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Ringwicklung für dynamoelektrische Maschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Verbesserung in der Anwendung von Ringwicklungen bei mehrphasigen
elektrischen Maschinen. Sie bezieht sich insbesondere auf umlaufende mehrphasige
elektrische Maschinen.
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Die Wicklungen derartiger Maschinen waren bisher in Nuten eingebettet,
die längs des Umfangs des jeweiligen Blechpaketes angeordnet sind. Die Form der
Wicklungen ist im wesentlichen viele Jahre hindurch dieselbe geblieben und dadurch
gekennzeichnet, daß Spulenseiten bzw. Leiter, die einen Teil einer Spule bilden,
mit Bezug aufeinander so angeordnet sind, daß jeweils Pole entgegengesetzter Polarität
beieinanderliegen .und miteinander durch stirnseitige Wicklungsverbindungen an den
jeweiligen Enden der Spulenseiten verbunden sind.
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Derartige Anordnungen sind dem Fachmann bekannt.
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Im Falle einer mehrphasigen Ringwicklung am stationären Teil einer
dynamoelektrischen Maschine, allgemein als Stator bezeichnet, bei welehem der Innenumfang
des Blechpaketes dem sogenannten Luftspalt zugelegen ist und bei welchem der Außenumfang
von diesem Luftspalt abgelegen ist, werden die Ringwicklungsleiter normalerweise
innerhalb
der Statorbohrung längs deren Umfang angeordnet und mit Leitern verbunden, die längs
des Außenumfanges des Stators angeordnet-sind, wobei diese Zwischenverbindungen
im wesentlichen radial verlaufen.
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Die Leiter längs des Innenumfangs des Blechpaketes sind sogenannte
wirksame Leiter und diejenigen längs des Außenumfanges sogenannte unwirksame Leiter.
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In der Praxis ergibt sich eine Anzahl von Nachteilen mit Bezug auf
die Anwendung solcher Wicklungen, die ihre Ursache in dem magnetischen Fluß haben,
welcher sich aus den am Außenumfang angeordneten Leitern ergibt und welcher, abgesehen
davon, daß sich dadurch zusätzliche Verluste in den anliegenden Teilen ergeben,
außerdem auch noch die Maschinenreaktanz in ungünstigem Sinne beeinflussen kann.
Die Verwendung von Käfigankerdämpfungswicklüngen. zur Verminderung der Wirkungen
derartiger Streuflüsse ist schon vorgeschlagen worden.
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In Fachkreisen ist bereits seit vielen Jahren festgestellt worden,
daß Leiter, die von einem Wechselstrom durchflossen werden, Wirbelstromerwärmungen
der in der Nähe angeordneten metallischen Konstruktionsteile hervorrufen können
und daß das Magnetfeld, welches sich in derartigen Leitern infolge des Stromflusses
um dieselben herum aufbaut, beispielsweise dadurch kleiner gemacht werden kann,
daß eine gleiche Anzahl von ebenfalls wechselstromdurchflossenen Leitern derart
angeordnet wird; daß ihre jeweils resultierenden Felder im Gegensinn zueinander
verlaufen. Weiterhin ist es außerdem bekannt, daß überall, wo Leitungen oder Leiter
zur Übertragung von Dreiphasenstrom vorgesehen sind, die Summe der Ströme der einzelnen
drei Phasen zu jedem Zeitpunkt insgesamt den Wert Null ergibt. Dadurch wird ebenfalls
das äußere Feld verkleinert.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringwicklung für mehrphasige
elektrische Maschinen, bei welcher erfindungsgemäß die an dem vom Luftspalt abgelegenen
Umfang des Blechpaketes befindlichen Leiter in Gruppen zusammengefaßt sind, deren
jede eine gleiche Anzahl von Ampereleitern jeder Phase enthält.
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In den Schemazeichnungen bedeutet Fig. I einen Teil eines Stators
einer dreiphasigen dynamoelektrischen Maschine, welche die vorliegende Erfindung
beinhaltet; Fig. 2, 3, 4 und 5 stellen vier abgewandelte Ausführungsformen für die
Anordnung der äußeren Leiter gemäß Fig. I dar, und Fig. 6 stellt einen Teil eines
Dreiphasenstators dar, der eine abgewandelte Ausführungsform hinsichtlich der Anordnung
der Nuten und Wicklungen darstellt.
