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Polumschaltung im Verhältnis 8:2 und 8 :4::2 an 8 n-polig ausgeführten
Wechselstromw,clflungen Die Erfindung betrifft eine Polumschaltung im Verhältnis
8 : 2 und 8 : 4: 2 an 8 n-polig ausgeführten Ein- und :1fehrphasenwicklungen, deren
Spulenweite das Dreifache oder angenähert Dreifache der Polteilung beträgt. Bekanntlich
wird durch Erweiterung der Spulenweite auf ein ungerades Vielfaches der Polteilung
die ursprüngliche Schaltung und infolgedessen auch der Stromfluß nicht geändert:
Nachfolgend ist die Umschaltung zur Herstellung einer 2 n-poligen Schaltung der
Einfachheit halber an Dreiphasenwicklungen erläutert, da sich die Anwendung auf
Ein- und Zweiphasenwicklungen unter Fortfall der überzähligen Wicklungsteile sinngemäß
von selbst ergibt. Unter Gruppe sind im nachstehenden diejenigen Wicklungsteile,
Windungen oder Spulen zu verstehen, die bei der 8poligen Schaltung pro Phase ein
Polpaar ergeben, während ein einzelnes Wicklungsteil mit Spule bezeichnet wird.
Die Erläuterung, erfolgt an verschiedenartigen Dreiphasenwicklungen mit der für
die betreffende Wicklungsart geringstmöglichen Spulenzahl. Selbstverständlich läßt
sieh die Erfindung auch auf solche Wicklungen anwenden, die eine größere Nutenzahl
aufweisen. Dabei ist es unwesentlich, ob die zu einer Gruppe.und Phase gehörenden
Spulen lagenweise übereinander oder nach Art der Kranzwicklung eingebettet sind.
Sinngemäß ergibt sich auch die Anwendung auf 8 n-polige Wicklungen, wobei n eine
beliebige Zahl sein kann.
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Umschaltungen im Verhältnis 8:2 bzw. 8:4:2 sind an sich bereits bekannt.
Hierbei handelt es sich jedoch um Wicklungen, deren Spulen entweder eine für die
Polzahl 8 übliche Spulenweite aufweisen, sich auf eine spezielle Wicklungsart beziehen
oder zwei getrennte Wicklungen bilden. Der durch die Erfindung erzielte technische
Fortschritt besteht vor allem darin, daß die vorerwähnten Umschaltungen
nunmehr
an allen üblichen Wicklungsarten, und zwar mit einer Einfachheit vorgenommen werden
können, wie dies bisher nicht möglich war. Es ist auch selbstverständlich, daß eine
mit 8poliger Spulenweite ausgeführte Wicklung in 2poliger Schaltung nur ein Drittel
an wirksamer Induktion pro Polfläche gegenüber einer Wicklung mit der dreifachen
Spulenweite erzeugen kann. Durch die vorgenommene Spulenerweiterung kann die 2polige
Schaltung erst als wirtschaftlich angesprochen werden. Ein weiterer wesentlicher
Fortschritt, der nur in der klassischen Dahlanderschaltung ein Vorbild findet, besteht
bei der Umschaltung 8: 2 nach Abb. 7, 8, 16 und 17
in der äußerst geringen
Anzahl von 6 bzw. 7 Wicklungsenden. Auch dies ist erst durch die gemäß der Erfindung
vorgesehene Vergrößerung der Spulenweite möglich geworden.
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Die Spulenweite bzw. der Nuten- oder Wickelschritt einer üblicherweise
ausgeführten 8poligen Wicklung wird also nach der Erfindung auf das Brei-oder angenähert
dreifache der Polteilung erweitert. Durch gegensinniges gehalten der.aus zwei ungleichnamigen
Gruppen bestehenden Phasenhälften wird aus der 8poligen Ausgangsschaltung eine 2polige
gebildet. Abb. i zeigt die für eine 8polige Wicklung geringstmögliche Zahl von zwölf
Gruppen, bestehend aus je einer Spule. Da es sich um Einfachspulen handelt, die
in vierundzwanzig Nuten eingebettet sind, so ergibt sich die normale Polteilung
aus 24 : 8 = 3. Üblicherweise liegt also eine Spulenseite der 8poligen Wicklung
in Nut i und die dazugehörende andere Seite in Nut 4. Nach Verdreifachung der Spulenweite
(3 X 3 = 9) kommt daher die zweite Spulenseite in Nut io zu liegen (Abb. i). Es
ist selbstverständlich, daß bei dieser Wicklungsart nach Verdopplung der Nutenzahl,
jeder Seite einer Gruppe zwei und nach Verdreifachung der Nutenzahl drei (usw.)
