DE2107232C3 - Wicklung einer elektrischen Wechselstromasynchronmaschine - Google Patents
Wicklung einer elektrischen WechselstromasynchronmaschineInfo
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- DE2107232C3 DE2107232C3 DE19712107232 DE2107232A DE2107232C3 DE 2107232 C3 DE2107232 C3 DE 2107232C3 DE 19712107232 DE19712107232 DE 19712107232 DE 2107232 A DE2107232 A DE 2107232A DE 2107232 C3 DE2107232 C3 DE 2107232C3
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/12—Asynchronous induction motors for multi-phase current
- H02K17/14—Asynchronous induction motors for multi-phase current having windings arranged for permitting pole-changing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Description
worin W1, W2 die Winkelkoordinaten und in eine
panze Zahl ist. die die Größe des Winkels zwischen
definiert.
/ ι -t-
den Spulen als Vielfaches von
und daß die Windungszahl der Spulen gegeben
sind durch die Beziehung
sowie
-SHi(P2W-,,-W,..-,)
Y
SJn(P1W1n-W
s,n KTr
■ W
■ W
W,
2
s,n ρ;τΊτ m
s,n ρ;τΊτ m
3°
35
40
45
worin
W1n, W2n die Windungszahlen der Spulen des
Zweiges /1 sind.
WnP1, W„p2 die Winkelkoordinaten der Achsen
des Zweiges /1, bezogen auf die Polpaare P1 bzw. P2 in elektrischen Winkeleinheiten
sind, und
W die effektive Windungszahl, zugeordnet einem Spulenpaar, ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wicklung einer zwei unterschiedliche Polzahlen umschältbaren
laufenden Wechselstrotnasynchronmaschinc mit
Statorumfang verteilt angeordneten Spulen, die
Reihe in Stromzweigen zwischen jeweils einer Zahl
1 Polpaaren P1, P2 zugeordneten und zum An-
iluß der Wicklung dienenden Klemmen liegen.
rartig ausgebildete Wicklungen sind aus den deut
60
schen Patentschriften 307 142. 492 313 und 493 88i
bekannt.
Es kann jedoch bei den bekannten Wicklungen vorkommen,
daß der Anschluß dieser Wicklungen an eint Wechselspannung, die einer der Polzahlen entspricht
zum Entstehen von Ausgleichsströmen führt, derer Stärke über dem Nennstromwert liegen kann. Dies isi
dadurch bedingt, daß die resultierenden Achsen dei parallel geschalteten Zweige nicht zusammenfallen
Aus diesem Grunde sind die bekannten Wjcklunger Tür Elektromotoren mit Polumschaltung weirig ge.
eignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Wicklung für elektrische Maschinen der eingang;
genannten Gattung zu schaffen, die durch entspre
chcnde Wahl der wirksamen Windungszahlen unc durch entsprechende gegenseitige Spulenanordnunj
in den Parallelzweigen die Beseitigung der Ausgleich ströme in den Parallelzweifcon der Wicklung gewähr
leisten kann, wenn die Wechselsiromsp^üng übe,
die Klemmen für die eine oder die andere Pol/ah erfolgt.
Diese Aufgabe wird bei einer Wicklung der ein
gangs genannten Art durch die im Patentanspruch genannten kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Die Benutzung der gemäß der Erfindung ausge führten Wicklung bei polumschaltbar Hlekiromo
toren ermöglicht die Anwendung von vereinfachter Unischalteinrichtungen.
Die erfindungsgemäße Wicklung läßt gleichzeitig! Speisung über Klemmen Tür verschiedene Polzahler
zu und kann deswegen für kontaktlose Umformer kontaktlosc Elektromaschinen-Wechselstromverstär
ker sowie für andere Einrichtungen mit zwei Wick lungen für unterschiedliche Polzahlen angewand
werden. Die Anwendung der erfindungsgemäß aus gcRihrten Wicklung in den erwähnten Hinrichtung«
an Stelle von zwei Wicklungen für verschiedene Pol zahlen ermöglicht es, die Leistung dir-.er Einrichtunger
bei gleichen Abmessungen und gleichen Energicvcr lusten zu erhöhen.
Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen nähe
erläutert. Davon zeigt
F i g. I Spulenverbindungsschaltung für cine Wick
lung mit einem Polzahlverhältnis von 4 : 2.
F~i 2. 2 Schaltbild einer gestreckten Wicklung mi
einem"Polzahlverhältnis von 4 : 2 und Diagramme de
magnetomotorischen Kraft,
F i g..3 Spulcnverbindungsschaltung für eine Wick
lung mit einem Polzahlverhällnis von 6:4.
F~i g. 4 Schaltbild einer gestreckten Wicklung mi
einem Polzahlvcrhältnis von 6 : 4 sowie Diagramm* der magnetomotorischen Kraft,
Fig. 5 ein Vektordiagramm der EMK der Spuler
einer Wicklung mit einem Polzahlverhältnis von 6:4
Die Wicklung mit einem Polzahlvcrhältnis von 4·.:
(Fig. 1 und 2) enthält am Magncllciter verteilte Spu len 1 bis 15, von denen die Zweige a—<7, a—e, α -f
b—^ />— e, h—/, c—</, c—e, c—f gebildet werden, dii
mit je einer Ausführung an die einer bestimmt« Polzahl (2P| =2) entsprechenden Klemmen a. h. ,
und mit anderen Ausführungen an die einer anderer Polzahl (2P2 =4} entsprechenden Klemmen (/, e. j
angeschlossen sind. Die einer bestimmten Polzah entsprechenden Klemmen u, b, c bzw. i/, e, f sind dii
Nullpunkte der Schaltung, die der anderen Polzah entspricht.
Pie erfindungsgerrmß ausgeführte Wicklung zeichnet
sich dadurch aus, daß der Winkel zwischen den Achsen der in Reihe geschalteten Spulen der Zweige
ungefähr ein Vielfaches von p~+-p Rad ist. So
sind z. B. die Spulen 3 und 7 des Wicklungszweiges a- e
mit den Polpaarzahlen P1 = 1 und P2 = 2 (Fig. 1
und 2) im Abstand von ^ .τ Rad d. h. von 120' angeordnet.
Die andere Besonderheit der Wicklung gemäß |0
der Erfindung liegt darin, daß die Windungszahl einer
Spule des Zweiges a—e (bzw. a—f, b—d, b—e, c- -d,
c—/) dem Sinus des von der Achse der anderen Spule und der Achse dieses Zweiges gebildeten Winkels
in elektrischen Grad proportional ist. Der Proportionalitätsfaktor beträgt in diesem Falle
und die Windungszahl der anderen Spule
sin 160
sin 120
sin 120
= 0.395
und die Windungszahl der Spule 7
sin 40
sin 120
sin 120
= 0.742 .
für Spule 3:
für Spule 7:
sin 200
sin 12(F-2
sin 12(F-2
= 0.395.
sin (-40 )
~sTnT2Ö -2
~sTnT2Ö -2
= 0.742
"5
. Hierbei bedeutet u den Winkel zwischen den
sin « P/
Achsen der betreffenden Spulen und Pi die Polpaarzahl, nach der das elektrische Gradmaß ermittelt
wird.
So bildet z. B. die Achse der Spule7 mit der Achse
des Zweigesa—e einen Winkel von 40el. Grad (in
bezug auf das Feld mit der Polpaarzahl P1 = 1) und
die Achse der Spule 7 einen Winkel von 160el. Grad. Demnach beträgt die Windungszahl der Spule 3
Die effektive Windungszahl des Zweiges ist gleich 1 gesetzt.
