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Wechselstromwicklung für einphasigen 16 2/3- periodigen und für dreiphasigen
50-periodigen Strom Für Maschinenumformer, die dazu dienen, ein 16 @/3 periodiges
Einphasen-Bahnstromnetz aus einem 5operiodigen Dreiphasen-Drehstromnetz zu speisen,
ist es bereits bekannt, den 5operiodigen Drehstrommotor und den 16 2/3 periodigen
Einphasengenerator in einer Maschine elektrisch zu vereinigen, derart, daß erstens
das Polrad der Maschine in Überlagerung sowohl ein 2n-poliges Erregerfeld für 16
2/3 Hertz als auch ein 6n-poliges Erregerfeld für 5o Hertz erzeugt, und daß andererseits
die Wechselstromwicklung im Ständer der Maschine ohne gegenseitige Störung 16 2/3
periodigen Einphasenstrom und 50 periodigen Drehstrom führen kann. Um letzteres
zu erreichen, besteht bei einer bekannten Anordnung die Wechselstromwicklung im
Ständer der Maschine für das 50 periodige System je Phase aus zwei parallel geschalteten
Wicklungszweigen, wobei die Zweigmitten dieser Parallelschaltung für die Abnahme
des 16 2/3 periodigen Einphasenstromes dienen. Es handelt sich also um eine Brückenschaltung,
wobei die Parallelschaltpunkte der beiden Zweige zwei gegenüberliegende, für den
5operiodigen Stromanschluß dienende Eckpunkte der Brücke bilden,
während
die beiden Anzapfungen der Zweige die beiden anderen Eckpunkte der Brücke bilden
und für den Anschluß des 16 2/3 periodigen Einphasenstromes dienen. Bei dieser bekannten
Anordnung müssen einerseits die einzelnen Spulen der Brückenzweige eine Spulenweite
von zwei Drittel der Polteilung des I6 2/3 periodigen Systems aufweisen, andererseits
müssen zur Ausnutzung des Wickelraumes noch zusätzliche Spulenseiten bzw. zusätzliche
Wicklungsstäbe angeordnet werden, die in das Stromsystem der übrigen Spulen durch
Schaltverbindungen einzufügen sind. Die große Spulenweite wirkt sich aber insbesondere
für die Ausbildung des Wickelkopfes sehr nachteilig aus, und die zusätzlich eingefügten
Spulenseiten ergeben eine anomale, schwer herzustellende Wicklung.
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Die Erfindung betrifft eine Wechselstromwicklung für 16 2/3 periodigen
Einphasenstrom und für 5o periodigen Dreiphasenstrom, an der die geschilderten Nachteile
vermieden sind, trotzdem auch hier für den Anschluß der beiden Stromsysteme von
der Brückenschaltung Gebrauch gemacht ist. Erfindungsgemäß bestehen die für das
5o periodige System parallel geschalteten Wicklungszweige je aus der Hintereinanderschaltung
von 3n Spulen, von denen 2n Spulen die Spulenweite für das 5o periodige Polsystem
und n Spulen die Spulenweite für das 16 2/3 periodige Polsystem aufweisen (n eine
beliebige ganze Zahl).
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Fig. I der Zeichnung zeigt zunächst die bekannte Prinzipschaltung.
Jede der drei Phasen I, 2 und 3 des 5o periodigen Systems besteht aus zwei parallel
geschalteten Wicklungszweigen, die für die Phase I an den Punkten U und X miteinander
verbunden und an die Zuleitungen 4 (bzw. 5 oder 6 für die beiden anderr. Phasen)
der 5o-Hertz-Spannung angeschlossen sind. Die Mitten der beiden Wicklungszweige
sind für die Phase I an die Ableitungen U1 und X1 bzw. für die Phase 2 an die Ableitungen
V1 und Y1 und für die Phase 3 an die Ableitungen W1 und Z1 angeschlossen. Diese
Ableitungen sind in Reihe geschaltet und speisen über die Ableitungen 7 das 16 2/3
periodige Bahnnetz.
