<Desc/Clms Page number 1>
Polumschaltung im Verhältnis 6 : 2 an einer ssM-poligen Dreiphasenwicklung.
EMI1.1
durch Einschalten von Widerstand in den Läuferstromkreis oder durch komplizierte Anordnungen, wie Kaskadenschaltung usw. Man macht deshalb vielfach von der Polumschaltung bei Drehstrommotoren Gebrauch, um wenigstens bestimmte feste Drehzahlstufen zu erreichen. Es sind hiefür verschiedene Wicklungen und Schaltungen bekannt, um ein bestimmtes Drehzahlverhältnis herzustellen. Meistens eignet sich eine bestimmte Wicklung und Schaltung aber nur für ein bestimmtes Verhältnis, beispielsweise 1 : 2, und um weitere Stufen zu erreichen, ist man wieder gezwungen, auf andere Hilfsmittel, wie Verwendung zweier Motoren in Kaskadenschaltung oder Unterbringung verschiedener Wicklungen auf einem Motor usw. zurückzugreifen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polumschaltung im Verhältnis 6 : 2, die durch Kombination mit bekannten Umschaltungen auf die Drehzahlverhältnisse 6 : 4 und 6 : 3 noch erweitert werden kann, wobei bei jeder Polzahl sämtliche Spulen benutzt werden und so eine verhältnismässig gute Ausnutzung der Wicklung erreicht wird.
Die Umschaltung ist in der Zeichnung und in der dazugehörigen Beschreibung an einer 12-poligen Dreiphasenwicklung erläutert. Die Wicklung besitzt gemäss dem Schema der Fig. 1 die dann geringstmögliche Zahl von 18 Wicklungsteilen bzw. Spulen, sie ist also eine Einlochwicklung. Selbstverständlich kann man aber die Erfindung ohne weiteres auch auf Mehrlochwicklungen anwenden, die dann eine ent- sprechend grössere Zahl von Wicklungsteilen oder Spulen besitzen. Unter den im folgenden genannten
EMI1.2
Anwendung der Erfindung auf 6n-polige Dreiphasenwicklungen (n eine beliebige ganze Zahl).
Zur Herstellung der Polzahl 2n bilden gemäss der Erfindung von den 9M-Wicklungsteilen einer 6n-poligen Wicklung die gegeneinander um 6TC verschobenen Gruppen zweier nebeneinanderliegender Wicklungsteile und die zwischen zwei Gruppen liegenden, gegenüber beiden Gruppen um 8/3 ver- schobenen Einzelwicklungsteile eine Phase ; die zwischen zwei Gruppen liegenden Einzelwicklungsteile sind dabei innerhalb einer Phase gegensinnig (durch Vertauschen des Anfanges und Endes) eingeschaltet.
2 ! E ist dabei der Winkel von 360 elektrischen Raumgraden, bezogen auf die Ausgangssschaltung (in Fig. 1 eine 12-polige Schaltung).
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, u. zw. ist hier eine 12-polige Wicklung (n gleich 2) angenommen. Fig. 1 stellt schematisch eine normale 12-polige Drei-
EMI1.3
entgegengesetzten Sinne wie die übrigen Teile geschaltet, was in der Zeichnung durch ein Minuszeichen an diesen Teilen angedeutet ist, während die an den Wicklungsteilen angebrachten Richtungspfeil nicht umgekehrt werden. Nach denselben Regeln sind die beiden übrigen Phasen II und III in Fig. 3 geschaltet. Die einzelnen Phasen besitzen mit den einander entsprechenden Wieklungstolen (z.
B. mit ihren Einzelwicklungsteilen) einen gegenseitigen Abstand von 2m (elektrische R'uungrade). Auf eine
<Desc/Clms Page number 2>
Gruppe von zwei nebeneinanderliegenden Wleklungsteilen der einen Phase folgt also in Fig. 1 zunächst ein Einzelwicklungsteil der zweiten und hierauf eine Gruppe von zwei Wicklungsteilen der dritten Phase.
Es gehören z. B. in Fig. 1 die nebeneinanderliegenden Teile 3 und 4 der Phase II an, hieruaf folgt als Einzelwicklungsteil der Phase 1 der Teil 5 und daran schliesst sich wieder eine Gruppe zweier nebeneinanderliegender Teile 6 und 7 an, die der Phase Ill angehören. Hierauf folgt als der Phase 11 angehörig der Einzelwicklungsteil 8. Die zwei verschiedenen Phasen angehörige Wicklungsteile 5 und 8 besitzen dabei für die Polzahl 12 einen Abstand von 2 toc.
In dem Vektordiagramm derFig. 8 ist die Wirkungsweise der neuen Polumschaltung näher veran-
EMI2.1
Vektoren 1, 9 und 5 die Phase 1, die Vektoren 3, 4 und 8 die Phase 11 und die Vektoren 6,7 und 2 die Phase 111. Für die neue Polzahl 2 besitzt nun z. B. der Vektor 5 der Phase 1 gegenüber der Resultierenden der beiden Vektoren 9 und 1 eine räumliche Phasenverschiebung von 180 . Sollen daher die den Vektoren 5,9 und 1 auch in der räumlichen Lage entsprechenden Wicldungsteile eine Phase bilden, so muss der Wicklungsteil 5 infolge dieser 180 igen räumlichen Phasenverschiebung gegenüber den Teilen 9 und 1 gegensinnig (durch Vertauschen des Anfanges und des Endes) geschaltet sein.
Selbstverständlich kann man die nach der Erfindung gebildeten Phasen der 2n-poligen Schaltung in irgend einer bekannten Schaltung miteinander verbinden. Ebenso kann man die Wicklungsteile einer Phase hintereinander schalten oder auch zueinander parallel oder teils zueinander parallel, teils in Reihe miteinander. Beispielsweise zeigt Fig. 6 eine Schaltung, bei der die einzelnen Phasen der Fig. 3 in zwei Teile unterteilt und diese Teile zueinander parallel geschaltet sind. Die einzelnen Phasen sind ausserdem in Stern geschaltet.
In den Fig. 4,5 und 7 sind weitere, besonders zweckmässige Ausführungsformen der Polumschaltung nach der Erfindung dargestellt. Die einzelnen nach Fig. 3 (2n gleich 4-pohge Schaltung) gebildeten Phasen 1 bis 111 sind hier mit ihren Wicklungsteilen auf die Dreiecksseiten und die Sternstrahlen einer gemischten Sterndreieckschaltung aufgeteilt. Infolge dieser Aufteilung besitzt der Strom in denjenigen Wicklungsteilen einer Phase, die einer Dreieckseite angehören, eine andere zeitliche Phasenlage als der Strom in den Teilen, die einem StC111strahl angehören.
Die Aufteilung ist nun erfindungsgemäss derart durchgeführt, dass diese verschiedenen zeitlichen Phasenlagen der Ströme in den Wicklungsteilen einer Phase den gegenseitigen räumlichen Verschiebungen dieser Wicklungsteile innerhalb der neuen Polteilung und der Drehfeldrichtung entsprechen.
Wie aus dem Vektordiagramm der Fig. 8 zu entnehmen ist, weichen die beiden nebeneinanderliegenden Wicklungsteile einer Phase (z. B. die Teile 1 und 9 der Phase 1) bei der 2n-poligen Schaltung von ihrer gegenüber dem Einzelwicklungsteil (5) anzustrebenden räumlichen Verschiebung von 180 nach beiden Seiten um je 20 ab. Ihre gegenseitige Verschiebung beträgt daher 40 . Man kann nun die beiden nebeneinanderliegenden Wicklungsteile und den Einzelwicldlmgsteil derart auf die Strahlen und Seiten einer gemischten Sterndreieckschaltung aufteilen, dass die Ströme in den drei Wicklungsteilen einen zeitlichen Phasenunterschied von je 30 besitzen,
wobei der Strom in dem einen der nebeneinanderliegenden Wicklungsteile dem Strom im Einzelwicklungsteil um 300 voreilt, während der Strom in dem zweiten Teil gegenüber dem Einzelteil um 300 nacheilt. Bei richtiger Wahl der Drehfeldrichtung erreicht man also, dass die bei der Aufteilung auftretenden zeitlichen Phasenverschiebungen der Ströme in den einzelnen Teilen sich den räumlichen Phasenverschieblmgen der Teile annähern. Dadurch wird der Wicklungsfa1. -tor der Anordnung verbessert.
In Fig. 9 ist eine derartige Aufteilung an einem Beispiel veranschaulicht. Es werden dabei die Wicklungsteile 1, 5, 9, 10, 14 und 18 der Fig. l, die in Fig. 3 die Phase 1 bilden, verwendet. Die beiden nebeneinanderliegenden Wicklungsteile dieser Phase, nämlich die Teile 1 und 18 bzw. 9 und 10, sind hier auf zwei Sternstrahlen der gemischten Sterndreieckschaltung aufgeteilt. Die beiden gegensinnig eingeschalteten Einzelwickdungsteile 5 und 14 gehören hingegen der zwischen den beiden Sternstrahlen liegenden Dreieckseite an. Damit die Ströme in den nebeneinanderliegenden Teilen gegeneinander um 60 und gegenüber dem Einzelteil um 30 in der Phase abweichen, sind die Wicklungsteile in den einen Sternstrahl in entgegengesetztem Sinne eingeschaltet als in den andern, so dass z.
B. die Teile 1 und 10 mit ihren Anfängen, die Teile 9 und 18 hingegen mit ihren Enden zum Sternpunkt hinführen. Diese
EMI2.2
teilen angedeutet. Für die 2n-polige Schaltung gemäss Fig. 9, bei der die Sternstrahlen mit den Dreieek- seiten hintereinander geschaltet sind, ergibt sich, dass beim Durchgang durch die Wicklungsfolge Stern- strahl-Dreieckseite-Sternstrahl-alle Wicklungsteile, wie auch an den eingezeicheten Pfeilen zu
EMI2.3
gegensinnig eingeschaltet, was durch Minuszeichen zum Ausdruck gebracht ist.
Fig. 4 zeigt das gesamte Schaltbild einer 2n-poligen Schaltung, wenn die gemäss Fig. 3 gebildeten Phasen I bis 111 gemäss Fig. 9 auf die Sternstrahlen und Dreieckseiten der gemischten Sterndreieckschaltung aufgeteilt sind. Die Phase 1 wird durch die Wicklungsteile 10, 1, 5, 14, 18 und 9 gebildet,
EMI2.4
<Desc/Clms Page number 3>
Wie ersichtlich, setzen sich die einzelnen Sternstrahlen aus Teilen zweier Phasen zusammen (durch die entgegengesetzte Richtung der Pfeile angedeutet). Die gegensinnige Einschaltung der Einzelwicklungs- teile ist wieder durch Minuszeichen angedeutet.
Fig. 10 zeigt eine weitere Art der Aufteilung der Wicklungsteile 1, 5,9, 10, 14 und 18 der I Phase 1 der Fig. 1, auf die Seiten und Sternstrahlen einer gemischten Sterndreieckschaltung, wobei ebenso wie bei der Aufteilung nach Fig. 9 erreicht wird, dass die durch die Aufteilung bedingten ver- schiedenen zeitlichen Phasenlagen der Ströme In den Wicklungsteilen einer Phase den gegenseitigen räumlichen Verschiebungen dieser Wicklungsteile innerhalb der neuen Polteilung und der Drehfeld- richtung entsprechen. In Fig. 10 sind die nebeneinanderliegenden Wicklungsteile der Phase 7 2 und. M
EMI3.1
und 14 bilden den von dem Eckpunkt dieser Dreieckseite ausgehenden Sternstrahl.
Damit die Phasenlagen der Ströme in den nebeneinanderliegenden Wicklungsteilen wiederum gegeneinander um 60 abweichen, sind diese Wicklungsteile in die eine Dreieckseite im entgegengesetzten Sinne eingeschaltet als in die andere, so dass sowohl die Teile 9 und 18 als auch die Teile 1 und 10 mit ihren Anfängen zum Eckpunkt der Dreieckseiten hinführen (durch die Richtung der Pfeile angedeutet). Die dem Sternstrahl angehörige Einzelwicklungsteile 5 und 14 führen infolge der 2n-poligen Schaltung mit ihren Anfängen zum Eckpunkte des Dreieckes hin (Fig. 10) soferne die Dreiecksseiten und die Sternstrahlen hintereinander geschaltet sind. Dies ist durch die Minuszeichen vor den Teilen 5 und 14 zum Ausdruck gebracht.
Die Phase des Stromes in den Einzelwicklungsteilen liegt dann wieder zwischen den Phasen der Ströme in den nebeneinanderliegenden Wicklungstellen und besitzt gegenüber diesen Teilen je eine Phasenverschiebung von 30 . Sie passt sich also den räumlichen Verschiebungen der Wicklungsteile einer Phase innerhalb der Polteilungen an.
Fig. 5 zeigt das vollständige Schaltbild der gemäss Fig. 10 auf die Seiten und Strahlen der gemischten Sterndreieckschaltung aufgeteilten Phasen, wobei diese Phasen wieder aus denselben Wicklungsteilen gebildet sind, wie die Phasen der Fig. 3. In Fig. 5 setzen sich die einzelnen Dreieckseiten aus Wicklungteilen zusammen, die verschiedenen, in der oben geschilderten Weise gebildeten Phasen angehören. Beispielsweise besteht die horizontale Dreieckseite in Fig. 5 aus den Teilen 16 und 7, die bei der Anordnung
EMI3.2
die Phase 111 durch die Teile 16, 7, 15, 6, 11 und 2.
Die gemischten Sterndreieckschaltungen nach den Fig. 4 und 5 haben noch den Nachteil, dass der Strom in den Sternstrahlen den \/3fachen Wert des Stromes in den Dreieckseiten besitzt, so dass die Wicklung mit verschiedenem Querschnitt ausgeführt werden muss, wenn man eine ungleichmässige Erwärmung vermeiden will. Diesen Nachteil kann man in ausreichendem Mass durch Parallel-und Hintereinanderschaltung der Wicklungsteile beseitigen. Beispielsweise zeigt Fig. 7 eine der Fig. 4 entsprechende Anordnung, bei der die vier Wicklungsteile eines Sternstrahles teils zueinander parallel, teils hintereinander geschaltet sind.
Die Anordnung ist derart, dass die beiden einer Phase angehörige Wicklungsteile hintereinander geschaltet sind, während die verschiedenen Phasen angehörige Teile zueinander parallel geschaltet sind. Selbstverständlich könnte man aber auch eine andere Schaltung wählen.
Die vorstehend beschriebenen Polumsehaltungen können ebenso vorgenommen werden, ob es sich nun um eine Wicklungmit Spulengleicher oderverschiedener Weite, um eine Einschicht-, Zweischicht- wicklung oder andere handelt. Durch die verschiedenen Wicklungen ändern sich die Wicklungsfaktoren bei den verschiedenen Polzahlen und damit gegebenenfalls die magnetische Induktion.
Die magnetische Induktion für eine der oben beschriebenen Schaltungen hängt, wie bekannt, hauptsächlich von der angelegten Spannung, der Polzahl, dem Wicklungsfaktor, dem Verkettungsfaktor (Verhältnis der Spannungen oder Ströme bei verschiedener Verkettung der Phasen) und von der Zahl der in Reihe geschalteten Windungen ab.
Beispielsweise kann, wenn mit gleichbleibender Spannung gerechnet wird (um Transformatoren
EMI3.3
damit das Drehmoment und die Leistung des Motors für einen bestimmten Fall durch Veränderung von Wicklungsfaktor, Verkettungsfaktor und der Zahl der in Reihe geschalteten Windungen variiert werden.
Der Wicklungsfaktor ist bei den angegebenen Schaltungen an und für sich meistens verschieden und ändert sich weiterhin noch mit der Wahl der Wieklungsart.
Der Verkettungsfaktor ändert sich, je nachdem die Wicklung in Stern oder Dreieck geschaltet wird.
Es ergibt sich so eine grosse Mannigfaltigkeit von Wegen, um für einen bestimmten Fall die magnetische Induktion und damit das Drehmoment des Motors festzulegen.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.