DE924224C - Wicklungsanordnung fuer Laeufer von Wechselstrom-Kollektormotoren - Google Patents

Wicklungsanordnung fuer Laeufer von Wechselstrom-Kollektormotoren

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Publication number
DE924224C
DE924224C DEA1286D DEA0001286D DE924224C DE 924224 C DE924224 C DE 924224C DE A1286 D DEA1286 D DE A1286D DE A0001286 D DEA0001286 D DE A0001286D DE 924224 C DE924224 C DE 924224C
Authority
DE
Germany
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winding
turns
main
parallel
auxiliary
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Expired
Application number
DEA1286D
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English (en)
Inventor
Paul Dr-Ing Rauhut
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BROWN AG
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BROWN AG
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K27/00AC commutator motors or generators having mechanical commutator
    • H02K27/02AC commutator motors or generators having mechanical commutator characterised by the armature winding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

  • Wicklungsanordnung für Läufer von Wechselstrom-Kollektormotoren Aus dem Patent 660 43, ist eine zweifache Parallelwicklung für Läufer von Wechselstrom-Kollektormotoren, insbesondere von Motoren mit Läuferspeisung, bekannt, bei welcher parallel zu dieser zweifachen Parallelwicklung eine als einfache Parallelwicklung ausgeführte Hilfswicklung gelegt ist, die mit derart verkürztem Wickelschritt ausgeführt ist, daß die Windungsspannung der Hilfswicklung halb so groß ist wie die Windungsspannung der zweifachen Parallelwicklung. Die Hilfswicklung bewirkt eine starre Kupplung der Teilwicklungen der Mehrfachparallelwicklung. Ist z. B. die Hauptwicklung als Zweifachparallelwicklung ausgeführt, so liegt zwischen einer und der übernächsten Lamelle eine Windung der Hauptwicklung, und paraIlel dazu liegen zwei in Reihe geschaltete Windungen der Hilfswicklung. Diese beiden Lamellen sind mit der dazwischenliegenden Lamelle, welche der anderen Teilwicklung der Hauptwicklung angehört, durch die Hilfswicklung starr gekoppelt. Um Ausgleichströme zu vermeiden, muß stets die Summe der Spannungen der beiden Windungen der Hilfswicklung praktisch gleich der Spannung der parallel geschalteten Windung der Hauptwicklung sein. Es sind dementsprechend die Wickelschritte und die Wicklungsanordnung auszuführen. Die Hauptwicklung kann dabei sowohl ungesehnt als auch gesehnt ausgeführt werden. Im genannten Patent ist speziell an eine Hauptwicklung mit unverkürztem Wicklungsschritt gedacht. Der Schritt der Hilfswicklung muß dann auf ein Drittel Polteilung verkürzt werden, wobei ihre Windungsspannung gleich der Hälfte der Windungsspannu.ng .der Hauptwicklung wird. Betrachtet man eine solche Wicklung hinsichtlich der Lage der Leiter in den Nuten genauer, so ist zu bedenken, daß sich der Nutzfluß von Nut zu Nut sprunghaft ändert, während in Windungen, die in den gleichen Nuten liegen, praktisch die gleiche Spannung (na,-oh Größe und Phasenlage) induziert wird. Zeichnet man nun das Görges-Diagramm für die Haupt- und die Hilfswicklung auf, deren Eckpunkte zusammenfallen müssen, so, erkennt man, daß die Hauptwicklung getreppt sein muß, d. h., alte Windungen pro Nut und Schicht müssen unverkürzt sein, also einen Schritt von I8o° el. auf weisen, mit Ausnahme einer einzigen, die man um den Betrag einer Nutteilung sehnen muß, deren Schritt also I8o° el. ± I Nutteilung betragen muß. Der Vorteil, den man durch eine zweifache Parallelwicklung erreicht, ist bedeutend. Da bei Wechselstrom-Kommutatormaschinen die zwischen Nachbarlamellen transformatorisch induzierte Spannung einen gewissen Betrag nicht überschreiten darf, ist man in der Wahl des Flusses eines Pols auf einen bescheidenen Wert begrenzt. Durch Übergang von einer einfachen auf eine zweifache Parallelwicklung kann bei unverkürztem Wickelschritt der Fluß auf den doppelten Betrag gesteigert werden.