Nuten zur Verfügung stehen, die entweder durch sagenweises Übereinanderwickeln oder
durch angrenzende, stets ihre Richtung wechselnde Einzelspulen (Kranzwicklung) ausgefüllt
werden. In Abb. 2 ist eine derartige Wicklung mit achtundvierzig Nuten veranschaulicht,
bei der die zu jeder Gruppe gehörenden Spulen aus zwei Einzelspulen bestehen, die
nutenweise ihre Lagenrichtungen wechseln. Die Zahlen an den Spulenseiten deuten
die Einteilung der Gruppen an, während am Scheitelpunkt derselben eine fortlaufende
Numerierung der Einzelspulen vorgenommen wurde. Wie ersichtlich, ist die Wicklung
dadurch entstanden, daß man die Spulenseiten einer nach Abb. i mit achtundvierzig
Nuten und zwölf Zweifachspulen gebildeten Wicklung nochmals nach rechts und links
aufgeteilt hat. Unter ' Zweifachspule ist ein Wicklungsteil zu verstehen, das der
äußeren Form nach zwar nur eine Spule vorstellt, jedoch aus zwei übereinanderliegenden
"feilen besteht, deren Seiten in je zwei getrennten Nuten münden.' Dabei ist es
gleichgültig, ob die beiden Teilspulen parallel übereinanderliegen oder gleiche
Längen aufweisen und sich überkreuzen. Der Wickelschritt errechnet sich aus 48 :
8 = 6 X 3 = i8. Die beiden Seiten einer Einfachspule, die rechnerisch in Nut i und
i9 zu liegen kämen,' müssen bei der Finschichtwicklung aus konstruktiven Gründen
in ungleichnamige Nuten eingebettet werden, wodurch die zweite Spulenhälfte entweder
nach Abb.2 in Nut 18 oder aber in Nut 20 gelegt werden muß, was eine Überschneidung
der zu einer Gruppe gehörenden Spulenseiten bedeutet. Legt man die zu den einzelnen
Gruppen gehörenden Spulenseiten in je einer Nut zusammen, so verbleibt eine 24nutige
Zweischichtwicklung, die zwar auch ein normales 8poliges Feld entstehen läßt, sich
aber bekanntlich zur Polzahlhalbierung nicht eignet. Behält man jedoch diejenige
Spulenanordnung bei, wie sie sich aus der 48nutigen Wicklung mit Zweifachspulen
gleicher Weite durch Zusammenlegen der Spulenseiten benachbarter Gruppen ergibt,
so erhält man gemäß Abb.3 eine für Polumschaltungen seither bevorzugt angewandteWicklung,
die lediglich eine Verdreifachung der üblichen Spulenweite aufweist, was in der
2poligen Schaltung die bereits erwähnten Vorteile bringt. Die Phasenzugehörigkeit
der in den Abbildungen mit den Zahlen i bis 12 versehenen Gruppen, an den unteren
Spulenseiten, ist außerdem durch unterschiedliche Zeichnungsausführung der Spulenseiten
kenntlich gemacht. Zweischichtwicklungen haben bekanntlich den Vorteil, daß man
wenigstens einer Schicht den gewünschten Strombelag aufdrücken kann und daß sich
die nach Halbierung der Polzahlen auftretenden entgegengesetzten Induktionen bereits
in den Nuten aufheben, anstatt am Feldumfang in Form von Blindpolen anlaufhemmend
zu wirken. Es ist allerdings nicht zu vermeiden, daß durch diese Anordnung die aktive
Polfläche auch in der Normalschaltung etwas geschmälert wird. Man wählt deshalb
in der Praxis im allgemeinen eine höhere Nutenzahl. Selbstverständlich nimmt dadurch
mit je zwölf Nuten die Zahl der Spulen pro Gruppe um je eine Spule zu, so daß sich
beispielsweise eine Gruppe bei sechsunddreißig Nuten aus drei, bei achtundvierzig
Nuten aus vier, bei zweiundsiebzig Nuten aus sechs usw. nebeneinanderliegenden Einzelspulen
zusammensetzt. Der Wickelschritt errechnet sich auf die erwähnte Art, ohne daß auf
ungleichnamige Nuten Rücksicht genommen werden muß. Bei einem 48nutigen Feld reicht
die Spulenweite z. B: von Nutz bis Nut i9. Bei einem 36nutigen Feld (Polteilung
---- 13,5) kann die zweite Spulenseite sowohl in Nut 14 wie auch in Nut 15
liegen. Wenn möglich, so sind Nutenzahlen, die nicht ohne Rest durch 8 teilbar sind,
zu vermeiden, da eine geringe Unsymmetrie auch bezüglich der am Feldumfang induzierten
acht Pole feststellbar ist. Damit soll aber von der Herstellung solcher Wicklungen
