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Maschine zur Umformung oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung von Maschinen zur Umformung oder
zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz nach Patent
372,390,
und zwar solchen, bei denen der Induktor ohne ausgeprägte Pole ausgeführt
ist. Im Hauptpatent ist bereits angegeben worden, daß der Induktor eine gemeinsame
Wicklung für die verschiedenen Felder besitzen kann. Erfindungsgemäß soll nun dabei
eine besonders vorteilhafte Wicklungsanordnung 'erzielt werden, indem für die gemeinsame
Induktorwick-
Jung ein. Wickelschritt gewählt wird. der gleich (lern
3, 5, 7 ... 2n + i fachen der Polteilung des Feldes großer Polzahl
ist, wenn das Polzahlverhältnis beider Felder 3, 5, 7 ... (21r -L i) zu i beträgt.
Bei Spulenwicklung ist die Spulenteilung entsprechend dem Polzahlverhältnis anzupassen.
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Die Neuerung soll zunächst an Hand der Abb. i bis d. erläutert werden.
Es ist dabei angenommen, daß (las Feld hoher Polzahl sechs Pole, das Feld geringer
Polzahl zwei Pole aufweist, das Polzahlverhältnis also 3 : i beträgt, un...1 die
Maschine aus einer Vereinigung zweier Synchronmaschinen besteht.
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Die Abb. i und 2 veranschaulichen wie sich ,lie Verhältnisse bei einer
in der üblichen Weise ausgeführten fortlaufenden Gleich-;tromerregerwicklung stellen
würden. Der Wickelschritt ist dort gleich der Polteilung des Feldes hoher Polzahl.
Eine derartige Wicklung würde auf das Feld geringer Polzahl keinen Einfluß haben
und könnte somit auch nicht als Erregerwicklung für dieses Feld dienen.
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Abb.3 und I zeigen eine entsprechende Gleichstromerregerwicklung nach
der Erfinlung ausgeführt. Der Wickelschritt ist danach gleich der dreifachen Polteilung
des Felles hoher Polzahl gewählt. Für das Feld hoher Polzahl sind die bisherigen
Anschlüsse beibehalten, während für dasFeld geringerPolzahl noch zweitere besondere
Anschlüsse angebracht sind. Die beiden Erregergleichströme lagern sich (tann übereinander,
und zwar durchfließt der Erregerstrom des Feldes hoher Polzahl die Leiter in Richtung
der in Abb. d. unten eingezeichneten Pfeile, während der Erregerstrom für das Feld
niederer Polzahl in Richtung der in gleicher Abbildung oben eingetragenen Pfeile
fließt. Wie ein Vergleich mit der Abb. a ()hne weiteres ergibt, sind die Stromrichtungen
für den Erregerstrom des Feldes hoher Polzahl nicht geändert, und die Wirkung auf
das Feld hoher Polzahl muß demgemäß bei einer Wicklungsanordnung entsprechend Abb.4
die gleiche sein wie hei einer Wicklungsariordnung entsprechend Abb. a. Anderseits
wird aber, da der Wickelschritt gerade eine Polteilung des Feldes geringer Polzahl
ausmacht, eine Wirkung auf das Feld geringer Polzahl erreicht. Diese eine Wirkung
kann also dazu dienen, um gleichzeitig beide Felder hervorzubringen.
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Genau das gleiche gilt, wenn die Polzahl des 1#'eldes hoher Polzahl
ein anderes ungerades Vielfaches des Feldes geringer Polzahl ist. Bei einem Polzahlverhältnis
5 würde also der Wickelschritt gleich dem 5fachen der Polteilung des Feldes hoher
Polzahl zu wählen sein, bei einem Polzahlverhältnis 7 gleich dem 7fachen dieser
Polteilung und schließlich allgemein bei einem Polzahlverhältnis 211 '-:- i gleich
dem an -j- i fachen.
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Die neue Wicklungsanordnung kann sowohl bei einer Wechselstrom als
auch bei einer Gleichstrom führenden Induktorwicklung Anwendung finden. Die Maschine
kann demgemäß für beide Felder asynchron oder synchron oder auch für das eine asynchron
und für das andere synchron ausgeführt sein.
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Entsprechend würde man auch eine gemeinsame Kurzschlußwicklung (Dämpferwicklung)
z. B. in der Weise herstellen, daß einzelne in sich kurzgeschlossene `Findungen
auf dem Inluktor angebracht werden, deren Wickelschritt den dargelegten Bedingungen
entspricht. Statt dessen könnte aber auch die Wicklung als fortlaufende Schleifen-
oder Wellenwicklung hergestellt und in größeren Abschnitten kurzgeschlossen «erden.
In vielen Fällen wird es vorteilhaftsein, dieseWicklungsabschnitte nicht unmittelbar
k@irzzuschließen, sondern sie an Schleifringe zu führen, so daß man unter Vorschaltung
eines Widerstandes anlassen kann. Das Kurzschließen wird dann erst nach Erreichen
der vollen Geschwindigkeit bewerkstelligt.
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Ist nur der Strom für (las eine Feld ein Wechselstrom, für das anders
dagegen ein Gleichstrom, so werden die Anschlüsse für den U'echselstrom nach wie
vor kurzgeschlossen, während der Gleichstrom über Schleifringe zugeführt wird. Die
Gleichstrümzuführung muß ;labei so erfolgen, daß die Kurzschlüsse nicht störend
wirken.
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Wird für beide Felder Gleichstrom v@rwendet, so können die Windungen
einzelner Nuten, sämtlich oder teilweise, entgegengesetzt gerichteten Strom führen.
In diesem Falle wird man die betreffen:len Windungen je nach-(lern ganz weglassen
oder mit entsprechend kleinerem nuerschnitt ausführen. Den auf diese Weise ersparten
Raum kann man benutzen, um Dämpferwindungen unterzubringen. Die Dämpferwicklung
kann dabei ganz unabhängig von der Erregerwicklung sein. "Zweckmäßig wird aber der
Induktor mit einer einzigen fortlaufenden Wicklung ausgerüstet und werden diejenigen
Windungen, die als 1)ärnpferwicklung dienen sollen, durch Kurzschlußstücke überbrückt,
wie dies in Abb. gezeigt ist. Die zweite und dritte Windung sind dort kurzgeschlossen,
ebenso die sechste Windung. Der zugeführte Gleichstrom fließt daher durch die erste
Windung, dann unmittelbar durch die vierte und fünfte, von dort nach (leg siebenten
usw. In jeder Nut liegen drei Windungen, und die erste enthält daher zwei, die zweite
eine Dämpferwindung.
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Bei Gleichstromerregung und ungeradem Polzahlverhältnis kann die gemeinsame
Induktorwicklung auch als Spulenwicklung ausgeführt
werden. Dieser
Fall ist in Abb. 6 dargestellt. Die Spulenteilung t muß dann gleich dem 3, 5, 7
... (2n + i)fachen der Polteilung des Feldes hoher Polzahl sein, also jeweils
gleich der Polteilung des Feldes geringer Polzahl. Im Gegensatz zu den bisherigen
Ausführungen ist bei dieser Wicklungsanordnung nicht mehr jede einzelne Windung
in bezug auf beide Polzahlen wirksam, sondern nur noch die Spule als Ganzes. Die
Anordnung der einzelnen Windungen in der Nut bleibt aber dieselbe, und man kandwiederWindungen
mit entgegengesetztem Strom- weglassen oder im Querschnitt verringern.
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Ist so die Wicklung in einer oder der anderen Weise als gemeinsame
Erregerwicklung für beide Felder hergestellt, und führt man die beiden Erregergleichströme
unabhängig voneinander über passende Anschlußpunkte zu, so können die beiden Felder
unabhängig voneinander geregelt werden. Vielfach ist es aber vorteilhaft, einen
gemeinsamen Strom der Wicklung zuzuführen und diesen die einzelnerx Wicklungsabschnitte
unter entsprechender Schaltung hintereinander durchlaufen zu lassen. Eine Änderung
dieses Stromes beeinflußt dann die Felder beider Polzahlen gleichzeitig. Man muß
daher, falls es auf die unabhängige Regelung eines der beiden Felder ankommt, eine
zusätzliche Erregerwicklung auf den Induktor legen und in dieser die Regelung vornehmen.
Falls es sich nur um die Regelung des Feldes geringer Polzahl handelt, kann man
auch damit auskommen, daß man die gegenseitige Lage beider Felder, (las, Verhältnis
der Erregeramperewindungen und die Sättigung des Eisenkörpers passend wählt. An
Stellen, wo beide Felder gleichgerichtet sind, ist hohe Sättigung vorhanden, und
es wächst daher dort bei Verstärkung der gemeinsamen Erregung die Felddichte nur
wenig. Wohl aber geschieht dies an den Stellen, wo beide Felder entgegengesetzt
gerichtet sind und die Sättigung nur gering ist. Dort nimmt die Felddichte proportional
mit dem Erregerstrom zu. Diese Verhältnisse sind in der Abb. 7 unter Zugrundelegung
eines Polzahlverhältnisses 3 : i veranschaulicht. Es bedeutet dabei i das Gesamtfeld,
2 das Feld der kleinen Polzahl und 3 das Feld der großen Polzahl bei der ursprünglichen
Erregung. Nach Verstärkung des Erregerstromes ergibt sich ein Gesamtfeld 4, das
sich aus dem Felde 5 kleiner Polzahl und einem praktisch dem Felde 3 entsprechenden
Felde hoher Polzahl zusammensetzt. - Es ergibt sich also als Folge einer Verstärkung
des Erregerstromes eine Änderung des Feldes geringer Polzahl unter Erhaltung des
Feldes hoher Polzahl.