  • Einen weiteren Fortschritt erreicht man durch Sehnung der Hauptwicklung, da der Fluß dann noch mehr erhöht werden kann. Eine solche Sehnung ist !bei einfachen Parallelwicklungen üblich und wird, wie dies mit Rücksicht auf Materialaufwand, Spannung usw. selbstverständlich ist, immer durch Verkürzung gegenüber I8o° el. ausgeführt. Wenn man diese Regel auf die zweifache Parallelwicklung anwendet, wird man die Haupt- und die Hilfswicklung derart anordnen, daß die Nuten, in denen die Leiter einer Windung der Hauptwicklung zusammen mit den Leitern der parallel :geschalteten Windungen der Hilfswicklung liegen, auf dem Umfang des Ankers gemessen, über einen Bogen von weniger als I8o° el. verteilt sind. Bei solchen Wicklungen kann die Hauptwicklung nicht als Treppenwicklung ausgeführt werden, d. h., alle ihre Windungen müssen denselben Nutenschritt aufweisen. Außerdem sind solche Wicklungen (allgemein n-fache Parallelwicklungen) nur möglich, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind a) Die beiden Zahlen (2a = Zahl der parallelen Stromkreise der Hauptwicklung, 2p = Polzahl) und k (= Lamellenzahl pro Nut) sind teilerfremd ; b) von den beiden Zahlen und b = yH-yh (yH = Nutenschritt der Hauptwicklung bzw. yh = Nutenschritt der Hilfswicklung) muß die eine Zahl gerade und die andere ungerade sein.
  • Diese Bedingungen können nur durch Wahlganz bestimmter Nutenzahlen und Schritte erreicht werden. Es gibt also nur einige wenige Ausführungsmöglichkeiten, die nicht immer einen günstigen Entwurf für die Kommutatormaschine ermöglichen. Eine Befreiung aus dieser Einengung bezweckt die Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß .die Nuten, in denen die Leitereiner Windung der Hauptwicklung und :die Leiter der dazu parallel geschalteten Windungen der Hilfswicklung liegen, auf den Umfang .des Ankers gemessen, über einen Bogen von -mehr als I8o° el. verteilt sind, wobei die, Sehnungen der Windungen, .die Nutenzahlen pro Pol und die Phasenlage der Windungen so zu wählen .sind, daß die Spannung einer Windung der Hauptwicklung mindestens annähernd nach Größe und Phase mit der Summenspannung der parallel geschalteten Windungen der Hilfswicklung Übereinstimmt. Durch .die Erfindung wird die Zahl der Ausführungsmöglichkeiten der mehrfachen Parallelwicklung mit durchweg gesehnter Hauptwicklung erhöht, und auch Wickelschritte werden anwendbar, die nach den zuvor beschriebenen Regeln nicht in Betracht kommen.
  • Inder Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Fig. I bis 6 an Zweifachparallelwicklungen mit drei Leitern pro Nut dargestellt.
  • Beim Beispiel nach Fig. I ist die Hauptwicklung aI, bI, a2 und die Hilfswicklung c, d, e, f als Schleifenwicklung ausgeführt. Die in dicken Linien ausgezogene bzw. strichpunktierte Hauptwicklung ist eine Zweifachparallelwicklung mit einem Nutschritt von 7/Io½; die in dünnen Linien ausgezogene Hilfswicklung ist eine einfache Parallelwicklung mit einem Nutschritt von 3/Io½. Die Polteilung ist mit z bezeichnet, sie umfaßt Io½ Nutteilungen. Die Sehnungsfaktoren sind o,866 und 0,434. Somit entspricht die Spannung einer Windung der Hauptwicklung der Summe der Spannungen von zwei Windungen der Hilfswicklung.
