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Maschine zur Umformung, insbesondere zur gleichzeitigen Erzeugung
von Wechselströmen verschiedener Frequenz. Gegenstand des Hauptpatentes 37239o bildet
eine Maschine, durch die es ermöglicht werden soll, gleichzeitig zwei Wechselströme
verschiedener Frequenz zu erzeugen oder aber einen Wechselstrom von gegebener Frequenz
in einen Wechselstrom von anderer Frequenz umzuformen. Das wird dort erreicht durch
die Verwendung zweier getrennter induzierter Wicklungen und deren besondere Anordnung.
Es äst stattdessen auch bereits vorgeschlagen worden, eine gemeinsame Wicklung für
die verschiedenen Frequenzen zu verwenden und die Ströme verschiedener Frequenz
mittels eines Transformatorensystems zu trennen. Die vorliegende Erfindung -betrifft
eine weitere Ausgestaltung derartiger Maschinen, die insbesondere für Doppelgeneratoren
von Bedeutung ist. Es sollen danach zwar wie bei dem Hauptpatent getrennte Arbeitswicklungen
für die Wechselströme verschiedener Frequenz benutzt werden, jedoch soll
jede dieser Wicklungen gleichzeitig auch noch als Erregerwicklung für die andere
dienen. Die eine Wicklung wird hierzu auf den Ständer, die andere auf .den Läufer
der Maschine gelegt. In jedem der Wechselstromsysteme 'müssen dabei Nullpunkte geschaffen
werden, an denen der Er.. regergleichstrom zugeführt werden kann.
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Im folgenden soll an Hand der Zeichnungen das Wesen der Erfindung
nebst verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten näher erläutert werden. Es ist dabei
stets angenommen, daß die Maschine als Doppelgenerator arbeitet, .daß die erzeugten
Ströme Drehströme sind und daß schließlich der am Läufer abgenommene Strom eine
dreimal so hohe Frequenz aufweist wie der am Ständer abgenommene Strom. Das Erregerfeld
für die mindere Frequenz soll demgemäß zweipolig, das für die hohe Frequenz sechspolig
sein. Als Periodenzahl der beiden Ströme kommen praktisch besonders 50 Perioden
und z62`2 Perioden in Betracht.
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In der Abb. r ist zunächst rein schematisch die Schaltungsanordnung
für eine Ausführung gemäß der Erfindung veranschaulicht. Die Ständerwicklung W1
sowohl als die Läuferwicklung WZ ist danach an einen Transformator gelegt. Dabei
.sind die drei Phasen a; b, c der Ständerwicklung W1 in Stern geschaltet,
ebenso wie .die Primärwicklungen des zugehörigen Transformators T, Zwischen die
beiden Sternpunkte ist die Erregerstromquelle G,
und ein Regelwiderstand
R1 eingeschaltet. Bei der Läuferwicklung W. besteht jede der drei Phasen aus drei
Spulen a1, a" a3, b1, b=, b;:, cl, C,, c.,. Die mittleren Spulen a2, b2, c., sind
in (!er Mitte angezapft und zu einem Nullpunkt verbunden, desgleichen die Mittelpunkte
der Priiiiärwir-klungen des Transformators T_. Die Stromquelle G_ für den Erreg,-rgleichstroin
ist dabei wieder unter Vorschaltung eines Regel-Z, R2 an die beiden Nullpunkte angeschlossen.
Die für den Arbeitsstrom zweipolige Wicklung Thl 11111131 alsdann das sechsholige
Erregerfeld für den Läuferstrom von ,5o Perioden, die für ;len Arbeitsstrom sechspolige
Wicklung 11,7., das -zweipolige Feld für ,len Ständerstrom von 16=i.. Perioden liefern.
