DE723843C

DE723843C - Multi-part combined stator winding for AC series motors

Info

Publication number: DE723843C
Application number: DES137914D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Toefflinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-07-19
Filing date: 1939-07-19
Publication date: 1942-08-12

Description

Mehrteilige zusammengefaßte Ständerwicklung für Wechselstrom-Reihenschlußmotoren 0 Es ist an sich bereits bekannt, bei Wechselstrom-ReihenschluBmotoren zusammengefaßte Wicklungen vorzusehen, welche gleichzeitig die Erregerwicklung und Kompensationswicklung bilden und auch zur Hervorbringung eines geeigneten Wendefeldes dienen. Derartige Wicklungen haben den Vorteil der bess.ereri Raum- und Gewichtsausnutzung und können auch als Faßwicklung ausgeführt werden, wodurch sich eine leichte Herstellung der Motoren ergibt. Ein Nachteil dieser bekannten Wicklungen besteht nun darin, daß es schwierig ist, in der Wendezone die richtige Erregung für den Wendezahn zu erzielen. Da das Ankeramperewindungsdiagramm einen ganz bestimmten, durch die Wicklung bedingten treppenförmigen Verlauf besitzt, ergibt sich, daß in vielen Fällen die Erregung des Wendezahnes nicht .den richtigen Wert besitzt.Multi-part combined stator winding for AC series motors 0 It is already known per se, combined in AC series motors Provide windings, which at the same time the excitation winding and compensation winding and also serve to produce a suitable turning field. Such Windings have the advantage of better utilization of space and weight and can can also be designed as a barrel winding, which makes it easy to manufacture the Motors results. A disadvantage of these known windings is that it is difficult to achieve the correct excitation for the reversible tooth in the turning zone. Since the armature amp winding diagram is a very specific one, caused by the winding has a staircase-shaped course, it follows that in many cases the excitement of the reversible tooth does not have the correct value.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wicklungsanordnung zu schaffen, die es gestattet, .gerade im Bereiche der Wendezone das Ankeramperewindungsdiagramm in einfacher Weise zu verändern, wodurch sich eine günstigere Erregung für den Wendezahn ergibt. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, da.ß bei einer mehrteiligen, zusammengefaßteri Ständerwicklung für Wechselstrom-Reihenschlußmotoren, von der in bekannter Weise ein Teil bei beiden Drehrichtungen des Motors, die anderen Teile nur j e nach der Drehrichtung abwechselnd eingeschaltet sind, von den abwechselnd eingeschalteten Wicklungsteilen zwei weitere Wicklungsteile abgeteilt sind, die über Kreuz ein-_ arider so parallel geschaltet sind, daß sie einen die Wendepole bzw. Wendezähne um.schließenden Stromkreis bilden. Die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung ermöglicht es, dem Ankeramperewindungsdiagramm im Bereiche der Wendezone eine wesentlich veränderte Ausbildung zu geben, wodurch in vielen Fällen die Erzielung der richtigen Wendefelderregung ermöglicht wird.The invention is based on the object of a winding arrangement to create, which allows the anchor ampere turn diagram can be changed in a simple manner, which results in more favorable excitation for the reversible tooth results. According to the invention, this is achieved in that, in the case of a multi-part, summarized stator winding for AC series motors, of which in a known manner one part in both directions of rotation of the motor, the other parts only depending on the direction of rotation are switched on alternately, of which are switched on alternately switched winding parts are divided into two further winding parts, which cross a-_ arider are connected in parallel so that they have a the reversing poles or reversing teeth form the enclosing circuit. According to the invention provided arrangement allows the armature ampere turn diagram in the range to give the turning zone a significantly different training, which in many Cases the achievement of the correct turning field excitation is made possible.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann noch eine bedeutende Vervollkommnung der Anordnung dadurch erreicht werden, daß die Wendefelderregung in der Größe und Phasenlage durch weitere Mittel beeinflußt wird. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß in eine der Verbindungsleitungen zwischen den parallel geschalteten, die Wendepolwickl.ungen bildenden Wicklungsteilen eine zusätzliche Einrichtung eingeschaltet, welche die Stromverteilung auf diese Wicklungen und gegebenenfalls die Phasenlage der Zweigströme so regelt, daß ein günstigte Kommutierungsverhältnisse ergebendes Wendefeld erzeugt wird.According to the further embodiment of the invention, another significant Perfection of the arrangement can be achieved that the turning field excitation is influenced in the size and phase position by other means. To this end is according to the invention in one of the connecting lines between the parallel connected, the winding parts forming the reversing pole windings have an additional device switched on, which the current distribution to these windings and possibly the phase position the branch currents so that a favorable commutation results Turning field is generated.

An sich ist bereits eine Wicklungsanordnung bekanntgeworden, bei der eine Beeinflussung des Wendefeldes in seiner Größe und Phasenlage dadurch ermöglicht ist, daß eine zusätzliche Wendepolwicklung vorlianden ist, in der der Strom in seiner Größe und Phasenlage geändert werden kann. Indessen ist bei dieser bekannten Anordnung eine erheblich verwickeltere Ausbildung der Motoren erforderlich, da die Zusatzwicklung sich über sämtliche Nuten der Maschine erstreckt. Die Anordnung nach der Erfindung hat demgegenüber den Vorteil, daß eine besondere Zusatzwicklung nicht erforderlich ist.In itself, a winding arrangement has already become known in which an influence of the turning field in its size and phase position thereby enables is that an additional reversing pole winding is present, in which the current in his Size and phasing can be changed. However, with this known arrangement a considerably more complex design of the motors is required, since the additional winding extends over all grooves of the machine. The arrangement according to the invention In contrast, it has the advantage that a special additional winding is not required is.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert werden: Fig. I zeigt schematisch die bekannte Schaltung eines Motors mit zusammengefaßter Wicklung. in bedeutet den Motoranker, ca einen bei beiden Drehrichtungen eingeschalteten Wicklungsteil, während b und c zwei «eitere Wicklungsteile sind, die je nach der Drehrichtung abwechselnd eingeschaltet werden.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing are: Fig. I shows schematically the known circuit of a motor with summarized Winding. in means the motor armature, approximately one that is switched on in both directions of rotation Part of the winding, while b and c are two other parts of the winding, depending on the Direction of rotation can be switched on alternately.

In Fig. :2 ist die Verteilung der Wicklungen auf dem Ständerumfang, in Fig.3 die sich dabei ergebende Verteilung der Ständeramperewindungen dargestellt. Das ausgezogene, trapezförmige Diagramm bezieht sich auf die eine Drehrichtung des Motors, das gestrichelte Diagramm auf die andere Drehrichtung. Mit ,.u sind die Mitten der Wendezonen bezeichnet. Man erkennt ohne weiteres, daß bei einer derartigen Anordnung die Amperewindungen im Bereich der Wendezonen nicht geändert werden können, ohne daß der durch die Wicklungsteile a, b oder c fließende Strom geändert wird, wodurch auch die Erregung und die Kompensation der Maschine beeinflußt wird.FIG. 2 shows the distribution of the windings on the stator circumference, and FIG. 3 shows the resulting distribution of the stator ampere turns. The solid, trapezoidal diagram relates to one direction of rotation of the motor, the dashed diagram to the other direction of rotation. The centers of the turning zones are designated with, .u. It can readily be seen that with such an arrangement the ampere turns in the area of the reversing zones cannot be changed without changing the current flowing through the winding parts a, b or c, which also affects the excitation and compensation of the machine.

Erfindungsgemäß wird nun, wie aus Fig. d hervorgeht, ein Teil der zur Wicklung b gehörigen und der Wendezone benachbarten Stäbe zu einer neuen Wicklung b' und ebenso ein Teil der bei der anderen Drehrichtung eingeschalteten Wicklung c zu einer Wicklung c' zusammengeschaltet. Es wird nunmehr der Wicklungsteil c' umgepolt und parallel zu der Wicklung b' geschaltet. Die Wicklungsteile b', c' besitzen gleiche Windungszahlen.According to the invention, as can be seen from FIG. D, part of the bars belonging to winding b and adjacent to the turning zone form a new winding b 'and also part of the winding switched on in the other direction of rotation c interconnected to form a winding c '. It is now the winding part c ' reversed polarity and connected in parallel to winding b '. Have the winding parts b ', c' same number of turns.