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Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun als Ausführungsbeispiel der Erfindung
an einem Wicklungsschema die neue-Ausbildung der für die Schaltung der Fig. I dienenden
Wechselstromwicklung. Die Wicklung isst in insgesamt 90 Nuten untergebracht. Die
Polzahl 2p ist für 16 2/3 Hertz = 2, für 5o Hertz = 6. Von den drei Phasen des 5o-Hertz-Systems
sind die Wicklungen der Phase I vollausgezogen, die der Phase 2 sind strichliert
und die der Phase 3 sind strichpunktiert dargestellt. Im unteren Teil des Wicklungsschemas
sind die Anschlüsse UVW und XYZ bzw. U1V1W1 und X1Y1Z1 eingezeichnet. Diese Anschlüsse
stimmen mit den Anschlußbezeichnungen der Fig.I überein.
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Verfolgt man nun für die Phase I den Wicklungsverlauf zwischen den
Anschlußpunkten U und X, so sieht man, daß dieser aus zwei parallel geschalteten
Zweigen besteht, wobei der von U nach links abgehende Wicklungszweig zunächst die
Nut 5 durchsetzt, hierauf über die obere Stirnverbindung in der Nut 5o verläuft.
Aus der Verbindungslinie 8 ist zu ersehen, daß es sich dabei um eine Spule handeln
kann, die aus mehreren hintereinandergeschalteten Windungen besteht. Hierauf gelangt
dieser Wicklungszweig zu dem Punkt U1, an dem gemäß Fig. I das Einphasensystem angeschlossen
ist. Die Spulenweite zwischen den Nuten 5 und 50 ist dabei gleich der Polteilung
des 16 2/3 periodigen Systems. Es handelt sich also um eine weite Spule. Vom Punkt
U1 durchschreitet der Wicklungszweig die Nut 35 und über den oberen Wickelkopf die
Nut 2o, wobei durch die Verbindung g wieder veranschaulicht ist, daß es sich dabei
um eine Spule mit mehreren hintereinandergeschalteten Windungen handelt. Diese in
den Nuten 20 und 35 liegende Spule besitzt nur die enge Spulenweite für die Polteilung
des 5o periodigen Systems. Hierauf gelangt der Wicklungszweig über die untere Verbindung
I0 zu einer in den. Nuten 65 und 80 liegenden Spule, nach deren Durchschreitung
der Endpunkt des einen Wicklungszweiges der Phase I bei X erreicht ist. Man sieht,
daß der eben behandelte Wicklungszweig aus der Hintereinanderschaltung einer weiten
und zwei engen Spulen besteht, wobei der Anschluß U1 für das Einphasensystem an
der Übergangsstelle von der weiten zu den beiden engen Spulen liegt. Außerdem sieht
man, daß die eine enge Spule mit der zugehörigen. weiten Spule des Zweiges bezüglich
der Spulenachse konzentrisch angeordnet ist, da die weite Spule in den Nuten 5 und
5o, die enge Spule in den Nuten 2o und 35 liegt. Die zweite enge Spule ist jedoch
außerhalb des Wickelraumes der zugehörigen weiten Spule angeordnet, und zwar ist
sie mit der benachbarten weiten Spule des zweiten, Zweiges der Phase I korzentrisch
angeordnet. Sie liegt dabei in den Nuten 65 und 8o. Diese zweite weite Spule liegt
ebenfalls in den Nuten 5 und 50. Sie umfaßt jedoch den Wickelraum von der Nut 5o
über die Nut 9o bis zur Nut 5, während die erste weite Spule den Wickelraum zwischen
den Nuten, und 5o umfaßt.
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In derselben Weise verläuft der zweite Parallelz-,veig der Phase i
der Fig. i, wobei von U aus n nch rechts zunächst eine in den Nuten 35 und 2o untergebrachte
enge Spule durchlaufen wird, hierauf eine zweite enge Spule in den Nuten 65 und
8o, die also im Raume des zweiten Pols des 162/speriodigen Systems liegt. Hierauf
wird der Anschlußpunkt X1 (links unten gezeichnet) erreicht, an dem der Einphasenstrom
abgenommen wird. Hierauf wird dann die in den Nuten 5 und 5o liegende weite Spule
des zweiten Zweiges durchlaufen und schließlich der untere Parallelschaltpun:kt
X für die beiden Zweige der Phase i erreicht.
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In dem von der Phase i der Fig. 2 frei gelassenen Nutraum sind dann
in derselben Weise die Phasen 2 und 3 des 5operiodigen Dreiphasensy stems untergebracht.
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Aus der Darstellung der Fig. 2 ist zu ersehen, daß erstens von den
insgesamt - erforderlichen Spulen der Wicklung zwei Drittel die enge Spulenweite
des
6poligen 5o-Hertz-Systems aufweisen, während nur ein Drittel der Spulen die große
Spulenweite der 16 2/3 periodigen Polteilung aufweisen muß. Ferner ist zu ersehen,
daß der Aufbau der Wicklung vollständig gleichartig verläuft, so daß keine besonderen
Schaltverbindungen für eingefügte Zwischenleiter wie bei der bekannten Anordnung
erforderlich sind.
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Bei der Darstellung der Fig. 2 sind die den einzelnen Wicklungsphasen
des Drehstromsystems zugeordneten Wickelköpfe an der Stirnseite der Maschine in,
drei Ebenen angeordnet, derart, daß die vollausgezogene Phase I mit den oberen Wickelköpfen
am weitesten von dem aktiven Eisen der Maschine entfernt ist, mit dem unteren Wickelkopf
diesem hingegen am nächsten kommt. Die strichlierten Leiter der Phase 2 sind sowohl
oben als auch unten in einer mittleren Wickelkopfebene angeordnet, und die strichpunktierten.
Leiter der Phase 3 sind oben mit ihren Wickelköpfen in unmittelbarer Nachbarschaft
des Maschineneisens angeordnet, mit den unteren Wickelköpfen hingegen besitzen sie
den größten Abstand von dem Eisen. Durch diese Verteilung der Wickelköpfe werden
die ohmschen und induktiven Streuabfälle bei Belastung für die drei Phasen. vergleichmäßigt.
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In Fig. 2 sind noch an den Nutleitern der Phase I in der oberen Reihe
die Strompfeile für die 5o periodige Stromverteilung eingezeichnet, in der unteren
Reihe für die 16 2/3 periodige Stromverteilung. Man sieht, daß diese Stromverteilungen
einerseits ein 6poliges, andererseits ein 2poliges Feld ergeben.
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Bei der Darstellung der Fig. 2 weist die Numerierung der Nuten eine
höhere Ziffer auf, als für die Unterbringung der eingezeichneten Spulen erforderlich
ist. Dies wurde zur Vereinfachung des Wicklungsschemas vorgenommen. In Wirklichkeit
kann die Wicklung statt aus den. eingezeichneten zweifachen Spulen aus drei-, vier-
oder fünffachen. Spulen bestehen, . die in nebeneinanderliegenden Nuten untergebracht
sind, beispielsweise aus fünffachen Spulen., die aus fünf auf benachbarte Nuten
aufgeteilten Teilspulenseiten bestehen.
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Die Wicklung kann außerdem auch als Zweischichtwicklung ausgeführt
werden. Bei dieser Ausbildung der Wicklung als Zweischichtwicklung kann man auch
die Unterschicht der Wicklung im Sinne einer Verkürzung des Wicklungsschrittes in
der Umfangsrichtung gegenüber der Oberschicht verschoben ausführen. Diese Sehnung
der Wicklung ergibt den Vorteil einer besseren Angleichung der Amperewindungskurven.
für das 16 2/3 periodige und. für das 5o periodige System an Sinuskurven. Die Versetzung
der Oberschicht gegenüber der Unterschicht der Wicklung wird zweckmäßig derart durchgeführt,
daß vorwiegend die fünfte und die siebente Oberwelle in der Ankerfelderregerkurve
unterdrückt wird.