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A. Anordnung der Ständerwicklung. Eine besonders einfache Ausführung
der Ständerwicklung W1 zeigt die Ab!1). 2. Die Wicklung ist als Drehstromspulenwicklung
ausgeführt, wobei jede Spulenseite 6o° elektrisch umfaßt. Wird alsdann ein Augenblick
ins, Auge gefaßt, wo der Wechselstrom in Phase a gerade einen Höchstwert hat, so
ergibt sich eine Stromverteilung, wie sie in der Abb. 2 durch Pfeile angedeutet
ist. Die ausgezogenen Pfeile beziehen sich dabei auf den Erregergleichstrom, die
gestrichelten Pfeile auf den rrzeugten Drehstrom. Der Drehstrom ist danach in den
Abschnitten -b, a. -c einerseits und iii den Abschnitten b, -a. c andererseits,
die den Spulenseiten der Spulen a, b, c ( Alb. i) entsprechen, entgegengesetzt
gerichtet, während der Gleichstrom in den Abschnitten a, b, c eine und in
d°11 Abschnitten -a, -b, -c die entgegengesetzte Richtung aufweist. Für die
Stromverteilung über den C'infang des Ständers der Maschine erhält man demgemäß
das durch die Abb. 3 wiedergegebene Bild, wenn die jeweilige Stromrichtung in bekannter
Weise durch Punkte und Kreuze zum Ausdruck gebracht wird. Die linke Seite der Abbildung
zeigt wieder mit den einzelnen Spulenabschnitten a, -b, c, -a, b.
-e. die Verteilung des Drehstromes, die rechte die des Gleichstromes. Es
kommt darin mit aller Deutlichkeit zum Ausdruck, daß die Stänaerwicklung W1 in der
Tat als Arbeitswicklung zweipolig, als Erregerwicklung sechspolig wirkt.
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Diese Ausführung -leg Ständerwicklung ist aber insofern nachteilig,
als sie eine ungünstige Feldform für das Erregerfeld ergibt. Zur Erzielung einer
besseren Feldform könnte man z. B. innerhalb jeder Phase die Nuten mit einer ungleichen
Zahl von Stäben belegen oder jede Phase etwas über die benachbarten übergreifen
lassen. Dasselbe kann man auch in besonders einfacher Weise dadurch erreichen, daß
man einen etwas verkürzten Schritt anwendet. Die Wicklung ist alsdann etwa nach
Abb. q. auszubilden. Dort ist der Stab i nicht mit dem diametral gegenüberliegenden
Stab 13, sondern mit einem ihm näherliegenden Stab 12 verbunden, Stab 2 nnt 13 usw.
'Man erhält so eine Stromverteilung, wie sie in _ler Abb.-I durch Pfeile angedeutet
ist. In Abb. 5 ist die Verteilung des sechspoligen Erregergleichstromes im Ständer
noch besonders veranschaulicht, während der überlagerte Drehstrom nicht gezeichnet
ist.
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B. Anordnung der Läuferwicklung. Die Läuferwicklung W_ kann im Prinzip
nach Abb. 6 ausgeführt werden. Die einzelnen Spulen a1, a_, a;, hl, b, b:, cl, c.,,
c@ jeder Phase liegen iabei um eine doppelte Polteilung des Feldes hoher Polzahl
voneinander entfernt. Die Drehstrom- und Gleichstromverteilung ist wieder durch
gestrichelte bzw. ausgezogene Pfeileangedeutet, wobei auch hier derBetrachtung ein
Augenblick zugrunde gelegt ist, in dein die Phase a einen Höchststrom führt. Der
Drehstrom besitzt danach !in den Abschnitten a1, a_, a.,, die eine und in den Abschnitten
hl, k_, b; , cl, c., c; die entgegengesetzte Richtung, während der Gleichstrom
in den Abschnitten a1, hl, cl eine entgegen-,gesetzte Richtung aufweist als in den
Abschnitten a,;-b.,, c.,; und in den Abschnitten z,. b" c, teilweise von -]er einen,
teilweise von der anderen Richtung ist. Das hiernach sich ergebende Bild ist für
die Drehstrornv erteilung in Abb. 7 links, für die Gleichstromverteilung in Abb.7
rechts dargestellt. Die Wicklung wirkt .demgemäß, wie das erforderlich ist, als
Drehstromarbeitswicklung sechspolig, als Gleichstromerregerwicklung hingegen, da
die Amperewindungen in den Abschnitten a 2, b2, c.