Fig. 5 läßt die Anordnung und Verteilung der Wicklung am Ständerumfang näher erkennen. Bei einer derartigen Wicklungsausbildung und Schaltung .entsteht nunmehr das in Fig.6 dargestellte Amperewindungsdiagramm. Der Hauptstrom fließt bei dieser Schaltung zur Hälfte durch den Wicklungsteil b', zur anderen Hälfte durch den Wicklungsteil c'. Dies hat zur Folge, daß im Bereiche der Wendezone -die Amperewindungen gegenüber dem Diagramm der Fig. 3 verringert werden, und zwar verringert sich der Wert der Amperewindungen bei dem dargestellten Beispiel um 1/6. Im übrigen bleibt jedoch das Amperewindungsdiagramm unverändert. Die Diagrammpunkte A und B behalten in Fig. 6 die gleiche Lage wie in Fig. 3.Fig. 5 shows the arrangement and distribution of the winding on the stator circumference recognize more closely. With such a winding design and circuit now the ampere turn diagram shown in Figure 6. The main stream flows in this circuit half through the winding part b ', the other half through the winding part c '. As a result, the ampere turns in the turning zone be reduced compared to the diagram of FIG. 3, namely the decreases Value of the ampere turns in the example shown by 1/6. Otherwise remains however, the ampere turn diagram unchanged. Keep diagram points A and B. in FIG. 6 the same position as in FIG. 3.

Zur weiteren Beeinflussung der Wendepolamperewindungen ist noch erfindungsgemäß in, eine der Verbindungsleitungen zwischen den Wicklungen b' und c' ein Zusatzgerät eingeschaltet. Hierdurch kann die Stromverteilung auf die Wicklungsteile b' und c' bec influßt werden. Es ergibt sich dadurch die in Fig. 7 dargestellte Schaltung. x ist das Zusatzgerät. Die beiden Wicklungen b und c' werden von den Strömen Jb' und J,' durchflossen, deren Summe wieder gleich denn Ankerstrom J ist. Dies hat zur Folge, daß eine Änderung der Diagrammpunkte A und B nicht eintreten kann, ganz gleich wie groß die Differenz zwischen den Strömen.Tj und Je' ist. Durch hie Zwischenschaltung des Zusatzgerätes x wird, wie bereits angedeutet, erreicht, daß die Amperewindungen des Wendefeldes beeinflußt werden, _ so wie es für die Kommutierung der .Maschine am günstigsten ist. Das Zusatzgerät x kann im einfachsten Falle durch einen Oltmschen Widerstand gebildet werden. An Stelle eines Ohnischen Widerstandes kann aber auch ein anderer Widerstand, z. B. eine Drosselspule oder eine Kapazität, verwendet werden. Unter Umständen kann auch eine Kombination von verschiedenen Widerständen Anwendung finden. Statt der direkten Einschaltung eines Widerstandes beliebiger Art kann dieser auch über einen Zwischentransformatoi angeschlossen werden, um eine günstige Spannung an den Widerständen zu erhalten. Weiter kann auch ein Transformator als Zusatzgerät Anwendung finden, dem primärseitig .eine bestimmte oder regelbare Spannung bzw. ein Strom zugeführt wird. Schließlich kann auch eine Maschine unmittelbar oder mittelbar über einen Transformator in die Verbindungsleitung zwischen den Wicklungen b' und c' eingeschaltet werden. Die angegebenen Maßnahmen ermöglichen es, den die Wicklungsteile b' und c' durchfließenden Strom so zu beeinflussen, daß das Wendefeld einen für die Kommutierung günstigen Wert sowie die richtige Phasenlage besitzt. Die Regelung des die Wicklungen b', c' durchfließenden Stromes kann auch in Abhängigkeit von beliebigen Betriebsgrößen, z. B. der Drehzahl, erfolgen, was mit einer Hilfsmaschine leicht erreichbar ist. According to the invention, an additional device is switched on in one of the connecting lines between windings b 'and c' to further influence the reversing pole ampere windings. As a result, the current distribution on the winding parts b 'and c' bec can be influenced. This results in the circuit shown in FIG. 7. x is the additional device. The two windings b and c 'are traversed by the currents Jb' and J, ', the sum of which is again equal to the armature current J. As a result, the diagram points A and B cannot change, regardless of the size of the difference between the currents.Tj and Je '. By interposing the additional device x, it is achieved, as already indicated, that the ampere turns of the turning field are influenced in the way that is most favorable for the commutation of the machine. In the simplest case, the additional device x can be formed by an Oltm resistor. Instead of an ohnic resistance, another resistance, e.g. B. a choke coil or a capacitance can be used. Under certain circumstances, a combination of different resistances can also be used. Instead of directly switching on a resistor of any kind, it can also be connected via an intermediate transformer in order to obtain a favorable voltage across the resistors. A transformer can also be used as an additional device, to which a specific or controllable voltage or current is supplied on the primary side. Finally, a machine can also be switched on directly or indirectly via a transformer in the connecting line between windings b 'and c'. The specified measures make it possible to influence the current flowing through the winding parts b 'and c' in such a way that the turning field has a value that is favorable for commutation and the correct phase position. The current flowing through the windings b ', c' can also be regulated as a function of any operating parameters, e.g. B. the speed, take place, which can be easily achieved with an auxiliary machine.

