden Nuten einen in radialer Richtung erheblich breiteren. Nutensteg haben als die die Phase III aufnehmende Nut.
  • Hierdurch wird in bekannter Weise dem um die Leiter der Phasen I und 1I verlaufenden Kraftlinienfluß ein geringerer magnetischer Widerstand entgegengesetzt als dem durch Phase III erzeugten Kraftlinienfluß.
  • Falls es aus fabrikatorischen Gründen nicht erwünscht ist, die Nuten auf Teilkreisen von ' verschieden großem Durchmesser anzuordnen, wie es Fig. 3 zeigt, kann man gemäß Fig. ¢ die Nuten sämtlich auf demselben Teilkreis dafür aber die Spulen so ausbilden, daß sie die Nuten nicht voll ausfüllen, indem man die Spülen der Phasen I und II möglichst nahe am Nutengrund anordnet, diejenige der Phase III aber möglichst weit nach den Zahnköpfen hin verschiebt. Auch hierbei fällt die Selbstinduktion der zu den Phasen I und II gehörenden Spulen höher aus als diejenige der Phase III, so daB dieses Mittel _zur Ausgleichung der scheinbaren Impedanzen der drei Phasen benutzt werden kann. Zur sicheren Lagerung der Spulen werden die leeren Räume der Nuten mit zweckmäßig als Keile o. dgl, ausgebildeten Füllstücken ausgefüllt.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Dort ist sowohl die Lage der Nuten als auch die Breite der Nutenstege bei allen drei Phasen die gleiche, dagegen ist der magnetische Widerstand des die einzelnen Phasenleiter umschließenden Kraftflusses für PhaseIII gegenüber den Phasen I und dadurch erhöht, daB der zu Phase III gehörige Nutensteg aufgeschlitzt ist, daB dort ein Luftspalt von entsprechender Breite entsteht. Eine Weiterbildung dieses Gedankens für Maschinen, die an und für sich halb offene Nuten haben, zeigt Fig. 6. Dort sind sämtliche Nutenstege aufgeschlitzt, jedoch .ist der Luftspalt in dem zu Phase III gehörenden Nutensteg breiter ausgeführt als die Luftspalten der Phasen I und II. Die Wirkung ist auch hier wie bei allen vorher beschriebenen Figuren eine Vergrößerung der Selbstinduktion der Phasen I und II gegenüber der Phase III.
  • Statt die scheinbare Impedanz in den in Frage .kommenden Phasenwicklungen selbst durch lderung ihrer Selbstinduktion mittels entsprechender Ausbildung des sie umfassenden magnetischen Kreises zu verändern, kann man in die Stromkreise der drei Phasen auch zusätzliche magnetische Kreise hinzufügen und diese so abgleichen, daB die scheinbare Impedanz der. die drei Phasen enthaltenden Stromkreise einander gleich werden. Hierbei kommen als zusätzliche magnetische Kreise der erwähnten Art hauptsächlich Drosselspulen in Betracht, die innerhalb der vorkommenden Belastungen keine Sättigungserscheinungen zeigen, damit die Abgleichung der scheinbaren Impedanzen für alle Belastungen gleich gut ist. Es sind daher einzelne eisenlose, magnetisch nicht gekuppelte Drosselspulen zu verwenden.
  • In Fig. 7 und 8 sind dieselben wobei, gemäß der Anordnung der drei Phasen der Wicklung in den Fig. z und 2, auch bei den Fig. 7 und 8 die drei Phasen der Maschinenwicklung in der Reihenfolge I, III, II angegeben sind. Die Fig. 7 zeigt den Fall, in welchem allen drei Phasen eisenlose, voneinander magnetisch unabhängige Reäktanzspulen R1, R3 und R2 vorgeschaltet sind, wobei aus den weiter oben auseinandergesetzten Gründen die Reaktanz der der mittleren Phase III vorgeschalteten Spule R3 geringer bemessen ist, als diejenige der den beiden Phasen I und II vorgeschalteten Spulen R1 bzw. R2, was- in der Zeichnung dadurch zum Ausdruck gebracht ist, daß die Spule R3 eine geringere Windungszahl aufweist als die Spulen R, und R2.
  • Die Fig. 8 stellt den Fall dar, in welchem, da es nur darauf ankommt, die scheinbare Impedanz der drei Phasenwicklungen relativ zueinander abzugleichen, nur den beiden Außenphasen I und II je eine Reaktanzspule R1 bzw. R2 vorgeschaltet ist, während die Phase III keine solche Spulen enthält.
  • Die Erhöhung der scheinbaren Impedanz der Phasen I und II gegenüber derjenigen der Phase III braucht natürlich nur eine relative zu sein und kann ebensogut auch durch eine Verkleinerung der scheinbaren, Impedanz der Phase III gegenüber den beiden anderen Phasen erreicht werden, wie dies besonders in Fig. 5 und 6 bereits dargestellt ist. Die Mittel zur Erreichung dieses Zweckes beschränken sich nicht auf die in der Zeichnung dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen, sondern können auch durch andere zur Veränderung der Impedanz von Stromkreisen geeignete Mittel ersetzt werden. Wo es zweckmäßig erscheint, können auch mehrere der erwähnten Mittel zur Beeinflussung der scheinbaren Impedanz gleichzeitig zur Anwendung kommen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Verhinderung ungleicher Belastung der drei Phasen von Drehstrommaschinen, insbesondere Maschinen mit geteiltem Gehäuse, bei welchem die Teilfugen nicht durch Spulen überbrückt werden und die Wickelköpfe elektromagnetisch ungleich beeinflußt sind, so daß in einer Phase eine höhere E. M. K. der gegenseitigen Induktion entsteht als in den beiden anderen, dadurch gekennzeichnet, daß durch ungleiche Ausbildung der hTuten, der Nutenstege oder beider, durch die Lage der Wicklung in den Nuten oder durch Abgleichung zusätzlicher magnetischer Kreise die scheinbare Impedanz der in Betracht kommenden Phase relativ zu derjenigen der beiden anderen Phasen derartig erhöht wird, daß die scheinbare Impedanz der drei Phasen bei normaler Belastung angenähert gleich wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsnuten für die drei Phasen auf verschiedenen Teilkreisen angeordnet sind, derart, daß die Nutenstege der beiden äußeren Phasen radial breiter sind als diejenigen der mittleren Phase.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung den Nutenquerschnitt nicht voll ausfüllt und bei den beiden äußeren Phasen möglichst nahe am Nutengrunde, bei der mittleren Phase möglichst nahe an den Zahnköpfen angeordnet ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutensteg bei den zu der mittleren Phase gehörigen Nuten oder bei einem Teilderselbengeschlitzt st, während die Nutenstege_bei den zu den beiden anderen Phasen gehörigen Nuten geschlossen sind.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Nuten halb offen sind, der Nutensteg der zur Phase III gehörigen Nuten aber einen breiteren Schlitz aufweist als die zu den beiden anderen Phasen gehörigen Nutenstege.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich der scheinbaren Impedanzen der drei Phasen mittels auf ungleiche Werte eingestellter eisenloser, magnetisch nicht gekuppelter Reaktanzen erfolgt.
DE1919334070D 1919-10-08 1919-10-08 Einrichtung zur Verhinderung ungleicher Belastung der drei Phasen von Drehstrommaschinen, insbesondere Maschinen mit geteiltem Gehaeuse Expired DE334070C (de)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2795712A (en) * 1954-11-05 1957-06-11 Gen Electric Electric motor stator
DE1191474B (de) * 1963-01-25 1965-04-22 Siemens Ag Anordnung der Nutenverschlusskeile in offenen Nuten elektrischer Maschinen
DE4124264A1 (de) * 1990-07-23 1992-01-30 Lincoln Electric Co Verbesserter motorischer schweissautomat
DE102007054719A1 (de) * 2007-06-28 2009-01-08 Universität Bremen Elektrische Drehfeldmaschine
DE102010028869A1 (de) * 2010-05-11 2011-11-17 Siemens Aktiengesellschaft Dynamoelektrische Maschine mit einer Einschichtwicklung für Großantriebe
DE102010037588A1 (de) 2010-09-16 2012-03-22 Lloyd Dynamowerke Gmbh & Co. Kg Segment einer Baugruppe für eine elektrische Maschine, Baugruppe einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine mit einer solchen Baugruppe

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