DE650418C - Im Verhaeltnis 12n:6n:4n:2n: polumschaltbare, 4n polig ausgefuehrte, 36n-nutige Dreiphasentraeufelwicklung - Google Patents

Description

Die normale 4polige Dreiphasenwicklung läßt sich bekanntlich nur in eine 2polige umschalten. Ferner ist eine abnormale 4polige Trommelwicklung mit einer Polumschaltung im Verhältnis 4 : 12 bekannt. Auch ist eine im Verhältnis 12 : 8 : 6 : 4 polumschaltbare Wicklung bekannt, deren Wicklung i2polig ausgeführt ist. Die Erfindung betrifft nun eine von zwölf auf vier Pole umschaltbare Wicklung, die nicht mit der der größten, sondern mit der der kleinsten Polzahl entsprechenden Spulenweite ausgeführt ist. l£s ist nach der Erfindung möglich, die 4 «-polige Träufelwicklung nicht nur im Verhältnis 4 : 2 und 4 : 12, sondern darüber hinaus auch im Verhältnis 4:6, 4 : 20 und 4 : 28 mit hoher Wicklungsausnutzung umzuschalten. Um diese Polzahlen zu erzielen, waren bisher mehrere Wicklungen nötig. Der mit der Erfindung erzielbare technische Fortschritt liegt vor allem darin, daß nunmehr der Drehzahlbereich der Kurzschlußankerinduktionsmotoren bei nur einer Wicklung in weiten Grenzen geregelt werden kann, wobei es besonders vorteilhaft ist, daß diese Regelung gerade an der in der Praxis weitaus gebräuchlichsten, der 4poligen Wicklung möglich ist. In wirtschaftlicher Hinsicht kann auch der bei den einzelnen Schaltungen auftretende Wirkungsgrad nicht günstiger gedacht werden, weil sich die Induktionswerte im Eisen auf idealste Weise regeln lassen. Es ist auch nicht gleichgültig, ob die I2polige Wicklung auf vier Pole oder die 4polige Wicklung auf zwölf Pole "umgeschaltet wird, weil im ersteren Falle nur ein Bruchteil an wirksamer Induktion pro Pol erzeugt wird, während die 4polige Wicklung den Ansprüchen beider Polzahlen voll genügt.

Die lirfindung betrifft im wesentlichsten die Polumschaltungen im Verhältnis 12 n -.Uli : 4« : 2« an einer für die Polzahl 411 in der üblichen Weise ausgeführten 36»- nutigen Dreiphasenträufelwicklung bzw. Einlochwicklung, η ist hierbei eine ganze oder gebrochene Zahl; unter Einlochwicklung ist eine Wicklung zu verstehen, deren Spulenseiten nur eine Nut einnehmen gegenüber der normalen 4poligen Dreiphasenwicklung mit 3<i Xuten, deren Spulenseiten je drei nebeneinanderliegende Xuten einnehmen. Die L'mschaltungen sind in einem Ausführungsbeispiel an einer 4poligen, 36nutigen Dreiphasenträufelwicklung erläutert. Die Wicklung besitzt gemäß Abb. 1 i!-5 Spulen bzw. Wicklungsteile, so daß auf jede Phase sechs Spulen entfallen. Im folgenden ist unter Spule einer ■jener Wicklungsteile und unter Gruppe die pro Polpaar und Phase entfallende Spulenzahl zu verstehen. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf andere Einloch- und !Mehrlochwicklungen anwenden, die eine entsprechend höhere Xutenzahl besitzen. Bei Einlochwicklungen mit größerer Spulenzahl erhöht sich auch die Polumschaltzalil. Beträgt die Spulenzunahme der 4poligen Wicklung

beispielsweise -^-, also von 18 auf 30, so läßt

sich außer den genannten Polzahlen auch die 10- und jopolige Schaltung bilden. Selbst-

