DE700931C - Mehrphasenhochfrequenzgenerator - Google Patents

Description

Hochfrequenzgleichpolgeneratoren nach'dem Induktionsprinzip, bei denen die Anker- und Erregerwicklung im feststehenden Teil untergebracht sind und der Läufer genutet ist, um die gewünschten Hochfrequenzschwingungen zu erzeugen, sind bekannt. Die Eigenart derartiger Maschinen wird am treffendsten ausgedrückt durch die Bezeichnung: eine Nut pro Pol und Phase, so daß beispielsweise für

ίο eine gegebene Frequenz und Drehzahl eine zweiphasige Maschine die zweifache und eine dreiphasige Maschine die dreifache Zahl von Ankernuten erfordert wie eine einphasige Maschine. Diese vergrößerte Nutenzahl kann im allgemeinen am inneren Umfang des Ständers nur dann untergebracht werden, wenn der Durchmesser des letzteren entsprechend vergrößert wird, was jedoch größere Wicklungs- und mechanische Verluste sowie höhere Kosten der Maschine bedingt.

Eine andere Ausführungsmöglichkeit, bei der die Wicldungs- und mechanischen Verluste nicht vergrößert werden, besteht darin, entsprechend der Phasenzahl eine Anzahl von Einphasenläufern hintereinander auf einer gemeinsamen Welle anzuordnen, wobei die zwei oder drei Läufer gegeneinander um 90 oder 120 elektrische Grade versetzt sind. Hierdurch wird jedoch die Baulänge wesentlich vergrößert, da gewissermaßen so viel unabhängige Maschinen erforderlich sind wie Phasen.

Die Nachteile derartiger Maschinen können nun dadurch vermieden werden, daß nach einem für einen Einphasengenerator bekannten Vorschlag eine einzige Wechselstromwicklung über den gesamten Ständerumfang verteilt wird und die Läuferpolzahl zur Ankernutenzahl ein solches Verhältnis erhält, daß jeder Leiter gegenüber dem vorhergehenden phasenverschoben ist. Bei der bekannten Anordnung sind die einzelnen Zähne von der Einphasenwicklung nach Art einer Spulenwicklung umschlungen und die Grundwellen in der Spannung gegeneinandergeschaltet. Zum Spannungserzeugen dienen also die Har-

monischen, so daß die Ausnutzung der Maschine schlecht ist und infolge der Gegeneinanderschaltung der Spulen Unsymmetrien auftreten.

Gemäß der Erfindung ist die Ankernutenzahl des Mehrphasenhochfrequenzgenerators gleich dem doppelten Wert von Läuferpolzahl -j- i, und eine in Nuten angeordnete normale Wicklung ist über den gesamten Ständerumfang verteilt und in mehrere in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Wicklungsabschnitte unterteilt.

Die Wechselstromwicklung ist an mehreren Punkten unterbrochen, um eine Mehrphasen-

• 5 wicklung zu ergeben. Sie ist als normale Wicklung ausgeführt, d. h. als Wellen- oder Schleifenwicklung, wobei stets die aufeinanderfolgenden Stäbe in bezug auf die Grundwellen in der Spannung nicht gegeneinander, sondem in gleichem Sinne geschaltet sind. Für drei Phasen wird die Wicklung an drei oder sechs voneinander gleich weit entfernten Stellen geöffnet, wobei die drei oder sechs Wicklungsabschnitte entsprechend miteinander verbunden sind, so daß eine in Stern oder in Dreieck geschaltete Dreiphasenwicklung entsteht. Hierbei dienen zur Spannungserzeugung die Grundwellen, und eine Unsymmetrie tritt nicht auf.

Bei einem Einphasengenerator mit Wechselpol-Gleichstrom-Erregung muß die Zahl der Erregerpolpaare ein Vielfaches der Phasenzahl sein. Die Zahl der Ankernuten wird durch die folgende Beziehung bestimmt:

wobei η die Zahl der Ankernuten, ρ die Zahl der Läuferpolpaare bedeutet. Die Zahl der Ankernuten muß also bei Wechselpolerregung ein Vielfaches der Zahl der Erregerpole und bei Gleichpolerregung ein Vielfaches der Phasenzahl sein. Somit wird die Beziehung zwischen Ldufernutenzahl und damit auch zwischen Ständernutenzahl und der Frequenz durch folgende Gleichung ausgedrückt:

i=p.N,

wobei / die Frequenz, ρ die Zahl der Läuferpolpaare und N die sekundliche Läuferdrehzahl darstellt, da die Läuferdrehzahl gewissermaßen durch die vorhergehende Betrachtung festgelegt ist.

