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Wechselstromwicklung, insbesondere für Mittelfrequenzgeneratoren Insbesondere
für Mittelfrequenzgeneratoren, aber auch für Wechselstrommaschinen normaler Frequenz
(5o Perioden), jedoch großer Polzahl, sind Wechselstromwicklungen bekannt, an denen
am Maschinenumfang diametral gegenüberliegende Wicklungsteile in Reihe geschaltet
sind. Diese Wicklungsteile verteilen sich auf mehrere benachbarte Polteilungen.
Bei Mittelfrequenzgeneratoren, bei denen die Wechselstromwicklung je Pol nur einen
Stab aufweist, sind außerdem diese einzelnen Stäbe im Wicklungsteil von Pol zu Pol
unmittelbar in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung der diametral gegenüberliegenden
Wicklungsteile und die Parallelschaltung dieser so gebildeten Stromzweige mit den
ebenso ausgebildeten Zweigen anderer Wicklungsteile am Maschinenumfang hat den Zweck,
eine ungleichmäßige Stromaufteilung innerhalb der Parallelschaltung der Zweige zu
verhindern, die dadurch verursacht sein kann, daß der Läufer des Mittelfrequenzgenerators
gegenüber dem Ständer exzentrisch gelagert ist, so daß er die dem geringsten Luftspalt
gegenüberliegenden Wicklungsteile stärker induziert als die dem größten Luftspalt
gegenüberliegenden.
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Fig. I der Zeichnung veranschaulicht eine derartige Anordnung an einem
Mittelfrequenzgenerator. Es sind hier am Maschinenumfang verteilt insgesamt vier
Wicklungsteile I, 2, 3 und 4 vorgesehen, die - wie geschildert - je Wicklungsteil
die nebeneinanderliegenden und je eine Polteilung umfassenden, in Reihe geschalteten
Leiter der Wechselstromwicklung enthalten. Die beiden diametral gegenüberliegenden
Wicklungsteile i und 3 sind mit Hilfe der Stirnringverbindungen 5
und
6 in Reihe geschaltet und bilden so einen Zweig, die gegenüberliegenden Wicklungsteile
2 und 4 mit Hilfe der Stirnringverbindungen 7 und B. Die so gebildeten beiden Zweige
sind dann an den Herausführungen g parallel geschaltet. Für die gute Ausnutzung
der Maschine ist es erforderlich, daß am ganzen Maschinenumfang die Ströme in den
Nutleitern stets von Pol zu Pol ihre Richtung wechseln, die Ströme also kontinuierlich
fortschreiten. was in Fig. I durch die an den Wicklungsteilen I bis 4 angebrachten
Pfeile gleichen Richtungssinnes veranschaulicht ist. Daraus ergibt sich dann auch
der Richtungssinn des Stromes in den Stirnringverbindungen. Dies ist ebenfalls durch
Pfeile veranschaulicht. Man sieht nun, daß in allen Stirnringteilen 5 bis 8 der
Strom in demselben Uhrzeigersinne fließt. Das hat zur Folge, daß diese Stirnringverbindungen
einen magnetischen Wechsel fluß erzeugen, der normal zur Zeichenebene über die Maschinenwelle
(eventuell auch über die Lager und über die Grundplatte) verläuft. Dieser Wechselfluß
verursacht nicht nur schädliche Verluste, er wirkt sich außerdem als ein der Belastung
der Maschine proportionaler zusätzlicher Streuspannungsabfall aus, der die Maschinenspannung,
namentlich infolge der hohen Frequenz, erheblich bei Belastung herabsetzt.
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Es ist weiterhin eine Wechselstromwicklung bekannt, bei der am Maschinenumfang
diametral gegenüberliegende Wicklungsteile in Reihe geschaltet sind. Bei dieser
Wicklung sind die Stirnringverbindungen derart geführt, daß innerhalb des Raumes
eines Wicklungsteiles jeweils eine Durchflutung in den Stirnringverbindungen verbleibt,
die einem Reststrom von der Größe eines Zweigstromes entspricht. In benachbarten
Wicklungsteilen haben diese Durchflutungen entgegengesetzte Richtungen, so daß sie
sich längs des Maschinenumfanges gegenseitig aufheben, der resultierende Wechselfluß
in Richtung der Maschinenachse also Null ist.
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Die Erfindung, die sich mit einer Wechselstromwicklung befaßt, bei
der am Maschinenumfang diametral gegenüberliegende Wicklungsteile in Reihe geschaltet
sind und dieser so gebildete Stromzweig mit ebenso ausgebildeten Zweigen anderer
Wicklungsteile parallel geschaltet ist, hat eine Verbesserung einer solchen Wechselstromwicklung
zum Gegenstand. Gemäß der Erfindung werden die Stirnringverbindungen der Zweige
nebeneinander und mit gegensinniger Stromrichtung zwischen den einzelnen Stirnringen
so angeordnet, daß die Durchflutungen der parallel nebeneinanderliegenden Stirnverbindungen
jedes Phasenstranges an jeder Stelle des Maschinenumfanges sich gegenseitig aufheben.
Gegenüber der bekannten Wicklung werden hierdurch die Streuverluste weiterhin vermindert,
so daß eine gemäß der Erfindung ausgebildete Wicklung insbesondere für Mittelfrequenzgeneratoren
und auch für Wechselstromgeneratoren sehr großer Polzahl besonders geeignet ist.
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Es ist an elektrischen Maschinen normaler Frequenz zur Unterdrückung
eines über die Welle sich schließenden Flusses bereits bekannt, daß bei einem symmetrischen
Aufbau der Maschine die Halbwellen der Induktion am Ankerumfang übereinstimmen müssen
und dazu immer die resultierenden Durchflutungen der Querverbindungen in den um
eine Polteilung auseinanderliegenden Zonen gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet
sein müssen. Bei einer Dreiphasenwicklung sind dazu dreifache gleichmäßig verteilte
Wicklungsköpfe vorgesehen. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Erfindung nicht
um die resultierenden Durchflutungen der Querverbindungen in den um eine Polteilung
auseinanderliegenden Zonen, sondern um die Durchflutungen, die sich ergeben, wenn
an einer Maschine großer Polzahl, also z. B. an einem Mittelfrequenzgenerator, am
Maschinenumfang diametral gegenüberliegende Wicklungsteile (die also um viele Polteilungen
voneinander entfernt sind) in Reihe geschaltet sind und dieser so gebildete Stromzweig
mit ebenso ausgebildeten Wicklungszweigen anderer Wicklungsteile parallel geschaltet
ist.
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Fig.2 der Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel für eine
derartige Anordnung mit zwei parallelen Zweigen. Ebenso wie in Fig. I bzw. in derselben
Schaltung sind an einem Mittelfrequenzgenerator am Maschinenumfang vier Wicklungsteile
I, 2, 3 und 4 vorgesehen. Die Stirnringverbindungen 7 und 8 an den diametral gegenüberliegenden
Wicklungsteilen :2 und 4 verlaufen am Maschinenumfang in derselben Weise, wie dies
in Fig. I der Fall ist; sie liegen also ebenfalls einander diametral gegenüber.
Die Stirnringverbindungen Io und II für die Wicklungsteile I und 3 sind jedoch auf
derselben Seite des Maschinenumfanges nebeneinanderliegend angeordnet. Zeichnet
man nun entsprechend den Pfeilen der Fig. I auch in Fig.2 in den Stirnringverbindungen
die Strompfeile ein, so sieht man, daß im linken oberen Sektor die nebeneinanderliegenden
Stirnringverbindungen 7 und Io entgegengesetzt gerichteten Strom führen, ebenso
im linken unteren Sektor die Stirnringverbindungen Io und II und im rechten unteren
Sektor die Stirnringverbindungen 8 und Io. Im rechten oberen Sektor sind keine Stirnringverbindungen
vorhanden. Es heben sich also stets die Ströme in den nebeneinanderliegenden Stirnringverbindungen
auf, und die geschilderte schädliche Wirkung dieser Ringströme ist vermieden. In
Fig. 2 sind im Gegensatz zu Fig. i die Stromkreise für die beiden Zweige in sich
geschlossen gezeichnet. Dies ist jedoch auf die Wirkung ohne Einfluß. Man kann beispielsweise
bei i2 die Stirnringe aufschneiden und kann dann an dieser Stelle die beiden Zweige
in Parallelschaltung an die äußere Belastung der Maschine anschließen.
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Fig.3 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem an einem
Mittelfrequenzgenerator wieder am Maschinenumfang diametral gegenüberliegende Wicklungsteile
in Reihe geschaltet sind, wobei aber insgesamt acht solche Wicklungsteile (i' bis
8') vorhanden sind, so daß sich vier parallele Zweige ergeben. An dem Stromzweig
der Wicklungsteile 2' und 6' sind wieder die Stirnringverbindungen
am
Maschinenumfang einander diametral gegenüberliegend angeordnet, an den drei Wicklungszweigen
I' und 5', 8' und 4' und 7' und 3' liegen hingegen die den einzelnen Zweigen zugeordneten
Stirnringverbindungen nebeneinander auf derselben Umfangsseite. Die Anordnung ist
derart, daß an dem dem Wicklungszweig 2', 6' benachbarten Wicklungszweig 1', 5'
beide Stirnverbindungsringe, vom Wicklungsteil I' ausgehend, im Uhrzeigersinne zum
Wicklungsteils' nebeneinander verlaufen. Schreitet man von dem Wicklungsteil e'
über I' zum Wicklungsteil 8' fort, so verlaufen hier die wiederum nebeneinander
auf derselben Umfangsseite liegenden Stirnverbindungsringe vom Wicklungsteil 8'
zu dem diametralen Wicklungsteil 4' entgegen dem Uhrzeigerinne. Dasselbe gilt bei
Weiterschreiten für den Zweig mit den Wicklungsteilen 7' und 3', an denen ebenfalls
die beiden nebeneinanderliegenden Stirnringverbindungen von 7' entgegengesetzt dem
Uhrzeigersinne zu 3' verlaufen. In Fig. 3 sind wiederum in den einzelnen Stirnverbindungsringen
die Strom-Pfeile eingezeichnet. Man sieht, daß in den einzelnen Sektoren des Stirnringumfanges
die Ströme in den Stirnringen sich gegenseitig wiederum aufheben, so daß eine resultierende
magnetische Wirkung durch die Stirnringe vermieden ist. An der Stelle 13 können
die Stirnringe wieder aufgeschnitten sein, um die einzelnen Stromzweige in Parallelschaltung
an die gemeinsame Zu- und Abführung anzuschließen.
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Bei der Schaltung nach Fig. 4 sind die Stirnringverbindungen für den
Zweig mit den Wicklungsteilen 2' und 6' wiederum am Maschinenumfang einander diametral
gegenüberliegend angeordnet. Für die drei Stromzweige, deren Stirnringverbindungen
nebeneinander auf derselben Umfangsseite angeordnet sind, ist die Anordnung jedoch
derart, daß immer auf einen Zweig, an dem die Stirnringverbindungen gegenüber den
zugehörigen Wicklungsteilen auf der einen Seite des Maschinenumfanges liegen, ein
Zweig folgt, bei dem diese Stirnringverbindungen auf der anderen Seite des Maschinenumfanges
liegen. Auf den Stromzweig mit den Wicklungsteilen 2', 6', dessen Stirnringverbindungen
einander diametral gegenüberliegen, folgt also am Maschinenumfang der Stromzweig
3', 7', an -dem die Stirnringverbindungen von 3' zu 7' entgegen dem Uhrzeigersinne
verlaufen. Hierauf folgt der Stromzweig 4', 8', an dem die Stirnringverbindungen
von 4' zu 8' im Uhrzeigersinne sich schließen und hierauf folgt der Stromzweig 5',
1', an dem die Stirnringverbindungen von 5' zu I' entgegen dem Uhrzeigersinne verlaufen.
Auch bei dieser Anordnung wird - wie aus den eingezeichneten Pfeilen ersich@lich
ist -erreicht, daß in den einzelnen Sektoren des Stirnringumfanges die Ströme in
den Stirnringen sich gegenseitig wiederum aufheben. An der Stelle 14 können die
Stirnringe wiederum aufgeschnitten sein, um die einzelnen Zweige parallel zu schalten.
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Fig. 5 der Zeichnung zeigt eine Wicklungsanordnung, bei der insgesamt
sechs Wicklungsteile (I" bis 6") am Maschinenumfang vorhanden sind, von denen die
diametral gegenüberliegenden in Reihe geschaltet sind und so drei miteinander parallel
geschaltete Zweige bilden. An dem Zweig mit den Wicklungsteilen 2" und 5" sind wiederum
die Stirnringverbindungen einander diametral gegenüberliegend angeordnet, an den
beiden Zweigen I" und 4" bzw. 3" und 6" sind die Stirnringverbindungen für jeden
Zweig nebeneinander auf derselben Umfangsseite angeordnet, jedoch so, daß sie bei
dem einen Zweig gegenüber den zugehörigen Wicklungsteilen auf der einen Seite des
Maschinenumfanges liegen, bei dem anderen Zweig auf der anderen Seite des Maschinenumfanges.
Beispielsweise gehen die Stirnringverbindungen von den beiden am Maschinenumfang
benachbarten und verschiedenen Zweigen angehörenden ' Wicklungsteilen I" und 6"
am Wicklungsteil I" nach rechts und am Wicklungsteil 6" nach links am Maschinenumfang
ab.
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In den bisherigen Ausführungsbeispielen besteht ein Wicklungszweig
aus der Reihenschaltung zweier diametral gegenüberliegender Wicklungsteile. Dieser
Wicklungszweig kann aber auch aus 2 n (also beispielsweise aus 4, 6 oder 8) in Reihe
geschalteten Wicklungsteilen bestehen, von denen immer je zwei einander diametral
gegenüberliegen. Auch bei dieser Anordnung lassen sich die Stirnringverbindungen
gemäß der Erfindung ausführen. Die Erfindung ist ferner nicht beschränkt auf Einphasengeneratoren.
Auch bei Mehrphasengeneratoren mit den angegebenen Merkmalen der Reihenparallelschaltung
der Wicklungsteile ist die Erfindung anwendbar.