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verständlich erhalten die Gruppen der niederen Polzahlen dadurch eine höhere Spulenzahl. Wie ersichtlich, läßt sich auf diese Weise bei genügender Spulenzahl jede gewünschte Polschaltung bilden, sofern sie nicht durch das Doppel der Polteilung (in diesem Falle 8) teilbar ist. Die Polzahlen 8, 16 usw. kommen deshalb nicht in Frage, weil bei der 4poligen Wicklung die eine Spulenseite immer an Stelle entgegengesetzter Induktion liegt. Ebenso ergibt sich sinngemäß die Anwendung auf 4»-poIige Einlochwick-

lungen. Ist η beispielsweise —, dann entsteht

gemäß Abb. 2 eine aus τ8 Nuten bzw. neun Spulen bestehende 2polige Wicklung, die, da sie die Hälfte der 4poligen Wicklung darstellt, naturgemäß auch diejenigen Polzahleu bilden läßt, die auf die Polschaltungen der

4poligen Wicklung mal — entstehen.

Gemäß der Erfindung werden die auf pro Polpaar und Phase entfallenden Gruppen räumlich gleichmäßig auf den Umfang bzw. auf die Spulen der Ausgangswicklung verteilt, wobei die zu einer Gruppe gehörenden Spulen nur dann nutenweise nebeneinander zu liegen kommen, wenn die zu bildende Polzahl ein ganzes Vielfaches der Polteilung beträgt, während sie bei den übrigen Polzahlen einen gegenseitigen Abstand von zwei oder mehr Nuten besitzen. Der erstere Fall mit nutenweise angrenzenden Spulen tritt allerdings nur dann ein, wenn, auf die 4polige Ausgangswicklung bezogen, eine größere Spulenzahl gewählt wird. Besitzt beispielsweise eine 4polige Wicklung 36 Spulen, dann entfallen auf jede Gruppe der I2poligen Schaltung zwei angrenzende Spulen, denn 12 ist ein ganzes Dreifaches von 4. Daraus ergibt sich, daß Polumschaltungen bei der 2poligen Wicklung nur aus angrenzenden Spulengruppen gebildet werden, denn jede höhere Polzahl ist ein Vielfaches von 2. Aber auch hier erlangt die Wicklung erst praktische Bedeutung, wenn eine größere Spulenzahl als in der spoligen Ausgangswicklung (Abb. 2) gewählt wird. Bei 18 Spulen erhält die 6polige Schaltung beispielsweise zwei nebeneinanderliegende Spulen pro Gruppe. Sollten sich die Spulen auf die für eine gewisse Polzahl erforderliche Gruppenzahl nicht ohne Rest einteilen lassen, dann werden die übrigen Spulen auf Phasen und L'mfang gleichmäßig verteilt.

Die i2polige Schaltung nach Abb. 1 benötigt iN Gruppen, so daß auf jede Phase sechs Grupen entfallen. Demgemäß bilden von den 18 Spulen der in Abb. 1 am Ankerumfang dargestellten 4poligen Träufelwicklimg sechs gleichmäßig auf den Umfang verteilte und aus je einer Spule bestehende Gruppen eine Phase. Die einzelnen Gruppen haben demnach einen Abstand von 3<Ί : 6. also sechs Nuten. Diejenigen Spulen, die in diesen Xuten liegen, bilden eine Phase. Phase 1 wird beispielsweise an jene Spulen angeschlossen, die in den Nuten 1, 7, 13 usw. liegen, das sind nach Abb. ι die Spulen i. 4, 7 usw. In den ungeradzahligen Nuten liegen die Spulenanfange, in den geradzahligen die Spulenenden, woraus zu ersehen ist, daß bei einem ("mutigen Abstand nur ungeradzahlige Spulen und damit nur Spulenanfänge in Frage kommen. Der Phasenabstand ist jeweils der gleiche wie bei den bekannten normalen Polschal tuugen.

Die in den Abbildungen unterhalb der Spulenenden angebrachten Striche und Kreuze deuten jeweils den entstehenden Strombelag an, während aus den Dreieckschaltungen in dem Kreisinnern die Spulenverteilung hervorgeht. In den übrigen Abb. 3 bis 8 ist der am Kreisumfang der Abb. 1 und 2 eingezeichnete Spulcnverlauf der Einfachheit haiher weggelassen, während die Spulenanfänge bzw. -enden durch kleine Ringe angedeutet sind.

Die opolige Schaltung entsteht pro Phase durch Bildung von drei gleichsinnig geschal- go teten und auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Gruppen, die aus je zwei Spulen mit einem gegenseitigen Abstand von drei oder zwei Nuten gebildet werden. Um diese drei Gruppen gleichmäßig auf dem l'eklumfaiig zu verteilen, müssen sie um den doppelten Xutenabstand gegenüber der 6gruppigen. i2poligen Schaltung, also um zwölf Nuten. \xrschoben werden. Die Gruppenanfänge der Phase r liegen demnach an jenen Spulenanfangen bzw. Spulenenden, die in den Nuten 1. 13 und 25 eingebettet sind. Da die Nuten ungeradzahlig sind, handelt es sich um. Spulenaufänge, und zwar nach Abb. 3 der Spulen r. 7 und 13. Um die sechs Spulen jeder Phase auf die drei Gruppen gleichm;Vl.iig zu verteilen, entfallen auf jede Gruppe der öpoligen Schaltung zwei Spulen, die nach der Erfindung um drei oder zwei Nuten gegeneinander verschoben sind. Bei ßnutigem Spulenabstand sind es demnach für Phase 1 diejenigen Spulen, die in den Nuten 4. ιό und 28 liegen, und zwar, wie aus Abb. 3 hervorgeht, die Spulen 16. 4 und 10. Die geradzahligen Nutenzahlen deuten bereits an. daß es sich um Spuleueuden handelt, der Strom innerhalb dieser Spulen also gegensinnig verläuft, was im Dreieckschema der Abb. 3 aus den vor den Zahlen befindlichen Minuszeichen hervorgeht. Dadurch sind die beiden Spulen innerhalb jeder Gruppe gegensinnig geschaltet, während die Gruppen unter sich gleich-

sinnig geschaltet sind. Die Phasen haben zueinander einen Abstand von 36 : Q, also vier Xuten, so daß Phase 2 aus den Spulengruppen 3, —18, 9, —f), 15, —12 und Phase 3 aus den Spulengruppen 5, —2, 11, —S und 7, —14 gebildet wird. Die in Abb. 3 dargestellte Schaltung entsteht auch durch gegensinniges Schalten der geradzahligen Gruppen jeder Phase zu den ungeradzahligen des in Abb. 1 gezeigten I2poligen Schemas.

Bei 2nutigem Spulenabstand der opoligen Schaltung bleiben, da ebenfalls drei gleichmäßig verteilte Gruppen vorhanden"sind, die ersten Spulen jeder Gruppe bestehen, während die um zwei Xuten verschobenen zweiten Spulen in ungeradzahlige Nuten zu liegen kommen, und zwar sind das für Phase 1 die Xuten 3, 15 und 27. Da hierin Spulenanfänge liegen, sind auch die beiden Spulen jeder Gruppe unter sich gleichsinnig geschaltet. Xach Abb. 4 erhält somit Phase r die Spulen i, 2, 7, 8, 13, Γ4, Phase 2 die Spulen 3, 4, 9, 10, Γ5, 16 und Phase 3 die Spulen 5, 6, ir, \2, 17 und 18.

Xach dem Vorhergesagten werden die Konstruktionen der übrigen Schaltungen genügend verständlich sein. Die aus zwei gleichsinnig geschalteten Gruppen \·οη je drei Spulen bestehende 4polige Schaltung zeigen die AbI). 5 und (■>, und zwar Abb. 5 mit 2- und Abb. 6 mit 4iiutigem Spulenabstand. Wie in Abb. S gezeigt, entfallen auf Phase 1 der 4po-Hgen Schaltung mit 2uutigem Spulenabstand die Spulen r, 2, 3, 10, ir, 12, auf Phase 2 die Spulen 7, 8, 9, 16, 17, 18 und auf Phase 3 die Spulen 13, T4, 15, 4, 5 und 6. Bei 41111-tigem Spulenabstand (Abb. 6) erhält Phase [ die Spulen r, 3, 5, ro, 12, 14, Phase 2 die Spulen 7, 9, 11, id, 18, 2 und Phase 3 die Spulen 13, 15, 17, 4, 6 und 8. Aus verständlichen Gründen wurden die Phasenanfänge genau wie bei der i2poligen Schaltung um den doppelten Phasenabstand verschoben, damit eine direkte Umschaltung auf die halbe Polzahl möglich ist.

Werden die beiden Gruppen jeder Phase der in Abb. 5 und 6 gezeigten 4poligen Schaltungen gegensinnig zueinander geschaltet, dann entstehen die entsprechenden, in den Abb. 7 und 8 dargestellten 2poligen Schaltungen. - Der gleiche Effekt tritt selbstverständlich auch dann ein, wenn eine Speisung der 4poligen Schaltung in den Gruppenmitten erfolgt.

Mit diesen Polumschaltungen ist der Polzahlbereich der 4poligen, 30nutigen Träufelwicklung noch nicht erschöpft. Schaltet man die mittleren Spulen jeder Gruppe der in Abb. 5 gezeigten 4poligen Schaltung mit -'nutigein Spuienabsiand gegensinnig zu den äuÜeriMi, dann entsteht ein jopoliges Feld, während bei der in Abb. Ci mit 4nutigem Spulenabstand veranschaulichten 4poligen Schaltung auf die gleiche Weise ein 28poliges Feld entsteht.

Bei der 2poligen Wicklung, also bei η = —,

liegen die Umschaltverhältnisse insofern etwas günstiger, weil die Induktion der Spulenseiten in einem Abstand von 4 :4 Polen gleich ist und weil jede dieser Polzahlen ein ganzes Vielfaches der Polteilung ist, wodurch die Gruppen aus angrenzenden Spulen gebildet werden. Das Schema in Abb. 2 zeigt die 6polige Schaltung mit neun Spulen. Sie entsteht analog aus der in Abb. 1 gezeigten und aus der T8;i-spuligen, 4H-poligen Träufelwicklung hergestellten r2n-poligen Schaltung

dadurch, daß für n = — gewählt wird. Da-

Ί oO

durch ergibt sich selbstverständlich eine 9spulige, 2polige Wicklung mit 6po1iger Schaltung.

Ebenso wichtig wie die Umschaltungen selbst ist auch eine einfache Verbindungsanordnung mit einfacher Schaltanordnung. Zwei Polzahlen lassen sich verhältnismäßig leicht umschalten, während sich bei Herstellung mehrerer Polzahlen die Verbindung schwieriger gestaltet. Abb. 9 zeigt eine Schalt- und Kontaktanordnung, die sehr vorteilhaft ist. Sie ist in Kreisform dargestellt, kann aber auch gestreckt oder ringförmig ausgeführt werden. Sie bezieht sich auf die 4polige, 36nutige Wicklung und läßt die Polschaltungen im Verhältnis 20 : 12 : 6 : 4 : 2 ohne irgendwelche Kontaktkreuzungen zu und ist so angeordnet, daß bei jeder Weiterschaltung die für die betreffende Polzahl günstigste Induktion im Eisen entsteht. Die Kreise stellen die Kontakte vor und die darüberstehenden Zahlen geben die Xuten an, , in die die 18 Spulen gebettet sind. Die Doppelzahlen besagen, daß hier eine Verbindung zweier Spulen vorliegt, und zwar ist jeweils ein Spulenende mit dem gegenüberliegenden Spulenanfang verbunden. Dadurch wird die erforderliche Kontaktzahl wesentlich herabgesetzt.

Verbindet man die Kontakte 32 mit 17, 12 mit 33, 2S mit 13, 4 mit 25, 24 mit 9, 8 mit no 29, dann verbleiben die Kontakte 5, 21 und 1 als Phasenanfänge und die Kontakte 20, 36 und 16 als Phasenenden. Es ist die I2polige Schaltung in Hintereinanderschaltung aller Spulen entstanden. Verbindet man die Kontakte 5, 7 —34, 32 und 17, 14 —23, 8 und 29, 26—35, 20 und 21, 11 —2, 12 und 33, 18—27, 24 und 9, 30 —3, 36 und 1,15 —(>, 28 und 13. 10—19. 4 und 25, 22—31, rf) untereinander zu je dreien, wie in der Reihenfolge angeführt, und schließt die Phasen wiederum an 5, _M und ι an, so entsteht die fipnligo Dreieck-

schaltung in Parallelschaltung zweier Spulen. Die 4polige Dreieckschaltung in Parallelschaltung dreier Spulen wird durch Zusammenschalten von je sechs Kontakten in der nachfolgenden Reihenfolge gebildet, und zwar: 32. 17, 12, 33, 2-8, 13 und 4. 25, 24, 9, 8, 29 und 20, 5, 36, 21, 16, i. An jede der entstandenen drei Gruppen wird eine Phase angeschlossen. Wenn nun die noch frei gebliebenen Kontakte der Doppelzahlen senkrecht verbunden und an je eine Phase angeschlossen werden, dann entsteht mit Verbindung aller übrigen Kontakte die aus sechs parallel liegenden Spulen gebildete 2polige Sternschaltung.

Selbstverständlich kann die Kontaktanordnung und Zahlenreihenfolge etwas ab-■ weichend sein, wie sich auch die einzelnen Schaltungen nach den gewünschten Induktionswerten richten können. Ebenso gut kann auch die normale 4polige Schaltung Verwendung finden, wenn keine Umschaltung auf zwei Pole verlangt wird. In jedem Falle bleiben aber immer die Enden der halben Spulenzahl mit den Anfängen der diesen gegenüberliegenden dauernd verbunden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Im Verhältnis 1271 : 611 :41t: zn polumschaltbar e, 4Ji-polig ausgeführte, 36«- nutige Dreiphasenträufelwicklung mit räumlich gleichmäßiger \^erteilung der auf eine Polzahl und Phase entfallenden und aus 6«Spulen bestehenden Gruppen, dadurch gekennzeichnet, daß bei 12 «- poliger Schaltung 611 gleichsinnig ge- 3ί schaltete Gruppen, bestehend aus je einer Spule (Abb. 1), bei 6 B-poliger Schaltung 3 η gleichsinnig geschaltete Gruppen, bestehend aus je zwei Spulen mit drei oder zwei Nuten Abstand (Abb. 3 und 4), bei 4c 4;i-poliger Schaltung 211 gleichsinnig geschaltete Gruppen, bestehend aus je drei Spulen mit zwei oder vier Nuten Abstand (Abb. 5 und 6), bei 2«-poliger Schaltung 2 η gegensinnig geschaltete Gruppen, be- 4ί stehend aus je drei Spulen mit zwei oder vier Nuten Abstand (Abb. 7 und 8), eine Phase bilden.
2. 2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 4polige Schaltung 5c mit 2nutigem Spulenabstand dadurch in eine 2öpolige umgewandelt wird, daß die mittleren Spulen jeder Gruppe gegensinnig zu den äußeren geschaltet werden und daß auf die gleiche Art bei der 4poligen 5ί Schaltung mit 4nutigem Spulenabstand ein 2Spoliges Feld gebildet wird.
3. 3. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschaltung aller Polzahlen die Spulenenden mit den Anfangen der jeweils gegenüberliegenden Spulen dauernd verbunden bleiben.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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