In bezug auf das Feld mit der Polpaarzahl P2 = 2
hat die Achse des betreffenden Zweiges a—e den Koordinatenwert
120°. (Die Klemme wird an die Spannung mit dem Phasenwinkel von 120 angeschlossen).
Dabei bildet die Achse der Spule 3 mit der Achse des Zweiges e—α einen Winkel von 80 — 120 = 40 el.
Grad und die Achse der Spule 7 320 - 120 = 200 el.
Grad.
In entsprechender Weise werden die Windungszahlen der Spulen bestimmt:
Das angeführte Beispiel zeigt, daß die Windungszahlen der Wicklungsspulen unabhängig von der bei
der Berechnung gewählten Polzahl eindeutig bestimmt sind.
Wenn dabei die Achse einer Spule mit der Zweigachse zusammenfällt (Spule 1 in Fig. 1. 2), so ist ihre
Windungszahl
sin π
SlIl(I
sin ° = O
sin a
sin a
d.h. derartige Zweige enthalten nur Spulen, deren Achsen mit der Zweigachse übereinstimmen.
Die beschriebene Wicklungsvariante kann bei einem Polzahlverhältnis von 4:2 für eine Nutenzahl ausgeführt
werden, die ein Vielfaches von 18 ist. Dabei ist die Technologie ihrer Herstellung dieselbe, wie bei einlagigen
Wicklungen.
Bei der Speisung der beschriebenen Wicklung mit Drehstrom über die Klemmen α, b, c, entsteht das
zweipolige magnetische Drehfeld, und bei der Speisung über die Klemmen d, e, / baut sich das vierpolige
Magnetfeld auf. In F i g. 2 ist ein Diagramm 16 einer zweipoligen magnetomotorischen Kraft für einen
Zeitpunkt gezeigt, wenn der über die Klemme »α« fließende Strom maximal ist. Ebenso ist das Diagramm
17 einer vierpoligen magnetomotorischen Kraft für den Zeitpunkt dargesLiit, in dem der Maximalstrom
über die Klemme »d« fließt.
Man ersieht daraus, daß die Änderung der Polzahl ohne irgendwelche Umschaltung in der Wicklung
und nur durch Anschluß der entsprechenden Klemmen (a, b, c bzw. d, e,f) an das Netz erfolgt.
Eine Variante der Wicklung mit der Polzahl 6:4
(F i g. 3, 4) enthält Spulen 18 bis 41, von denen Zweige a—d, a—e, a—/, b—d, b—e b—/, c—d, c—e, c—f,
a—ο, b—o, c—ο gebildet werden, die mit je einer
Herausführung an die Klemmen a, b, c angeschlossen sind, die einer Polzahl (2P1 = 4) entsprechen, und mit
anderen Ausführungen an Klemmen d, e, f liegen, die einer anderen Polzahl (2 P2 = 6) entsprechen. Ebenso
wie in der vorher beschriebenen Variante enthält die Wicklung aus zwei Spulen bestehende Zweige,
wobei die Spulen ungefähr im Abstand von
"b"2'u Rad angeordnet sind. Zum Beispiel liegen
rl + ' 2
die Spulen 19 und 39 des Zweiges c—/ (F i g. 3 und 4;
in einem Abstand, der nur um 4,17% größer als
~ Rad ist, und zwar im Abstand von 75 anstatt 72
Auf die gleiche Weise, wie bei der beschriebenen Variante, lassen sich die Windungszahl der Wicklung
mit den Polzahlen 2P1 = 4 und 2P2 = 6 bestimmen
Es soll nun der Zweig c—/ betrachtet werden. Sowohl
für eine, als auch für die andere Polzahl bcträgi die Achsexikoordinate dieses Zweiges 240" (die Klemmen
c und / entsprechen der Speisespannungspha« von 240°).
Die Koordinaten werte der diesen Zweig bildender Spulen 19 und 39 betragen:
für die Spule 19: 25 Grad,
für die Spule39: 50Grad.
für die Spule39: 50Grad.
In bezug auf ein Feld mit der Polpaarzahl P1 = '.
betragen die Koordinatenwerte dieser Spulen 5(
bzw. - 100 el. Grad und bei einem Feld mit der Pol
paarzahl P2 = 3 betragen sie 75 bzw - 15OeL Grad
Die Windungszahlen der Spulen bei Benutzung de
Spulenkocrdinatenwerte für ein Feld mit der Polpaar
zahl P1 = 2 lassen sich wie folgt bestimmen.
Der Winkel zwischen der Achse der Spule 19 unc der Achse des Zweiges c—/ beträgt 50 - 240
— 190el. Grad, und der Winkel zwischen der Achsi
der Spule 39 und der Achse des Zweiges c—/ ist - KK
- 240= -340° = 20el. Grad.
35
Die Windungszahl der Spule 19:
sin 20
sin 75 -2
sin 75 -2
= 0.684
die Windungszahl der Spule 39:
sin (-190 )
sin 75"-2
sin 75"-2
= 0,347
In bezug auf die Polpaarzahl des Zweiges c f
erhält man 75 -240Λ = 165 el. Grad und zwischen
der Achse der Spule 39 und der Achse des Zweiges c f - 150 240° = - 30 el. Grad.
Windungszahl der Spule 19:
sin (-_30"_)
sin 75"· 3~
sin 75"· 3~
= 0.707
Windungszahl der Spule 39:
sin(- 165')
sin(- 165')
sin
= 0,366 .
Die erhaltenen Werte der effektiven Windungszahlcn entsprechen einer Ausführung von Zweigen mit
je einer aus drei Wicklungselcmenten bestehenden Spule, wobei diese Spulen (Spule 18 des Zweiges α d.
Spule 26 des Zweiges c -</ und Spule 34 des Zweiges
k—d) voneinander im Abstand von 10 geometrischen
Grad liegen. Die übrigen Zweige enthalten in diesem Falle je zwei aus zwei Wicklungselementen bestehende
Spulen (z. B. die Spule 19 des Zweiges c—f). die voneinander im Abstand von 10" angeordnet sind, sowie
Spulen aus einem Wicklungselement (z.B. Spule39 des Zweiges c—f). das von den zwei erwähnten um
75° entfernt liegt.
In Fig. 5 und 6 sind Vektordiagramme der I-.MK
von Spulen der beschriebenen Wicklung dargestellt, deren Schaltbilder in F i g. 3 und 4 gezeigt sind. Wie
aus diesen Diagrammen ersichtlich ist. beträgt die Phase der im Zweige / mit den Spulen 19 und 39
von den magnetischen Örchfcldem mit einer und mit der anderen Polzahl (2 P, = 4. F i g. 5. bzw. 2P2 = 6.
Fig 6) indzierten elektromotorischen Kräfte 240 .
Die Amplitude der EMK der Spule 19 beträgt 0.684
der F.MK-Amplitbde des ganzen Zweiges c -f. die
der EMK-Amplitudeder Spule 18 beim Einwirkendes
Feldes mit einer Polzahl von 2 P1 = 4 gleich ist. und 0,707 der EMK-Amplitudc des ganzen Zweigest·--/
beim Einwirken eines Feldes mit der Polzahl 2P1 = 6.
Bei der Spule 39 betragen die entsprechenden Anteile 0.347 und 0,366.
Die elektromotorischen Kräfte der parallelgcsehaltctcn
Zweige sind sowohl bei einer, als auch bei der anderen Polzahl gleich. Dank diesem Umstand lassen
■ ° die gemäß der Erfindung ausgeführten Wicklungen eine Wechselstromspeisung für beide Polzahlcn zu,
ohne daß Ausglcichsströmc entstehen. Dies ermöglicht die Anwendung dieser Wicklungen für Frequenzumformer,
Wechselstrom - Elcktromaschincnverstärkcr '5 und andere Einrichtungen.
