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Polumschaltbare Wicklung für elektrische Maschinen Polumschaltbare
Motoren lassen sich entweder mit getrennten Wicklungen (meist nicht über zwei) oder
mit einer in sich polumschaltbaren Wicklung bauen.
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Die letztgenannte Art wird man überall, wo dies möglich ist, anwenden.
Sie weist nämlich eine einfachere Fertigung, eine höhere erzielbare Leistung und
einen besseren Leistungsfaktor und Wirkungsgrad auf.
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Bei gebrochenen Drehzahlverhältnissen, z. B. bei 2 : 3 oder 3 : 4,
oder bei Wicklungen für mehr als zwei Drehzahlen erhöht sich allerdings die Klemmenzahl
außerordentlich, so daß man in diesen Fällen meist zwei getrennte Wicklungen trotz
ihrer obenerwähnten Nachteile benutzt. Bei der auch hierfür häufig verwendeten zweischichtigen
Wicklungsart sinkt noch der Füllfaktor in der Nut, weil der Aufwand an Isoliermaterial
bei den vier Schichten in einer Nut übereinander naturgemäß größer ist.
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Es hat sich deshalb mit Vorteil eine Wicklungsart eingeführt, bei
der nur die halbe Spulenzahl (mit entsprechend vergrößerter Spulenseitenhöhe) verwendet
wird und wobei nur jede zweite Spulenober- (bzw. -unter-)seite zur gleichen Wicklung
gehört. Die damit verbundene Halbierung der Nutenzahl je Pol und Strang für jede
Wicklung wird dadurch zum großen Teil wieder wettgemacht, daß man den für beide
Wicklungen zwangsläufig gleichen Spulenschritt ungeradzahlig wählt. Es ist dann
in jeder Nut von jeder Wicklung wenigstens eine Spulenseite vorhanden und die magnetische
Wirkung fast wie bei einer vollen
Wicklung. Man muß sich allerdings
entschließen, bei dieser verschachtelten Zweiwicklungsanordnung die Spulenseitenhöhen
und damit die Kupfergewichte gleichzumachen, um Schwierigkeiten in den Spulenköpfen
zu vermeiden. Damit werden die Spulen beider Wicklungen einander sehr ähnlich im
Aussehen, und es besteht beim Einlegen in die Nuten die Gefahr der Verwechselung
der Spulen der Wicklungen verschiedener Polzahl.
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Diese Gefahr der Verwechselung der Spulen und gleichzeitig auch die
Nachteile der obenerwähnten bekannten Anordnung werden gemäß der Erfindung bei einer
polumschaltbaren Wicklung für elektrische Maschinen vermieden, welche aus zwei elektrisch
getrennten Wicklungsteilen in zweischichtiger verschachtelter Ausführung, vorzugsweise
für drei Drehzahlen, besteht, wobei der eine Wicklungsteil in Dahlander-Schaltung
für das Drehzahlverhältnis I : 2 geschaltet ist, während der zweite Wicklungsteil
für sich eine normale Wicklung für eine zwischen beiden Dählander-Polzahlen liegende
Polzahl bildet. Gemäß der Er findung ist der zweite Wicklungsteil mit der gleichen
Windungszahl je Spule wie der erste Wicklungsteil ausgeführt und als Sternschaltung
mit zwei parallelen Stromzweigen geschaltet.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete polumschaltbare Wicklung ist
in der Figur beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt die Figur eine verschachtelte
Wicklung mit gleichen Spulen für acht, sechs bzw. vier Pole in #-, (- bzw. W-Schaltung
bei zweiundsiebzig Nuten. Die Wicklungsenden U, V, W der jeweiligen Polzahl sind
mit dem Index 8, 6, 4 versehen.
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Bei der in der Figur dargestellten polumschaltbaren Wicklung ist die
Gefahr der Verwechselung der Spulen verschiedener Polzahlen beim Einlegen in die
Nuten vermieden, da die Spulen der beiden Wicklungsteile mit der gleichen Windungszahl
je Spule ausgeführt sind und der zweite Wicklungsteil als Sternschaltung mit zwei
parallelen Stromzweigen geschaltet ist. Die einander gleichen Spulen können ohne
Rücksicht auf die spätere äußere Schaltung in die Nuten eingelegt werden. Erst nach
dem Einlegen der Spulen wird an Hand eines Schaltungsschemas die äußere Schaltung
vorgenommen.
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Bei der in der Figur dargestellten Anordnung sind somit völlig gleiche
Spulen vorhanden wie bei einer einzigen in sich polumschaltbaren Wicklung. Bei der
erfindungsgemäßen Anordnung wird dadurch außer den obenerwähnten sonstigen Vorteilen
gleichzeitig noch eine beträchtliche, für die Fertigung sehr wesentliche Vereinfachung
erzielt.
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Die Angleichung der Windungszahlen ist nun zwar nicht in allen Fällen
möglich, weil dadurch gleichzeitig die magnetischen Flüsse festgelegt werden und
man sich der Möglichkeit begibt, die magnetischen Verhältnisse den sonstigen Bedingungen
anzupassen. Bei einer Anordnung mit acht, sechs bzw. vier Polen gelingt es jedoch
beispielsweise, mit gleichen Spulen eine günstige Abstufung der magnetischen Verhältnisse
zu erzielen. Bei dieser Anordnung ist eine acht-bzw. vierpolige Dahlander-Schaltung
(als A- bzw: W- oder W- bzw. \-Schaltung) mit einer normalen sechspoligen Wicklung
kombiniert. Der Wicklungsschritt ist mit Rücksicht auf die achtpolige Drehzahl der
Dahlander-Wicklung gleich dem achtpoligen Durchmesserschritt gewählt. Die Wicklungsfaktoren
für die Grundwelle sind, wie bekannt, etwa o,83 bzw. o,68 für acht und vier Pole,
und das Verhältnis der magnetischen Flüsse ist bei 0- bzw. W-Schaltung I: I,4I für
diese beiden Polzahlen. Der Wicklungsfaktor der sechspoligen Wicklung ist entsprechend
dem Schritt, der, bezogen auf die Polteilung, 75 % ist, gleich etwa o,885. Wählt
man nun bei der sechspoligen Wicklung gemäß der Erfindung die Windungszahl je Spule
gleich derjenigen der acht- bzw. vierpoligen Wicklung und schaltet die sechspolige
Wicklung außerdem in Stern mit zwei parallelen Stromzweigen, so ergibt sich ein
Verhältnis des magnetischen Flusses zu dem achtpoligen wie
Die drei Flüsse verhalten sich also wie I : I,08 : I,4I und passen sich damit der
mit der Drehzahl zunehmenden Leistung recht an. Schaltet man die Dählander-Schaltung
als b bzw. #, so ergibt sich das Flußverhältnis für alle drei Polzahlen zu I : I,08
: I,055. Diese Schaltung ist also auch für gleiche Leistung bei den drei Drehzahlen
geeignet. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich beispielsweise für zwölf, acht bzw.
sechs Pole.