und Umschaltungen nicht abgeraten werden. Die Tatsache, daß die meisten Elektromotoren
kleinerer und mittlerer Leistung mit sechsunddreißig Nuten ausgestattet sind, gab
die Veranlassung, in den nachfolgenden Wickelschemen noch auf einige derartige Ausführungsarten
näher einzugehen. Abb.4 zeigt ein 36nutiges Feld mit einer Bruchlochwicklung. jede
Gruppe setzt sich aus einer Ganz- und einer Halbnutspule 'zusammen, die parallel
übereinander gewickelt sind. Aus konstruktiven Gründen bildet die Halbnutspule das
innen gelegene Wicklungsteil. Wie bei allen Wicklungsschemen, so weisen auch hier
die an den Spulenseiten angebrachten Zahlen i bis 12
auf die Einteilung
der Gruppen hin. Es sind auch Kombinationen zwischen Zwei- und Einschichtwicklungen
anwendbar. In den vorstehend gezeigten Ab.b. i bis 4 wurden die üblichen Wicklungsarten
behandelt. Es läßt sich aber auch ohne Anwendung der Bruchlochwicklung an einem
36nutigen Feld eine den vorstehenden Bedingungen entsprechende, polumschaltbare
Wicklung herstellen, indem die zwölf Gruppen gemäß Abb. 5 zur Hälfte Zweifach- und
zur Hälfte Einfachspulen erhalten, so daß sich die vier Gruppen jeder Phase aus
je zwei Zweifach- und zwei Einfachspulen zusammensetzen. Eine gleichmäßige Aufteilung
der Zweifachspulen auf die geradzahligen und ungeradzahligen Gruppen ist allerdings
nicht möglich, da sämtliche Zweifachspulen auf eine dieser Gattung fallen. Man kann
sich diese Wicklung aus einem 48nutigen Feld mit zwölf Zweifachspulen dadurch entstanden
denken, daß, entsprechend der verminderten Nutenzahl, jede zweite Zweifachspule
auf eine Einfachspule reduziert wurde. Ob die Wicklungsteile der Zweifachspulen
parallel übereinanderliegen oder aus Bleichweiten, sich überkreuzenden Einzelspulen
zusammengesetzt sind, ist- natürlich nicht von Belang. Nach der Erfindung ist es
sogar möglich, achtzehn Einfachspulen derart auf zwölf Gruppen zu verteilen, daß
nicht nur ein blindpolfreies 8poliges Feld entsteht, sondern auch die Umschaltungen
daran durchführbar sind (Abb.6). Da bei Einschichtwicklungen die Seiten der Einfachspulen
in ungleichnamige Nuten gebettet werden, so müssen diese, nach Errechnung des Wickelschrittes
aus 36 : 8 = 4,5 x 3 = 13,5 in Nut i und 14 zu liegen kommen. Zwei Gi-uppen jeder
Phase erhalten wiederum zwei und die beiden anderen Gruppen je eine Spule. Die Aufteilung
der Spulen ist leicht verständlich, wenn man entweder die äußeren Hälften der in
Abb. 5 gezeichneten Zweifachspulen als Einzelspulen in die entgegengesetzte Richtung
verlegt oder die geradzahligen Gruppen des in Abb. 2 dargestellten Schemas auf eine
Spule reduziert. In vorliegendem Beispiel entfallen auf alle ungeradzahligen Gruppen
je zwei und auf die geradzahligen Gruppen je eine Einfachspule. Selbstverständlich
kann die Spulenaufteilung auch umgekehrt erfolgen, wonach die geradzahligen Gruppen
aus je zwei Einfachspulen gebildet werden. Die zu einer Gruppe gehörenden beiden
Spulen liegen mit einer Seite in angrenzenden Nuten ohne sich zu überschneiden.
Zur Bildung der Polzahl 2 werden entweder die Phasenhälften der 8poligen Ausgangsschaltung
gegensinnig zueinander geschaltet, oder es werden je Phase zwei aufeinanderfolgende
Gruppen mit den um 18o0 des Feldumfangs verschobenen und gegensinnig geschalteten
Gruppen zusammen verbunden. In Anbetracht der 2poligen Schaltung ist es selbstverständlich,
daß die Phaseneingänge um 120' des Feldumfanges verschoben sein müssen. Sie liegen
also beispielsweise an den Gruppen i, 5 und 9. Um die erstgenannte Art der 2poligen
Schaltung durchzuführen, bedient man sich der normalen 8poligen Gruppeneinteilung,
d. h., daß die Reihenfolge der Gruppen in den einzelnen Phasen wie üblich fortlaufend
jede dritte Gruppe umfaßt, im Gegensatz zu der DahlanderschaTtung, die bekanntlich
eine hälftige Aufteilung in geradzahlige und ungeradzahlige Gruppen vorschreibt.
Unter Berücksichtigung der um 1200 verschobenen Phaseneingänge ergibt sich infolgedessen
die im Dreieckschema der Abb. 7 gezeigte Gruppeneinteilung. Phase i umfaßt die Gruppen
i, 4, 7, 10, Phase 2 die Gruppen 5, 8, 11; 2 und Phase 3 die Gruppen 9, 12, 3, 6.
Sämtliche Gruppen sind gleichsinnig geschaltet. Durch Speisung der Dreieckpunkte
entsteht natürlich ein normales 8poliges Feld, während durch Speisung an den Phasenmitten
und Verbindung der Eckpunkte gemäß Abb. 8 die Phasenhälften gegensinnig zueinander
geschaltet werden und ein 2poliges Feld entsteht. Die gegensinnige Schaltung ist
in den Schaltschemen jeweils durch ein Minuszeichen vor dem betr. Wicklungsteil
angedeutet. Die Umschaltung, die bekanntlich von Dreieck- auf Doppelstern erfolgt,
benötigt, wie die Dahlanderschaltung, insgesamt nur sechs Wicklungsenden. Selbstverständlich
können auch andere bekannte Umschaltungen vorgenommen werden, je nach dem gewünschten
Sättigungsverhältnis, z. B. Stern auf Doppelstern, wodurch infolge des gemeinsamen
Sternpunktes sieben Wicklungsenden erforderlich werden. Diese Schaltungen lassen
sich an allen Wicklungsarten durchführen, die mit entsprechender Spulenweite ausgeführt
sind. Bei Wicklungen, deren Gruppen sich aus mehreren Einfächspulen zusammensetzen,
deren Seiten nach verschiedenen Richtungen verlaufen, ist lediglich darauf zu achten,
daß der Schaltsinn mit den Gruppenseiten in Einklang gebracht wird, die Spulen also
so zu schalten sind, daß der Strom in den nutenweise nebeneinanderliegenden Spulenseiten
gleichsinnig verläuft. Im Schema der Abb.2 ist beispielsweise Gruppe i aus Spule
i und der nutenweise links angrenzenden Spule 16 gebildet. Damit der Strom in der
Gruppenseite gleichsinnig verlaufen kann, ist Spule 16 gegensinnig zu Spule i zu
schalten (+ i -16). Setzt man alle Gruppen aus rechts angrenzenden Spulen zusammen,
dann sind das für Gruppe i die Spulen +i -1o. Das positive Vorzeichen findet keine
Erwähnung. Kommen bei dieser Wicklungsart drei Spulenseiten in Betracht (sechsundsiebzig
Nuten), so werden zwei Spulen gleichsinnig und eine gegensinnig geschaltet. Zu den
Schemen der Abb. i, 3, 4 und 5 dürfte sich in bezug auf die Umschaltung 8:2 jegliche
Erläuterung erübrigen. Aber auch bezüglich des Wicklungsschemas in Abh 6, dessen
Gruppen abwechselnd aus je zwei und aus je einer Spule gebildet werden, hat man
lediglich auf die vorstehend beschriebene Art die Spulen sinngemäß zu Gruppen und
diese wiederum nach dem Schaltschema in Abb. 7 zu verbinden. In Abb. 16 und 17 ist
die Umschaltung schematisch, jedoch mit Spulennumerierung, nochmals gezeigt. Entfernt
man im Wicklungsschema der Abb. 2 von jeder geradzahligen Gruppe eine der beiden
Spulen, im vorliegenden Beispiel sind es die an die linke Gruppenseite angrenzenden
Spulen, und bettet die verbleibenden achtzehn Spulen mit der noch erhalten gebliebenen
Gruppeneinteilung in ein 36nutiges Feld, dann ergibt sich eine Wicklung und Gruppeneinteilung,
die mit derjenigen in Abb.6 genau identisch ist. Das gleiche Schema entsteht aus
der
Wicklung gemäß Abb. 5 durch Verlagerung der äußeren Zweifachspulen, indem die rechten
Spulenseiten nach der entgegengesetzten Richtung verlegt werden. Die Herstellung
dieser Wicklung und Schaltung ist aber auch ohne die erwähnten Abwandlungen möglich.
Da die Phasenanfänge i2o° voneinander verschoben sein müssen, so fallen diese bei
achtzehn Spulen auf die Spulen 1, 7 und 13, die gleichzeitig als Stammspulen für
die Gruppen 1, 5 und 9 anzusehen sind. Die zweiten Phasenhälften, die den Gruppen
7, 11 und 3 entsprechen, beginnen demzufolge mit den um i8o° zu den Phasenanfängen
verschobenen Spulen io, 16 und 4. Es ist natürlich gleichgültig, ob die geradzahligen
oder die ungeradzahligen Gruppen aus zwei Spulen gebildet werden, wie es auch gleichgültig
ist, ob die zweite Spule an die linke oder an die rechte Gruppenseite angegrenzt
wird. Die verschiedenen Möglichkeiten sind lediglich auf eine dieser Arten systematisch
durchzuführen. In vorliegendem Beispiel wurden die ungeradzahligen Gruppen aus zwei
Einzelspulen zusammengesetzt, die an die linken Seiten der Stammspulen angrenzen.
Zur Erhaltung des richtigen Schaltsinnes sind sie selbstverständlich gegensinnig
zueinander zu schalten, so daß sich Gruppe i aus den Spulen 1-12, Gruppe 3 aus den
Spulen 4-15, Gruppe 5 aus den Spulen 7-18, Gruppe 7 aus den Spulen 1o-3, Gruppe
9 aus den Spulen 13-6 und Gruppe ii aus den Spulen 16-9 zusammensetzt. Für die geradzahligen
Gruppen 2, 4, 6, 8, io und 12 verbleiben die entsprechenden Einzelspulen 2, 5, 8,
11, 14 und 17. In den Schaltschemen der Abb. 16, 18 und i9 sind außer den Spulennummern
zur besseren Übersicht auch die betreffenden Gruppennummern als Klammerwerte angegeben.
Wählt man für die ungeradzahligen Gruppen die rechte Seite der Stammspulen zum Anschluß
der zweiten Spulen, z. B. 1-8, dann verschieben sich die geradzahligen Gruppen um
eine Spule weiter und belegen der Reihenfolge nach die Spulen 3, 6, 9, 12, 15 und
18. Die Spulenfolge für die ungeradzahligen Gruppen 1, 3, 5, 7, 9 und ii ist dann
1-8, 4-11, 7-14,10--17,13-2 und 16-5. In beiden Fällen grenzen die den ungeradzahligen
Gruppen als zweites Wicklungsteil angegliederten und gegensinnig geschalteten Spulen
mit ihrer anderen Spulenseite an Spulenseiten geradzahliger Gruppen gleicher Phasenzugehörigkeit.
Dieser Umstand gestattet ohne weiteres ein Überwechseln dieser Spulen zu den geradzahligen
Gruppen, wodurch sich diese aus zwei Spulen zusammensetzen. Der Schaltsinn bleibt
bestehen. War beispielsweise Phase i entsprechend den Gruppen 1, 4, 7 und io aus
den Spulen 1-12, 5, 1o-3 und 14 oder aus den Spulen 1-8, 6, 1o-7 und 15 gebildet
worden, so kann sie sich statt dessen auch aus der Spulenfolge 1, 5-12, io und 14-3
oder aus der Spulenfolge 1, 6-17, io und 15-8 zusammensetzen. Selbstverständlich
ist eine dieser Arten in allen Phasen gleichmäßig durchzuführen. Es ergibt sich
jeweils eine Wicklung, deren Gruppen abwechselnd aus zwei und aus einer-Spule gebildet
sind.
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Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß sich die Halbierung der
Polzahl 8 trotz der vergrößerten Spulenweite mit dem gleichen Ergebnis durchführen
läßt, wie es bei den betreffenden Wicklungen mit normaler Spulenweite auftritt.
Der Drehzahlbereich erfährt durch die in der Mitte liegende Drehzahl eine wesentliche
Bereicherung. Einen nicht geringeren Vorteil bietet eine sinnreiche Schaltanordnung,
die in allen Polzahlen die günstigsten Induktionswerte mit wenigen Wicklungsenden
ermöglicht. Dieses Problem wird nach der Erfindung auf ideale Meise gelöst. Zur
Herstellung der Umschaltung 8 : 4 : 2 werden je zwei geradzahlige Gruppen einer
Phase der 8poligen Schaltung mit zwei ungeradzahligen Gruppen einer anderen Phase
zu einem Wicklungsstrang verbunden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß an den
Verbindungsstellen bzw. Scheitelpunkten zahlenmäßig aufeinanderfolgende Gruppen
bzw. Spulen zu liegen kommen, wie es beispielsweise Abb. 9 zeigt. Die drei Stränge
setzen sich zusammen aus den Gruppen 8, 2, 1, 7; 4, 1o, 9, 3; 12, 6, 5, ii. Eine
weitere Möglichkeit ist die Gruppenfolge 6, 12, 1, 7; 1o, 4, 5, 11; 2, 8, 9, 3.
Durch Speisen an den Scheitelpunkten und Verbinden der Wicklungsenden zu Gruppenmitten
(Abb. 9) ergibt sich die 8polige Dreieckschaltung, die durch Speisen an den Gruppenmitten
und Verbinden der Scheitelpunkte nach an sich bekannter Art eine 4polige Doppelsternschaltung
entstehen läßt (Abb. io). Aus den Minuszeichen geht hervor, daß die ungeradzahligen
zu den geradzahligen Gruppen gegensinnig geschaltet sind. Die 2polige Schaltung
mit je zwei zahlenmäßig nebeneinanderliegenden und je zwei diesen um i8o° verschobenen
und gegensinnig geschalteten Gruppen wird dadurch gebildet, daß die Speisung an
den Gruppenvierteln jeder Phase erfolgt, während die Anfänge mit den Enden der drei
Wicklungsstränge unter sich verbunden werden (Abb. ii). Wie ersichtlich, sind z.
B. die in Phase i zahlenmäßig aufeinanderfolgenden Gruppen i und 2 gegensinnig zu
den diesen um i8o° verschobenen Gruppen - 7 und - 8 geschaltet. Diese 2polige Schaltung
zeichnet sich durch besonders gutes Anzugsmoment aus und ist auch für die direkte
Umschaltung 8 : 2 zu empfehlen, wenn weniger Wert auf die Einsparung von Wicklungsenden
gelegt wird. Die beiden anderen Phasen setzen sich aus den Gruppen 5, 6; - i i,
- 12; 9, 1o, - 3 und - 4 zusammen. Durch Speisen an beiden Gruppenvierteln jeder
Phase, erstes und drittes Viertel, hat sich eine Doppeldreieckschaltung ergeben.
Selbstverständlich kann, falls nur eine geringe Sättigung gewünscht wird, auch die
Doppelsternschaltung gewählt werden. Die Umschaltungen lassen sich wiederum an allen
Wicklungsarten ausführen, deren Gruppen aus einer gleichen Anzahl von Spulen zusammengesetzt
sind. Wie bei der Umschaltung 8 : 2, so hat man auch hier lediglich die auf die
betreffenden Gruppen entfallenden Spulen in der angegebenen Folge zu verbinden.
Bezüglich der Zweischichtwicklung nach Abb.3 wird als bekannt vorausgesetzt, daß
in einer Schicht alle Wicklungsanfänge und in der anderen Schicht alle Wicklungsenden
liegen. In vorliegendem Beispiel bezieht sich die Gruppennumerierung auf die in
der oberen Schicht liegenden Spulenanfänge, und zwar sind das für Phase i entsprechend
den Gruppen 1, 4, 7 und io die Spulen 1, 2; 7, 8; 13, 14; 1g, 20.
An
der Wicklung nach Abb. 2 läßt sich eine 2polige Schaltung noch dadurch ermöglichen,
daß pro Phase j e vier aufeinanderfolgende Spulen gegensinnig zu den diesen um i8o°
verschobenen vier Spulen, z. B. i, 2, 3, 4, -13. -14. -15, -16, geschaltetwerden.Ferner
lassen sich aus dem Schema in Abb. 9 noch andere 2polige Schaltungen, die auf alle
Wicklungen anwendbar sind, ableiten. Hierbei können sogar alle zwölf Gruppen während
der Schaltvorgänge verbunden bleiben. Mit dem Vorteil der Einsparung von drei Wicklungsenden
ist jedoch der Nachteil einer Übersättigung in Kauf zu nehmen. Verbindet man jeweils
das erste Gruppenviertel einer Phase mit dem dritten Gruppenviertel der folgenden
Phase, Ende i mit Anfang 6, Ende 9 mit Anfang 2 und Ende 5 mit Anfang io, zu den
Speisepunkten, dann ergibt sich eine 2polige Doppeldreieckschaltung, bestehend aus
je vier aufeinanderfolgenden und gegenseitig um 12o° verschobenen Gruppen (12, i,
2, 3; 4, 5, 6, 7; 8, 9, 1o, ii). Schließt man in der gleichen Schaltung noch die
Gruppenmitten mit den Scheitelpunkten zu einem gemeinsamen Sternpunkt zusammen,
dann entsteht die vierfache Sternschaltung, deren Schaltsinn mit demjenigen der
Abb. ii übereinstimmt. Besteht zwischen den ungeradzahligen und den geradzahligen
Gruppen eine Spulendifferenz (Abb. 5 und 6), so kann das gegensinnige Schalten der
ungeradzahligen zu den geradzahligen Gruppen zwecks Bildung der Polzahl 4 natürlich
nicht mehr durch Verbinden der Scheitelpunkte erfolgen, weil sonst ungleiche Spulenzahlen
parallel geschaltet würden. In diesen Fällen ist gemäß der Erfindung von jedem Scheitelpunkt
eine Überbrückung über die Gruppenmitte nach derjenigen Spulenver6indung herzustellen,
die alsdann ebensoviele Spulen der geradzahligen wie der ungeradzahligen Gruppen
einschließt. Die Schaltungsschemen für die Wicklung nach Abb.5 zeigen die Abb. 12
bis 15. Zur besseren Übersicht wurden die aus zwei Spulen gebildeten ungeradzahligen
Gruppen doppelt angeführt. Das 8polige Dreieckschema in Abb.12 weicht im übrigen
von demjenigen in Abb. 9 in keiner Weise ab. Dagegen wurde die 4polige Schaltung
nicht mehr in der üblichen Form durch Verbinden der Dreieckpunkte unter sich (Abb.
io) hergestellt, sondern es wurde gemäß Abb. 13 von jedem Scheitelpunkt, in Richtung
der spulenarmen Gruppen, eine Überbrückung über die Gruppenmitte nach derjenigen
Stelle ausgeführt, die alsdann gleichviele Spulen geradzahliger und ungeradzahliger
Gruppen einschließt. In vorliegendem Beispiel sind die geradzahligen Gruppen nur
aus je einer Spule gebildet, so daß die Überbrückung insgesamt vier Spulen umfaßt.
Sie reicht also vom Scheitelpunkt über Gruppenmitte bis zur Mitte der ungeradzahligen
Gruppen. Sind die geradzahligen Gruppen aus je zwei Spulen gebildet, dann beginnt
die Überbrückung verständlicherweise am entgegengesetzten Scheitelpunkt und endet
in der Mitte der geradzahligen Gruppen. Wendet man das Beispiel auf ein 6o nutiges
Feld an, wobei jede Phase aus je zwei Gruppen mit zwei und aus je zwei Gruppen mit
drei Spulen besteht, so werden dementsprechend 2 x 4 = 8 Spulen überbrückt. Abb.
14 zeigt die nach dem Schema in Abb.13 entstandene gemischte Sterndreieckschaltung
nochmals in verständlicherer Art. Die geradzahligen Gruppen bilden eine Seite der
Sternschaltung, während die ungeradzahligen Gruppen auf die zweite Sternseite und
eine Dreieckseite aufgeteilt sind. Handelt es sich ausschließlich um eine Umschaltung
8 : 4 (4 : 2), dann können die Spulen auch so aufgeteilt werden, daß beide Gruppen
sowohl in der Stern- wie auch Dreieckseite vertreten sind. Sinngemäß ergibt sich
auch die Anwendung auf eine Umschaltung 4:2. Die 2polige Schaltung, die wiederum
(gemäß Abb. ii) an den Gruppenvierteln jeder Phase angeschlossen wird, ist in Abb.
15 dargestellt und weicht von dem Schema Abb. ii nicht ab, weshalb sich auch der
gleiche Schaltsinn ergibt. In Abb. 18 ist der Vollständigkeit halber noch die Spulenaufteilung
für das Wicklungsschema der Abb. 6 aufgezeigt, das gleichfalls mit der Gruppenfolge
nach dem Schaltschema Abb. 9 übereinstimmt. Der Umschaltvorgang ist ebenfalls derselbe,
wie vorstehend beschrieben (Abb. 12 bis 15). Da die linken Seiten der ungeradzahligen
Gruppen aus je zwei Einzelspulen gebildet sind, wird die Spulenzusammensetzung der
drei Wicklungsstränge wie folgt: Strang i die Spulen 11, 2, i, - 12, 10, - 3; Strang
2 die Spulen 5, 14, 13, - 6, 4, -15 ; Strang 3 die Spulen 17, 8, 7, -i8, i6, -9.
Zur besseren Übersicht sind die betreffenden Gruppenzahlen in Klammern darübergeschrieben.
Verbindet man die gegensinnig geschalteten Spulen mit den an die geradzahligen Gruppen
angrenzenden Spulen, dann erhält Strang i die Spulen 1i, - 18, 2, - 9, i, io; Strang
2 die Spulen 5, - 12, 14, - 3, 13, 4 und Strang 3 die Spulen 17, - 6, 8, - 15, 7
und 16. Werden die rechten Seiten der ungeradzahligen Gruppen aus je zwei Einzelspulen
gebildet, so ist die Einteilung für Strang i die Spulen 9, 18, i, - 8, 10, - 17;
für Strang 2 die Spulen 15, 6, 7, - 14, 16, - 5 und für Strang 3 die Spülen 3, 12,
13, - 2, 4, - ii. Auch in diesem Fall können die gegensinnig geschalteten Spulen
zu den betreffenden geradzahligen Gruppen gleicher Phasen hinüberwechseln, wodurch
die Einteilung wie folgt wird: Sträng i die Spulen 9, - 2, 18, - ii, i, io; Strang
2 die Spulen 15, - 8, 6, - 17, 7, 16 und Strang 3 die Spulen 3, - 14, 12, - 5, 13,
4. Am Scheitelpunkt liegen stets zwei aufeinanderfolgende Gruppen und auch aufeinanderfolgende
Spulen, wobei gegensinnig geschaltete Spulen unberücksichtigt bleiben. Die 2polige
Schaltung ist bei dem 36nutigen Feld am günstigsten; wenn drei aufeinanderfolgende
Spulen mit drei um 18o° verschobene und zu dem ersteren gegensinnig geschaltete
Spulen eine Phase bilden. Es ist ein ganz besonderer Vorteil, daß sich diese Schaltung
aus vorstehenden Schemen tatsächlich ergibt. Gleichsinniges Schalten sämtlicher
Spulen führt in dieser Reihenfolge zu einer 4poligen Schaltung. Selbstverständlich
kann die Umschaltung von acht auf zwei Pole, mit aufeinanderfolgenden Gruppen, unter
Wegfall der 4poligen Schaltung auch direkt erfolgen, z. B. von Dreieck auf Doppeldreieck.
Soll aus irgendeinem Grunde, vielleicht der geringen Leiterzahl wegen, die Ausgangsschaltung
in Stern erfolgen, dann sind die geradzahligen
Gruppen von den
ungeradzahligen zu trennen, wie es beispielsweise Abb. i9 zeigt. Der Sternpunkt
kann allerdings verbunden bleiben. Zwecks Umschaltung auf zwei Pole werden sowohl
die geradzahligen wie auch die ungeradzahligen durch nochmaliges Halbieren gegensinnig
geschaltet und mit den zahlenmäßig anfeinanderfolgenden Gruppen verbunden (Abb.
2o). Um die Anwendung der Schaltungen sowohl für Gruppen mit gleicher wie auch mit
ungleicher Spulenzahl zu erleichtern, sind in Abb. i9 die Spulen- und Gruppenzahlen
angegeben. Wie ersichtlich, ist der Schaltsinn übereinstimmend mit den betreffenden
übrigen 8poligen und 2poligen Schaltungen. Unabhängig von der Reihenfolge setzt
sich Phase i aus den Spulen - i, - 2, - 3, 10, 11, 12, Phase 2 aus den Spulen
-7, -8, -9, 16, 17, 18 und Phase 3 aus den Spulen -13, - 14, - 15, 4, 5 und 6 zusammen.
Die Phaseneingänge sind gegenseitig um 12o° verschoben, während je drei Spulen und
drei diesen um 18o° verschobenen Spulen unter gegensinniger Einschaltung eine Phase
bilden. Eine weitere zweckmäßige Spulen- und Gruppeneinteilung zeigt Abb. 21. Hier
sind die Spulen nach der 8poligen Schaltung (Abb. 18) phasenweise zu drei Strängen
zusammengeschaltet. Strang i setzt sich demnach zusammen aus den Spulen i, - 12,
10, - 3, 5, 14, Strang 2 aus den Spulen 7, - 18, 16, - 9, 11, 2 und Strang 3 aus
den Spulen 13, - 6, 4, - 15, 17 und B. Der Einfachheit halber ist gleich die 2polige
Doppeldreieckschaltung dargestellt. Die Doppelsternschaltung läßt sich allerdings
in dieser Zusammenstellung nicht bilden, dagegen kann die 8polige Ausgangsschaltung
wahlweise in Stern oder Dreieck erfolgen. Die 2polige Schaltung ergibt sich durch
Speisen an den Gruppenanfängen, Gruppenmitten und Gruppenenden jeder Phase, während
die Gruppenviertel gegenseitig so zum Doppeldreieck verbunden werden, daß aufeinanderfolgende
Gruppen (Spulen) zusammenfallen. Auf diese Weise entsteht der gleiche Schaltsinn
wie bei der aus zwei verschiedenen Phasen zusammengesetzten Strangeinteilung. In
Phase i verläuft z. B. der Strang in den Spulen io, 11, 12 gegensinnig zu den Spulen
i, 2 und 3. Die zuerst erwähnte Strangeinteilung # hat sich jedoch bezüglich einer
Vereinfachung des Polumschalters als praktischer erwiesen.
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Die Anwendung auf n-polige Wicklungen ergibt sich sinngemäß durch
entsprechende Vervielfachung der Gruppen und Einreihung derselben zu einem übereinstimmenden
Schaltsinn. Ist beispielsweise n - (- 2, so entsteht mit doppelter
Gruppenzahl selbstverständlich auch eine Verdopplung der Polzahlen und somit das
Polzahlverhältnis 16: 8: 4. Der Feldumfang setzt sich folglich aus zwei gleichen
Ausgangswicklungen zusammen. Zwecks Durchführung der Umschaltungen ist es erklärlicherweise
notwendig, daß immer die um zwölf Gruppen verschobenen Gruppen zusammengeschaltet
werden. Auf das Ausführungsbeispiel in Abb. 9 bezogen, ergibt sich demnach für die
Umschaltung 16 : 8 : 4 folgende Strangeinteilung: Strang i die Gruppen 8, 20, 2,
14, i, 13, 7, 19; Strang 2 die Gruppen 4, 16, 10, 22, 9, 21, 3, 15; Strang 3 die
Gruppen 12, 24, 6, 18, 5, 17, 11 und 23.