Die Drehstrommotoren mit den beschriebenen Wicklungen haben sechs Ausführungen ebenso wie die
Motoren mit Polzahlumschaltung nach Dahlander.
Zur Steuerung benötigen sie aber einfachere Umschalteinrichtungen,
wie die Motoren mit zwei unabhängigen Wicklungen, da die beschriebenen Wicklungen den
Normalbctricb bei der Speisung über Klemmen a. h. c
oder d. e, f bei entsprechend offenen Klemmen d. e. I
bzw. a. b, c gewährleisten.
Die beschriebene Variante der Wicklung mit einem
Polzahlvcrhällnis von 6:4 kann mit einer Nutenzahl hergestellt werden, die ein Vielfaches von 36 ist.
Bei der Speisung der Wicklung mit Drehstrom über die Klemmen«, b. c entsteht ein vierpoliges
magnetisches Drehfcld und bei der Speisung über die Klemmen d, c. f baut sich ein sechspoligcs Drehfcld
auf.
In F 1 g. 4 ist ein Diagramm 42 einer vierpoligen
magnetomotorischen Kraft der Wicklung für den Zcitpunkt
dargestellt, wenn der über die Klemmern«
fließende Strom maximal ist. das Diagramm 43 für den Zeitpunkt, in dem der Strom gleich Null ist. das
Diagramm 44 einer sechspoligcn magnetomotorischen Kraft für den Zeitpunkt, wo der über die Klemme »</«
fließende Strom den Maximalwert erreicht, und das Diagramm 45 wenn der Strom gleich Null ist.
Aus dieser Zeichnung ist ersichtlich, daß die Kurven
der magnetomotorischen Kraft annähernd sinusförmig verlaufen und während eines Viertels der Spcisespannungspcriode
sowohl die »vierpolige« als auch die »scchspoligc« Welle um 90 el. Grad fortge=-hnttcn
sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Puterminspruch:Wicklungeiner auf zwei unterschiedliche Polzah- !en umschältbaren umlaufenden Wechselstrom- »synchronmaschine mit am Statormnfang verteilt angeordneten Spulen, die in Reihe in Stromzweigen zwischen jeweils einer Zahl von Polpaaren P1, P2 zugeordneten und zum Anschluß der Wicklung dienenden Klemmen Hegen, dadurchgekenn- |0 zeichne t, daß mindestens ein Stromzweig («—e) aus zwei oder mehr Spulen (3 + 7) gebildet ist, die paarweise in Umfangspositionen angeordnet sind, deren Winkelkoordinaten bezüglich einer beliebigen, aber Für alle Spulen gleichen Radialebene 1S mindestens näherungsweise bestimmt sind durch die Beziehung
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712107232 DE2107232C3 (de) | 1971-02-16 | 1971-02-16 | Wicklung einer elektrischen Wechselstromasynchronmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712107232 DE2107232C3 (de) | 1971-02-16 | 1971-02-16 | Wicklung einer elektrischen Wechselstromasynchronmaschine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2107232A1 DE2107232A1 (de) | 1972-08-24 |
DE2107232B2 DE2107232B2 (de) | 1974-06-06 |
DE2107232C3 true DE2107232C3 (de) | 1975-01-30 |
Family
ID=5798866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712107232 Expired DE2107232C3 (de) | 1971-02-16 | 1971-02-16 | Wicklung einer elektrischen Wechselstromasynchronmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2107232C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2629642B2 (de) | 1976-07-01 | 1979-01-04 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Polumschaltbare Dreiphasenwicklung |
-
1971
- 1971-02-16 DE DE19712107232 patent/DE2107232C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2629642B2 (de) | 1976-07-01 | 1979-01-04 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Polumschaltbare Dreiphasenwicklung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2107232A1 (de) | 1972-08-24 |
DE2107232B2 (de) | 1974-06-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |