DE649068C - Laeufer fuer polumschaltbare Synchronmaschinen - Google Patents

Description

Es ist bereits bekannt, Synchronmaschinen, z. B. Synchronmotoren, polumschaltbar auszuführen. Bei den bisher bekannten Maschinen mit ausgeprägten Polen ergeben sich jedoch ■5 außerordentlich Ungünstige Feldverhältnisse. Um eine günstigere Feldkurve zu erhalten, hat man bereits vorgeschlagen, die Maschinen mit einer verteilten Erriegerwicklung auszuführen und in ähnlicher Weise wie bei polumschaltbaren Asynchronmotoren die verteilte Wicklung für verschiedene Polzahlen umzuschalten.

Die Wicklung kann dabei, ähnlich wie es bei polumschaltbaren Asynchronmotoren bekannt ist, so ausgeführt werden, daß sie in zwei durch getrennte Spulengruppen gebildete Wicklungsteile unterteilt ist, von denen nur in dem einen bei der Polumschaltung die Stromrichtung geändert wird.

Eine derartige Wicklung ist in den Fig. 1 ■und 2 der Zeichnung veranschaulicht. In Fig. ι ist in zwei Zeilen übereinander" der Strombelag für die beiden den verschiedenen Polzahlen zugehörigen Schaltungen angegeben, und zwar in der* ersten Zeile für eine I2polige Schaltung, in der zweiten Zeile für eine ι ο polige Schaltung. Die Polarität ist durch die Strichart sowie zugeordnete Pfeile gekennzeichnet.

In der dritten Zeile sind diejenigen Bereiche der Wicklung herausgezeichnet, die bei den beiden Schaltungen einen verschiedenen Stnombelag haben müssen. Alle Leiter, die innerhalb dieser Bereiche liegen, können zu der den einen Wicklungsteil bildenden Spulengruppe zusammengefaßt werden. Unmittelbar darunter ist in der vierten Zeile die Wicklung selbst .schematisch angedeutet^ die ausgezogenen Linien stellen die Leiter und Wickelköpfe des nicht umzuschaltenden Wicklungsteiles, die gestrichelten Linien die Leiterstäbe und Wickelköpfe des je nach der Schaltung in verschiedener Richtung eingeschalteten Wicklungsteiles dar.

In Fig. 1 ist das allgemeine Schaltungs- 45 schema für die Umschaltung dargestellt. In dieser Figur bedeutet I den nicht umzuschaltenden Wicklungsteil und II den umzuschaltenden Wicklungsteil. Diese beiden Wicklungsteile sind zu je zwei Schleifringen 3 geführt. Für die Umpolung des Wicklungsteiles II ist der Umschalter 4 vorgesehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, polumschaltbare Läuferwicklungen für Synchronmaschinen dieser Art so auszubilden, daß eine möglichst sinusförmige, von Oberwellen freie Läuferfelderregerkurve vorhanden ist. Dies ist nämlich bei polumschaltbaren Generatoren von ganz besonderer Bedeutung, weil in der Regel auch die Polumschaltung im Ständer eine Verschlechterung der Ankerfelderregerkurven zur Folge hat.

Nach der Erfindung wird die in einzelne Zweige unterteilte Trommelwicklung des Läu-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Josef Tittel in Berlin-Lübars.

049068

fers einer polumschaltbaren Synchronmaschine deren einer Zweig bei der Polumschaltung seinen Schaltsinn ändert, derart ausgebildet daß die einzelnen Wicklungszweige so viel Polnuten umfassen, daß in allen Schaltungen, jedem einzelnen Pol derselbe in bezug aiii die Polmitte symmetrische Strombelag zugeordnet ist, und werden die Leiter der Wick lungszweige abwechselnd zu Gruppen zusammengefaßt, die gegeneinander um ein im Hinblick auf die zu unterdrückenden Oberwellen bestimmtes Maß versetzt sind. Die den ver schiedenen versetzten Gruppen zugeordneten Leiter können dabei entweder nebeneinander oder bei Mehrschichtwicklungen in verschiedenen Schichten untereinander angeordnet werden, wobei die beiden Schichten der Wicklung in sich in gegeneinander versetzte Gruppen unterteilt sein können. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. In der ersten Reihe ist der Strombelag der Wicklung dargestellt. Würde man von der erfindungsgemäß vorgesehenen Versetzung der Leitergruppen absehen, so »5 würde sich eine dreieckförmige Felderregerkurve ergeben, welche beträchtliche Oberwellen zur Folge hat. Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch vermieden, daß zunächst, wie in der zweiten Zeile angedeutet ist, der Strombelag auf zwei Leitergruppen verteilt wird. Diese Leitergruppen werden dann, wie aus der dritten Reihe der Fig. 4 hervorgeht, gegeneinander um das Maß ν versetzt, wodurch, sich eine erhebliche Verbesserung der Feldkurve ergibt, und zwar ergibt sich auf Grund von Berechnungen, daß sich die Oberwellen der Feldkurve durch eine Versetzung um das Maß ν für die eine Polzahl p_L im Vei-

hältnis sin

in (v— ·- ) :

i für die zweite

Polzahl/λ, im Verhältnis

is sin (ν- ·^—-) : ι

verringern.

