DE934180C

DE934180C - Elektrische Maschine mit verteilter Gleichstromerregerwicklung

Info

Publication number: DE934180C
Application number: DES3280D
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Trassl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-02-14
Filing date: 1940-02-14
Publication date: 1955-10-13

Description

Elektrische Maschine mit verteilter Gleichstromerregerwicklung Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Maschinen mit Gleichstromerregerwicklung, die über den Umfang des Erregerteiles gesetzmäßig verteilt ist. Solche Wicklungen werden insbesondere bei Synchronmaschinen angewendet, um günstige Feldkurven zu erreichen. Zuweilen unterliegt eine solche Wicklung einschränkenden Bedingungen, beispielsweise bei polumschaltbaren Maschinen, oder besonderen Anforderungen, denen mit dem gesetzmäßigen Aufbau der Wicklung, etwa als Schleifen-oder Wellentrommelwicklung, allein nicht entsprochen werden kann. Nach der Erfindung liegen Teile der polumschaltbaren Gleichstromerregerwicklung, die als Schleifen- oder Wellentrommelwicklung ausgeführt und über den Umfang gesetzmäßig verteilt ist, mindestens für die eine Polzahl außerhalb des Erregerstromkreises. Man kann hierdurch nicht nur die Feldform verbessern, sondern diese Wicklungsteile auch in geeigneter Weise kurzschließen und als Dämpferwicklung benutzen.
Bei polumschaltbaren Erregerwicklungen erhält man den weiteren Vorteil, daß die Wicklungen wenige umzuschaltende Anschlüsse benötigen, so daß auch die Umschalteinrichtung einfach und verhältnismäßig klein wird. Die Wicklung nach der Erfindung eignet sich daher auch für kompliziertere Polzahlverhältnisse.
Die Wicklung kann so beschaffen sein, daß bei nur einer Polzahl Wicklungsteile außerhalb des Erregerstromkreises liegen. Neben diesen Teilen oder an Stelle solcher können auch Wicklungsteile vorhanden sein, die bei beiden Polzahlen stromlos bleiben oder die hierbei kurzgeschlossen sind und eine Dämpferwicklung bilden. Diese Dämpferwicklung wird vorteilhaft zweiachsig angeordnet.
Der Entwurf der Erregerwicklung wird erleichtert, wenn man sie derart sehnt, daß in beiden Schaltungen bei vollständig vom Erregerstrom durchflossener Wicklung die Leiterströme zusammenhängender Wicklungsteile sich in ihren Nuten kompensieren würden. Diese Teile des Wicklungszuges tragen somit zur Feldbildung nichts bei und können aus dem Erregerstromkreis ausgeschaltet und gegebenenfalls in sich kurzgeschlossen werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. I bis 4 der Zeichnung wiedergegeben.
Fig. I stellt das vollständige Wicklungsschaltbild einer im Polzahlverhältnis 2 : 3 umschaltbaren Erregerwicklung dar, Fig. 2 ihre Schleifringanordnung und den zugehörigen Umschalter, während Fig. 3 und 4 die Schaltung der Wicklung für sechs Pole und für vier Pole vereinfacht wiedergeben.
Die Wicklung ist nach Fig. I eine Schleifenwicklung mit einem Wicklungsschritt von sechs Nuten. Sie ist im Maschinenläufer angeordnet und mit den Wicklungsenden u, x, v, y4 und y6 an auf der Maschinenwelle W sitzende Schleifringe S angeschlossen. In der sechspoligen Schaltung liegt der Umschalter U (Fig. 2) an den oberen Kontakten, wodurch die Schaltung nach Fig. 3 zustande kommt. Die Wicklungsteile ux und vy6y4 sind hierbei in Reihe in den Erregerstromkreis eingeschaltet. In der anderen Stellung des Umschalters U sind dessen oberen Kontakte offen, während die unteren Kontakte die Schaltung nach Fig. 4 herstellen. In dieser ist der Wicklungsteil ux mit umgekehrter Stromrichtung in den Erregerstromkreis gelegt. Der dazu in Reihe geschaltete Wicklungsteil vy6 behält seine Stromrichtung, und der dritte Wicklungsteil y6 y4 ist durch den unpaarigen Umschalterkontakt in sich kurzgeschlossen.
Mit der beschriebenen Wicklungsanordnung erhält man auch bei der kleinen Polzahl günstige Feldverhältnisse, wobei ein Drittel der Wicklung stromlos bleibt oder als Dämpferwicklung dient. Man erspart dadurch gegenüber bekannten Ausführungen etwa ein Drittel der Erregerleistung. Die Wicklung ist in bezug auf beide Polteilungen gesehnt, wodurch elektrische Vorteile erreicht werden. Die Spulenköpfe der Wicklung nach Fig. I werden zwar etwas größer als bei bekannten Wicklungen, doch fällt dies besonders bei großen und langen Maschinen gegenüber den erreichten Vorteilen kaum ins Gewicht.
Wenn die Wicklung bei beiden. Polzahlen stromlos bleibende Leiter haben soll, so benötigt man in der Regel einen Schleifring mehr.
Im allgemeinsten Fall ist eine solche polumschaltbare Wicklung aus sieben Teilen oder Arten von Wicklungsabschnitten zusammenzusetzen, die sich bei der Polumschaltung verschieden verhalten. Ein Teil behält seine Stromrichtung bei beiden Polzahlen unverändert bei, ein zweiter Teil wechselt seine Stromrichtung, ein dritter und vierter Teil ist nur bei der kleinen Polzahl in sich kurzgeschlossen, ein fünfter und sechster Teil nur bei der großen Polzahl und ein siebenter Teil bei beiden Polzahlen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in vereinfachter Schaltung in Fig. 5 und 6 wiedergegeben.
Fig. 5 zeigt die Schaltung für die große Polzahl, Fig. 6 jene für die kleine Polzahl.
Die sieben verschiedenen Wicklungsabschnitte sind in der eben genannten Reihenfolge beziffert. Die nur bei einer Polzahl kurzgeschlossenen Wicklungsabschnitte 3, 4 bzw. 5, 6 treten paarweise auf, weil sie entgegengesetzte Stromrichtung führen. Sie dürfen deshalb nicht in einem Zug kurzgeschlossen werden, damit ihre Ströme sich nicht gegenseitig aufheben und die dämpfende Wirkung verlieren. Die Kurzschlußverbindung der Teile 3, 4 und 5,6 verbindet daher sowohl die äußeren Enden als auch die Mittelanzapfung dieser Wicklungsgruppen untereinander. Dadurch sind jene Wicklungsteile, die bei der Umschaltung ihre Stromrichtung beibehalten, und jene, die die Stromnichtung umkehren, gesondert kurzgeschlossen. Trotzdem können die Wicklungsteile 3 und 4 an einem Punkt dauernd zusammenhängen, ebenso die Wicklungsteile 5 und 6, was die Schaltung vereinfacht.
Zwischen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i bis 4 und dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 sind zahlreiche Übergangsformen möglich. Es können von den im allgemeinsten Fall vorzusehenden sieben Arten von Wicklungsteilen einzelne fehlen, so daß die Wicklung etwa nur aus 4 bis 6 verschiedenartigen Teilen zusammengesetzt ist. Jeder Wicklungsteil kann besonders bei vielpoligen Maschinen seinerseits in mehrere Abschnitte zerfallen, die sich abez bei der Polumschaltung gleichartig verhalten müssen. Um an Wicklungsausführungen zu sparen, wird man mit der geringsten Zahl in sich zusammenhängender Wicklungsabschnitte auszukommen trachten. Der Wicklungsteil 7, der bei beiden Polzahlen kurzgeschlossen ist, ist von dieser Beschränkung frei. Da seine Kurzschlußverbindung nicht nach außen geführt werden müß, kann er aus beliebig vielen, in sich kurzgeschlossenen Einzelabschnitten bestehen, die elektrisch untereinander nicht zusammenzuhängen brauchen und auch verschiedene W.indüngszahlen haben können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Maschine mit polumschaltbarer, nur mit Gleichstrom gespeister verteilter Erregerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß Teile dieser als Schleifen- öder Wellentrommelwicklung ausgeführten und über den Umfang gesetzmäßig verteilten Wicklung mindestens für die eine Polzahl außerhalb des Erregerstromkreises liegen. z. Elektrische Maschine nach Anspruch 'i, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Teile der Wicklung ihres Erregerteiles bei beiden Polzahlen außerhalb des Erregerstromkreises liegen. 3. Elektrische Maschine nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Erregerstromkreises liegende Erregerwicklungsteile stromlos bleiben. 4. Elektrische Maschine nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Erregerstromkreises liegende Erregerwicklungsteile in sich kurzgeschlossen sind und Dämpferstromkreise bilden. 5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in sich kurzgeschlossene Erregerwicklungsteile eine zweiachsige Dämpferwicklung bilden. 6. Elektrische Maschine nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung derart gesehnt ist, daß bei vollständig vom Erregerstrom durchflossener Wicklung die Leiterströme zusammenhängender Wicklungsteile sich in ihren Nuten kompensieren würden, so daß sie zur Feldbildung selbst nichts beitragen und aus dem Erregerstromkreis ausgeschaltet werden können. 7. Elektrische Maschine nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der einen Polzahl kurzzuschließende Teile der Wicklung ihres Erregerteiles, die bei der Umschaltung die Stromrichtung beibehalten, und solche, die die Stromrichtung umkehren, gesondert kurzgeschlossen sind. B. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der einen Polzahl kurzzuschließende Wicklungsteile verschiedener Stromrichtung in einem Punkt dauernd zusammenhängen. 9. Elektrische Maschine nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung ihres Erregerteiles aus sieben sich bei der Polumschaltung verschieden verhaltenden Teilen zusammensetzt, nämlich i. einem Teil, der seine Stromrichtung bei beiden Polzahlen beibehält, 2. einem Teil, der seine Stromrichtung wechselt, 3. und 4.. zwei nur bei der kleinen Polzahl in sich kurzgeschlossenen Teilen entgegen-,gesetzter Stromrichtung, 5. und 6. zwei nur bei .der großen Polzahl in sich kurzgeschlossenen solchen Teilen und 7. einem bei beiden Polzahlen kurzgeschlossenen oder stromlos bleibenden Teil. io. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder alle der sieben Wicklungsteile, insbesondere der bei beiden Polzahlen kurzgeschlossene oder stromlos bleibende Wicklungsteil., mehrere elektrisch getrennte Abschnitte umfassen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 649 o68, 272 433; französische Patentschriften Nr. 510 323, 5267o8.