DE696880C - Mehrfachparallelschaltung von Wechselstromwellenwicklungen - Google Patents

Description

Es- ist bekannt, bei Wechselstrotnwellenwicklungen Mehrfachparallelschaltung anzuwenden, um bei großen Strömen den Querschnitt der Nutenleiter herabzusetzen. Dabei ist man bestreit gewesen, die in den einzelnen parallel geschalteten Wicklungsteilen induzierten Spannungen einander gleichzuhalten. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Polzahl zur Zahl der parallelen Zwerge in einem ganzzahligen Verhältnis steht. Dadurch ist die Möglichkeit parallel zu schalten, besonders bei Bruchlochwicklungen, sehr eingeengt, während bei Ganzlochwicklungen wenigstens dann noch eine größere Vielseitigkeit in der Bildung paralleler Zweige besteht, wenn die Nutzahl je Pol und Phase in einem ganzzahligen Verhältnis zur Polzahl steht. Um dieser Einschränkung zu entgehen, hat man geringe Spannungsabweichungen in den

so parallel geschalteten Leiterteilen in Kauf genommen und damit eine größere Auswahl, parallele Zweige zu bilden, erreicht. Insbesondere wurde es dadurch möglich, mehr parallele Zweige zu bilden, als Pole vorhanden sind; dann aber bestand ein !ganzzahliges Verhältnis zwischen der Zahl der parallelen Zweige und der Polzahl. Durch die Erfindung soll eine größere Auswahl in der Anzahl der "" Zweige ermöglicht werden, um von diesen Bindungen loszukommen.

Die Erfindung ergibt eine neue Beziehung zwischen Schrittweite ze; und Nutzahl je Pol

und Phase I —jund besteht darin, daß die Wicklung der Beziehung 2ps(w —· m · — J = 2a genügt, wobei weder das Verhältnis ^

ZCl

noch

das Verhältnis eine ganze Zahl ist. 2p bedeutet hierbei die Polzahl, s die Zahl der Stäbe je Nut, w die Schrittweite, — die Nutzahl je Pol und Phase, m die Phasenzahl und 20 die Zahl der Zweige. Die neue Schaltung ist insbesondere auch für Bruchlochwicklungen brauchbar.

Die 2a-Zweige können für gleich große

oder ungleich große Spannungen ausgelegt werden. Sie können phasengleich oder um gewisse Winkelphasen gegeneinander verschoben sein. Haben alle 2a-Zweige dieselbe Spannung, so können sie parallel geschaltet werden. Dieser Fall ist in Fig. ι der Zeichnung für eine Einstabwicklung mit 2a — io und für um gewisse Winkelphasen gegeneinander verschobene Zweige dargestellt. Man kann aber auch gleichphasige Zweige hintereinanderschalten, so daß Stränge gleich großer Spannung entstehen, und die so· gebildeten Stränge parallel legen, wie Fig. 2 für dasselbe Beispiel zeigt. In beiden Fallen bleiben die Winkelabweichungen bestehen. Man kann aber auch Zweige mit verschiedenen Phasenwinkeln so hintereinanderschalten, daß die so gebildeten Strange nahezu oder ganz gleiche Phasen erhalten, und die

ao Stränge einander parallel legen, wie die Fig. 3 und 4 veranschaulichen. In diesen Fällen weichen die Spannungen der Stränge in ihrer Größe etwas voneinander ab. Fig. s zeigt noch ein Beispiel mit Zweigen

s5 ungleich großer Spannung, bei dem je zwei Zweige ungleicher Spannung hintereinandergeschaltet sind.

Bei bestimmten Nutungen ist es zweckmäßig, nicht alle Nuten zu bewickeln, um die Spannungen der einzelnen Zweige möglichst einander anzugleichen.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden, das zeigt, wie bei zehn Polen eine dreifache Parallelschaltung möglich ist.

Gewählt werde eine Drehstrom-Zweistab-Wellenwicklung mit — = 2^J/₅ Nuten je Pol

und Phase, das sind I2^s/_g Nuten je Pol.

<o Wählt man als Schrittweite zv =12 Nutteilungen, so bleibt man vom Erregerfeld aus gesehen mit jedem Schritt um ³/₅ Nutteilungen gegenüber dem vorausgehenden Leiter zurück. In dieser Weise sind in Fig. 6 die Leiter fortlaufend in die bekannte Ersatzpolteilung eingetragen. Ausgehend von dem Oberstab der Nut 67 gelangt man beim Fortschreiten um zwölf Nutteilungen nach dem Unterstab der Nut 79, dann nach dem Oberstab der Nut 91 usf. bis zum Oberstab der Nut 55 und hat dann einmal die ganze Ersatzpolteilung durchlaufen. Von dem Oberstab der Nut 55 gelangt man weiter nach dem Unterstab der Nut 67, von da nach dem Oberstab der Nut 79 usf. bis zum Unterstab der Nut 55. Der nächste Schritt führt wieder zum Ausgangspunkt, dem Oberstab der Nut 67, zurück. Die Wicklung hat sich also nach zweimaligem Durchlaufen der Ersatzpol teilung geschlossen. Dies sei der Wicklungsring .^₁. In der gleichen Weise bildet man den Wicklungsring A₁, dessen Leiter gegenüber dem ersten um fünf Pole, gleich 5-12,6 = 63 Nuten verschoben sind. Durch die Leiter der ■' Ringe A₁ und A₂ werden nur ¹^ aller verfügbaren Nuten beansprucht. Die übrigen %»Nuten werden besetzt durch vier weitere Wicklungsringe B₁, B₂ und C₁, C₂, deren Leiter gegenüber denen der Ringe A₁, A_z um + ¹Z₅ Nutteilung phasenverschoben sind. Jeder Wicklungsring besitzt je Ersatzpolteilung 21 Leiter; diese lassen sich bequem auf die drei Phasen aufteilen, ohne daß Fehlleiter vorgesehen werden müßten. Aus Zweckmäßigkeitsgründen werden die Wicklungsringe so auf- geteilt, daß abwechselnd Zweige mit ungleichen Spannungen, und zwar entsprechend 2*/₃ + ι und 2¹^ — ι Leiter entstehen. Man erkennt ohne weiteres, daß je Phase zwölf Zweige entstehen, und zwar sechs mit je acht und sechs mit je zwölf Leitern. Der Ring A₁ enthält einen Zweig a_lg mit den Leitern 67-69-91-103-115-1-13-25 und: einen Zweig a_lft mit den Leitern 79-91-103-115-1-13. Der erste Zweig führt also eine größere Spannung als der zweite Zweig. Entsprechend enthält der Ring A₂ zwei Zweige a_2g und a_2k mit den-'selben voneinander verschiedenen Spannungen. Entsprechend ergeben sich aus den Ringen B₁, B₂, C₁, C₂ die Zweige 6_1?, b_lk, h_2g, 90-, t>2k> ^cigj ^cik> ^C2gj c_gÄ. Die Zweige mit der Bezeichnung α sind alle einander gleichgerichtet, ebenso sind dies die Zweige mit der Bezeichnung & für sich und entsprechend die Zweige c für sich, wobei zwischen der Riehtung der Zweige b und α ein Winkelunterschied -|- ε und zwischen c und α ein Winkelunterschied —ε besteht, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, in der der Winkel f der Deutlichkeit wegen stark übertrieben, dargestellt ist. Die großen und die kleinen gleichphasigen Zweige werden nunmehr zu Gruppen vereinigt, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Die Gruppen werden, wie in Fig. 9 dargestellt, zu Strängen vereinigt, wobei zwei Stränge aus Gruppen verschiedenen Winkelunterschiedes so zusammengesetzt sind, daß ein Winkelunterschied zwischen den Strängen vermieden wird.

In dem Diagramm (Fig. 9) sind auch die no resultierenden Spannungen U₁, U₂, U%, die mittlere resultierende Spannung U und die zwischen diesen Spannungen bestehenden Differenzspannungen M₁, U₂ und M₈ eingezeichnet. Die Ausgleichströme ergeben sich aus us

*'==—,worin χ der induktive Widerstand

eines Zweiges ist (der Ohmsche Widerstand ist hierbei vernachlässigt). Die Ausgleichströme sind hier reine Blindströme, die bei normaler Belastung der Maschine praktisch vernachlässiigbar sind.

Zur näheren Erläuterung mag das Beispiel noch zahlenmäßig behandelt werden. Dabei sei die Spannung des ersten Stranges U₁

_s = 100%. Dann wird, da ε = -!%· — ^l8° = 2^e/₇°el. ist, ^S"

3 · 21

U₂ =>U_a = 100-cos 2%% = 99,876%. Die resultierende Spannung U wird U₁+ U₂ + U₃

U =

= 99,917%·

Die Ausgleichsspannungen werden U₁ = U-U₁ = —0,083%, U₂ — W₃ — U — U₂ = 0,041%. Der Ausgleichstrom des ersten Stranges ist i_x = — 100 — J_n ⁰I₀, worin e die Reaktanz-

spannung in Prozent und /„ der Nennstrom, der Maschine geteilt durch die Zahl der parallelen Zweige bzw. Stränge ist.

Setzt man als Reaktanzspannung e — 12% ein, so wird

h c n/ h h n/

-f- = 0,69 % ;■—=-j- = — 0,345 ⁰I₀-

Diese Werte sind so klein, daß" bei Belastung die Ströme der drei einzelnen Zweige praktisch gleich sind..

Fig. 10 zeigt für das behandelte Beispiel die Schaltung einer Phase.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrfachparallelschaltung von Wechselstromwellenwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Beziehung ps Iw — m — J =.2 α genügt, wobei weder

das Verhältnis — noch das Verhältnis — ia ip

eine ganze Zahl ist und 2 p die Polzahl, j die Zahl der Stäbe je Nut, wdie Schrittweite, — die Nutzahl je Pol und Phase,

m die Phasenzahl und 2 a die Zahl der Zweige bedeuten.

2. Mehrfachparallel'schaltumg nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche 2 α-Zweige parallel geschaltet sind.

3. Mehrfachparallelschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Zweige in Reihe geschaltet sind und diese Reihenschaltungen parallel liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen