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Maschine zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener
Frequenz bei gleicher oder verschiedener Phasenzahl oder auch zur Frequenzumformung
Die Erfindung betrifft eine Vereinfachung der im Hauptpatent 372 39ö beschriebenen
Maschine zur Umformung oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener
Frequenz bei gleicher oder verschiedener Phasenzahl. Sie kommt in erster Linie für
Doppelstromerzeuger in Betracht, kann aber auch bei Umformern Verwendung finden.
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Nach dem Hauptpatent soll ein unabhängiges Arbeiten für die verschiedenen
Frequenzen dadurch ermöglicht werden, daß die Maschine zwei getrennte und in besonderer
Weise ausgebildete Wicklungen erhält. Man kann nun aber auch mit einer einzigen
gemeinsamen induzierten Arbeitswicklung für die verschiedenen Wechselströme auskommen,
indem man für jeden Wechselstrom ein System von Anschlußpunkten anbringt und die
Wicklungsanordnung so trifft, daß in bezug auf diese Systeme die im Hauptpatent
gestellten Bedingungen erfüllt sind. Es soll also die Wicklung zwischen den Anschlußpunkten
für den Strom hoher Frequenz bei ungeradem Polzahlverhältnis (a n+ i) : i aus Gruppen
von (a n + i) um j e eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernt liegender,
in Reihe geschalteter Stäbe zusammengesetzt sein und sich andererseits zwischen
den Anschlußpunkten für den Strom niederer Frequenz auf lauter Gruppen von zwei
um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe liegenden
Stäben, zurückführen lassen.
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An sich ist in einem älteren Patent bereits vorgesehen, bei derartigen
Maschinen eine gemeinsam induzierte Wicklung für die beiden Ströme verschiedener
Frequenz zu benutzen. Die Erfindung liegt demgegenüber in der besonderen Ausführung
der Arbeitswicklung, wonach diese mit Anschlußpunkten für jeden der Wechselströme
versehen wird und die Anschlußpunkte für den einen Wechselstrom jeweils zugleich
Punkte gleichen Potentials für den anderen sind. Auf diese Weise wird es ermöglicht,
daß die in der Wicklung selbst übereinandergelagerten Wechselströme verschiedenerFrequenz
außerhalb der Wicklung, ohne daß es dazu noch irgendwelcher besonderen Mittel bedarf,
getrennt auftreten. Bei einem Doppelgenerator beispielsweise kann man also unmittelbar
an der Maschine sowohl den Wechselstrom höherer als den Wechselstrom geringerer
Frequenz für sich abnehmen.
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Als Ausführungsbeispiel ist in Abb. i zunächst eine einphasige Wicklung
dargestellt unter der Annahme, daß die Maschine für
den Wechselstrom
geringer Frequenz zweipolig, für den Wechselstrom hoher Frequenz sechspolig ist,
das Polzahlverhältnis also 3 : i beträgt. Die Wicklung besteht aus zwei Gruppen
von sechs um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernt liegenden
Stäben, die in der Reihenfolge 1-2-3-4-5-6-12-i-i-ro-9-8-7 miteinander verbunden
sind. Die Stromrichtungen sind durch Pfeile bezeichnet, und zwar beziehen sich die
ausgezogenen Pfeile auf den Strom geringer Frequenz, die gestrichelten Pfeile auf
den Strom hoher Frequenz. Der Strom hoher Frequenz i, wird zwischen den Punkten
A, D einerseits und zwischen den Punkten B, C andererseits abgenommen, durchfließt
also die Wicklung in zwei parallelen Zweigen, von A aus über i-2-3-4-5-6
nach B _ und von D
aus über 7-8-g-io-ii-i2 nach C. An der Mitte des
Wicklungszweiges A-B liegt der Anschlußpunkt 31, und an der Mitte des Zweiges D-C
der Anschlußpunkt N für den Strom niederer Frequenz i2. Dieser durchströmt
auch seinerseits die Wicklung in zwei parallelen Zweigen, von .denen der eine durch
die Stäbe io-il-i2-6-5-4 und der andere durch die Stäbe 9-8-7-i-2-3 gebildet wird.
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Der Aufbau und die Wirkun.gs-,veise der Wicklung entsprechend der
Abb. i ist in den Abb.2 bis 6 näher erläutert. Abb.2 zeigt zunächst eine Wicklung,
die aus zwei Gruppen von drei um j e eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten
Stäben besteht, wobei die beiden Gruppen selbst gegeneinander um 36o° elektrisch
verschoben sind. Jede dieser Gruppen A, B,_ bzw.°C, -D, ergibt, wie im I@auptpatent
nachgewiesen ist, zwar eine Spannung hoher Frequenz, dagegen keine Spannung niederer
Frequenz. Durch die Hintereinanderschaltung zweier -derartiger um 36o° elektrisch
gegeneinander verschobener Gruppen wird aber zugleich das Entstehen einer Spannung
hoher Frequenz verhindert, denn die in den Stäben 1-2-3 induzierten Spannungen werden
durch die in den Stäben 4-5-6 induzierten Spannungen vällkommen ausgeglichen. Werden
dagegen alle sechs Stäbe so angeordnet, daß sie um je eine Polteilung voneinander
entfernt sind, so ergibt eine Hintereinandersahaltung eine Verdoppelung der Gruppe
A,-B". und es tritt demgemäß eine Spannung hoher Frequenz von doppelter Größe auf.