Weiter betrifft die Erfindung eine derartige Ausbildung der Schaltung, daß ohne weiteres die Drehrichtung der Motoren ohne übermäßig großen Aufwand an Schaltmitteln umgekehrt werden kann. Zu diesem Zweck müssen die Wicklungen b' und c' umgepolt werden, wobei die Lage des zur Beeinflussung .der Wendefelderregung vorgesehenen Zusatzgerätes zu beachten ist. Außerdem muß nunmehr statt der Wicklung b .die Wicklung c eingeschaltet werden. Gemäß der Erfindung wird nun., wie in Fig.8 dargestellt ist, die Schaltung in der Weise ausgebildet, daß die Wicklung c in umgekehrter Richtung wie die Wicklung b gespeist wird.The invention also relates to such a design of the circuit, that easily the direction of rotation of the motors without undue effort Switching means can be reversed. For this purpose, the windings b 'and c ', the position of the to influence .der turning field excitation provided additional device must be observed. In addition, now instead of the winding b. the winding c is switched on. According to the invention, as shown in FIG is shown, the circuit is formed in such a way that the winding c in reverse Direction of how the winding b is fed.

Um die richtige Umschaltung zu erreichen, ist der Umschalter u vorhanden. Die Pole iel, 112 dieses Umschalters sind einerseits mit :der Wicklung a verbunden, andererseits an die Stromzuleitung z für den Motor angeschlossen. Der Umschaltkontakt us ist mit der Wicklungsklemme b1 verbunden, der Umschaltkontakt 2z4 liegt an der Wicklungsklemme c'1. Weiter ist .der Umschaltkontakt u5 mit der Wicklungsklemme b'2 verbunden und der Umschaltkontakt et, an die Wicklungsl:lemme c2 angeschlossen. Die Schaltung der Wicklungen b' und c' ist über Kreuz derart ausgeführt, daß die Wicklungsklemn.e c'1 über das Zusatzgerät x mit der Wicklungsklemme b'2 und die Wicklungsklemme c'2 mit der Wicklungsklemme b', verbunden sind. Die Wicklungsklemme b2 ist an .die Wicklungsklemme cl ,angeschlossen. -Man erkennt ohne weiteres, daß, je nachdem ob sich der Umschalter u in der ioberen oder unteren Stellung befindet, eine, Umschaltung der einzelnen Wicklungsteile für die Herbeiführung der richtigen Drehrichtung herbeigeführt wird. In Einzelheiten kann die beschriebene Schaltung abgeändert werden. Unter Umständen ist es auch möglich, auf eine Aufteilung der Wicklungen b und c zu verzichten und diese beiden Wicklungen unter Zwischenschaltung eines Zusatzgerätes über Kreuz parallel zu schalten.. Auch eine derartige Schaltung, die in Fig. g dargestellt ist, gestattet weitgehend, das Wendefeld zu beeinflussen, allerdings wird hierbei bis zu einem gewissen Grade das Gesamtamperewindungsdiagramm geändert.In order to achieve the correct switching, the switch u is available. The poles iel, 112 of this switch are on the one hand connected to: the winding a, on the other hand connected to the power supply line z for the motor. The changeover contact us is connected to the winding terminal b1, the changeover contact 2z4 is connected to the winding terminal c'1. Furthermore, the changeover contact u5 is connected to the winding terminal b'2 and the changeover contact et is connected to the winding terminal c2. The connection of the windings b 'and c' is carried out crosswise in such a way that the winding terminals e c'1 are connected to the winding terminal b'2 and the winding terminal c'2 are connected to the winding terminal b 'via the additional device x. The winding terminal b2 is connected to the winding terminal cl. One can easily see that, depending on whether the changeover switch u is in the upper or lower position, a changeover of the individual winding parts is brought about to bring about the correct direction of rotation. The circuit described can be modified in detail. Under certain circumstances it is also possible to dispense with a division of the windings b and c and to connect these two windings crosswise in parallel with the interposition of an additional device. Such a circuit, which is shown in FIG However, this changes the total ampere turn diagram to a certain extent.