DE715390C - Short-circuit winding for armature of electrical machines - Google Patents
Short-circuit winding for armature of electrical machinesInfo
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Description
Kurzschlußwicklung für Anker elektrischer Maschinen Im Hauptpatent 671909 sind Wicklungsanordnungen beschrieben, die aus kurzgeschlossenen Spulen mit stark verkürztem Schritte bestehen, deren Stirnverbindungen über Impedanzen miteinander verbunden sind. Durch Veränderung dieser Impedanzen ändert sich der Stromverlauf innerhalb der kurzgeschlossenen Spulen und dadurch auch ihr wirksamer Widerstand.Short-circuit winding for armature electrical machines In the main patent 671909 describes winding arrangements consisting of short-circuited coils with There are much shortened steps, their end connections with one another via impedances are connected. Changing these impedances changes the course of the current within the short-circuited coils and thereby also their effective resistance.
Für die Ausführung der Impedanzen sind einige Formen angegeben worden, z. B. Impedanzen, die nur zur Änderung des Stromverlaufs der kurzgeschlossenen Spulen dienen, wie Schalter und Hilfsanker, die aber selber kein Drehmoment entwickeln, ferner Anordnungen, bei denen der zweite Anker nicht nur als Impedanz des ersten, sondern durch Anordnung .eines zweiten Ständers auch zur Drehmomentübertragung herangezogen wird, wodurch zugleich auch der erste Anker die Rolle der Impedanz des zweiten übernimmt.For the implementation of the impedances some forms have been given, z. B. Impedances that only change the current flow of the short-circuited coils serve like switches and auxiliary anchors, but which do not develop any torque themselves, also arrangements in which the second anchor is not only used as an impedance of the first, but also used for torque transmission by arranging a second stator is, whereby at the same time the first anchor takes over the role of the impedance of the second.
Obwohl diese Anordnung eine sehr gute Ausnutzung des Läufers darstellt und Anzugsverhältnisse wie bei Schleifringmotoren zu erreichen gestattet, hat sie doch den Nachteil der Unterteilung der Gesamtleistung in zwei Hälften, was für den Ständer besonders bei Hochspannung nachteilig ist (Verschlechterung des Wirkungsgrades); ferner ist eine Verdrehung der beiden Ständer kostspielig. Beide Ständer müssen parallel geschaltet werden, .da bei Reihenschaltung die Spannungen und die magnetischen Flüsse ungleich wären.Although this arrangement represents a very good utilization of the rotor and tightening ratios like slip ring motors, she has but the disadvantage of dividing the total output in half, which is for the Stator is particularly disadvantageous at high voltage (deterioration in efficiency); furthermore, a rotation of the two stands is expensive. Both stands must connected in parallel, because with series connection the voltages and the magnetic Rivers would be unequal.
Der Drehmomentverlauf des Motors mit zwei parallel geschalteten -Ständern ist derselbe wie derjenige zweier normaler Induktionsmotoren, deren einer einen großen, ,deren anderer einen kleinen Widerstand im Läuferkreis besitzt, und wobei der Anlaufvorgang derart vor sich geht, daß bei dem ersten allmählich die Ständerspannung verringert, bei dem zweiten allmählich vergrößert wird.The torque curve of the motor with two stands connected in parallel is the same as that of two normal induction motors, one of which is a large ones, the other of which has a small resistance in the rotor circuit, and where the start-up process proceeds in such a way that the stator voltage gradually increases in the first the second is gradually increased.
Hierdurch ergibt sich im Drehmomentverlauf ein Sattel, da der eine Motor bereits ein geringes, der andere noch ein geringes Drehmomenterzeugt - Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vervollkommnung der Anordnungen des Hauptpatents, die die Läuferwicklung ebenfalls vollkommen ausnutzt, wie die Anordnungen mit zwei Ankern und zwei Ständern, aber dennoch nur einen Ständer besitzt, leas den Vorteil in sich schließt, daß der Ständerwiderstand und die Ständerstreuung sowie die Herstellungskosten kleiner sind.This results in a saddle in the torque curve, since one Engine already generates a low torque, the other still generates a low torque - the The present invention relates to a perfecting of the arrangements of the main patent, which also makes full use of the rotor winding, like the arrangements with two Anchors and two stands, but still owning only one stand, leas the advantage implies that the stator resistance and the stator dispersion as well as the manufacturing costs are smaller.
Die Erfindung besteht darin, daß die Leiter der Impedanzen, die bei den vorher besprochenen Ausführungsformen des Hauptpatents einen selbständigen zweiten Anker bilden, der axial neben dem ersten liegt, nunmehr in den ersten Anker verlegt werden, und zwar derart, daß sie von Kraftlinien so durchsetzt werden, daß sie bei kleinen Frequenzen, also beim Lauf, zum nutzbringenden Drehmoment beitragen.The invention consists in the fact that the conductors of the impedances, which at the previously discussed embodiments of the main patent an independent second Form anchor, which is located axially next to the first, now moved to the first anchor in such a way that they are permeated by lines of force so that they are at small frequencies, i.e. when running, contribute to the useful torque.
Es sind Ausführungen bekannt, bei denen Leiter geringer und hoher Streuleitfähigkeit in ein und demselben Anker in Reihe geschaltet sind, doch entsprechen diese Anordnungen weder in ihrer Ausführung noch in ihrer Wirkungsweise der Anordnung gemäß der Erfindung. Einige bekannte Ausführungsformen dienen zur Vergrößerung der Wirbelstromverluste bei sehr tiefen Nuten, wo die Verwendung von bloß einem Leiter je Nut nicht mehr vorteilhaft ist, andere Ausführungsformen benutzen die Reihenschaltung von Leitern verschiedener Leitfähigkeit bloß zur günstigeren Unterbringung der gesamten Leiterzahl mittlerer Streuleitfähigkeit auf zwei Durchmessern anstatt auf nur einem, ohne allerdings eine Verbesserung des Anlaufs, sondern nur eine Vergrößerung der Wärmekapazität zu erreichen. Zur Verbesse- j rung des Anlaufs sind Ausführungen bekannt, die entweder Widerstände, die an die Leiter kleiner Reaktanz angeschlossen sind, verwenden oder Hilfswicklungen in den Nuten geringer oder in den Nuten hoher Streuleitfähigkeit, die auch meist verschiedene Ohmsche Widerstände besitzen, anwenden.There are known designs in which the ladder is lower and higher Stray conductivity in one and the same armature are connected in series, but correspond these arrangements neither in their execution nor in their mode of operation of the arrangement according to the invention. Some known embodiments are used to enlarge the Eddy current losses in very deep grooves where only one conductor is used per slot is no longer advantageous, other embodiments use the series connection of conductors of different conductivity merely for the cheaper accommodation of the whole Number of conductors with average leakage conductivity on two diameters instead of just one, without, however, an improvement in the start-up, but only an increase in the To achieve heat capacity. There are explanations to improve the start-up known to have either resistors connected to the conductors of smaller reactance are, use or auxiliary windings in the slots lower or higher in the slots Stray conductivity, which usually also have different ohmic resistances, apply.
Die erfindungsgemäße Wicklung, die genau so wie die Anordnungen gemäß dem Hauptpatent 671909 auf dein unter Gegenschaltung bekannten Prinzip beruht, ist frei von allen Nachteilen, die den soeben beschriebenen bekannten Wicklungsarten anhaften.The winding according to the invention, exactly like the arrangements according to the main patent 671909 is based on your principle known as counter-switching free from all the disadvantages of the known types of winding just described cling.