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sich gegenseitig aufheben, zweipolig. Das Gleichstrornerregerfeld
ist dabei stark verzerrt. Dieser Übelstand bat jedoch seinen Grund lediglich darin,
daß der Deutlichkeit halber nur eine Stablage angenommen wurde. Bei der praktischen
Ausführung muß hingegen jedem Stab ein diametral gegenüberliegenzäer zugeordnet
sein. Die wirkliche Ausführung der Wicklung wird also entsprechend Abb.8 erfolgen.
Dann ergibt sich aber für die Verteilung des Erregergleichstromes das durch die
Abb. 9 veranschaulichte Bild (in welcher wiederum der überlagerte Drehstrom nicht
eingezeichnet ist).
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Etwas günstiger als :die vorstehend .beschriebene Wicklung ist noch
die in Abb. lo dargestellte. Der Unterschied liegt darin, daß jede Phase statt 12o°
elektrisch nur 6o° elektrisch iunfaßt. Die zu einer Spule gehörigen Stäbe liegen
demgemäß nicht mehr nebeneinander in benachbarten Nuten, sondern in derselben Nut
übereinander. Im übrigen wird ,die Verteilung des Erregergleichstromes nicht wesentlich
geändert, wie die .@hb. i i für diesen Strom zeigt.
Statt den Erregergleichstrom
entsprechend Abb. i unter Benutzung eines Nullpunktes der Transformatorenwicklung
einzuführen, kann man die Anordnung auch so treffen, daß die Maschinenwicklung aus
parallelen Wicklungsgruppen besteht und einfach die Mitten dieser Gruppen über eine
Erregerstromquelle verbunden werden. Das gilt sowohl für die Ständerals auch für
die Läuferwicklung. In Abb. 12, ist die letztere zugrunde gelegt. Jede Phase weist
danach zwei Wicklungsgruppen auf, deren jede aus drei hintereinanderliegenden Spulen,
für Phase a z. B. a1, a2, a. einerseits und a4, a6, a6 andererseits, aufgebaut
ist. Die Mitten der mittleren Spulen a2, afi sind angezapft, und in.dieVerbindungsleitungistdieErr
egerstromquelle eingeschaltet. In gleicher Weise ist die Anordnung für Phase b und
c getroffen. Jede Phase besitzt also ihre besondere Gleichstromerregerquelle. Es
ist aber keineswegs erforderlich, daß für jede Phase eine besondere Erregermaschine
benutzt wird. Vielmehr können, entsprechend wie bei Abb. i, die Mitten der Wicklungsgruppen
unter sich zu einem Nullpunkt vereinigt sein, so daß nur eine Erregerstromquelle
in die Verbindungsleitung eingeschaltet zu werden braucht. Allerdings hat die Schaltung
nach A'bb. i2 mit drei besonderen Erregermaschinen den Vorteil, daß man ,die Gleichstromverteilung
und damit die Feldform in weitgehender Weise ändern kann. Das läßt sich aber auch
dadurch erreichen, daß man feste Widerstände von gewünschter Größe oder regelbare
Widerstände in die Verzweigungen des Erregergleichstromes legt. Solche Regelwiderstände
Ra, Rb, R, sind z. B. in Abb. 13 vorgesehen. Ganz entsprechende Maßnahmen
kann man selbstverständlich auch bei der Schaltung nach Abb. i zur Anwendung bringen.
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Das vollständige Wicklungsschema für eine aus zwei parallelen Gruppen
.bestehende Läuferwicklung ist in Abb. 13 wiedergegeben. Die Stromverteilung
ist dabei, wie in den früheren Abbildungen, durch Pfeile angedeutet. In jeder Nut
liegt je ein Stab entsprechender Spulen der beiden parallelen Wicklungsgruppen.
Umfaßt jede Spulenseite der mittleren Spulen, wie das meist der Fall sein wird,
mehrere Nuten, so empfiehlt es sich, die einzelnen Stäbe einer Spulenhälfte auf
alle Nuten zu verteilen, nicht aber die eine Spulenhälfte in die eine Hälfte der
Nuten, .die zweite in die andere zu legen. Es kann dabei eine gleichförmige oder
abgestufte Verteilung in Frage kommen.