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Polumschaltbare Wicklung Die Erfindung betrifft eine polumschaltbare
Dreiphasen- oder 3 n-Phasen-Wicklung mit mehreren in sich dauernd zusammenhängenden
und untereinander durch den Polumschalter wechselndzuverbindendenWicklungsabschnitten
und besteht darin, daß die Wicklungsabschnitte mindestens für die eine Polzahl sämtlich
derart in sich zusammengefaltet sind, daß alle Wicklungsstrangenden auf Zwischenpunkte
der Wicklungsabschnitte fallen, die für die andere Polzahl anders zusammengefaltet
oder in einem Zuge in den Wicklungssträngen liegen. Die in sich zusammenhängenden
Wicklungsabschnitte bestehen aus mindestens je zwei Spulen oder Spulengruppen, und
es wird bei der Polumschaltung vorzugsweise die Lage der einen Spule oder Spulengruppe
im Wicklungsstrang umgekehrt. Die Wicklung benötigt nur einen verhältnismäßig kleinen
Polumschalter mit wenig Kontakten und läßt sich den mit der Polzahl. wechselnden
Betriebsverhältnissen der Maschine günstig anpassen. Ihre Verwendung ist beispielsweise
nicht an bei der Umschaltung gleichbleibenden Maschinenleistung gebunden.
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In Fig. z der Zeichnung ist für ein einfaches Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Oberschiebt
einer von zwei Polen auf vier Pole
umschaltbaren dreiphasigen Zweischichttrommelwicklung mit einer Nut je Pol und Phase
wiedergegeben. DieWicklungsstäbe oder Spulenseiten sind in der in Fig. 2 für die
Stäbe i-2, 15-16, 3-4 und 13-1q. dargestellten Weise zu dauernd in sich zusammenhängenden
Wicklungsabschnitten zusammengefaßt. Bei der Polumschaltung wird die Lage der einen
Spule im Wicklungsstrang umgekehrt.
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Fig.3 zeigt eine Verteilung der Wicklungsabschnitte auf die einzelnen
Wicklungsstränge für die zweipolige Schaltung. Die Wicklungsabschnitte 2-1-14-13,
3-4-15-16 usw. sind jeder in der Mitte zusammengefaltet und können mit Benutzung
der Mittelanschlüsse U2, V2, TV., x2, y2, z2 zu einer Doppelstern-
oder Doppeldreieckschaltung verbunden werden.
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Fig.4 zeigt die Verteilung der Wicklungsabschnitte auf die drei Phasen
einer einfachen Dreieckschaltung für vier Pole. Während nach Fig. 3 die Stäbe i-2
und 1q.-13 im entgegengesetzten Sinn im Wicklungsstrang der Phase U2 x2 liegen,
haben sie nach Fig. 4 in der Phase U4 W4 den gleichen Sinn. Bei der Polumschaltung
behält also beispielsweise der Stab i-2 seinen Einschaltsinn bei, während der Stab
13-1q. ihn umkehrt. Ähnliches gilt für die übrigen Wicklungselemente. Die ganze
Wicklung besteht hier aus sechs gleichen Wicklungsabschnitten mit je drei Anschlüssen.
Bei der kleinen Polzahl ist hier nur Doppelsternschaltung oder Doppeldreieckschaltung,
bei der großen Polzahl Reihen- oder Parallelschaltung, und zwar als Einfachdreieck-
oder Sternschaltung oder Doppeldreieck- oder Doppelsternschaltung möglich. Dadurch
erhält man acht verschiedene Schaltmöglichkeiten, die in den Fig. 3 bis 26 mit den
zugehörigen Umschaltern zusammengestellt sind.
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Die dreiphasige oder 31a-phasige Schaltung besteht hier aus 6, im
allgemeinen aus 6 n in sich zusammenhängenden Wicklungsabschnitten, die außer den
Endanschlüssen je eine wie diese mit dem Polumschalter verbundene Mittelanzapfung
besitzen. Je zwei Wicklungsabschnitte, z. B. 2-1-1q.-13 und 3-4-5-Z6, sind bei der
einen Polzahl (hier bei zweipoliger Schaltung) auf parallele Zweige derselben Phase,
bei der anderen Polzahl je auf verschiedene Phasen aufgeteilt. Nach Fig. 3 liegen
z. B. die Wicklungsabschnitte 2-1-1q.-13 und 3-4-15-16 zusammengefaltet in der Phase
U2 x2. Nach Fig. 4 liegt der erste in einem Zuge gestreckt in der Phase W4 U4, der
andere ebenso in der Phase U4 V4.
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In Fig. 3 sind außer den ständigen Verbindungen 1-Z4, g-22, 17-6,
2o-7, 12-23 und 4-15 noch die Verbindungen 13-3, 21-11 und 5-1g eingetragen. Auch
diese bleiben bei der Umschaltung auf die vierpolige einfache Dreieckschaltung nach
Fig.4 unverändert erhalten. Durch sie hängen die 6ya Wicklungsabschnitte paarweise
dauernd an einem Ende zusammen, wodurch sich eine geringe Zahl von Wicklungsenden
und Umschalterpolen ergibt. Diese Verbindungen sind in allen Fällen anwendbar, in
denen eine Doppelsternschaltung oder Doppeldreieckschaltung in eine einfache Dreieckschaltung
oder Doppeldreieckschaltung umgeschaltet werden soll.
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Der in Fig. 5 wiedergegebene zugehörige Polumschalter stellt in der
oberen Stellung eine Doppelsternschaltung her, die in Fig. g wiederkehrt und dort
vollständig wiedergegeben ist. Er hat bei der Auflösung der Doppelsternschaltung
die drei Verbindungen 2-Z6, 10-2q und 18-8, den Sternpunkt x2 y"-, und die alten
Netzanschlüsse U2 V; W2 aufzulösen, ferner drei Verbindungen i6-io, 24-Z8 und 8-2
neu herzustellen und die drei neuen Netzanschlüsse U4 V4 Ih4 an die Verbindungsstellen
13-3, 21-11 und 5-19 anzulegen. Der Umschalter benötigt hierzu die dargestellten
acht Pole.
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Bei der Umschaltung von Doppelsternschaltung nach Fig. 6 in Einfachsternschaltung
nach Fig. 7 kann außer den ständigen Verbindungen innerhalb der Wicklungsabschnitte
nur die Verbindung 18-1g zwischen den Wicklungsabschnitten 5-6-17-Z8 und ig-2o-7-8
dauernd aufrecht bleiben. Den zugehörigen Polumschalter zeigt Fig. B.
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Fig. g, io und ii zeigen die Polumschaltung von zweipoliger Doppelsternschaltung
auf vierpolige Doppeldreieckschaltung und den hierfür bestimmten Polumschalter.
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Bei der Polumschaltung von zweipoliger Doppelsternschaltung in vierpolige
Doppelsternschaltung nach Fig. 12 und 13 mit dem Umschalter nach Fig. 14 können
außer den ständigen Verbindungen innerhalb der Wicklungsabschnitte noch die Verbindungen
2-3, io-ii und 1ß-ig zwischen j e zwei Wicklungsabschnitten bestehenbleiben. Hierdurch
sind diese Wicklungsabschnitte anders als nach Fig. 3 auf die parallelen Wicklungszweige
jeder Phase verteilt.
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Fig. 15 und 16 zeigen die Umschaltung von zweipoliger Doppeldreieckschaltung
auf vierpolige Einfachdreieckschaltung, Fig. 18 und ig die Umschaltung von zweipoliger
Doppeldreieckschaltung auf vierpolige Einfachsternschaltung, Fig. 21 und 22 die
Umschaltung von zweipoliger Doppeldreieckschaltung auf vierpolige Doppeldreieckschaltung
und Fig. 24 und 25 die Umschaltung von zweipoliger Doppeldreieckschaltung in vierpolige
Doppelsternschaltung. Die zugehörigen Umschalter sind in den Fig. 17, 2o, 23 und
26 dargestellt.
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Anstatt die einzelnen Wicklungsabschnitte in der dargestellten Weise
je in der Mitte zusammenzufalten, kann die Zusammenfaltung bei der einen oder anderen
Polzahl auch in anderer
Weise erfolgen. Wie eingangs erwähnt, kann
zur Polumschaltung die Art der Zusammenfaltung der Wicklungsabschnitte gewechselt
werden.
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Fig. 27a ist das Wicklungsbild einer in vierundzwanzig Nuten liegenden,
von zwei Polen auf vier Pole umschaltbaren Schleifenwicklung nach der Erfindung.
Sie hat vier Nuten je Pol und Phase bei zwei Polen und zwei Nuten je Pol und Phase
bei vier Polen. Ihre Wicklungsschritte sind yi = 7, y2 = 6, die Wicklung ist daher
bei zwei Polen im Verhältnis'/i2, bei vier Polen im Verhältnis '/s gesehnt. Die
Enden der Unterstäbe i, 7, g, 15, 17, 23 sind einzeln zu dem nach Fig.5 ausgebildeten
Polumschalter geführt, außerdem sind an diesen die Verbindungsstellen der Stäbe
i oben und 21 unten, 3 oben und 13 oben, 15 oben und ii unten, 5 oben und
ig oben, 17 oben und 13 unten, 7 oben und 3 unten, ii oben und 21 oben, 23 oben
und ig unten, g oben und 5 unten angeschlossen. Die durch ihn hergestellten Schaltverbindungen
sind für die zweipolige Schaltung in Fig. 27b und für die vierpolige Schaltung in
Fig. 27c wiedergegeben.
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Fig. 28 stellt einen Ausschnitt aus einer in gleicher Weise umschaltbaren
Wellenwicklung dar. Diese liegt beispielsweise in zweiundsiebzig Nuten und hat die
Wicklungsschritte y, = 8, y, = 16. Die einzeln herausgeführten Wicklungsenden
entsprechen den Unterstäben 2, 8, 58, 6q., 66 und 72. Außerdem sind an den Umschalter
die Verbindungen der Stäbe i oben und 70 unten, 3 oben und 13 oben, q. unten
und 7 oben, 9 oben und 6 unten, ii oben und 21 oben, 17 oben und 62 unten, ig oben
und 5 oben, 6o unten und i5 oben, 68 unten und 23 oben angeschlossen. Derartige
Wicklungen benötigen, wenn sie nach der Erfindung ausgeführt werden, trotz der bei
2p Polen immer vorhandenen und bei 0 Polen möglichen Parallelschaltung keinerlei
Umleitungen. Bei Ganzlochwicklungen erhält man unabhängig von der Polzahl stets
diese einfache ringlose Ausführung.
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Die Wicklungsbeispiele nach Fig. 27a und 28 sind zugleich Beispiele
für einfach gesehnte Wicklungen. Durch Anwendung der Sehnung können insbesondere
die Nachteile der bei Maschinen mit ausgeprägten Polen vorhandenen Pollücken bei
der kleinen Polzahl ausgeschaltet werden. Die infolge der Pollücke verzerrte Feldkurve
ist nach bekanntem Verfahren in Grundwellen und Oberwellen zu zerlegen, und die
Wicklung kann so entworfen werden, daß die in der Feldkurve hervortretenden Oberwellen
in der Wicklung unwirksam bleiben.
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Durch mehrfache Sehnung der Wicklung können verschiedene Oberwellen
gleichzeitig znschädlich gemacht werden. Ein Beispiel hier-'ür enthält Fig. 29.
Der dort dargestellte Wickungsausschnitt umfaßt vierundzwanzig Nuten, wobei für
die große Polzahl zwei Nuten je Pol und Phase, für die kleine Polzahl vier Nuten
je Pol und Phase vorgesehen sind. Die Wicklungsschritte sind y, = 7, y2 = 17. Einzeln
herausgeführt sind die Enden der Unterstäbe i, 3, g, 11, 17 und ig. An den Umschalter
sind ferner angeschlossen die Verbindungen der Stäbe g oben und 7 unten, 13 oben
und 3 oben, 15 oben und 13 unten, 17 oben und 15 unten, 21 oben und ii oben, 23
oben und 21 unten, i oben und 23 unten, 5 oben und 18 oben, 7 oben und 5 unten.
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Mehrfache Sehnung kann natürlich auch noch durch andere Verteilung
der Nuten erreicht werden. Eine weitere Verbesserung der Wicklung läßt sich dadurch
erzielen, daß man sie für die eine oder für beide Polzahlen als Bruchlochwicklung
ausbildet. Die beschriebenen Merkmale können in verschiedener Weise kombiniert werden,
wodurch für die verschiedensten Polzahlverhältnisse günstige Maschineneigenschaften
in beiden Betriebszuständen gute Baustoffausnutzung und einfache Ausführung des
Umschalters erhalten werden können.