  • Im zugehörigen zweipoligen Schema der Fig. 2 sind die Nuten durch kleine Kreise angedeutet. Die Windungen sind hierin durch entsprechende Nuten verbindende Sehnen dargestellt. Die Sehnen können unmittelbar als Vektoren der Windungsspannungen aufgefaßt werden.
  • Die Windungsspannungen sind nun in Fig. 3 aneinandergereiht. Die durch kleine schwarze Vierecke bezeichneten Punkte stellen die Spannungen der Lamellen dar. Daraus ergibt sich, daß die Windungsspannungen der Hilfswicklung immer um eine halbe Nutteilung gegenüber den parallel geschalteten Windungsspannungen der Hauptwicklung verschoben sein müssen. Nach Fig. 2 befindet sich aber auf dem zu der Sehne aI bzw. bI bzw. a2 gehörigen kürzesten Bogen oberhalb der Sehne nur eine parallele Windungsspannung der Hilfswicklung, idie gestrichelt eingezeichnet ist, jedoch keine Sehne, die um eine @halbe Nutteilung verschoben wäre. Solche Windungsspannungen c, d, e, f befinden sich jedoch auf dem längeren Bogen unterhalb der Sehne.
  • Eine Wicklungsanordnung gemäß Fig. i bis 3 ermöglicht die Ausführung einer n-fachen Parallelwicklung, wenn Verhältnisse vorliegen, in welchen a) n und h keinen gemeinsamen Teiler haben, -b) die Zahl der Nuten pro doppelte Polteilung ungerade ist, und c) wenn sowohl n als auch b beide gerade Zahlen oder beide ungerade Zahlen sind.
  • Treffen nur die Voraussetzungen a) und b) zu, d. h., ist von den beiden Zahlen n und yH-yh die eine gerade und die andere ungerade, so müssen die Leitereiner Windung der Hauptwicklung zusammen mit den Leitern der parallel geschalteten Windungen der Hilfswicklung weniger als I8o° el. umfassen, wie dies weiter vorn beschrieben ist.
  • Trifft die Voraussetzung b) nicht zu, d. h., ist die Zahl der Nuten pro doppelte Polteilung eine gerade Zahl, so kann die Anordnung so getroffen werden, daß die Leiter einer Windung der Hauptwicklung zusammen mit den Leitern der parallel geschalteten Windungen der Hilfswicklung mehr als I8o° el. umfassen oder nicht. Das gleiche gilt, wenn die Voraussetzung a) nicht erfüllt ist.
  • In Fig. 2 gehören zur Bildung von Sehnen der Haupt- und Hilfswicklung je ein kürzerer und ein längerer Kreisbogen, welche dem Wickelkopf auf Nichtkommutatorseite entsprechen. Die Sehnung kann also aus dem Durchmesserschritt entweder durch Verkürzung oder durch Verlängerung des Schrittes entstanden sein. In der Wirkung sind beide Maßnahmen praktisch gleichwertig. In Fig. I besteht beispielsweise die Sehnung von Haupt- und Hilfswicklung in einem Schritt, der kleiner als I8o° el. ist. Die Achse einer Hauptwicklung ist gegenüber den Achsen der zugehörigen Hilfswindungen annähernd um eine ungerade Anzahl Polteilungen verschoben.
  • Wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. I bis 3 erläutert, kann auch von den Nutenschritten der Haupt- und Hilfswicklung mindestens einer größer als I8o° el. sein. Ein Beispiel hierfür zeigt die Fig. 4, welche aus der Fig. I abgeleitet ist. Hier ist der Schritt yH der Hauptwicklung größer als I8o° el. und der Schritt yh der Hilfswicklung kleiner als I8o° el. gemacht. Die gleiche Ausführungsart könnte bei Vertauschung der Rollen von Haupt- und Hilfswicklung ausgeführt werden, also mit Schrittverkürzung für die Hauptwicklung und Schrittverlängerung für die Hilfswicklung.