Gegenüber der auf Wirbelströmen beruhendem Anordnung besteht der Vorteil der besseren Anlaufseigenschaften und der größeren Wärmekapazität. Gegenüber den Anordnungen mit Widerständen oder Ringen aus Widerstandsmaterial oder Hilfswicklungen besteht der Vorteil der besseren Ausnutzung des aktiven Blechquerschnittes und der Wicklungen, der größeren Wärmekapazität und des geringeren Herstellungspreises. Selbstverständlich ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit einem Anker und einem Ständer eine Regelung der Phasenverschiebung der induzierten Spannungen in den Leitern der ursprünglichen zwei Anker, die nunmehr zu einem zusammenfallen, nicht möglich, so daß gute Eigenschaften sowohl beim Anlauf als auch beim Lauf durch eine zweckentsprechende Anordnung der Leiter erreicht werden müssen.There is the advantage over the arrangement based on eddy currents the better start-up properties and the greater heat capacity. Compared to the Arrangements with resistors or rings made of resistance material or auxiliary windings there is the advantage of better utilization of the active sheet metal cross-section and the Windings, the greater heat capacity and the lower manufacturing price. Of course, in the embodiment according to the invention with an anchor and a stator a regulation of the phase shift of the induced voltages in the ladders of the original two anchors, which now collapse into one, not possible, so that good properties both when starting up and when running through an appropriate arrangement of the conductors must be achieved.
Die erfindungsgemäße Anordnung sei an einigen Abbildungen erläutert, deren Gestaltung und Beschreibung derjenigen bestimmter Abbildungen des Patents 671909 entspricht, aus denen sie als entstanden gedacht werden kann. The arrangement according to the invention will be explained using a few illustrations, the design and description of which corresponds to those of certain illustrations of patent 671909, from which it can be thought of as having arisen.
Abb. I zeigt einen Querschnitt des Ankers, bei dem die Nuten des zweiten Ankers Gier Impedanzen) 13 bzw. 12a mit den Leitern 1,u, a usw. z. B. zwischen und unter die Nuten des Ankers 1-2 bzw. 121 mit den Leitern 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A usw. angeordnet sind.Fig. I shows a cross section of the anchor, in which the grooves of the second Anchor yaw impedances) 13 or 12a with the conductors 1, u, a etc. z. B. between and under the grooves of the armature 1-2 or 121 with the conductors 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A etc. are arranged.
Abb. -2 zeigt die schematische Anordnung der Leiter 9, 1o, 11 der Impedanz 13 im Abstande y1 bzw. y2 von den Leitern 1, bzw. 3, d. usw. des Ankers 12. Der Anker 13 der Impedanzen fällt mit dein Hauptanker 12 baulich zusammen. Der Ring 8, der auf dieselbe Seite zu liegen kommt wie der Ring 7, kann mit demselben auch zu einem gemeinsamem Ring zusammenfallen.Fig. -2 shows the schematic arrangement of the conductors 9, 1o, 11 of the Impedance 13 at a distance y1 or y2 from conductors 1 or 3, i.e. etc. of the anchor 12. The anchor 13 of the impedances coincides structurally with your main anchor 12. Of the Ring 8, which comes to lie on the same side as ring 7, can with the same also collapse into a common ring.
Abb.3 entsteht aus Abb.6 des Patents 6719o9 wie Abb. 2 aus Abb. 5. Die Abb. kann aber auch durch Aufschneiden der Leiter 9, 1o, 11 der Abb. 2, die dann die Fortsetzung von 1, 2, 3, q. usw. bilden. aufgefaßt werden.Fig.3 is derived from Fig.6 of the patent 6719o9 like Fig. 2 from Fig. 5. The Fig. But can also by cutting open the head 9, 1o, 11 of Fig. 2, the then the continuation of 1, 2, 3, q. etc. form. be understood.
Abb. 4. bzw. 5 stellen ebenfalls eine Abänderung der gleichen Abb. 11 bzw. 12 des Patents 671 9o9 dar, indem die Leiter 1, 2. 3, 4. usw. anstatt in einem zweiten selbständigen Anker 122 in den eigenen Anker im Abstande v führen. 1-a1 und 122 bedeutet den gemeinsamen Anker für die Leiter 1A, 2_t usw. und 1p, -2,a usw. 71 bzw. 72 sind die Ringe der Leiter .d bzw. B; 21 und 43 sind Lötstellen. 33 ist die Spulenweite der Spulen _1. auch mit yA bezeichnet; yß ist die Spulenweite der Impedanzen B; y ist die Entfernung der jeweils miteinander verbundenen Spulen <1 und B. Dieselben Bezeichnungen gelten für die Abb. 6. In Abb. 5 bedeuten außerdem noch 26 und 28 Lötstellen.Fig. 4 and 5 also represent a modification of the same fig. 11 and 12 of the '671 9o9 patent, respectively, by using conductors 1, 2, 3, 4, etc. instead of in a second independent anchor 122 lead into its own anchor at a distance v. 1-a1 and 122 means the common anchor for conductors 1A, 2_t etc. and 1p, -2, a etc. 71 and 72 are the rings of the conductors .d and B; 21 and 43 are solder points. 33 is the coil width of the coil _1. also denoted by yA; yß is the coil width the impedances B; y is the distance between the coils connected to each other <1 and B. The same designations apply to Fig. 6. In Fig. 5 also mean still 26 and 28 soldering points.
Abb.6 stellt schließlich eine Anordnung ohne Ringe dar. also eine Ausführung als urverkettetes Mehrpliasensystem, woäegen die Ausführung mit Ringen 71 b7--%v. 72, welche die Anfänge der Leiter 1A, 2,1, 3.4 usw. bzw. die Enden 1g, 2B, 3ß usw. der Impedanzen in Abb. 4 verbinden, als vei'hettetes NTehrphaseilsystem sowohl der Leiter mit kleinerer Recktanz IA, 2A, 3A usw. als auch der Impedanzen IB, 2B, 3B usw. mit größerer Recktanz angesprochen werden kann. Da bei. der erfindungsgemäßen Anordnung die Anfänge der Leiter, Index A, und die Enden der Impedanzen, Index B, auf ein und dieselbe Ankerseite kommen, ist eine unverkettete Ausführung durch ihre direkte Verbindung stets möglich.Finally, Fig. 6 shows an arrangement without rings. In other words, it is an embodiment as an originally chained multiple plies system, whereas the embodiment with rings 71 b7 -% v. 72, which connect the beginnings of the conductors 1A, 2, 1, 3.4, etc. or the ends 1g, 2B, 3ß, etc. of the impedances in Fig. 4, as a linked three-phase rope system both of the conductors with a smaller reactance IA, 2A, 3A etc. as well as the impedances IB, 2B, 3B etc. can be addressed with greater reactance. Included. the arrangement according to the invention the beginnings of the conductors, index A, and the ends of the impedances, index B, come on one and the same armature side, an unlinked design is always possible due to their direct connection.
Da die Größen y1 bzw. y2, welche den Abstand zwischen .den Leitern A mit kleiner Recktanz und den Leitern B der Impedanzen mit großer Recktanz bezeichnen, maßgebend sind für den Stromverlauf bei kleinen Schlüpfen, also für den Dauerbetrieb, dürfen diese, um -hierbei 'kleine Kupferverluste zu erhalten, nicht viel von der Polteilung bzw. ihrem ungeraden Vielfachen abweichen.Since the sizes y1 and y2, which determine the distance between .den conductors Designate A with low reactance and the conductors B of the impedances with high reactance, are decisive for the current flow with small slips, i.e. for continuous operation, In order to get small copper losses, these must not be much of the Pole pitch or its odd multiple.
Damit sich die für den Anlauf notwendige und vorteilhafte Verlusterhöhung und Reaktanzverminderung der dementsprechend gewählten Stromschleifen yA resp. yB auch bei kleiner oder gar keiner Abweichung der Schritte y1 bzw. y2 von der Polteilung ergibt, muß die Recktanz der . Leiter B groß sein, was z. B. durch die Anordnung dieser Leiter nach Abb. r in tiefer in das Ankereisen gebetteten Nuten oder durch andere an und für sich bekannte Mittel erreicht werden kann.This provides the necessary and advantageous increase in loss for the start-up and reactance reduction of the correspondingly selected current loops yA, respectively. yB even with little or no deviation of steps y1 or y2 from the pole pitch results, the reactance must be the. Head B be large, which is e.g. B. by the arrangement this ladder according to Fig. r in grooves embedded deeper in the anchor iron or through other means known per se can be achieved.
Ein Induktionsmotor mit einem Anker nach Abb. 2 bzw. Abb. 3 entspricht dann einem Doppelkäfiganker. Bei kleinen Schlüpfen, wenn der Widerstand gegenüber der Realctanz überwiegt, fließt der Strom in den Stromschleifen y1 und y2 genau so, wie wenn die Nuten alle dieselbe mittlere Recktanz haben würden. Dieser Stromverlauf entspricht daher dem Laufkäfig des Doppelkäfigan!Icermotors, der ebenfalls einen geringen Ohmschen Widerstand und eine große Reaktanz besitzt. Dieser Stromverlauf ist deutlich z. B. in Abb. 7 ersichtlich, in der als Beispiel eine Ausführungsform dargestellt ist, bei welcher die Schritte y, bzw. y2 wie in einer Wellenwicklung aufeinanderfolgen, anstatt wie bei einer Schleifenwicklung nach Abb. 3, «-ober. beide Ausführungsformen, wie allgemein bekannt, in ihrer Wirkung gleichwertig sind.An induction motor with an armature according to Fig. 2 or Fig. 3 corresponds then a double cage anchor. With small hatches, when opposed to resistance the realctance predominates, the current flows exactly in the current loops y1 and y2 as if the grooves all had the same mean square dance. This current course therefore corresponds to the running cage of the double cage motor, which also has a has a low ohmic resistance and a large reactance. This current course is clearly z. B. in Fig. 7 can be seen in the as an example an embodiment is shown in which the steps y or y2 as in a wave winding one after the other, instead of as with a loop winding according to Fig. 3, «-above. both embodiments, as is generally known, are equivalent in their effect.
Beim Anlauf fließt der Strom unter der Voraussetzung, daß die Impedanz der Leiter B sehr groß ist und daß die Spannung der Spulen yA, die aus zwei Leitern A kleiner Recktanz gebildet werden, Spule y1 y2 in Abb. 3 bzw. y1 -E- y2 in Abb. 8, also die Leiter IA, IB, 2B, 2A nicht Null sind, wie z. B. in Abb. 8 dargestellt, so daß die Leiter B magnetisch nicht wirksam sind. Hierdurch wird eine Reaktanzverminderung des Ankers beim Anlauf erzielt, wie durch die Stromverdrängung eines Doppelkäfigankers vom Laufkäfig in den äußeren, nahe am Umfang gelegenen Anlaufkäfig. je nach Wahl der Spulenweite y1-y2 in Abb. 2 und 3 bzw. y1-y2 in Abb. 7, also des elektrischen Abstandes der Leiter IA von 2A,3A von 4A usw., entsteht eine verschieden große Gegenschaltung, d. i. Phasenverschiebung der beiden in den entsprechenden Nuten gemeinsam fließenden Ströme, was zu einer entsprechenden Verlusterhöhung bei ;konstanter MMK führt, genau so wie die Wahl eines entsprechend großen Widerstandes des Anlaufkäfigs eines Doppelkäfigankers, wodurch die Analogie mit diesem sowohl für Lauf wie für Anlauf erwiesen ist.When starting the current flows under the condition that the impedance the conductor B is very large and that the voltage of the coils yA, which consists of two conductors A smaller reactance can be formed, coil y1 y2 in Fig. 3 or y1 -E- y2 in Fig. 8, so the conductors IA, IB, 2B, 2A are not zero, e.g. B. shown in Fig. 8, so that the conductors B are not magnetically effective. This results in a reduction in reactance of the armature achieved during start-up, as by the current displacement of a double cage armature from the barrel cage to the outer run-up cage close to the circumference. depending on your choice the coil width y1-y2 in Fig. 2 and 3 or y1-y2 in Fig. 7, i.e. the electrical Distance of the conductors IA from 2A, 3A from 4A etc., a different size counter-circuit is created, d. i. Phase shift of the two flowing together in the corresponding grooves Currents, which leads to a corresponding increase in loss with constant MMK, exactly as well as the choice of a correspondingly large resistance of the start-up cage of a double cage anchor, whereby the analogy with this is proven both for run and for start-up.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Wicklung, die im Wesen eine elektromagnetisch gesteuerte vielphasige Gegenschaltung ist, ist die Ersparnis einer selbständigen Anlaufwicklung, die große Wärmekapazität gegenüber bekannten Ausführungen, geringe Empfindlichkeit auf Oberwellen, die durch den Wicklungsfaktor der Spulen y geschwächt werden, und geringe Sattelbildung im Momentverlauf, insbesondere bei großen Maschinen. Die Wärmekapazität ist besonders bei den Anordnungen, bei welchen die Impedanz zwei Schichten je Nut besitzt, besonders groß, da dann der Strom die Leiter der Impedanzen auch beim Anlauf, und zwar hierbei bifilar (gegenläufig) durchfließen kann.The advantages of the winding according to the invention, which is essentially an electromagnetic controlled multiphase counter circuit is, the savings is an independent Starting winding, the large heat capacity compared to known designs, low Sensitivity to harmonics weakened by the winding factor of the coils y and low saddle formation in the course of the moment, especially with large machines. The heat capacity is particularly in the arrangements in which the impedance is two Layers per slot, especially large, because then the current is the conductor of the impedances can also flow through during start-up, namely here bifilar (in opposite directions).