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multi-part combined stator winding for AC series motor: some of which can be used in both directions of rotation of the Motor, the other parts only switched on alternately depending on the direction of rotation are, characterized in that of the alternately switched on winding parts (b and c) two further winding parts (b 'and c') are divided, which cross are connected in parallel to each other so that they have one of the reversing poles or reversing teeth Form enclosing circuit.

2. stator winding according to claim i, characterized in that that the winding parts (b ', c') forming the reversing pole winding from the reversing pole adjacent bars of the original winding parts (b, c) are formed.

3. stator winding according to claim i or 2, characterized in that d.aß in one of the connecting lines between the winding parts connected in parallel and forming the reversing pole winding (b ', c') an additional device (x) is switched on, which distributes the electricity regulates the phase position of the branch currents in these winding parts and, if necessary, that a turning field resulting in favorable commutation conditions is generated. d ..

Stator winding according to claim 3, characterized in that the current distribution additional regulating device (x) a resistor (ohmic, inductive or capacitive resistance) or a combination of resistances of different character is.

5. stator winding according to claim 3, characterized in that d, the ate the current distribution influencing additional device (x) consists of a transformer, one of which Winding in a connecting line between the winding parts connected in parallel is on while. the other winding through Resistances or resistance combinations is loaded or fed by currents or voltages which cause the desired influence on the current distribution.

6. stator winding according to claim 3, characterized in that the additional device (x) is a rotating, Voltage generating or consuming machine.

7. stator winding according to claim 3 or following, characterized in that the additional device (x) as a function of of company sizes, e.g. B. the speed is adjustable. B.

Device for switching a stator winding according to claim r or the following, characterized in that the alternately switched on winding parts (b, c) and the crosswise parallel switched winding parts (b ', c') with contacts (z41 to u6) of a changeover switch (zs) are connected that when inserting the switch for one direction of rotation the winding parts (b ', c') connected in parallel with the stator winding part that is permanently switched on (a) and the part of the winding (c), which is only switched on in this direction of rotation, with the Power supply line (z) is connected, while vice versa for the other direction of rotation through the switch (u) the winding parts (b ', c') connected in parallel with the Power supply line (z) and the winding part (b) that is only effective in this direction of rotation are connected to the permanently switched-on stator winding part (a) in such a way that that the direction of current in the windings is necessary for the direction of rotation Course owns.

9. Multi-part combined stator winding for AC series motors, characterized in that the stator winding from one with the motor armature continuously winding part (a) connected in series and two in series with it, over Cross winding parts (b, c) connected in parallel, which are interposed an additional device (x) influencing the power distribution according to patent claim 3 to 6 are connected.