DE911288C - Mehrphasiger Wechselstromerzeuger - Google Patents

Description

• Mehrphasiger Wechselstromerzeuger Zur Speisung vielphasiger elektrischer Einrichtungen, z. B. zur Speisung von Stromrichtern, verwendet man in der Regel Zwischentransformatoren, wodurch die in üblicher Weise dreiphasig zugeführte Energie auf eine höhere Phasenzahl, z. B. zwölf Phasen, verteilt wird. Solche Zwischentransformatoren verteuern die Anlage und verschlechtern durch ihre Eigenverluste den Wirkungsgrad. Es ist daher elektrisch günstiger, die vielphasige Einrichtung unmittelbar aus einem geeigneten Stromerzeuger von gleicher Phasenzahl zu speisen. Hierbei entsteht aber der wirtschaftliche Nachteil, daß ein solcher Stromerzeuger nicht für andere Zwecke verwendbar ist und vor allem nicht mit einem vorhandenen Dreiphasennetz unmittelbar zusammenarbeiten kann, wenn er für die Stromrichteranlage nicht mehr gebraucht wird.
• Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen Wechselstromerzeuger, der von diesem Nachteil frei ist, und besteht darin, daß die induzierte Wicklung des Stromerzeugers aus einer zur Speisung von vielphasigen Verbrauchern, insbesondere von Stromrichtern, geeigneten Vielphasenschaltung in eine Dreiphasenschaltung umschaltbar ist. Unter Vielphasenschaltung ist jede Schaltung mit mehr als drei Phasen zu verstehen. Für die Zwecke der Erfindung ist im allgemeinen die Zwölfphasenschalturbg am günstigsten. Der Wechselstromerzeuger nach der Erfindung ist daher vorzugsweise von zwölf auf drei Phasen umschaltbar. Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung.
• Fig. I stellt die induzierte Wicklung eines solchen Stromerzeugers dar, die aus zwölf umschaltbaren Teilen besteht. Sie ist als gesehnte Wellenstabwicklung und insbesondere für Maschinen großer Leistung bestimmt. Die Wicklung ist vierpolig und hat vierundzwanzig mit u1 x1 ... u4 x4, v1 y1 ... v4 y4, w1 z1 ... w4 z4 bezeichnete freie Wicklungsenden, an denen die gewünschte Umschaltung vorgenommen werden kann. In der zwölfphasigen Schaltung, in der beispielsweise nach Fig. 2a alle mit x, y und z bezeichneten Phasenenden zu einem Sternpunkt zusammengeschaltet werden, besteht jede Phase aus einem der zwölf Wicklungsteile. Jeder von diesen ist aus zwei gegeneinander um eine oder mehrere Nutteilungen versetzten Wellenzügen zusammengesetzt. Diese enthalten beispielsweise in der Phase ulxl die Stäbe I, 37, 25, I3 und 2, 38, 26, I4. Die Wellenzüge laufen bei dieser Ausführungsform um,den ganzen Maschinenumfang herum. Wird die Wicklung als Bruchlochwicklung ausgeführt, so umfassen die Wellenzüge Umfangsbereiche, die zum ganzen Umfang oder einem mehrfachen davon in einem echt oder unecht gebrochenen Verhältnis stehen. Die zu einer Phase gehörenden Wellenzüge sind gegeneinander so zu versetzen, daß trotz des Bruchlochverhältnisses jede Phase gegen die nächste um 1/12 der doppelten Polteilung verschoben ist.
• Die einfachste Zwölfphasenschaltung ist die schon erwähnte Zwölfphasensternschaltung nach Fig.2a. Zur Stromrichterspeisung ist aber eine Unterteilung der Phasen in zwei oder mehrere Gruppen vorteilhaft, um z. B. Saugdrosselspulen anwenden zu können. Fig. 2b zeigt, die Verbindung der Sternpunktenden zu einer Zweifach-Sechsphasen-Schaltung. Das Vektorbild dieser Schaltung ist in Fig. 3 wiedergegeben. Fig. 2c gibt die Schaltverbindungen für eine Vierfach-Dreiphasen-Schaltung wieder. Fig.4 zeigt das Vektorbild der vier Phasengruppen. Ein Gesamtschaltbild ist in der unten näher besprochenen Fig. 8 gezeigt. Die Dreiphasenschaltung kann entweder nach Fig.2d ungesehnt bzw. nur schwach gesehnt oder nach Fig.2e mit ausgesprochener Sehnung ausgeführt werden. In der Schaltung nach Fig. 2d ergibt sich das in Fig. 5 wiedergegebene Vektorbild. Jede Wicklungsphase der Dreiphasenschaltung enthält nur gleichphasige oder höchstens in der Phasenlage benachbarte, das ist aus zwei Nachbarphasen der Vielphasenschaltung entnommene Wicklungsteile. Inder Schaltung nach Fig. 2e mit dem Vektorbild Fig. 6 ist jede Wicklungsphase aus Wicklungsteilen von untereinander durchwegs verschiedener Phasenlage zusammengesetzt. Die Wicklung ist dabei 2/3 gesehnt.
• Die günstigste Sehnung der Wicklung wäre o,8. Bei dieser würden die Nuten aber keine gleichartigen Phasengruppen enthalten. Man kann entweder von dieser günstigsten Sehnung abweichen und die erwähnte 2/3-Sehnung nach Fig. 2e und 6 ausführen, oder man kann die Sehnung in die einzelnen Wicklungsteile verlegen und die Gesamtschaltung ohne weitere Sehnung herstellen. Bei zwölfteiliger Wicklungsanordnung können die einzelnen Wicklungsteile beispielsweise nach Fig.7 9/12 gesehnt sein. Sie werden nach Fig. 2d und 5 praktisch ohne weitere Sehnung zur Dreiphäsenschaltung verbunden. In der Schaltung nach Fig. 7 bestehen die beiden gegeneinander um drei Nutteilungen versetzten Wicklungszüge des Wicklungsteiles x1 u1 aus den Stäben 4, I6, 28, 4o und I, I3, 25, 37.
• Fig. 8 veranschaulicht eine Gesamtschaltung mit Verwendung von Saugdrosselspulen. Der durch eine Wasserturbine I getriebene Stromerzeuger 2 hat eine in Vierfach-Dreiphasen-Schaltung angeordnete induzierte Wicklung 3, deren Teile I und II an den Sternpunkten durch die Saugdrossel 4 und deren Teile III und IV an `den Sternpunkten durch die Saugdrossel 5 verbunden sind. Eine weitere Saugdrossel 6 verbindet die Mittelpunkte der Drosseln 4 und 5. An die zwölf freien Phasenenden der Wicklung 3 sind einanodige Gleichrichtergefäße 7 angeschlossen, deren Kathoden zu einem den positiven Pol der Gleichstromseite bildenden Sternpunkt vereinigt sind. Den negativen Pol der Gleichstromseite bildet der Mittelpunkt der Drossel 6. Der Gleichstromverbraucher 8 kann z.B. eine metallurgische oder elektrochemische Anlage sein. Die beschriebene Schaltung ergibt die beste Ausnutzung aller Teile und wegen der Unterteilung des Strormrichters in Einzelgefäße den geringsten Aufwand an bereitzuhaltenden Ersatzgefäßen. Durch Umschaltung auf dreiphasigen Betrieb kann der Stromerzeuger wahlweise unmittelbar auf ein vorhandenes Drehstromnetz arbeiten. Sowohl bei zwölfphasigem Betrieb als auch bei dreiphasigem Betrieb können wahlweise verschiedene Schaltungen, nämlich die Schaltungen nach Fig. 2a, 2b und 2c bzw. 2d und 2e angewendet werden.
• An Stelle der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Wellenwicklungen können auch Schleifenwicklungen verwendet werden.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Mehrphasiger Wechselstromerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß seine induzierte Wicklung aus einer zur Speisung von vielphasigen Verbrauchern, insbesondere von Stromrichtern, geeigneten Vielphasenschaltung in eine Dreiphasenschaltung umschaltbar ist.
2. 2. Wechselstromerzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wicklung von zwölf Phasen auf drei Phasen umschaltbar ist.
3. 3. Wechselstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wicklung aus zwölf Teilen mit zur Umschaltung zugänglichen Wicklungsenden besteht.
4. 4. Wechselstromerzeuger nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wicklung als vielteilige, insbesondere zwölfteilige gesehnte Wellen- oder Schleifenstabwicklung ausgeführt ist.
5. 5. Wechselstromerzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wicklungsteil aus gegeneinander um eine oder mehrere Nutteilungen versetzten Wellenzügen zusammengesetzt ist.
6. 6. Wechselstromerzeuger nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wicklung eine Bruchlochwicklung ist, deren Wellenzüge gebrochene Teile des Maschinenumfanges oder eines Mehrfachen davon umfassen.
7. 7. Wechselstromerzeuger nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vielphasige Schaltung der Wicklung eine Zweifach-Sechsphasen-Schaltung ist.
8. 8. Wechselstromerzeuger nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vielphasige Schaltung der Wicklung eine Vierfach-Dreiphasen-Schaltung ist.
9. 9. Wechselstromerzeuger nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiphasige Schaltung der Wicklung ungesehnt ist. Io. Wechselstromerzeuger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile derart zur Dreiphasenschaltung zusammengesetzt sind, daß jede Wicklungsphase nur gleichphasige oder höchstens aus zwei Nachbarphasen der Vielphasenschaltung entnommene Wicklungsteile enthält (Fig. 5). II. Wechselstromerzeuger nach Anspruch 9 oder Io, dadurch gekennzeichnet, daß die ungesehnt oder mit geringer Sehnung zur Dreiphasenschaltung zusammengesetzten Wicklungsteile in sich durch gegenseitiges Versetzen ihrer Wicklungszüge gesehnt sind. I2. Wechselstromerzeuger nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile der zwölfteiligen Wicklung aus im Sehnungsverhältnis 9 : I2 gegeneinander versetzten Wicklungszügen bestehen (Fig. 7). I3. Wechselstromerzeuger nach Anspruch I bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiphasige Schaltung der Wicklung gesehnt ist. I4. Wechselstromerzeuger nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die dreighasige Schaltung der zwölfteiligen Wicklung 2/3 gesehnt ist. I5. Wechselstromerzeuger noch Anspruch I3 oder I4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklungsphase aus Wicklungsteilen von untereinander durchwegs verschiedener Phasenlage zusammengesetzt ist (Fig.6). I6. Stromrichteranlage mit dem Wechselstromerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei oder vier Wicklungssternpunkte des Stromerzeugers durch eine Saugdrossel (4, 5) verbunden sind, an deren Mittelpunkte über eine weitere Saugdrossel (6) die Gleichstromseite angeschlossen sein kann, während die freien Phasenenden der Stromerzeugerwicklung unmittelbar zum Stromrichter (7) führen (Fig. 8).