Die Leiter in aufeinanderfolgenden Nuten werden gegeneinander um einen Winkel von HE elektrischen Graden phasenverschoben, so

daß es möglich ist, zwei Gruppen von in Reihe geschalteten Leitern auszuwählen, deren Spannungen gleich und gegeneinander um 90 elek-Bo trische Grade versetzt sind. Für drei Phasen würden beispielsweise drei Gruppen, die gegenseitig um 120 elektrische Grade verschoben sind, notwendig sein.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Dreiphasenhochfrequenzgenerator gewählt, wobei Abb. 1 schematisch Ständer- und Läuferpole und ihre Wicklungen zeigt, während Abb. 2 und 3 die Vektordiagramme der EMKe der Ankerwicklungen darstellen. In Abb. 1 ist A der aus Einzelblechen aufgebaute Läufer mit offenen Nuten B, während der Ständer mit C bezeichnet ist. Selbstverständlich können diese Nuten mit nichtmagnetischen Verschlußkeilen und/oder nichtmagnetischen Endplatten versehen werden, um sowohl das Geräusch als auch die Wicklungsverluste herabzusetzen. Die Hochfrequenzständerwicklung bestellt aus einer Kettenwicklung F mit den drei Wicklungssträngen L4-I#-IC-W, IIA-1 IB-1 IC- IW und 11L4-11 Iß-11 IC-11W, wobei jede Spule auf einem Zahn angeordnet ist und die Einzelspulen in der dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Das Erregersystem besteht aus sechs Polen, wobei jeder Pol ebenfalls mit einer konzentrischen Kettenwicklung versehen und so geschaltet ist, daß jeweils Nord- und Südpole aufeinanderfolgen. Der Err'egergleichstrom wird an den Klemmen IF₁ und IF₂ zugeführt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist aus dem Vektordiagramm der Abb. 2 ersichtlich. Bei einer Maschine mit einer Nut pro Pol und Phase» ist die EMK-Welle des offenen Stromkreises eine mehr oder weniger genaue Wiedergabe der MMK-Welle, die rechteckige oder trapezförmige Form zeigt. Bei einer Maschine gemäß der Erfindung zeigt die MMK-Welle die obenerwähnte Form; da aber hierbei eine Anzahl von Spulen in jeder Phase in Reihe geschaltet sind (im vorliegenden Beispiel sechs) und jede einzelne Spule gegenüber der vorher

elektrische Grade versetzt

gehenden um

angeordnet ist, so zeigt die resultierende EMK-Welle des offenen Kreises eine weitgehende Annäherung an die Sinusform. Im praktischen Betrieb zeigt z. B. ein Dreiphasengenerator mit einer Leistung von 3,8 kVA bei 1200 Perioden eine Abweichung von der Sinusform von weniger als ΐ^ο/₀.

Es ist nicht notwendig, daß die Erregerwicklung, wie sie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, als konzentrische Wechselpolkettenwicklung ausgeführt wird, vielmehr kann die Erregerwicklung auch in besonderen Nuten angeordnet oder in jeder anderen bekannten und elektrisch gleichwertigen Weise ausgeführt sein, oder sie kann auch auf dem ■»<> Läufer, der dann mit Schleifringen ausgeführt werden muß, untergebracht werden. Zur Er- '

zeugung einer normalen Gleichpolerregung können auch zwei unabhängige Ständer- und Läuferteile vorgesehen sein, wobei die Erregerwicklung kreisringförmig zwischen den beiden Ständerteilen angeordnet ist. Bei Ausbildung des Ankers mit einer Käfigwicklung kann der Antrieb und die Erregung durch Wechselstrom niedriger Frequenz erfolgen, wobei die Erregung vom Motordrehfeld gegeben wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Mehrphasenhochfrequenzgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankernutenzahl gleich dem doppelten Wert von Läuferpolzahl -£; ι ist und eine in Nuten angeordnete normale Wicklung über den gesamten Ständerumfang verteilt und in mehrere in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Wicklungsabschnitte unterteilt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen