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Dynamoelektrische Maschine des Einzelmaschinen-Kaskadentyps. Die Erfindung
betrifft Ausführungen des Einzelmaschinen-Kaskadentyps und bezieht sich besonders
auf die Gleichstromerregung und die Wechselstromwicklungen, welche gewöhnlich auf
dem Ständer angebracht sind, wobei die Maschine als Stromerzeuger läuft. Bekanntlich
besitzen derartige Maschinen. wenn sie als Stromerzeuger laufen, wertvolle Eigenschaften
zur Selbstparallelschaltung, so daß sie angelassen bis zur vollen Geschwindigkeit
laufen und dann über die Anschlußschienen parallel geschaltet werden können, ohne
daß eine besondere Vorrichtung zur Parallelschaltung erforderlich ist.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, in den Ständerwicklungen
solcher Maschinen unter möglichst günstigen Bedingungen Dämpfungsströme zu erzeugen,
die hauptsächlich dazu dienen, die Maschine in Synchronismus zu bringen und in Synchronismus
zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung wird die Wechselstromwicklung mit zwei Sternwicklungen
ausgebildet, die parallel geschaltet sind, indem die entsprechenden Endpunkte der
zwei Sterne miteinander verbunden werden, und diese Wicklung wird in Reihe oder
parallel mit der Gleichstromerregerwicklung zur Gleichstromerregerquelle geschaltet.
Zur Vereinfachung der Herstellung und aus anderen Gründen werden die Wechselstromwicklung
und die Gleichstromwicklung zweckmäßig aus gleichen Einheiten aufgebaut, und wenn
dieser Grundsatz durchgeführt wird, so ist die Gleichstromwicklung so auszuführen,
daß sie um eine Einheit oder mehr als eine Einheit die Zahl der Wechselstromwicklungen
übersteigt, wobei jede Einheit aus einem Doppelstern besteht. Die sich ergebenden
Einheiten werden in Reihe geschaltet durch Verbindungen von einem neutralen Punkte
einer Einheit zu einem neutralen Punkte der nächstfolgenden Einheit, einer Verbindung
von dem zweiten neutralen Punkte dieser Einheit zu einem neutralen Punkte einer
dritten Einheit und so fort, während die Quelle für den Erregergleichstrom mit den
übrigen neutralen Punkten der ersten und letzten Einheiten verbunden sind. Die Quelle
des Erregergleichstromes kann auch zwischen die beiden neutralen Punkte aller parallel
geschalteten Einheiten gelegt werden. In jedem Falle wird der erzeugte Wechselstrom
von Klemmen abgenommen, die mit den Verbindungen zwischen den entsprechenden freien
- Enden der beiden die Wechselstromwicklung bildenden Sterne verbunden sind.
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Einige Ständerwicklungen für eine nach der Erfindung ausgeführte Maschine
sind beispielsweise in den Zeichnungen dargestellt: Abb. z zeigt das Schaltbild
einer Ständerwicklung mit einer Einheit als Wechselstromwicklung
und
zwei Einheiten als Gleichstromwicklung, deren neutrale Punkte in Reihe geschaltet
sind.
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Abb.2 ist das Schaltbild einer anderen Ausführungsform einer der Einheiten
dex Gleichstromerregerwicklung.
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Abb.3 ist die Abwicklung einer der in Abb. i dargestellten Wicklungseinheiten
mit den Endverbindungen für eine Phase.
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Abb. 4 ist ein entsprechendes Schaubild, in welchem die Spulen der
Abb. 2 umgruppiert sind.
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Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der in Abb. i dargestellten
Wicklung, wobei die Einheiten parallel zur Erregerquelle geschaltet sind.
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Abb. 6 zeigt eine der Abb. i entsprechende Ausführung, bei welcher
jedoch die Gleichstromwicklung als eine auf dem Ständer verteilte, jedoch nicht
in alle Nuten verlegte Wicklung dargestellt ist.
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In allen Abbildungen ist angenommen, daß die Wicklungen für Grundpolzahlen
8 und 4 eingerichtet sind, doch daß jede der Wicklungen, d. h. sowohl die Wechselstromwicklung
als auch die Gleichstromwicklung, für irgendeine beliebige Polzahl ausgeführt werden
kann.