Die Gegeninduktivität der Leiter A bzw. B soll relativ klein sein, da die Eigenschaften des Motors sich um so mehr denjenigen eines Einfachkäfigankermotors nähern, je weniger .die Gegeninduktivität von der Eigeninduktivität abweicht.The mutual inductance of conductors A and B should be relatively small, since the properties of the motor are all the more similar to those of a single cage armature motor the less the mutual inductance deviates from the self-inductance.
Es lassen sich auch alle anderen Abbildungen des Hauptpatents analog -abändern oder auch andere Ausführungen angeben, denen allen gemeinsam ist, daß eine Kurzschlußwicklung für Anker elektrischer Maschinen, die aus kurzgeschlossenen Spulen kleiner Reaktanz besteht, deren Teile miteinander- oder (und) untereinander elektrisch verbunden sind, ,dadurch gekennzeichnet ist, daß in diese Verbindungen aller oder eines Teiles der Spulen willkürliche oder selbsttätig veränderliche, z. B. frequenzabhängige Impedanzen, die von einer Ankerseite zur anderen Ankerseite in Form aktiver Leiter führen, derart eingeschaltet sind, daß der Ankerstrom beim MaximalwertderImpedanzen sich im wesentlichen innerhalb der einzelnen kurzgeschlossenen Spulen kleiner Recktanz schließt, wogegen er beim Minimalwert der Impedanzen im wesentlichen über die Impedanzen als aktiver, drehmomentbildender Strom fließt.All other illustrations of the main patent can also be used analogously - Modify or specify other versions that all have in common that a short-circuit winding for armature electrical machines that are short-circuited from Coils of small reactance exist, their parts with each other or (and) with each other are electrically connected, characterized in that in these connections all or part of the coils arbitrary or automatically changeable, z. B. frequency-dependent impedances from one armature side to the other armature side lead in the form of active conductors, are switched on in such a way that the armature current when The maximum value of the impedances is essentially within the individual short-circuited Coils with a smaller reactance closes, whereas it closes at the minimum value of the impedances im essentially flows through the impedances as an active, torque-generating current.
Da bei Stromverdrängungsankermotoren, zu denen der erfindungsmäßige Motor gehört, die Widerstandserhöhung beim Anlauf im Verhältnis zu Schleifringankermotoren meist klein gewählt werden muß, um Sattel im Drehmomentverlauf zu vermeiden, ist es oft zweckmäßig, den Schritt der kurzgeschlossenen Spulen kleiner Reaktanz nicht zu stark verkürzt auszuführen, um eine nicht zu große Widerstandserhöhung im Anlauf zu erhalten.As with current displacement armature motors, to which the inventive Motor belongs, the increase in resistance when starting in relation to slip ring armature motors most of time small must be chosen to saddle in the torque curve To avoid it, it is often useful to make the step of the shorted coils smaller Reactance should not be shortened too much, so as not to increase the resistance too much to get in the run-up.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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1938
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