  • Die Vergrößerung sämtlicher Wickelschritte über I8o° el. hinaus von einer der beiden parallel geschalteten Wicklungen ist nämlich nur dann möglich, wenn die Hilfswicklung nach einer besonderen Art angeordnet wird. Ihre Windungen müssen derart hintereinandergeschaltet werden, daß sich zwar bei Fortschreiten um je eine Nutteilung eine Verdrehung der Phasenlage der um eine Nutteilung voneinander entfernten Windungen entsprechend der Winkelverdrehung dieser Nutteilung immer im gleichen Sinn ergibt, daß aber innerhalb einer Nutteilung die Phasenverdrehung nicht immer fortschreitend, sondern teilweise auch rückläufig erfolgt. Dieses Merkmal trifft übrigens auch auf die anderen dargestellten Wicklungsanordnungen zu. Während in Fig. 4 Haupt- und Hilfswicklung unmittelbar an den Lamellen zusammengeschaltet sind, ist in Fig. I die Zusammenschaltung über Ausgleichverbinder v erfolgt.
  • Weitere Ausführungsbeispiele zeigen die Fig. 5 und 6, welche in der Sehnung und Nutenzahl den Fig. I und 4 entsprechen. In Fig. 5 ist nur die Hauptwicklung, in Fig. 6 sind beide Wicklungen als Wellenwicklung ausgeführt. Die Achse einer Hauptwindung ist in Fig. 5 gegenüber den Achsen der zugehörigen Hilfswindungen angenähert um eine ungerade Anzahl Polteilungen verschoben. Die Fig. 6 zeigt noch den Fall der Schrittverlängerung der Hauptwicklung.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Wicklungsanordnung für Läufer von Wechselstrom-Kollektormotoren mit einer als mehrfache Parallelwicklung ausgeführten Hauptwicklung und einer als einfache Parallelwicklung ausgebildeten, in den Nuten der Hauptwicklung mit verkürztem Wickelschritt untergebrachten und an sämtliche Kollektorlamellen angeschlossenen Hilfs- (Kommutierungs-) Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten, in denen die Leiter einer Windung der Hauptwicklung und die Leiter der dazu parallel geschalteten Windungen der Hilfswicklung liegen, auf den Umfang des Ankers gemessen über einen Bogen von mehr als I8o° el. verteilt sind, wobei die Sehnungen der Windungen, die Nutenzahlen pro Pol und die Phasenlage der Windungen so zu wählen sind, daß die Spannung einer Windung der Hauptwicklung mindestens annähernd nach Größe und Phase mit der Summenspannung der parallel geschalteten Windungen der Hilfswicklung übereinstimmt.
  2. 2. Wicklungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß de Windungen .der Hilfswicklung derart hintereinandergeschaltet :sind, :daß .sich die Phasenlage ihrer Spannungen nicht fortlaufend im gleichen Sinne dreht, sondern teilweise gegenläufig.
  3. 3. Parallelwicklung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß alle Windungen der Haupt@vicklung untereinander gleichen Nutenschritt haben und ebenso, alle Windungen der Hilfswicklung und daß von den Wickelschritten der Haupt- und Hilfswicklung einer oder beide größer als iSo° e1. sind.
  4. 4. Parallelwicklung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse einer Windung der Hauptwicklung und die Achsen .der zugehörigen Windungen der Hilfswicklung annähernd um eine ,ungerade Anzahl vom Polteilungen gegeneinander verschoben sind.
DEA1286D 1942-12-15 1942-12-15 Wicklungsanordnung fuer Laeufer von Wechselstrom-Kollektormotoren Expired DE924224C (de)

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