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In Abb. i sind drei Einheiten A, B, C beispielsweise dargestellt.
Die Einheit A bildet die Wechselstromwicklung, und die Einheiten B und C bilden
die Gleichstromwicklung. Die Einheiten sind gleichartig, und jede enthält zwei Sternwicklungen
a, b, c, die durch Verbindungen i, 2, 3 parallel geschaltet sind, von denen
jede die äußeren Enden der Zweige a, b, c der beiden Sterne verbindet. In
der Zeichnung, in welcher Dreiphasenströme angenommen sind, wird folgende bewährte
Darstellungsweise verwendet: Volle Striche stellen eine Phase a dar, die den Höchstwert
des Stromes im gewählten Augenblick führt, während die in Strichpunktlinien dargestellte
Phase b und die einfach gestrichelte Phase c Ströme des halben Höchstwertes führen,
so daß an einem Sternpunkt im linksseitigen Teile der Wechselstromwicklung in Abb.
i die Ströme der Phasen b und c sich vereinigen und zusammen durch die Phase a fließen.
jede Einheit der Wicklung ist im allgemeinen von der gleichen Art, wie sie in der
Patentschrift 322 439 beschrieben ist. Die Einheit A, welche die Wechselstromwicklung
bildet, hat drei Klemmen 4, 5, 6, die an die Leitungen zwischen den entsprechenden
Enden der verschiedenen Phasen angeschlossen sind, und von diesen Klemmen werden
die erzeugten Dreiphasenströme abgenommen. Die Gleichstromeinheiten B und C sind
genau gleich der Einheit A und werden vorzugsweise in die gleichen Ständernuten
gewickelt. Wenn die entsprechenden Leiter jederEinheitnebeneinander angeordnet sind,
so wird kein wechselnder Potentialunterschied zwischen den Leitern einer Nut vorhanden
sein, so daß die Leiter zu einer einzigen Spule vereinigt werden können. Die Wicklungen
sind mittels eines Leiters zwischen einem neutralen Punkt 7 der Einheit A und einem
neutralen Punkt 8 der Einheit B miteinander verbunden und ferner durch einen Leiter
zwischen dem neutralen Punkt 9 der Einheit B und dem neutralen Punkt i o der Einheit
C, während die verbleibenden neutralen Punktei i der Einheit A und 12 der Einheit
C mit der Erregerquelle verbunden sind, die in der Zeichnung als ein Hauptstrom-Gleichstrom-Erzeuger
13 dargestellt ist.
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In Abb. 2 ist eine. etwas abgeänderte Einheit der Gleichstromwicklungen
dargestellt, die so angeordnet ist, daß die notwendige Isolierung für diese Einheit
durch Herabsetzen der Maximalspannung verringert wird, welche durch die Drehung
des Hauptfeldes zwischen Punkten der Einheit C induziert wird. Es sei angenommen,
daß in jedem Zweige der Einheit C der Abb. i vier Spulen liegen, so daß eine Kaskadenwicklung
mit der Grundpolzahl 8 bzw. 4 gebildet wird. Diese Spulen sind in den Zweigen b,
b1 mit I, rI, III, IV bzw. mit V, VI, VII, VIII bezeichnet. In der Äbb. i wird die
zwischen jedem der neutralen Punkte io, i2 und den äußeren Punkten 14, 15 des Sternes
auftretende Spannung viermal so groß sein wie diejenige zwischen den Enden jeder
Spule I, II, III, IV, V; VI, VII, VIII. Wenn in irgendeinem Augenblick die in dem
Zweige b induzierte elektromotorische Kraft auswärts gerichtet ist, so wird sie
in dem Zweige b1 im gleichen Augenblick ebenfalls auswärts gerichtet sein, so daß
zwischen den neutralen Punkten io, 12 kein Potentialunterschied besteht. In Abb.2
indessen sind die Spulen in den Zweigen b und bi so umgruppiert, daß auf die Spule
IV des Zweiges b die Spule VIII des Zweiges b1 folgt; infolgedessen sind die elektromotorischen
Kräfte in den Spulen IV und VIII in Abb.2 entgegengesetzt gerichtet, ebenso in den
Spulenpaaren III-VII, II-VI und I-V der Abb. 2. Hieraus ergibt sich, daß die Maximalspannung
zwischen je zwei Punkten in der Wicklung gleich der Spannung sein wird, welche in
jeder einzelnen Spule induziert wird. jede Einheit B und C der Gleichstromwicklung
kann in dieser Weise umgruppiert werden.