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Bei einer beispielsweisen praktischen Ausführungsform der Erfindung,
welche deren Anwendung auf eine zweipolige, dreiphasige dynamoelektrische Maschine
betrifft, zeigt die Bezugsziffer I den Statorkern I, in welchem Nuten 2 innerhalb
der Statorbohrung angeordnet sind, welche die wirksauren Leiter enthalten. Der Einfachheit
halber sind in Fig. I jeweils zwei Leiter je Nut dargestellt. Während in der Darstellung
die Wicklung als Wicklung mit verhältnismäßig kleiner Wicklungssteigung angedeutet
ist, kann die Wicklungssteigung für gleichwertige praktische Ausführungen jeweils
entsprechend den Erfordernissen gewählt werden.
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Die Leitergruppen, die jeweils für jede Phase eine gleiche Anzahl
von Amperewindungen aufweisen, sind am Außenumfang dargestellt. Sie können, wie
bei 3 angedeutet, außerhalb des Statorkernes angeordnet sein, oder, wie bei 4 angedeutet,
zum Teil innerhalb dieses Kernes liegen oder, wie bei 5 angedeutet, ganz innerhalb
dieses Kernes liegen. Die Art der Gruppierung der einzelnen Leiter jeder Phase ist
insoweit nicht wesentlich, als Vorsorge getroffen ist, daß dieselben physikalisch
zueinander in solcher Beziehung stehen, daß ihr resultierendes Feld vermindert ist.
Sie können beispielsweise nebeneinander wie in den Fig. 2 bzw. 3 oder konzentrisch
wie in den Fig. 4 und 5 angeordnet werden, Die Anzahl der Leitergruppen rund um
den Außenumfang herum kann im Verhältnis zu der Anzahl induzierter Nuten rund um
den Innenumfang herum variiert werden, und zwar durch Gruppieren oder Unterteilung
der induzierten Leiter in geeigneter Weise.
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Eine wahlweise Anordnung ist in der Fig. 6 dargestellt, wobei die
Anzahl der induzierten Leiter oder Spulenseiten je Nut auf drei erhöht wurde und
das Verhältnis der Nuten rund um den Innmund. den Außenumfang verschieden ist von
dem in der Fig. I dargestellten.
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Die Verbindungen bzw. Verbindungsgruppen jeder Phase können zueinander
so angeordnet werden, daß das Stirnstreuungsfeld, welches sich aus dem in den Stirnverbindungen
eines Stators fließenden Strom ergibt, auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.
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Ein Vorzug, der mit den erfindungsgemäßen Wicklungen verbunden ist,
ist der, daß Maschinen mit derartigen Wicklungen einen erhöhten Wirkungsgrad besitzen
können, und zwar wegen der Herabsetzung der Wirbelstromverluste rund um den Außenumfang
des Statorkernes und an jedem Ende des Stators, wodurch die Konstruktion von Maschinen
mit hoher spezifischer Leistung sehr erleichtert wird.
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Weiterhin wird es jedem Fachmann klar sein, daß insbesondere dort,
wo die zu jeder Phase gehörigen Leiter bzw. Leitergruppen gänzlich oder teilweise
in Nuten rund um den Außenumfang des Stators herum eingebettet sind und wenn die
Stromstärke in jeder Phase nicht mehr die gleiche ist, das äußere Feld einen spezifischen
Wert erreicht, der von dem Ausmaß der Ungleichheit der Strombelastung der drei Phasen
abhängt. Der für den Kraftlinienflu@ß zur Verfügung stehende Weg kann vorbestimmt
werden, wodurch der Konstrukteur in die Lage versetzt wird, das Verhältnis zwischen
den verschiedenen Maschinenreaktanzen und insbesondere die negative Phasenfolgekomponente
über
diejenigen Werte hinaus zu erhöhen, die bei bisher bekannten Wicklungsformen üblich
Sind.
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Wicklungen gemäß vorliegender Erfindung sind außerdem für jedes dreiphasige
Bauelement, beispielsweise den Stator und/oder den Rotor einer synchronen bzw. asynchronen
dynamoelektrischen Maschine, von Vorteil. Ein besonderes Anwendungsgebiet bilden
Konstruktionen mit großer Polsteigung mit Bezug auf die Kernlänge, bei welchen die
Reaktanz der stirnseitigen Wicklungsverbindungen von durchgreifender Wirkung auf
die Leistungscharakteristiken sind.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erhöhung der negativen Folgereaktanz
einer synchronen dynamoelektrischen Maschine liegt darin, daß die negative Folgekomponente
des Stromes, der beispielsweise während einer bestimmten einphasigen oder zweiphasigen
Fehlbelastung fließt, proportional vermindert wird und folglich die Erwärmung des
Rotors infolge von Wirbelströmen, die durch das negative Folgefeld induziert werden,
ebenfalls vermindert wird.