Berücksichtigt man dies, so ergibt sich, daß die in Abb. 3 veranschaulichte Wicklung
wohl einen Strom hoher Frequenz, dagegen nicht einen Strom niederer Frequenz liefern
kann. Diese Wicklung besteht aus sechs um je eine Potteilung Aes Feldes hoher Polzahl
entfernten in Reine liegenden Stäben, die in der Reihenfolge 1-2-3-d--5-6 miteinander
verbunden sind. Die Besonderheit der Wicklung liegt in der Wah des Wickelschrittes,
der drei Polteilunger ,des Feldes hoher Polzahl beträgt. Die Wick. Jung nach Abb.
3 ist aber nichts anderes ah die eine der beiden parallelen Zweigwicklungen des
Stromes i, in Abb. i, wie in Abb. z, durch Auseinanderziehen dieser Wicklunz noch
besonders deutlich veranschaulicht ist Es liefert also weder die Zweigwicklung A-b
noch auch die Zweigwicklung C-D eine Spannung niederer Frequenz, wohl aber eine
solche hoher Frequenz. An den Enden der beiden Zweigwicklungen, d. h. an den Punkten
A, D einerseits und B, C andererseits, wird demgemäß ein reiner Strom der
hohen Frequenz abgenommen. Zwischen den Punkten M, N dieser Wicklung hingegen besteht
keine Spannung hoher Frequenz, wohl aber eine Spannung niederer Frequenz. Jeder
der zwischen diesen Punkten liegenden beiden Wicklungszweige entspricht nämlich
:der Abb. 5. Es sind also darin sechs _ Stäbe vorhanden, -die sich in zwei Gruppen
von -drei um je eine Polteilung es Feldes hoher Polzahl entfernten Stäben i2-2-3,
io-ii-i zusammenfassen lassen, wobei die beiden Gruppen hintereinandergeschaltet
und um 36o° elektrisch gegeneinander verschoben sind. Eine derartige Wicklung ergibt,
wie an Hand der Abb. 2 gezeigt wurde, keinen Strom hoher Frequenz. Durch die besondere
Ausbildung der Wicklntngen wird aber erreicht, daß im Gegensatz zur Abb. 2 zwischen
den Punkten M und 1V eine Spannung niederer Frequenz auftritt. In der Tat
läßt sich die Zweigwicklung zwischen M und N in drei Gruppen i2-3, 2-i1, io-i von
je zwei um eine geradeZahlvonPölen d.es,Feldes hoher Polzahl entfernt liegenden
Stäben zerlegen, wie dies nachdem Hauptpatent für die Wicklung des Stromes niederer
Frequenz erforderlich ist. Die Richtung der induzierten' Spannung ist in Abb. 6
angedeutet, und .es ergibt sich daraus, daß wirklich in sämtlichen Stäben die induzierten
Spannungen gleichgerichtet sind.
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In der Abb. 7 ist schließlich das vollständige Schema einer Wicklung
dargestellt für eine Maschine, ,die gleichzeitig beispielsweise 5operiodischen Drehstrom
und - 16'/,periodischen Einphasenstrom erzeugen soll. jede Phase a, b, c
des Drehstromes wird an zwei Anschlußpunkten A-A" B-B, C-C, abgenommen, zwischen
denen eine nach den vorstehenden Grundsätzen aus zwei parallelen Zweigen aufgebaute
Wicklung liegt. In jeder Phase sind dabei die Mitten der parallelen Zweigwicklungen
angezapft, und zwar ist der Anzapfungspunkt Na der Phase a mit dem Anzapfungspunkt
Mb der Phase b und der Anzapfungspunkt Nb der Phase b mit dem Anzapfungspunkt
M, der Phase c verbunden.
Die Stromkreise für den i621gperiodischen
Strom sind also hintereinandergeschaltet, und dieser kann in den Punkten N, und
Ma abgenommen werden.
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Die Wicklung braucht bei einer Stromerzeugermaschine nur für den vollen
Wert des einfachen Stromes bemessen zu werden, da mit Rücksicht auf .die Antriebsmaschine
nur ein schwacher Strom niederer Frequenz entnommen wird, wenn der Strom hoher Frequenz
stark ist, und umgekehrt.