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Die Abb.3 und 4 zeigen Abwicklungen der in Abb. i und 2 angedeuteten
Wick# 12
lungseinheit C. Die Endverbindungen sind jedoch nur für eine Phase
dargestellt, d.h.
für die Zweige b und b1 der Sterne. Soweit als
möglich, sind in Abb. 3 und 4 dieselben Bezugszeichen wie in Abb. i und 2 benutzt
worden, so daß die Abb.3 und 4 ohne eingehende Erläuterung verständlich sein dürften.
Die freien Enden n- und rt2 sind die Verbindungen zu den neutralen Punkten io und
12 der Abb. i. Abb. 3 zeigt die Zweige. b und bi in der normalen, in Abb. i dargestellten
Schaltung, während Abb.4 die Spulen dieser beiden Zweige gemäß Abb.2 umgruppiert
zeigt. Die Punkte und Kreuze in den die Ständerleiter darstellenden Kreisen der
Abb.3 und 4 geben die Richtung der induzierten Wechselstrom-EMK an, während die
außerhalb der Kreise angebrachten Punkte und Kreuze die Stromrichtung des Erregergleichstromes
angeben. Man kann danach verfolgen, wie die elektromotorischen Kräfte in jedem Zweige
der in Abb. i angedeuteten Verbindung alle dieselbe Richtung haben, während sie
in jedem Zweige der Abb.2 in aufeinanderfolgenden Spulen einander entgegengesetzt
gerichtet sind.
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In Abb. 5 ist eine der Abb. i ähnliche Wicklung dargestellt. Die aus
einer Doppelsternwicklung A bestehende Einheit bildet die Wechselstromwicklung;
zwei ähnliche Einheiten B und C bilden die Gleichstromwicklung. Die Gleichstromerregerquelle
13 ist hier zu den neutralen Punkten i1-7, 8-9, 1o-12 der Einheiten parallel geschaltet,
während sie in Abb. i in Reihe geschaltet war.
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In Abb.5 sind ferner drei Drosselspulen 16, 17 und 18 in den
Leitungen angeordnet, von welchen der erzeugte Wechselstrom abgenommen wird. Die
Drosselspulen werden in diese Leitungen in dem Augenblick eingeschaltet, wo die
Maschine auf die Sammelschienen parallel geschaltet wird. Die Drosselspulen sind
hingegen kurzgeschlossen, wenn die Maschine in Parallelschaltung läuft; zu diesem
Zwecke sind einfache Schalter i9, 20 und 21 vorgesehen. Solche Drosselspulen können
natürlich auch bei der in Abb. i dargestellten Wechselstromwicklung verwendet werden,
ebenso können die Gleichstromeinheiten in Abb. 5 gemäß Abb. 2 umgruppiert werden.
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In Abb.6 ist die Wechselstromwicklung a, b, c und ai, bi, cl
von der gleichen Art wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen. Die Gleichstromerregerwicklung
22 ist hingegen eine auf dem Ständer verteilte, jedoch nicht in alle Nuten verlegte
Wicklung ohne parallele Abzweigungen. Der Erregerstrom wird dadurch verringert,
daß die Erregerwicklung 22 in Reihe mit den neutralen Punkten 11-7 der wechselstromführenden
Wicklung geschaltet wird.
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Die Läuferwicklungen werden vorzugsweise nach dem einfachen kurzgeschlossenen
Kaskadentyp ausgebildet. In den Abb. i und Abb. 2o bis 24 des Patentes 437 343 sind
derartige Wicklungen dargestellt.
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In der Beschreibung sind die Wicklungen beispielsweise für eine Dreiphasenmaschine
beschrieben. Die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt und kann sinngemäß auch
z. B. für Zweiphasenwicklungen verwendet werden.