Hierin bedeutet ν ebenso wie in den folgen-

*5 den Formeln die Ordnungszahl der jeweils betrachteten Oberwellen, -^p₁ und -Cp₂ bedeuten die Polteilungen der Wicklung bei den verschiedenen Polzahlen. Auf Grund der angegebenen Formeln kann man einen Wert der Versetzung ermitteln, durch den für eine der beiden Polzahlen eine Oberwelle völlig unterdrückt wird. Auch, bei der anderen Polzahl wird die Oberwelle, wie aus den Formeln hervorgeht, in erheblichem Maße unterdrückt.

Die Anordnung nach der Erfindung kann noch wesentlich dadurch verbessert werden, daß neben der Versetzung der Leitergruppen der Wicklung noch zusätzlich eine Sehnung angewendet wird. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 5 dargestellt, das sich auf eine Zweischichtwicklung bezieht. Hierin ist zunächst der Strombelag der einzelnen beiden Schichten unter Anwendung einer Versetzung ν dargestellt. Die ersten beiden Reihen der ' FJgur zeigen die Verteilung des Strombelages in, den beiden Schichten. Diese beiden Schich-■'ipft sind hier mit einem Wickelschritt, der v«n der Polteilung abweicht, miteinander verbunden, so daß sich, wenn man die beiden Schichten hinsichtlich ihrer relativen Lage zur Mitte der Polteilung betrachtet, eine Versetzung der beiden Schichten gegeneinander ergibt. Auf diese Weise wird eine wesentliche Verbesserung der Feldkurve erreicht, wie die dargestellte Kurvenform ohne weiteres zeigt, und zwar für die beiden Schaltungsmöglichkeiten, die hier angenommen sind, nämlich, daß die Polzahl 8 bzw. 10 beträgt. Die sich für die beiden Polzahlen ergebenden Verhältnisse sind in der Fig. 5 übereinander dargestellt.

In der erläuterten Weise kann man Feldkurven erhalten, die praktisch für beide Schaltungen sinusförmig und den Feldkurven einer Schenkelpolmaschine gleichwertig sind. Der Wicklungsfaktor einer gesehnten und versetzten ZweischichtwicKlung ist

= sm v

π s

• sm ν —

π ζ

sm ν

π Tp₁ —r 2 τ

π ζ ν

2 T

. ζ , π S . π Tp₁ — ι.·

fw_v = · sin ν · sm ν ^f-^t

ην 2 Tp₁ 2 Tp₁

,. ζ . π S .π Tp₂ — f

f W₁,, = "Sinji · sm ν —

π ν 2 Tpo 2 Tp₂

Bei Sternschaltungsmaschinen wird die dritte Oberwelle von selbst unterdrückt, so daß in erster Linie die 5. und 7. Oberwelle bei der Ausbildung der Wicklung selbst zu berücksichtigen ist. Man kann also die Versetzung dann so wählen, daß in bezug auf die eine Polzahl etwa die 5. Oberwelle vollständig unterdrückt wird, und die Sehnung so wählen, daß etwa in der anderen Schaltung die 7. Oberwelle unterdrückt wird, wodurch in beiden Schaltungen beide Oberwellen nahezu vollständig beseitigt sind.

Die Anwendung des Erfindungsgedanfcens ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere kann die PoI-umschaltbarkeit nicht bloß zwischen zwei beliebig gewählten Polzahlen, sondern im Bedarfsfalle sinngemäß auch für drei oder doch mehrere Schaltungen mit verschiedenen Polzahlen angewendet werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Läufer für polumschaltbare Synchronmaschinen mit in einzelne Wick-

   lungszweige unterteilter, in Nuten angeordneter Trommelwicklung, von der ein Zweig bei der Bolumschaltung den Schaitsinn umkehrt, dadurch gekennzeichnet,;. daß die einzelnen Wicklungszweige so viel Piobmten umfassen, daß in allen Schaltungen jedem einzelnen BoI derselbe in bezug auf die Bolmitte symmetrische Stnombelag zugeordnet ist, und daß die Leiter der Wicklungszweige abwechselnd zu Gruppen zusammengefaßt sind, die gegeneinander um iein im Hinblick auf die zu 'unterdrückenden Oberwellen bestimmtes Maß versetzt sind.
2. 2. Läufer nach Anspruch, r, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mit einem von der Polteilung um ein im Hinblick auf eine zu unterdrückende Oberwelle bestimmtes Maß abweichenden Wicklungsschritt ausgeführt ist.
3. 3. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schichtender Wicklung in sich in gegeneinander versetzte Gruppen unterteilt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen