DE1438568A1 - Polumschaltbare Einphasen-Wechselstrommaschine - Google Patents

Description

• Polumschaltbare Einphasen-Wechselstrommaschine Die Erfindung betrifft polumschaltbare Einphasen-Wechselstrommaschinen, insbesondere polumschaltbare Induktionsmotoren mit Kurzschlußläufer und den Aufbau der Wicklungen dieser Maschinen.
• Es sind bereits Wechselstrommaschinen bekannt, die wahlweise mit einer ersten und einer zweiten Polzahl betrieben werden können und bei denen eine Phasenwicklungsumschaltung mit Hilfe einer als Pol-» amplitudenmodulation bekannt gewordenen Methode erfolgt. Einige Ausführungsbeispiele solcher polumschaltbarer Dreiphasen Maschinen sind in zwei Veröffentlichungen der Professoren G. H. Rawcliffe und anderer bekannt geworden, von denen die ältere Veröffentlichung unter dem Titel "Induction Motor Speed-Changing by Pole-Amplitude-Modulation," in der Fachzeitschrift "Proceedings of the Institution of Electrical Engineers", Band 105, Teil A, Nummer 22, August 1958, und die spätere Veröffentlichung unter dem Titel "Speed#Changing Induction Motors Further Jevelopments in Pole-Amplitude-Modulation" in den "Proceedings of the Institution of Electrical Engineers", Band 107, Teil A, Nummer 36, De.. zember 1960, erschienen ist, Da bei diesem Umschalten auch eine dritte Polzahl in jeder Phasenwicklung erzeugt wird, die eliminiert werden mußdamit die Maschine mit der zweiten Polzahl läuft, war man bisher der Meinung, daß nur Dreiphasen.-.Wicklungen oder andere Mehrphasen-Wicklungen zum Umschalten nach der Methode der Polamplitudenmodulation geeignet seien. Es wurde jedoch inzwischen herausgefunden, daß diese Methode sich auch auf Einphasen-Wicklungen anwenden läßt, wenn diese Wicklung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Einphasen-Wechsel. stromwicklungen zu schaffen, die wahlweise mit einer ersten und mit einer zweiten Polzahl mit Hilfe der Polamplitudenmodulation betrieben werden können, und beispielsweise einen Einphasen-Induktionsmotor mit einer polumschaltbaren Statorwicklung und einem Kurzscblußläufer zu ver. wirklichen.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Maschine zwei Wicklungen aufweist, d% miteinander an eine Einphasen-Wechsel. spannungsquelle zur Erzeugung eines umlaufenden Magnetfeldes in der Maschine angeschlossen werden. Jede Wicklung ist für eine erste Polzahl gewickelt und hat einzelne Wicklungsabschnitte, die im Stromkreis umgeschaltet werden können, entsprechend der Polamplitudenmodulationsmethode zur gleichzeitigen Erzeugung einer zweiten und einer dritten Polzahl in jeder Wicklung unabhängig voneinander betrachtet. Diese Wicklungsanordnung umfaßt ferner eine Anlaufwicklung zum Anschluß an die Einphasen-Speisespannung über phasenverschiebende Organe zur Erzeugung eines Anlauffeldes in der Maschine. Die beiden Wicklungen sind physkalisch so angeordnet, daß die dritte Polzahl aus dem Magnetfeld der Maschine eliminiert wird.
• Ein Induktionsmotor gemäß der Erfindung hat im allgemeinen eine Statorwicklung gemäß der vorstehend beschriebenen Art und einen Kurzschlußläufer. ' Die beiden Wicklungen sind vorzugsweise gleich aufgebaut, und auch die Anlaufwicklung ist wie die beiden anderen Wicklungen ausgelegt.

  Bei einer solchen Wicklungsanordnung können aus den drei Wicklungen

  zwei beliebige ausgewählt und an die Einphasen-Wechselspannung ange»

  schlossen werden.. Die verbleibende dritte Wicklung dient dann als Anlauf..

  wickltuig. Der Einfachheit halber werden daher in der nachfolgenden Be-

  schreibung alle drei Wicklungen kurzerhand und in gleicher Weise als

  Phasenwicklungen bezeichnet.

  Alles Nähere über die Erfindung, insbesondere über die Methode einer

  Polzahl-Änderung durch Polamplitudenmodulation, die notwendige räum»

  liche Versetzung der Phasenwicklung zum Eliminieren einer der beiden

  modulierten Polzahlen, und über Beispiele von polumschaltbaren Einphasen..

  Induktionsmotoren ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Ver.

  bindung mit der Zeichnung:

  Im einzelnen geigen:.

  Die Fi. 1 bis 4 eine Reihe von Diagrammen über den Verlauf der

  magnetomotorischen Kraft in der Maschine für vier

  verschiedene Arten der Polamplitudenmodulation,

  die Figg. .Xal bis 10 (b} für einen Kraftverlauf gemäß Figg. 1 bis 4

  ausgelegte Schaltungen,aus denen die Spulenver-

  bindungen einer Einphasen-Wicklung in der un..

  modulierten und in der modulierten Schaltstel-

  lung ersichtlich sind,

  die Figg. 11(a) bis 11(c) Diagramme zur Darstellung der Elimination

  der unerwünschten modulierten Polzahl in einer

  Wechselspannungswicklung mit drei einzelnen

  Phasenwicklungen,

  die Figg. 12(a) und 12 (b) Diagramme gemäß Fig. 11, aus denen der An.

  schluß einer Dreiphasenwicklung an eine Ein..

  phasen-Wechselspannungsquelle zum Erzeugen

  einer unmodullerten und modulierten Polzahl

  ersichtlich ist,

  FiT£ . 13 ein Vektor-Diagramm, das die Versorgung einer Motorwicklung

  mit drei Phasenwicklungen mittels einer Einphasen-Spannungs.

  . quelle zeigt, .

  Fig, 14 ein Schaltbild, das die Schaltverbindungen zum Anschluß einer

  drei Phasenwicklungen umfassenden Motorwicklung an eine

  Einphasenspannüngsquelle aufzeigt, wobei eine der drei Phasen.

  wicklungen als Anlaufwicklung dient und die Wicklungen zwei

  verschiedene Polzahlen erzeugen sollen,

  Fig. 15 ein der Fig. --14 entsprechendes Schaltbild mit einer unterschied..

  liehen Anordnung der Motorwicklungen.

  1. @ Polamplitudenmodulation

  Die Figg. 1 bis 4 sind Wellenformdiagramme, die die magnetische Kraft-

  verteilung einer achtpoligen Phasenwicklung zeigen. In allen Figuren ist auf

  der. Abszisse die Winkellage rund um .den Umfang der Phasenwicklung darge..

  stellt. Der Punkt "O" ist willkürlich als Ursprung aller Wellenzüge gewählt,

  und der Punkt "2iY " entspricht einer einzigen Umdrehung um die Wicklungs-

  achse. Auf der Ordinate aller Diagramme ist die Amplitude der magneto-

  motorischen Kraft eingetragen.

  In Fig. 1 (a) sind acht Pole einer für eine ganzzahlige Nutenzahl ausge.

  legten Wicklung mit abwechselnder Polarität der Pole und/geicher, l durch

  den Pfeil "PA" dargestellter Polamplitude über den ganzen abgewickelten

  Umfang einer Phasenwicklung dargestellt.

  Die Fig. 1 (b) zeigt eine Modulationswelle zyklischer Form über eine

  einzelne Periode mit einer positiven, durch den Pfeil "M" dargestellten

  positiven Werteinheit, die sich über drei Pole der Wellenform nach Fig. 1(a)

  erstreckt, und mit einem Wert "Null" über die ganze sich anschließende

  und bis zu dem den halben Umfang der Wicklung charakterisierenden Punkt

  der Phasenwicklung reichende Pollänge Über der zweiten Hälfte des Wick-

  lungsumfanges wiederholt sich diese Modulationswelle mit negativem Vor-

  zeichen. Ein Wellenteil mit einer negativen Werteinheit "M" erstreckt

  sich wieder über drei Pollängen. Daran schließt sich wieder ein über eine

  Pollänge reichender Abschnitt mit der Amplitude "Null" an.

  Eine Modulation der Polamplitude gemäß der Wellenform nach Fig. 1 (b)

  wird dadurch erhalten, daß derjenige Teil der Phasenwicklung, der die

  drei ersten Pole innerhalb des positiven Teiles der Modulations welle bildet,

  unverändert gelassen wird.

  Die W`icklungsäbschnitte, in denen die Modulationswelle "Null" ist

  (,über den vierten und achten Pol nach Fig. 1(a) ) werden aus dem Stromkreis

  ausgeschaltet. So können die beiden Spulen oder Spulengruppen der Phasen»

  wicklung, die den vierten und achten Pol bilden, in zwei gleichen Teilen ge.

  wickelt sein, die in gleicher Richtung hintereinander geschaltet werden,

  wenn sie die Wellenform nach Fig. 1 (a) erzielen sollen. In der modulierten

  Schaltung dagegen werden die beiden Teile gegeneinander in Reihe geschaltet,

  so daß das Feld des einen Teiles das Feld des anderen Teiles aufhebt. Die

  resultierende Polamplitude ist denn "Null".

  Wenn die Modulationswelle im Negativen verläuft (also im Bereich des

  fünften bis siebten Poles), sind die entsprechenden Phasenwicklungsteile

  umgepolt, so daß in der modulierten Schaltstellung der Strom entgegenge..

  setzt zu dem in dem den ersten, zweiten und dritten Pol bildenden Phasen..

  wicklungsteilen fließenden Strom gerichtet ist.

  Das Vorzeichen des Stromflusses in den Phasenwicklungsteilen, die in

  der modulierten Schaltstellung im Stromkreis verbleiben, wird relativ zu

  dem Stromfluß in einem der beiden Wicklungsteile angegeben. Die Polung

  des Anschlusses der Wicklung als Ganzes an die Wechselspannungsquelle

  hängt wiederum von dem gewünschten Drehsinn der Maschine ab. Dieser

  Umstand soll später noch erläutert werden.

  Die resultierende modulierte Verteilung der magnetomotorischen Kraft

  wird in Fig. 1 (c) dargestellt. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß

  die Pole 1, 2 und 3 unverändert bleiben, daß die Pole 5, 6 und 7 umgepolt

  sind, jedoch die gleiche Amplitude wie vorher aufweisen, und daß die Pole

  4 und 8 auf eine Amplitude mit dem Wert 0 reduziert sind. Die in Fig. 1 (c)

  dargestellte modulierte Wellenform für die magnetomotorische Kraft stellt

  die Resultierende zweier Wellenform-Komponenten dar, von denen die eine

  10.polig und die andere 6..polig ist,

  Diese Tatsache, die sich durch eine mathematische Analyse des Modula@

  tionsvorganges wie auch durch das praktische Ergebnis nachweisen läßt,

  ist eine der Grundlagen, auf del. en sich die Erfindung aufbaut. Sie bildet _

  den ersten Schritt der Polwechsel-Methode, durch die zwei neue Polzahlen

  gebildet werden. Die Elimination der unerwünschten modulierten Polzahl

  wird später erläutert.

  Die Figg. 5 (a) und 5 (b) zeigen konventionelle Stromdiagramme einer

  8..poligen Phasenwicklung mit einer ganzen Nuteazahl in einer parallelen,

  unmodulierten Verbindung und in einer in Reihe geschalteten modulierten

  Verbindung. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist jede' Spule oder

  Spulengruppe der Wicklung als einfache Windung dargestellt. Jede Windung

  ist mit der Zahl bezeichnet" die der Nulmmer des durch sie erzeugten Poles

  entspricht.

  In den Figg. 6 (a) und 6 (b) ist die gleiche Phasenwicklung wie in den

  Figg. 5 (a) und 5 (b) in den beiden möglichen Schaltstellungen dargestellt,

  jedoch sind die Spulen oder Spulengruppen in verschiedener schematischer

  Foren dargestellt, Diese unterschiedliche Form erleichtert die Beschrei.»

  bung der komplizierteren Phasenwicklungs-Anordnungen gemäß den Figg.

  7 bis 10.

  In den Figg. 5 (a), 5 (b), 6 (a) und 6 (b) sind die Spulen 1, 2 und 3 zwischen

  den Klemmen 17 und 12 in Reihe geschaltet, Die Spulen 5, 6 und 7 sind zwischen

  den Klemmen 12 und 11 in Reihe geschaltet. Die Spulen 4 und 8 sind in einem

  getrennten Stromzweig zwischen den Klemmen 12 und 18 hintereinander ge-

  schaltet.

  In den Figg. 5 (a) und 6(a) ist die Klemme 18 mit dem Phasenstrang L1

  über die Leitung 31 verbunden, die Klemmen 11 und 17 sind beide mit der

  Leitung S oder dem Sternpunkt verbunden. Bei dieser Verbindung erfolgt

  ein Stromfluß durch die Phasenwicklung in der durch die Pfeile angedeuteten

  Richtung, und die beiden Hauptteile der Phasenwicklung sind parallel

  zueinander geschaltet. Diese Schaltvertindung bewirkt einen Verlauf

  der magnetomotorischen Kraft gemäß Fig. 1(a).

  Zn der Schaltung gemäß den Figg. 5 (b) und 6 (b) bleibt die Klemme 17

  mit der Leitung S verbunden. Die Klemme 11 ist mit dem Phasenstrang

  L1 über die Leitung 31 verbunden,, und die Klemme 18 ist isoliert. Die

  beiden Hauptteile der Phasenwicklung sind nun in Reihe geschaltet, und

  ein kleinerer Teil der Wleklung ist aus dem Stromkreis herausgenommen.

  Es wird selbstverständlich werden, daß diese Reihenschaltung die

  Wellenform nach Fig. 1 (c) bildet, d. h. daß damit die Wellenform gemäß

  Fig. 1 (b) der ursprünglichen Wellenform der magnetomotorischen Kraft

  nach Fig. 1 (a) zugefügt wird. Die Spulen 1, 2 und 3 bleiben unverändert

  im Stromkreis, so daß die Pole 1, 2 und 3 ihre ursprüngliche Polarität

  beibehalten. Eine Umkehr der Polarität der Pole 5, 6 und 7 wird durch

  eise Umkehr des Stromflusses in den Spulen 5,6 und 7 im Gegensatz zur

  Stromrichtung in den Spulen 1, 2 und 3 bewirkt. Eine Reduktion der Pole

  4 und 8 auf die Amplitude 0 wird durch das einfache Abschalten der Spulen

  4 und 8 aus dem Stromkreis bewirkt.

  Bei der Annahme, daß bei diesem Ausführungsbeispiel jeder Pol von

  einer einzelnen Spulengruppe gebildet wird, kann man diese Wicklunqin

  der unmodulierten Schaltverbindung durch folgende Zahlenreihe darstellen:

  +1, + 1, + 1, + 1, +1, +1, +1, +1,

  und in der modulierten Schaltverbindung:

  +1, +1, +1, 0, -1, -1, -1, 0,

  wobei die Vorzeichen " +" und "-" den relativen Stromrichtungssinn angeben

  und "0" eine Spule bezeichnet, die aus dem Schaltkreis herausgenommen ist.

  Für Phasenwicklungen mit einer ganzen Zahl von Nuten pro Pol und Pha-

  senwicklung bewirkt eine abgeänderte, aus den Figg. 7 (a) und 7 (b) ersieht..

  liehe Anordnung eine befriedigende Lösung und vermeidet das Abschalten

  von Spulen aus dem Stromkreis in der modulierten Schaltstellung.

  Die Fig. 7 (a) und 7 (b) zeigen eine Phasenwicklung mit acht Polen und

  zwei Nuten pro Pol. Alle Spulen sind zwischen den Klemmen 11 und 17

  -hintereinander geschaltet. Die zweite Spule des Poles 8, die beiden Spulen

  der Pole 1, 2 und 3 und die erste Spule des Poles 4 sind zwischen die -

  Klemmen 17 und 12 geschaltet. Die zweite Spule des Poles 4, beide Spulen

  der Pole 5, 6 und 7 und die erste Spule des Poles 8 sind zwischen die Klem-

  men 12 und 11 geschaltet.

  In Fig. 7(a) ist die Klemme 12 über die Leitung 31 mit dein Phasenstrang

  L1 verbunden. Beide Kleeamen 11 und 17 sind mit dein Strang S oder dem.

  Sternpunkt der Speisespannungsquelle verbunden. Dieser Anschluß bewirkt

  einen Stromfluß durch die Phasenwicklung in den durch die Pfeile ange-

  gebenen Richtungen. Die resultierende magnetomotorische Kraft ist in

  Fig. 1 (a) dargestellt.

  In Fig. 7 (b) ist die Klemme 17 weiterhin mit dem Sternpunkt S verbunden.

  Die Klemme 11 ist über die Leitung 31 mit dem Strang L1 verbunden, und

  die Klemme 12 ist isoliert. Der Stromfluß in den Wicklungsteilen zwischen

  den Klemmen 12 und 11 ist nun umgekehrt. Die Stromflußrichtung in einer

  Spule eines jeden der Pole 4 und 8 ist entgegengesetzt zu demjenigen in

  der anderen Spule. Die Magnetkraft der einen Spule löscht die der anderen

  Spule aus, so daß diePole 4 und 8 unterdrückt sind. Auf diese Weise wird

  wiederum eine Verteilung der magnetomotorischen Kraft entsprechend der

  Fig. 1 (c) erreicht, jedoch nun durch eine teilweise Gegenschaltung anstelle

  einer Abschaltung von Spulen.

  In der bereits benutzL-n Schreibweise können die Phasenwicklungsteile

  nach den Figg. 7 (a) und 7 (b) in folgender Zahlenreihe dargestellt werden-

  +_2, -L.2, +#_,.. +-, _ +2, +2' +2, +2,

  und in der modulierten Schaltverbindung:

  +, +.2, +2, +l, -1, -?, --, -2, -19 +l.

  In den Figg. 12 (a) und 12(b) sind eine Stern-Parällel-Schaltung für die

  unmodulierte-Schaltverbindung und eine Dreiecks-Reihen-Schaltung für die

  modulierte Schaltverbindung einer Vielzahl von Dreiphasenwicklungen darge-

  stellt, die alle die in den Figg. 7 (a) und 7 (b) dargestellten Aufbau besitzen.

  Die Phasenwicklung nach den Figg. 7 (a) und 7 (b) ist als Phasenwicklung A

  bezeichnet und hat entsprechend numerierte Anschlußverbindungen. Der

  Phasenwicklungstei1 zwischen den Klemmen 11 und 12 ist mit der Ziffer 21

  bezeichnet, und der Teil zwischen den Klemmen 12 und 17 mit der Ziffer 22.

  Die Phasenwicklung B weist gleiche Teile 23 und 24 auf, die zwischen

  den Klemmen 13 und 14 bzw. 14 und 17 liegen. Die Phasenwicklung C weist

  gleiche Tpile 25 und 26 auf, die zwischen den Klemmen 15 und 16 bzw. 16 und

  17 liegen. In der Stern-Parallel-Schaltung nach Fig. 12 (a) sind die Klemmen

  11, 13 und 15 zusammengeschaltet, während die Klemmen 12 und 14 über

  die Leitungen 31 und 32 an die Stränge L1 und N einer EinphasenWechsel»

  spannungsquelle gelegt sind. Die Klemme 16 wird über eine Leitung 33,

  einen Anlaufschalter 34 und einen Anlaufkondensator 35, mit dem Strang L1

  verbunden.

  In der Dreieck-Reihenschaltung nach Fig. 12 (b) sind die Klemmen 11

  und 13 über die Leiter 31 und 32 an die Stränge L1-und N der Einphasen

  Wechselspannungsquelle gelegt, während die Klemme 15 über den Leiter 33,

  einen Anlaufschalter 34 und einen Kondensator 35 mit dem Strang L1 ver"

  bunden ist. Die Klemmen 12, 14 und 16 sind isoliert.

  Alle Spulen aller Phasenwicklungen sind beim Anlauf eines mit dieser

  Wicklung ausgestatteten Motors in den Stromkreis geschaltet, sowohl in

  der modulierten als auch in der unmodulierten Schaltstellung, Sobald die

  Maschine ihre volle Drehzahl erreicht hat, ist die Einschaltung der

  Phasenwicklung C nicht mehr notwendig.

  In den Stromkreisen der Spulengruppen der Fig. 7 (a) und 7 (b) und in

  den anderen Spulengruppen#Stromkreisen, die hier beschrieben werden

  und in denen in der modulierten Schaltstellung keine Spulen aus dem Strom.

  kreis abgeschaltet werden müssen, ist einem Fachmann sofort ersichtlich,

  daß die Polarität der durch den Phasenwicklungsteil 21 zwischen den Klem-

  men 11 und 12 gebildeten Pole, die umgekehrt wird, von dem ursprünglichen

  Wickelsinn der betreffenden Spule abhängt. So kann die unmodulierte Schalt.

  verbindung zur Erzielung einer Wellenfor+ch Fig. 1 (a) ebenso gut durch

  eine Reihenverbindung &r Spulen erreicht werden, und die modulierte

  Schaltverbindung für eine Wellenform nach Fig. 1 (c) durch eine Parallel-

  schaltung der spulen. Die Figg. 8 (a) und 8 (b) zeigen die abgewandelten

  Schaltverbindungen, verglichen mit den Stromkreisen der Figg. 7 (a) und

  8 (b).

  Für die drei abgewandelten Phasenwicklungen können die in Fig. 8 (a)

  dargestellten Verbindungen durch eine Stern-Reihenschaltung nach Fig. 12 (b)

  und die Verbindungen nach Fig. 8 (b) durch eine Stern-Parallel-Verbindung

  nach Fig. 12 (a) erzielt werden.

  Es ist außerdem ersichtlich, daß anstelle einer wahlweisen Stern-Parallel-

  oder Stern-Reihen-Verbindung gemäß den Figg. 12 (a) und 12 (b) die unmodu»

  lierte und modulierte Schaltstellung durch eine wahlweise Stern»ParaUelr,

  und Dreieck-Reihenschaltung bewirkt werden können. Solche Dreiphasen-

  Stern/Dreiecks-Umschaltungen sind bekannt, und die geänderten Dauer.»

  verbindungen zwischen den Phasenwicklungsenden und die geänderten Schalt-

  verbindungen brauchen hier nicht beschrieben zu werden.

  Die beiden bisher behandelten beiden Phasenwicklungsanordnungen bewirken

  in der modulierten Schaltverbindung eine Verteilung der magnetomotorischen

  Kraft gemäß Fig. 1. (c). Es ist jedoch in der Praxis günstiger, eine modulierte

  Wellenform zu verwenden, deren Amplitude über eine Periode der Modulations-

  welle möglichst weitgehend in Form einer Sinuskurve wechselt. Eine bessere

  Annäherung an einen sinusförmigen Polamplitudenverlauf wird durch die

  Phasenwicklungs«Wellenformen nach Figg. 2 (c), 3 (c) und 4 (c) bewirkt.

  In den Fällen der Figg. 2 (c) und 3 (c) wird die modulierte Wellenform

  in Wicklungen erzielt, die eine ganze Zahl von Nuten pro Pol. und Phase und

  eine We3.eäfo±m.-mit sinusartigem Verlauf entsprechend den Figg. 2 (b) und

  3 (b) aufweisen. Im Falle der Fig. 4 (c) wird die modulierte Wellenform

  in einer Wicklung mit einer nicht ganzen Zahl von Nuten pro Pol und Phase

  erziel, wobei ein zyklisch variierender Ampltudenverlauf der ursprünglich

  unmodu_lierten Wellenform auftritt.

  Fig. 2 (a) zeigt acht Pole einer Phasenwicklung mit einer ganzen Nuten»

  zahl, deren Polarität wechselt, deren Amplitude "PA" jedoch über den

  vollen Umfang einer Phasenwicklung gleich ist.

  Fig. 2 (b), zeigt eine Modulationswelle zyklischer Form über eine Periode

  mit einem positiven Amplitudenwert "M" über die Pole 2 und 3 mit einem

  positiven Wert der halben Amplitude über die Pole 1 und 4, mit einem nega.»

  tiven Amplitudenwert "M" über die Pole 6 und 7, und mit einem negativen

  Wert vom der halben Amplitude "M`' über die Pole 5 und B. Diese Verteilung

  entopricht mehr einer sinusförmigen .. durch die gestrichelten Linien dar.

  gestellten -. Verteilung als die Modulationswelle der Fig. 1 (b). Die resul-

  tierende modulierte Welle ist in Fig. 2 (c) dargestellt. Die Umkehr der

  Polarität der Pole 5 bis 8 wird durch eine Umkehr des Stromflusses in

  den entsprechenden Spulengruppen der Phasenwicklung erzielt. Eine Reduk»

  tion der Amplitude der Pole 1, 4, 5 und 8 wird durch das Abschalten einer

  Spule einer jeden der entsprechenden Spulengruppen aus dem Stromkreis

  erzielt:

  Geeignete Spulenverbindungen für eine Einphasenwicklung sind in den

  Figg. 9 (a) und 9 (b) dargestellt. In Fig. 9 (a) sind alle Spulen in den

  Stromkreis geschaltet. Die Klemme 18 ist über die Verbindungsleitung 31

  an den Strang L1 der Einphasen-Wechselspannungsquelle angeschlossen

  und beide Klemmen 11 und 17 sind mit dem Sternpunkt S verbunden. Die

  resultierende Wellenform der magnetomotorischen Kraft ist in Fig. 2 (a)

  dargestellt.

  In Fig. 9 (b) ist die Klemme 11 über die Verbindungsleitung 31 an den

  Strang L1 der Einphasenquelle angeschlossen, und die Klemme 17 ist

  mit dem Sternpunkt S dieser Quelle verbunden. Die Klemme 12 ist isoliert.

  Auf diese Weise wird jeweils eine Spule der Pole 1, 4 und 5 und 8 aus dem

  Stromkreis genommen, so daß in der modulierten Schaltstellung diese Pole

  nur die halbe Amplitude aufweisen. Außerdem wird der Phasenwicklungsteil

  zwischen den Klemmen 12 und 11 umgepolt, so daß alle Pole 5 bis 8 um-

  polarisiert sind. Die reaultierende Verteilung der magnetomotorischen

  Kraft ist in Fig. 2 (c) dargestellt, wobei die Modulationswelle der Fig. 1 (b)

  der unmodulierten 8-poligen Welle der magnetomotorischen Kraft einer

  Schaltung nach Fig. 9 (a) zugeführt ist.

  Die Wellenform der magnetomotorischen Kraft nach Fig. 2 (e) besteht

  wieder aus einem 6poligen und einem 10.poligen Anteil, die miteinander

  kombiniert sind. Die relativen Amplituden der B.poligen und I0»poligen

  Komponenten unterscheiden sich von der relativen Amplitude der Wellen-

  form der magnetomotorischen Kraft nach Fig. 1 (c).

  Die Schaltung der Phasenwicklung der Fig. 9 (a) kann in der unmodulierten

  Schaltstellung bezeichnet werden mit:

  +2,. +2, +2, +2, +2, +2, +2, +2,

  und in der modulierten Schaltstellung nach Fig. 9 (b):

  0.+1, +2, +2, +100, 0.-1, -2, -2, -1.0.

  Wie bei der Anordnung nach Fig. 6 (b) sind gewisse Spulen in der moduM

  lierten Schaltstellung aus dem Stromkreis herausgenommen. Die beschriebene

  Phasenwicklung mit zwei Nuten pro Pol und Phase läßt sich zur Amplituden.»

  reduktion der Endspulen 1, 4, 5 und 8 der beiden Modulationshalbwellen nicht

  einfach zu einer Spulengegenschaltung anstelle einer Spulenabschaltung

  schalten. Eine Spulenabschaltung kann jedoch dadurch vermieden werden,

  daß eine Phasenwicklung verwendet wird, die eine ungerade Anzahl pro Pol

  und Phase aufweist.

  Ein Beispiel einer solchen Wicklung ist in den Figg. 3 (a), 3 (b) und 3 (c)

  dargestellt. Die Fig. 3 (a) zeigt die Wellenform der magnetomotorischen

  Kraft einer Phasenwicklung mit acht Polen und drei Nuten pro Pol. Die

  Fig. 3 (b) zeigt eine modulierte Wellenform. die eine Umkehr der Polarität

  der Pole 5 und 8 und eine Verminderung der Amplitude der Pole 1, 4, 5, und 8

  auf ein Drittel des ursprünglichen Wertes aufweist.

  Die Schaltungsanordnung der Spulen der Phasenwicklung ist eine einfache

  Variante der in den Figg. 7 (a) und 7 (b) dargestellten Anordnung, so daß

  von der Darstellung der Schaltung der Spulengruppen dieser Phasenwicklung

  abgesehen werden kann.

  Anstelle von zwei Spulen pro Pol gemäß den Figg. 7 (a) und 7 (b) sind

  hier drei Spulen pro Pol miteinander in Reihe geschaltet. In der modulierten

  Schaltstellung werden zwei der drei Spulen der Pole 1, 4, 5 und Bin einer Rich-

  tung und eine Spule in anderer Richtung gepolt, so daß eine resultierende

  magnetomotorische Kraft mit einem Drittel der ursprünglichen Amplitude

  auftritt.

  In der unmodulierten Schaltstellung kann der Aufbau der Phasenwick-

  lung in folgender Zahlenfolge angegeben werden:

  +3, +3, +3, +3, +3, +3, +3, +3,

  und in der modulierten Schaltstellung:

  -1 +2, +3, +3, +2 -l, +1 -2, -3, -3, -2 +1,

  Aus dieser Zahlenfolge ist ersichtlich, daß die dritte Spule des Polen 8,

  die zweite und dritte Spule des Polen 1, alle drei Spulen der Pole 2 und 3,

  die erste und zweite Spule des Polen 4 und die erste Spule des Polen 5

  zwischen den Klemmen 17 und 12 hintereinander geschaltet sind. Die

  dritte Spule des -Polen 4, die zweite und dritte Spule des Polen 5, alle

  drei Spulen der Pole 6 und 7, die erste und zweite Spule der Pole 8 und

  die erste Spule des Polen 1 sind zwischen den Klemmen 12 und 11 hinter-

  einander geschaltet.

  Die Wellenform der magnetomotorischen Kraft nach Fig. 3 (a) kann

  mit einer Vielzahl von Dreiphasen-Wicklungen durch die Stern-Parallel-

  Schaltung nach Fig. 12 (a) verwirklicht werden. Die modulierte. Wellen

  form nach Fig. 3 (c) wird durch die Stern-Reihenschaltung nach Fig. 12 (b)

  erzielt (an deren Stelle können die äquivalenten Parallel-Stern- und Drei

  ecksreihenverbindungen verwendet werden.

  Die Wellenform nach Fig. 3 (c) setzt sich wieder aus einer lidpoligen

  und einer 10-poligen Wellenform-Komponente zusammen.

  Der gewünschte sinusförmige Amplitudenverlauf der modulierten

  Wellenform der magnetomotorischen Kraft kann mit einer passend ausge..

  legten Phasenbruchlochwicklung erzielt werden. Ein Beispiel ist in den

  Diagrammen der Figg. 4 (a), 4 (b) und 4 (c) und den Schaltdiagrammen

  der Fig. 10 (a) und 10 (b) dargestellt.

  Die Fig. 10 (a) und 10 (b) zeigen eine Phasenwicklung für acht Pole,

  in der die Pole 1, 4, 5 und 8 jeweils durch eine Spule und die Pole 2, 3, 6 .Und 7

  jeweils durch eine Spulengruppe mit zwei Spulen gebildet sind. In der unmo-

  dul.ierten Schaltung nach Fig. 10 (a) entsteht eine- periodisch wechselnde

  Wellenform nach Fig. 4 (a). Die Pole 2, 3, 6 und 7 haben die gleiche Pol-

  amplitude mit dem Wert "PA". Die Pole 1, 4, 5 und 8 haben jeweils die

  halbe Polamplitude "PA".

  In der modulierten Schaltstellung nach Fig. 10 (b) sind nur die Spulen

  der Pole 5 und 8, die zwischen den Klemmen 11 und 12 liegen, gegenüber

  den Spulen der Pole 1 bis 4, die zwischen den Klemmen 12 und 17 liegen,

  umgepolt. Aus dieser Schaltung resultiert eine Wellenform für die magneto»

  motorische Kraft gemäß Fig. 4 (c). Es entsteht dabei eine identische Wellen.

  form zu der in. Fig. 2 (c) dargestellten, die mit einer Wicklung mit einer

  ganzzahligen Nutenzahl erzeugt wird. Im Falle der vorliegenden Bruchloch»

  wicklung ist die Modulationswel_le einfach die positive und negative Schritt..

  funktionswelle nach Fig. 4 (b), die durch einen umgekehrten Stromfluß

  in dem Phasenwicklungsteil, dem der negative Teil der Modulationswelle

  zugeführt wird, erzielt wird.

  In Fig. 4 (c) ist genau die gleiche Kombination einer 6poligen und 10-

  poligen Wellenform-Komponente dargestellt wie in Fig. 2 (c).

  Für eine Vielzahl von Dreiphasen-Wicklungen gemäß Fig. 10 (a) kann

  die unmodulierte Schaltstellung durch eine Stern-Parallelschaltung nach

  Fig. 12 (a) bewirkt werden. Die modulierte Schaltstellung nach Fig. 10 (b)

  wird dann durch eine Stern-Reihenschaltung gemäß Fig. 12 (b) erzielt.

  Wiederum können aber auch hier eine Stern-Parallel- bzw. eine Dreieck..

  Reihenschaltung verwendet werden. Die unmodulierten Reihen- und die

  modulierten Parallelschaltungen können durch eine Phasenumkehr der

  Spulen zwischen den Klemmen 11 und 12 bewirkt werden, entsprechend

  den Abänderungen, die in Fig. 8 (a) und 8 (b) dargestellt sind.

  Hinsichtlich der Figg. 1 bis 4 ist noch auf das folgende hinzuweisen:

  Die Pole werden von einem willkürlichen Ursprung aus numeriert; Aus

  Gründen der Einheitlichkeit und der Reproduzierbarkeit wird durchweg die

  Klemme 17 als Ursprung gewählt. -Wenn die Pole in der ganzen Phasen

  wicklung@ durch eine Vertauschung der Leitungen "N" mit "S" umgepolt

  werden, bleiben die Wellenformen in. jedem Falle unverändert.

  Die Modulationswelle ist mit der positiven Halbweile zuerst dargestellt.

  Dies ist unwesentlich, solange sie in gleicher Weise jeder Phasenwicklung

  zugeführt wird. Für eine reproduzierbare Definition im Rahmen dieser An..

  me.dung soll aber die Modulationswelle im vorliegenden Falle vom Ursprung

  aus zunächst eine positive Halbwelle ausführen. Der Ursprung der ModulationsH

  gelte fällt mit dem Ursprung der Phasenwicklung an der Klemme 17 und mit

  dem Pol 1 zusammen. Es ist unwesentlich, wo in irgendeiner Phasenwick-

  lung die Modulationswelle beginnt. Wesentlich ist jedoch die relative Ent..

  fernung der Vielzahl von Modulationswellen" die der Vielzahl von Phasen«

  R%klungen zugeführt werden, da sie bestimmt, ob die grünere oder die

  kleinere der beiden modulierten Polzahlen im resultierenden Feld eliminiert

  wird.

  Wenn in der vorliegenden Anmeldung von der relativen räumlichen Versetzung

  einer Mehrzahl von Phasenwicklungen zur Elimination der unerwünschten modu-

  lierten Polzahl gesprochen wird, muß beachtet werden, daß dann, wenn die

  Ursprünge der Modulationswelle nicht mit den Ursprüngen der. Phasenwicklung

  übereinstimmen, die erforderliche relative räumliche Entfernung in auf die

  drei Modulationswellen und nicht auf die Phasenwicklungen bezogenen Begriffen

  definiert werden muß.

  In den ausgewählten Beispielen beträgt die unmodulierte Polzahl immer

  ahht Pole. Die Modulationswelle erstreckt sich immer über einen ganzen Zyklus,

  und die zwei modulierten Polzahlen sind 6 und 10 Pole.

  Gewisse Verallgemeinerungen können gemacht werden. So liefert eine

  Modulationswelle mit einem ganzen Zyklus immer zwei modulierte Polzahlen,

  die sich von der ursprünglichen unmodulierten Polzahl durch ein Polpaar

  unterscheiden, bei zwei vollständigen Zyklen durch zwei Polpaare usw.

  Wenn beispielsweise die Wellenform nach Fig. 1 (a) bei einer halben Um»

  dre4ung der Phasenwicklung auftreten und sich in der zwditen halben Umdrehung

  wiederholen würde, würde die Polzahl in der unmodulierten Schaltstellung

  18 Pole betragen. Wenn die Modulationswelle nach Fig. 1 (b) bei einem voll..

  ständigen Zyklus unverändert bleibt, wären die zwei modulierten Polzahlen 14

  Pole und 18 Pole.

  Wenn die Wellenform nach Fig. 1=(a) und die Modulationswelle nach

  Fig. 1(b) sich beide wiederholen würden, wäre die unmodulierte Polzahl

  16 Pole und die zwei modulierten Polzahlen 12 Pole und 20 Pole.

  Wenn die Modulations-Wellenform nach Fig. 1 (b) sich nach zwei vollen

  Zyklen wiederholen würde, jedoch nicht die Wellenform nach Fig. 1 (a),.

  würde die unmodulierte Polzahl immer noch 8 Pole betragen,. die beiden

  modulierten Polzahlen würden jedoch 4 Pole und 12 Pole betrage.

  Wenn eine Madulationswelle mit mehr als eine, vollen Zyklus jeder

  Wicklung aus einer Vielzahl von Phasenwicklungen zugeführt wird, ist

  der erste Zyklus von den nachfolgenden Zyklen in keiner physikalischen

  Weise Ünterscheidbar, außer in seiner Beziehung zum Ursprung der

  Phasenwicklung. Da diese Beziehung, wie bereits erläutert wurde, in

  Fällen von Mudulationswellen mit mehreren Zyklen willkürlich ist, kann

  die erforderte relative räumliche Versetzung zur Elimination der uner-

  wünschten Polzahl vom Ursprung irgendeines der Modulationszyklen aus

  betrachtet werden.

  Zusammenfassend kann daher der erste Schritt der Polumschaltmethode

  gemäß der Erfindung durch folgende Regel definiert werden:

  Nehme eine bekannte Phasenwicklung für P Polpaare. Wenn dieser Phasen.

  wicklung eine Polamplitudenmodulationswelle zugeführt wird; werden in der

  resultierenden Wellenform der magnetomotorischen Kraft zwei neue Pol-

  zahlen geschaffen. Die eine der neuen Polzahl ist (P-M) Polpaare und die

  andere ist (P+M) Polpaare, wobei M die Zahl der vollen Zyklen der Modu.

  lationswelle bezeichnet.

  Ellmination der unerwünschten modulierten Polzahl.

  Vorstehend ist erläutert worden, wie eine zweite und dritte neue Polzahl

  aus einer ursprünglich für eine erste Polzahl ausgelegten Phasenwicklung

  durch Zuführung irgendeiner Modulationswelle aus einer Anzahl von vere

  schiedenen Modulationswellen erzeugt werden kann.

  Eine Einphasenwicklung gemäß der vorliegenden Erfindung hat zwei @hick-

  lungen, die von der Einphasen-Spannungsquelle gespeist werden und die

  physikalisch so angeordnet sind, daß sie die unerwünschte dritte Polzahl

  eliminieren.

  In der Beschreibung wurde bereits erwähnt, daß irgendeine der neuen

  Polzahlen in dem durch eine Vielzahl von Phasenwicklungen zusammen

  erzeugten resultierenden Feld eliminiert werden kann, indem eine gen.

  wisse relative räumliche Versetzung zwischen den Phasenwicklungen vorge.

  nommen wird. Später, nachdem die Natur der Modulationswellen erklärt

  worden ist, wurde hinzugefügt, daß die erforderliche relative Phasen..

  wicklungs»Versetzung allgemeiner in Abhängigkeit von der Vielzahl

  der Modulationswellen, die der Vielzahl der Phasenwicklungen zugeführt

  werden, bestimmt wird. Die erforderliche relative räumliche Versetzung

  soll nun in Bezug auf eine Wechselstromwicklung, die drei Phasenwick-

  lungen umfaßt, näher erläutert werden, da diese Wicklung von einer kon..

  ventionellen Dreiphasen-Wicklung her gut verstanden werden kann.

  Die Funktion einer Drei#phasenwicklung ist die, ein umlaufendes Dreh

  feld zu erzeugen, wenn sie an eine Dreiphasen-Spannungsquelle angeschlos-

  sen wird. Dies erfordert, daß die Phasenwicklungen um 120 elektrische

  Grad gegeneinander versetzt sind. Die Phasenfolge wird als A, B, C be-

  zeichnet. Da es zwei Drehsinne um die Achse einer Wicklung gibt, muß

  die Phasenfolge in Bezug auf einen Drehsinn, beispielsweise den im Uhr.

  zeigersinne, definiert werden. In diesem Bezugsrotationssinn entspricht

  die Phasenfolge A, B, C einer Phasenbandfolge von +A -C + B -A +C -B.

  Diese Daten gelten für jede Dreiphasenmaschine, wie wohl bekannt ist.

  Bei einer Einphasenwicklung nach der vorliegenden Erfindung müssen

  die Phasenwicklungen .. drei in diesem Beispiel - entsprechend den vor-

  stehend erwähnten Faktoren elektrisch gegeneinander versetzt sein. Die

  zur Elimination der unerwünschten Polzahl notwendige Versetzung ist

  eine mechanische Versetzung rund um die Wicklungsachse.

  Bei einer Einphasen-Wicklung, bei der die Elimination der dritten Pd»

  zahl durch eine Versetzung bewirkt werden soll, ist es erforderlich, daß

  die drei Modulationswellen, die den drei Phasenwicklungen zugeführt

  werden, um 120 mechanische Grad um die Wicklungsachse gegeneinander

  versetzt sind.

  Die relative Versetzung kann von einander entsprechenden Punkten

  aller drei Modulationswellen aus gemessen werden, wird. jedoch wesenth

  lieh klarer von den drei Ursprüngen aus gemessen, die als Ausgangs

  punkte der ins Positive ansteigenden Halbperiode der entsprechenden

  Welle definiert sind.

  Da 120 mechanische Grad einer Drittelsumdrehung um die Wicklungs-

  achse entsprechen, ist es klar, daß diese Versetzung sowohl bei einer

  Phasenfolge A, B, C im Bezugsrotationssirme als auch bei einer Folge-

  A, C,. B erzielt werden kann.

  Die Wahl zwischen diesen beiden Modulationsfolgen bestimmt, ob die

  größere oder die kleinere modulierte Polzahl im. resultierenden Feld

  der drei Phasenwicklungen eliminiert wird.

  Die erforderliche Versetzung bei einer Einphasenwicklung, die drei

  einzelne Phasenwicklungen umfaßt, ist durch folgende Regel definiert:

  Wenn ein willkürlich gewählter Rotationssinn als Bezugssinn bestimmt

  wird, beispielsweise die Drehung im Uhrzeigersinne, wenn die elektrische

  Phasenfolge in diesem Sinne A, B, C ist und damit die entsprechende

  Phasenbandfolge+A-C+B--A+C-B, und wenn die drei Modulationswellen

  den drei Phasenwicklungen alle in diesem Bezugssinne mit der ins

  Positive gehenden Halbperiode zuerst zugeführt werden, dann müssen,

  um eine der modulierten Polzahlen aus dem resultierenden Feld zu

  eliminieren, entsprechende Punkte der Modulationswellen der Dreiphasen

  Wicklungen, beispielsweise ,ihre Ursprünge; n-L-,ehanisch gegeneinander

  um 120o um@die Wicklungsachse versetzt sein.

  Ist diese Forderung erfüllt, wird die kleinere Polzahl eliminiert und

  die größere Polzahl, bleibt bestehen, wenn die Modulationswellen an diesen

  besagten, um 120o gegeneinander versetzten Punkten der Phasenfolge

  A, B, C im. Rotationsbezugssinne entsprechen. Dagegen wird die größere

  Polzahl, eliminiert und die kleinere Polzahl der Modulationswellen bleibt

  erhalten, wenn die Modulationswellen an den um 120o gegeneinander ver.

  setzten Punkten in der Phasenfolge A, C, B im Rotationsbezugssinne auf-

  treten.

  Dies ist in den Kreisdiagrammen der Figg. 11 (a), 11(b) und 11 (c)

  bildlich dargestellt. Diese Diagramme können jeweils als ein Schnitt

  durch eine Dreiphasenwicklung 9n einer senkrecht zur Maschinenachse

  verlaufenden Ebene aufgefaßt werden. Der Umfang eines jeden Kreises

  eines jeden Diagramm.es entspricht dem Umfang der Dreiphasenwick-

  Jung. Die Phasenbänder, die durch die Zeichenebene führende Leiter aufK

  weisen, sind in jedem Falle eingetragen. In allen Diagrammen ist die

  elektrische Phasenfolge A, B, C. Dementsprechend ist die Phasenband..

  folge-+A..C+B.A+C #B.

  In jedem Diagramm sind drei ausgewählte, gegeneinander um 1200 rund

  u+e Wicklungsachse versetzte Punkte mit X, Y und Z bezeichnet.

  Fig. 11 (a) zeigt eine Dreiphasenwicklung für ö Pole im unmodulierten

  Schaltzustand. Sie ist eine typische Wicklung für eine Polzahl von 3 n Pol»

  paaren in der ummodulierten Schaltstellung. Die beiden erzeugten modu..

  fierten Polzahlen betragen (3n..1) Polpaare und (3n+1) Polpaare. In diesem

  Falle kann eine der modulierten Polzahlen eliminiert werden, jedoch nur

  durch ein Hilfsmittel, das die Modulationswellen rund um die Wicklungs»

  achle relativ zu der physikalischen Lage der Phasenwicklungen B und C

  versetzt. .-

  Die Fig. 11 (b) zeigt eine Dreiphasenwicklung für 8 Pole im ummodulier-

  ten Schaltzustand und sie ist typisch für eine Wicklung mit (3n+1) Polpaaren.

  Die beiden erzeugten modulierten Polzahlen sind (3n) und (3n f 2) Polpaare.

  Die Phasenfolge in den Punkten X, Y und Z ist A, B, C. Also wird die Pol.

  zahl (3n) eliminiert und die Polzahl (3ni-2) bleibt erhalten.

  In Fig. 11 (c) ist eine Dreiphasenwicklung für eine 10-polige unmodu.

  fierte Schaltung dargestellt, die typisch ist für Wicklungen mit (3n+ 1)

  und @nt 3) Polpaare. Die Phasenfolge in den Punkten X, Y und Z ist A, B, C.

  Damit bleibt die Polzahl (3nt 1) erhalten und die Polzahl (3n+3) wird eli-

  miniert.

  Zur Vereinfachung des Aufbaues der Wicklung wird es vorgezogen, Pol-

  zahlen zu wählen, die mit einer Wicklung der Form gemäß Fig. 11 (b) oder

  der Form gemäß Fig. 11 (c) erzielt werden können. In diesen Fällen können

  zur Erhöhung oder Verringerung der Polzahlen 3.n. der modulierten Schalt-

  stellung alle drei Phasenwicklungen gleich geschaltet werden.

  In. anderen Worten, wenn die Spulenanordnung und die Wechselverbin.

  dungen für eine Phasenwicklung A gemäß den Figg. 7 (a) und 7 (b) gewählt"

  werden, kann genau die gleiche Spulenanordnung und die gleiche Schalt»

  verbindung für die Phasenwicklung B und C verwendet werden. In gleicher

  Weise wird irgendeines der vielen Modulationsmittel, die für die Phasen»

  wicklung A verwendet werden, für die Phasenwicklungen B und C ver.

  wendet.

  Bei einer anderen Methode zum Eliminieren der unerwünschten dritten

  Polzahl durch die vorstehend erläuterte Modulationswellenverschiebung

  kann die unerwünschte Polzahl durch das Sehnen der Wicklungen unter.

  drückt werden, Die Technik des Eliminierens einer besonderen Polzahl..

  Komponente aus der Wellenform der magnetomotorischen Kraft einer

  Wicklung ist wohl bekannt und braucht hier niclit mehr beschrieben zu

  werden.

  Ina allgemeinen wird eine Elimination durch räumliche Versetzung der

  Wicklungen vorgezogen, wenn die erste und zweite Polzahl in einem klei.

  nen Verhältnis zueinander stehen, also unterhalb 2;1, während ein Eli-

  minieren durch Sehnen der Wicklung bevorzugt wird, sobald das Polzahl.

  verhältnis größer als 2:1 ist.

  Nachfolgend sollen die Bedingungen betrachtet werden, die herrschen,

  wenn die Phasenwicklungen A und B einer sterngeschalteten Dreiphasen..

  wicklung A, B, C in Reihe an eine Einphasenspanriungsquäle angeschlossen

  werden, während die Phasenwicklung C aus dem Stromkreis genommen

  ist.

  Wie wohl bekannt ist, arbeitet eine Maschine mit solch einer Dreiphasen.

  wicklung durchaus zufriedenstellend als Einphasenmaschine, vorausgesetzt,

  daß sie erst einmal angelaufen ist. Das Anlaufmoment einer mit einer

  einzelnen Phase erregten Dreiphasenwicklung ist jedoch null.

  Mit der Theorie der symmetrischen Komponenten kann nachgewiesen

  werden, daß ein Einphasenstrom,. der zwischen zwei Klemmen einer

  sterngeschalteten Dreiphasenwicklung fließt, beispielsweise bei isolierten

  Klemmen 15 und 16 zwischen den Klemmen 12 und 14 in Fig. 12 (a) oder

  den Klemmen 11 und 13 in Fig. 12 (b), in zwei gleiche, jedoch einander

  entgegengesetzte Drehstromsysteme zerlegt werden kann, oder anders

  ausgedrückt, in zwei Drehstromsysteme, die im selben Sinne rotieren,

  und bei denen die Vektoren des ersten Systemes in der Folge A, B, C

  auftreten, während diejenigen des zweiten Systemes in der Folge A, C, B

  erscheinen.

  Dieser Zustand ist in dem Vektordiagramm der Fig. 13 dargestellt.

  In dieser Fig. 13 ist der Einphasenstrom durch die zwei gleichen und ein»

  ander entgegengesetzten Vektoren 1 1 und 1 2 dargestellt, die den gleichen,

  durch die beiden Wicklungen A und B fließenden Strom darstellen und zwar

  in einer Wicklung in Richtung auf den Sternpunkt und in der andereh Wicke

  Jung vornSternpunkt hinweg. Die entsprechenden Dreiphasenströme sind

  mitrIa,.illb undtIc bezeichnet. Die Ströme mit negativer Folge sind als

  -i a# ..I b und ..Ic bezeichnet. Der Phasenwinkel zwischen dem Phasen..

  strom 11 und jedem der Dreiphasenströme rIa und -Ia beträgt 300, In

  gleicher Weise für die Ströme 1 2 und jeden der DreiphasenströmefIb

  und -1 b*

  Vorausgesetzt, daß geeignete Anlaufvorrichtungen vorgesehen sind,

  verstärkt sich beim Hochlaufen der Maschine die Amplitude des vorwärts-

  laufenden Drehläldes allmählich (positive Stromvektoren), während sich

  das entgegengesetzt gerichtete Rotationsfeld (negative Stromvektoren)

  allmählich verringert.

  Eine Sternverbindung der drei Phasenwicklungen wird bevorzugt, und

  die Phasenwicklung C wird als Anlaufwicklung verwendet, wie dies in

  den Figg. 12(a) und 12(b) dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist die Phasen..

  wicklung nach Figg. 12 (a) bzw. 12 (b) über die Klemmen 16 oder 15 und

  über einen geeigneten Kondensator 35, der einen genau definierten phasen-

  verschobenen Anlaufstrom in der Phasenwicklung C aus der Einphasen.

  spannungsquelle zwischen den Strängen L1 und N bewirkt, an die Speise...

  spannung gelegt. Sobald die Maschine hochgelaufen ist, kann die Phasen-

  wicklung C durch Öffnen des Schalters 34 abgeschaltet werden.

  Eine bevorzugte Art der Verbindung der Dreiphasenwicklungen ist

  in Fig. 14 dargestellt. Dort sind die Wicklungen und die Klemmen mit

  den gleichen Bezeichnungen wie in den Figg. 12 (a) und 12 (b). versehen.

  Die Anordnung der Wicklungen in Reihenschaltung zwischen den

  Klemmen 11 und 13 unterscheidet sich von der Anordnung der Wick-

  lungen in den Figg. 12 (a) und 12 (b).

  Bei der Schaltung nach Fig. 14 sind der Teil 22 der Phasenwicklung A,

  der Teil 24 der Phasenwicklung B, der Teil 21 der Phasenwicklung A

  und der Teil 23 der Phasenwicklung Bin der angegebenen Reihenfolge

  zwischen den Klemmen 11, 12, 17, 14 und 13 hintereinander geschaltet.

  Die Teile 25 und 26 der Phasenwicklung C sind zwischen den Klemmen

  15,.16 und 17 in Reihe geschaltet.

  Die Klemme 11 ist dauernd über die Leitung 31 mit dem Strang L1

  der Wechselspannungsquelle verbunden. Die Klemme 13 ist über den

  Schalter 41 und die Leitung 51 mit dem Strang N, und über den Schalter 42

  und den Leiter 52 mit dem Strang L1 der Wechselspannurgsquelle verbun-

  den.

  Der Anlaßschalter 34 und der Anlaufkondensabr 35 sind in Reihe zwischen

  die Klemmen 11 und 40 gelegt. Die Klemme 15 ist über einen Schalter 43

  und einen Leiter 54 mit der Klemme 17 verbunden; die Klemme 40 über

  einen Schalter 45 und die Leitung 55 mit der Klemme 16; die Klemme 17

  über den Schalter 46 und den Leiter 56 mit dem Leitungsstrang N.

  In der Reihenschaltung der Phasenwicklungshälften 22, 24, 21,13 und

  25, 26 .. siehe Fig. 14 .. sind die Schalter 41 und 43 geschlossen und die

  Schalter 42, 44, 45 und 46 offen,. Die Phasenwicklungen A und B liegen

  somit in Reihe zwischen den Strängen L1 und N mit der oben angegebenen

  7 olge der Wicklungsteile. Die Phasenwicklung C ist an der Klemme 17

  mit dem Anlaufkondensator 35 über den Anlaufschalter 34 verbunden.

  Sobald die Maschine hochgelaufen ist, kann der Schalter 34 geöffnet

  werden.

  In der Parallelverbindung der Phasenwicklungshälften sind die Schalter

  42, 44, 45 und 46 geschlossen, und die Schalter 41 und 43 sind offen. Die

  Phasenwicklungen A und B sind somit parallel zueinander gelegt, indem

  die Wicklungsteile 22 und 24 parallel zu den Wicklungsteilen 23 und 21

  geschaltet sind. Die Klemmen 11 und 13 sind mit dem Strang L1 und

  die Klemme 17 ist mit dem Strang N verbunden. Die Phasenwicklung C

  hat parallel geschaltete Teile 25 und 26. Die Klemme 16 ist über den

  Anlaufkondensator 35 und den Anlaufschalter 34 an das Versorgungsnetz

  angeschlossen.

  Wenn die Maschine auf eine Geschwindigkeit, die der Parallelverbindung

  der Phasenwicklungshälften entspricht, hochgelaufen ist, kann der Schalter

  34 geöffnet werden.

  Die Verbindungen in. der Schaltung nach Fig. 14 erfordern sechs Leiter,

  die aus der -Wicklung auf sechs Klemmen herausgeführt sind, sowie sechs

  Schalter außer dem Anlaufschalter, jedoch den Anlaufstromkreis zur

  Klemme 40 eingeschlossen. Außerdem ist eine feste Anschlußleitung an

  die Klemme 11 notwendig.

  In Fig. 15 ist eine andere Art zur Verbindung der drei Phasenwicklungen

  dargestellt. Die Anordnung der Teile 22, 24, 21 und 23 der Phasenwick-

  lungen A und B zwischen den Klemmen 11,12, 17,14 und 13 ist die gleiche

  wie in Fig. 14. Das eine Ende der Wicklung C ist jedoch nicht dauernd

  mit dem Sternpunkt 17 verbunden. In Fig. 15 sind die beiden Hälften 25

  und 26 der Phasenwicklung C zwischen den Klemmen 15, 16 und 17' in

  Reihe geschaltet. Wie bei der Anordnung nach Fig. 14 ist die Klemme 11

  über den Leiter 31 fest mit dem Versorgungsstrang L1 verbunden. Von

  der Klemme 13 fährt eine Leitung 51 über den Schalter 41 zum Versor-

  gungsstrang N und über einen Leiter 52 und den Schalter 42 zur Ver»

  sorgungsleitung L1. Die Klemme 17 ist über den Schalter 46 und die

  Leitung 56 mit dem Strang N verbunden.

  Im Gegensatz $u der Schaltung der Phasenwicklung C nach Fig. 14 ist

  die Klemme 15 in der Schaltung gemäß Fig. 15 über einen Anlaufschalter

  34 und einen Anlaufkondensator 35 mit der Klemme 11 verbunden. Die

  Klemme 17' ist in ähnlicher Weise über einen mit dem Schalter 34 ge-

  koppelten Anlaufschalter 34' und einen .Anlaufkondensator 35' mit der

  Klemme 13 verbunden. Die Klemme 16 ist über einen Schalter 44 und

  die Leitung 54 mit der Klemme 17 verbunden.

  Bei der Reihenschaltung der Phasenwicklungsteile ist der Schalter 41

  geschlossen und die Schalter 42, 44 und 46 sind geöffnet, wie dies in

  Fig. 15 dargestellt ist, so daß die Phasenwicklungen A und B in Reihe

  geschaltet.sind und die vorstehend angeführte Folge der Wicklungsteile

  zwischen den Versorgungssträngen L1 und N aufweisen. Bei geschlosse-

  nen Schaltern 34 und 34' sind die Phasenkicklungsteile 25 und 26 in Fähe

  über die Kondensatoren 35 und 35' zwischen die Versorgungsstränge Ll

  und N gelegt.

  In der Parallelschaltung der Phasenwicklungsteile sind die Schalter 42,

  44 und 46 geschlossen und der Schalter 41 ist geöffnet. Die Phasenwick..

  Jungen A und B sind nun parallel zueinander zwischen die Versorgungs-

  stränge L1 und N geschaltet, indem die Wicklungsteile 22 und 24 paraUel

  zu den Wicklungsteilen 21 und 23 liegen. Die Klemme 16 ist mit der Klem-

  me 17 verbunden, und die Phasenwicklungsteile 25, 26 der Phasenwicklung

  C liegen parallel zueinander zwischen den Klemmen 17 und den gemein..

  sauren Klemmen 11 und 13.

  Sowohl. in der Reihen., als auch in der Parallelschaltung werden die An-

  lauf schalter 34 und 34' geöffnet, sobald. die Maschine auf die entsprechende

  Nenndrehzahl hochgelaufen ist"

  Der Schaltungsaufbau nach Fig. 15 erfordert. vier Leitungen, die aus der

  Wicklung zu vier Klemmen herausgeführt werden, sowie vier Schalter außer

  den beiden Anlaufschaltern. Außerdem ist eine feste Herausführung von

  der Klemme 11 erforderlich. -

  In Fig. 15 ist außerdem ein polumschaltbarer Einphasen-Induktionsmotor

  dargestellt, in dem die drei Phasenwicklungen A, B und C im Stätor der

  Maschine angeordnet sind. Der Rotor ist ein Kurzschlußläufer 60.

  In einer Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich die Phasen.

  wicklung C von den Phasenwicklungen A und B. Umur ein Spulenumschalten

  der Phasenwicklung C als Anlaufwicklung für die beiden der unmodulierten

  und der modulierten Schaltstellung entsprechenden Geschwindigkeiten zu

  vermeiden, wird eine einzige Wicklung für den Anlauf bei beiden

  Geschwindigkeiten verwendet.

Claims (1)

1. Ansprüche Wicklungsanordnung für eine polumschaltbare Einphaaen-Wechselstrom# maschine mit zwei Wicklungen, die zur Erzeugung eines unilautenden Magnetfeldea in der Maschine zusammen an eine Einphasen-Wechsel- spannungsquelle gelegt werden, wobei jede Wicklung für eine erste Polzahl gewickelt ist und Wicklungsteile aufweist, die nach der Methode der Polaraplitudenmodulation umgepolt werden können, um gleichzeitig eine zweite und eine dritte Polzahl in jeder Wicklung unabhängig vonein- ander betrachtet -zu erzeugen, wobei die Anordnung außerderri eine An. Lautwicklung zutun !%nschluß an die Einphasenwechselrapannungsquelle. über phasenverschiebende Organe aufweist, die ein _ nlauffeld für die Maschine erzeugt, und wobei die beiden Wicklungen physikalisch so angeordnet sind, daß die dritte Polzahl aus dem umlaufenden Magnetald eliminiert wird. Wiciüungeanordnung nach .t#nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen einander gleich wind. Vlicklungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufwicklung gleich aufgebaut ist wie die beiden anderen Ig'icklungen. Wicklungaanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dalß stur Elimination der dritten Polzahl die beiden Wicklungen in einer relativen Winkellage zueinander rund um die Achse der Maschine angeordnet asind. Wicklungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, daduryh gekennzeichnet, daß die beiden. Wicklungen zwecks Elimination der dritten Polzahl gesehnt sind. Wicklungsanordnung nach einem Oder mehreren der fnsprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenverschiebenden Organe, kapazitiver Art sind. Wicklungsanordnung nach Anspruch 8 und 6, dadurch gekennzeichnet, das die beiden Wicklungen und die .Anlaufwicklung miteinander in Stern geschaltet Bind, und das jede N'Icklung gleiche ;' icklungehßlften und ßchaltorgane zur wechselweisen -mordnung dieser Wicklungshälften hintereinander oder paralel zueinander aufweist; das die beiden Wick- lungen schaltmittel zum Verbinden der wahlweisen Reihen- und PartLllel- anordnjeweils mit einem, Pol der Einphasen-Spannungsquelle wciweismx; und das die Anlaufwicklung mit Schaltorganen verbunden ist, die ehrend des Anlaufs der Maschine geschlossen werden können zur wahlweisen Reihen- oder Parallelschaltung über einen in Reihe ge- schalteten Kondensator an einen Pol der Versorgungsquelle. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet" das die beiden Wicklungen erste und zweite Wicklungshälften aufweisen und da.ß d% ersten Hälften der beiden I'vicklungen zwischen einem Strang der Einphasen-Wechselspannungsquelle und einen gemeinsamen Sternpunkt in Reihe geschaltet sind, und das die zweiten Hälften der V:-icklungen miteiunder in Reihe geschaltet sind und mit einem ende mit dem ge- meiasa<men Sternpunkt verbunden sind; und das sie Umschaltmittel zum wahlweisen Verbinden der ersten Hälften und der zweiten Hälften in Reihen- und In ParaUelschaltung zwischen den Irlemmen der Ein- phasen-Spannungsquelle aufweist,- und das die Anlaufwicklung gleiche Hälften aufweist sowie Schaltorgane zur Verbindung der Anlaufwiek- lungahMen eirnial in Reihen- und einmal in Farallelanordnung mit einem Pol der Einphasen-SpannuMsquelle über einen Reihenkonden# sator. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die beiden Wicklungen erste und zweite Wicklungshälften aufweisen, vom denen die ersten Hälften beider Wicklungen zwischen einem Strang der Ease»pommgsquelle und einer Klemme in Reihe geschaltet *Jude und von denen die zweiten Hälften beider Wicklungen ebenfalls miteinander in Reihe geschaltet sind und an einem Ende an diese Klemme gelegt sind; das sie Umschaltvorrichtungen zur wahlweisen Verbindung der ersten Hälften und der zweiten Hälften in Reihenschaltung oder in Parallelschaltung zwieahen den Polen der Einphasen-sp@elle aufweist; daß die Anlaufwicklung gleiche Hälften aufweist, die mitein- ander in einem Zentralpunkt verbunden sind; und ciaß sie schalivgr- richtungen zur Verbindung des ,Zentralpunktes mit der vorstehend erw#lutten Klemme und Schaltvorrichtungen zur Verbindung der An- . laufwickiungshälften in entsprechender ViEise quer zu Gien erwähnten beiden ersten Wieltlungehmten und äen erwähnten beiden zweiten Wick- lungehälften - jeweils über einen Kondensator - aufweist. Einphasenmotor mit einer 's=°icklungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche _1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, -da tlz die i icklungsanord- nung im Stator untergebracht ist und der ':lo±or einen KurzschluQ- läufer aufweist. Mficklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie entsprechend den Figg. 13, U(a) und 12 (b), Fis. 14 oder 15 der bei- liegenden Zeichnung ausgelegt ist. Polumechaitbarer Induktionsmotor mit einer Statür kricklung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kurzschlutläufer aufweist.