DE2332769A1 - Elektromotor mit mehreren drehzahlen - Google Patents

Elektromotor mit mehreren drehzahlen

Info

Publication number
DE2332769A1
DE2332769A1 DE19732332769 DE2332769A DE2332769A1 DE 2332769 A1 DE2332769 A1 DE 2332769A1 DE 19732332769 DE19732332769 DE 19732332769 DE 2332769 A DE2332769 A DE 2332769A DE 2332769 A1 DE2332769 A1 DE 2332769A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
subgroups
coils
terminals
poles
groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19732332769
Other languages
English (en)
Other versions
DE2332769B2 (de
Inventor
Alain Salmon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Electro Mecanique SA
Original Assignee
Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Electro Mecanique SA filed Critical Compagnie Electro Mecanique SA
Publication of DE2332769A1 publication Critical patent/DE2332769A1/de
Publication of DE2332769B2 publication Critical patent/DE2332769B2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

9122-73/Alt/Sch/Ba
CEM 1376
Französ. Anm. Nr. 72 23189
vom 27. Juni 1972
COMPAGNIE ELECTRO-MECANIQUE 12 Rue Portalis, Paris 8e (Frankreich)
Elektromotor mit mehreren Drehzahlen
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit mehreren Drehzahlen, mit mindestens einer Wicklung, welche mit Drehstrom versorgt wird und Spulen enthält, die mit 1 bis N numeriert und in einer gleichen Anzahl N von Nuten angeordnet sind.
Es sind bereits Elektromotoren mit mehreren Drehzahlen bekannt, bei welchen die Enden von mindestens einigen Spulen der Wicklung auf Klemmen herausgeführt sind, die in verschiedenen Arten mittels Schaltern so untereinander verbunden werden können, daß die effektive Zahl von Polpaaren der Wicklung und folglich die Drehzahl des Motors verändert wird.
Einige der bekannten elektrischen Rotationsmaschinen mit mehreren Drehzahlen sind Induktionsmotoren, welche folgende Nachteile aufweisen: Die Veränderung der effektiven Zahl von Polpaaren der Wicklung erfordert eine große Anzahl von Klemmen, auf welche die Enden eines erheblichen Anteils der Spulen der Wicklung herausgeführt sind; für eine bestimmte Verbindungsart der Spulen der Wicklung ist die Drehzahl eines solchen Induktionsmotors nicht immer eindeutig festgelegt: sie kann auf einer Zwischendrehzahl hängen bleiben.
Es sind ebenfalls Motoren mit mehreren Drehzahlen bekannt, bei welchen man die Veränderung der effektiven Zahl von Polpaaren
409885/0543
durch das Verfahren der sogenannten "polaren Amplitudenmodulation" erhält, welches zur Erzielung der Veränderung der effektiven Zahl von Polpaaren darin besteht, die Stromrichtung in einer Hälfte der Spulenwicklung entsprechend jeder der drei Phasen umzukehren, um magnetomotorische Kräfte zu erhalten, die ein dreiphasiges symmetrisches System bilden. Diese bekannten Motoren haben den Nachteil, daß sie während des Betriebes einen nicht zu vernachlässxgenden Prozentsatz von Oberschwingungen ergeben und keine Verwendung von symmetrischen Phasenspulenwicklungen gestatten, wenn eine der möglichen Zahlen von Polpaaren ein Vielfaches von 6 ist.
Es sind ebenfalls Motoren mit mehreren Drehzahlen bekannt, bei welchen man die Veränderung der effektiven Anzahl von Polpaaren durch das Verfahren der sogenannten "Phasenmodulation" erhält, welches darin besteht, den Luftspalt des Motors in eine bestimmte Anzahl von Längsbändern aufzuteilen, die jeweils einer gleichen Zahl von Nuten entsprechen und die Stromversorgungen der Spulen entsprechend den Nuten von einigen dieser Bänder kreisförmig im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn vertauschen. Diese bekannten Motoren haben den Nachteil, daß sie eine erhebliche Zahl von Schaltern zur Veränderung der effektiven Zahl von Polpaaren benötigen.
Der erfindungsgemäße Elektromotor mit mehreren Drehzahlen ist ebenfalls von der Bauart, bei welcher die Enden von zumindest einigen Spulen auf Klemmen herausgeführt sind, die in verschiedenen Arten mittels Schaltern untereinander verbunden werden können, um die effektive Zahl von Polpaaren der Wicklung zu verändern, Der erfindungsgemäße Motor zeigt jedoch keine der Unzulänglichkeiten der bisher verwirklichten Motoren dieser Art.
Der erfindungsgemäße Elektromotor ist dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen mit Drehstrom versorgten Spulen seiner Wicklung so in Reihe miteinander verbunden sind, daß drei Gruppen von Spulen A, B, C gebildet werden, die jeweils drei Untergruppen von Spulen, wie z.B. A-, A2, A3 umfassen, wobei die Gruppen und Unter-
409885/0543
gruppen von Spulen derart ausgebildet sind, daß die entsprechend durch die drei Gruppen A, B, C erzeugten magnetometerisehen Kräfte ein dreiphasiges symmetrisches System bilden, wenn die Untergruppen zur Bildung von 2p Polen entsprechend verbunden sind, und daß die entsprechend durch die drei Untergruppen, z.B. A^, A2, A3 jeder Gruppe erzeugten raagnetomotorischen Kräfte gleichfalls ein dreiphasiges symmetrisches System bilden, wenn die Untergruppen zur Bildung von 2m Polen entsprechend verbunden, wobei m und ρ verschiedene ganze Zahlen sind.
Der erfindungsgemäße Elektromotor mit mehreren Drehzahlen hat im Verhältnis zu den bekannten Motoren dieser Art den erheblichen Vorteil, daß weniger Schalter benötigt werden, um die Klemmen für verschiedene Werte der effektiven Zahl von Polpaaren der Wicklung des Motors und folglich der Drehzahl des letzteren untereinander zu verbinden. Hinzu kommt der Vorteil eines geringen Prozentsatzes von Oberwellen bei den verschiedenen Drehzahlen und die Tatsache, daß der Motor keine nicht vorgesehene Zwischendrehzahlen annehmen kann.
Im folgenden werden anhand schematischer Darstellungen beispielhaft mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Elektromotors mit mehreren Drehzahlen beschrieben.
In den Fig. 1 bis 4 sind die Schaltverbindungen der verschiedenen Spulen eines 36 Spulen aufweisenden erfindungsgemäßen Elektromotors dargestellt, die entsprechend auf ihrer mit Drehstrom versorgten Wicklung die Ausbildung von vier Polen, sechs Polen, zwei Polen und vierzehn Polen ermöglichen.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen Tabellen der Phasenverteilung in den verschiedenen Spulen, entsprechend den drei Verbindungsschemen der Spulen, die in den Fig. 1 bis 4 dargestellt sind.
Die Fig. 9 und 1O stellen Zeigerdiagramme des Elektromotors dar, je nachdem, ob die mit Drehstrom versorgte Wicklung vier Pole oder sechs Pole zeigt.
409885/0543
Die Fig. 11 und 12 stellen Zeigerdiagramme dar, entsprechend jeweils der Oberwelle bei sechs Polen (ä 1'harmonique a six pSles) in dem Falle, in welchem die Wicklung des Elektromotors vier Pole aufweist und der Oberwelle bei vier Polen (a" 1'harmonique ä* quatre poles) in dem Falle, in welchem die Wicklung sechs Pole aufweist.
Die Fig. 13 und 14 stellen Zeigerdiagramme des Elektromotors dar, wenn seine Wicklung entsprechend zwei Pole und vierzehn Pole aufweist.
Die Fig. 15 und 16 stellen VerbindungsSchemen der verschiedenen Spulen eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit 36 Spulen dar, die es ermöglichen, auf seiner mit Drehstrom versorgten Wicklung entsprechend vier Pole und sechs Pole auszubilden, und den Motor ein Drehmoment erzeugen zu lassen, das proportional zum Quadrat seiner Drehzahl ist.
Die Fig. 17 zeigt das Verbindungsschema der verschiedenen Spulen eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit 36 Spulen, welcher es ermöglicht, auf seiner mit Drehstrom versorgten Wicklung vier oder sechs Pole gemäß den ausgewählten Versorgungsklemmen auszubilden, und von dem Motor ein Drehmoment erzeugen zu lassen, das im wesentlichen unabhängig von seiner Drehzahl ist.
Die Fig. 18 stellt ein Zeigerdiagramm für den Fall dar, daß die Wicklung des Motors der Fig. 17 zur Ausbildung von sechs Polen gespeist wird.
Die Fig. 19 zeigt ein Verbindungsschema der verschiedenen Spulen eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit 36 Spulen, welches es ermöglicht, auf seiner mit Drehstrom versorgten Wicklung gemäß den ausgewählten Versorgungsklemmen sechs Pole oder acht Pole auszubilden.
Die Fig. 20 stellt eine Tabelle der Phasenverteilung in den verschiedenen Spulen dar, deren Verbindungsschema in Fig. 19 gezeigt ist.
409885/0543
2332759
Die Fig. 21 zeigt ein Zeigerdiagramm entsprechend der Ausbildung von acht Polen auf der Wicklung, deren Spulenverbindungsschema in Fig. 19 dargestellt ist.
Die Fig. 22 zeigt ein Zeigerdiagramm entsprechend der Harmonischen bei sechs Polen (a 1'harmonique ä six poles) im Falle der Ausbildung von achten Polen auf der Wicklung, deren Spulen verbindungsschema in Fig. 19 gezeigt ist.
Fig. 23 stellt ein weiteres Verbindungsschema der verschiedenen Spulen eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit 36 Spulen dar.
Die Fig. 1 bis 14 beziehen sich auf einen erfindungsgemäßen Elektromotor der folgenden Art: Er weist eine Wicklung auf, die mit Drehstrom versorgt wird und 36 Spulen umfaßt, die mit 1 bis 36 numeriert und in einer gleichen Zahl von Nuten angeordnet sind; die Wicklung ist von der Art einer Zweischichtwicklung pro Nute, d.h. jede Nute umschließt zwei Leiter, z.B. übereinander gelegt, die zu verschiedenen Spulen gehören; im folgenden wird jede Nute mit der Spulennummer bezeichnet, zu welcher der am Boden der betrachteten Nute befindlich ein Leiter gehört.
Wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, sind die verschiedenen Spulen 1 bis 36 der Wicklung des erfindungsgemäßen Elektromotors in Reihe derart miteinander verbunden, daß sie drei Gruppen von Spulen A, B und C bilden, die jeweils die drei folgenden Untergruppen von Spulen umfassen:
Gruppe A:
Die Untergruppe A- wird von den in Reihe geschalteten Spulen der Nummern 1, 2, 3 und 10 gebildet;
die Untergruppe A2 wird von den in Reihe geschalteten Spulen 11, 12, 19 und 20 gebildet;
die Untergruppe A^ wird von den in Reihe geschalteten Spulen 21, 28, 29 und 30 gebildet.
409885/0543
Gruppe B;
Die Untergruppe B1 wird von den in Reihe geschalteten Spulen 35, 36, 7 und 8 gebildet;
die Untergruppe B2 wird von den in Reihe geschalteten Spulen 9, 16, 17 und 18 gebildet;
die Untergruppe B3 wird von den in Reihe geschalteten Spulen 25, 26, 27 und 34 gebildet.
Gruppe C;
Die Untergruppe C1 wird von den in Reihe geschalteten Spulen 33, 4, 5 und 6 gebildet;
die Untergruppe C2 wird von den in Reihe geschalteten Spulen 13, 14, 15 und 22 gebildet;
die Untergruppe C, wird von den in Reihe geschalteten Spulen 23, 24, 31 und 32 gebildet.
U1 und X1, U2 und X2, U3 und X3 bezeichnen Klemmenpaare des Elektromotors, mit welchen die entsprechenden Enden der Spulenuntergruppen A1, A2 und A3 verbunden sind; V2 und Y2, V3 und Y3, V1 und Y1 bezeichnen Klemmenpaare, mit welchen die entsprechenden Enden der Spulenuntergruppen B1, B2 und B3 verbunden sind; W3 und Z3, W1 und Z1, W2 und Z2 bezeichnen Klemmenpaare, mit welchen die entsprechenden Enden der Spulenuntergruppen C1, C2 und C3 verbunden sind.
Um 2p = 4 Pole auf der Wicklung des betrachteten Motors auszubilden, werden, wie in Fig. 1 dargestellt, die drei Gesamtheiten der Spulenuntergruppen A1, A2 und A3; B1, B2 und B3; C1, C2 und C3 jeweils in Reihe zwischen drei Drehstromversorgungsklemmen R, S, T und einer vierten neutralen Klemme N (die ggf. auch entfallen kann) geschaltet. Die Tabelle der Fig. 5 gibt die Verteilung der drei Phasen R, S, T wieder, die sich so in den 36 Spulen oder in den 36 Nuten der gleichen Nummern (die Striche über bestimmten Buch-
409885/0543
stäben R, S und T zeigen Phasenverschiebungen von 180° an) ergibt. Das Zeigerdiagramm für die drei Phasen R, S und T, das in Fig. 9 wiedergegeben ist, kann in bekannter Weise leicht aus der Tabelle der Fig. 5 hergeleitet werden, wenn man be-rücksichtigt, daß im Falle einer Wicklung mit 36 Nuten und 2 Polpaaren die durch die Leiter von zwei benachbarten Nuten erzeugten magnetomotorischen Kräfte um (360 χ 2) :36 *= 20° phasenverschoben sind. (Die Kreise der verschiedenen Zeigerdiagramme der beiliegenden Figuren sind gradmäßig von 0 bis +180° im trigonometrisch positiven Sinne und von 0 bis -180° im trigonometrisch negativen Sinne aufgeteilt; die längs der verschiedenen Vektoren aufgeführten Nummern sind die Nummern der Wicklungsspulen, die jeweils eine magnetomotorische Kraft erzeugt, welche in das Zeigerdiagramm durch den entsprechenden Vektor dargestellt werden kann.) Man stellt in dieser Fig. 9 fest, daß gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Spulen gemäß dem Plan der Fig. 1 miteinander verbunden sind, um 2p = 4 Pole zu bilden, die entsprechend durch die drei Spulengruppen A, B und C, die im vorliegenden Fall jeweils die Wicklungen entsprechend den Phasen R, S und T umfassen, erzeugten magnetomotorischen Kräfte ein dreiphasiges symmetrisches System bilden: man kann z.B. für die Gruppe A, entsprechend der Phase R, erkennen, daß die resultierende magnetomotorische Kraft von einem Vektor mit einem polaren Winkel von Null Grad gebildet wird, während für die Gruppen B und C, die im vorliegenden Fall jeweils den Phasen S und T entsprechen, die resultierenden magnetomotorischen Kräfte durch Vektoren mit polaren Winkeln voll -120° und +120° dargestellt werden können. Das Zeigerdiagramm der Fig. 9 erlaubt ebenfalls, den Wicklungsfaktor einer Wicklung mit vier Polen zu berechnen, indem man für jede Phase den Wert der resultierenden magnetomotorischen Kraft durch die Summe der Werte der einzelnen magnetomotorischen Kräfte dividiert (geometrische Summe geteilt durch algebraische Summe). Die Fig. 9 zeigt deutlich, daß dieser Wicklungsfaktor einen von Null verschiedenen Wert besitzt.
Das Zeigerdiagramm der Fig. 11, das der Oberwelle bei sechs Polen (ä" l'harmonique a six poles) für die Wicklung, welche zur Bildung von vier Polen untereinander verknüpft ist, entspricht und der sich von dem Zeigerdiagramm der Fig. 9 nur dadurch unterscheidet,
409885/0543
daß der elektrische Winkel der magnetomotorischen Kräfte, die zwei benachbarten Nuten entsprechen, einen Wert von (360x3):36=30° anstelle von 20° aufweist, zeigt im Gegensatz dazu, daß die resultierende magnetomotorische Kraft für jede Phase und folglich auch der Wicklungsfaktor Null sind.
Gemäß dem Verbindungsschema der verschiedenen Spulenuntergruppen der gleichen Maschine, das in Fig. 2 dargestellt ist, und die Ausbildung von 2m = 6 Polen auf ihrer Wicklung ermöglicht, sind die drei Gesamtheiten der Untergruppen A1, C, und B3; B-, A3 und C3; C- , B2 und A3 in Reihe jeweils zwischen den drei Klemmen R, S, T und der vierten Klemme N geschaltet. Die Tabelle der Fig. 6 zeigt die Folge der Phasen R, S und T an, die so in den 36 Spulen erhalten wird. Hieraus leitet man leicht das entsprechende Zeigerdiagramm ab, das in Fig. 10 dargestellt ist und in welchem der elektrische Winkel, den die durch zwei benachbarte Spulen, z.B. die Spule 1 und die Spule 2, erfolgten magnetomotorischen Kräfte bilden, noch 30° beträgt, wie in Fig. 11. Man erkennt leicht, daß die magnetomotorischen Kräfte der verschiedenen Spulen, die jeweils durch die Phasen R, S und T versorgt werden, Resultierende mit jeweils einem Richtungswinkel von -45°, -165° und +75° aufweisen und jeweils gleiche Amplituden besitzen, d.h., daß sie ein dreiphasiges symmetrisches System bilden; man kann leicht zeigen, daß in diesem Falle der Wicklungsfaktor einen Betrag von ungefähr 0,837 besitzt. Die Fig. 12 gibt das Zeigerdiagramm entsprechend der Harmonischen bei 4 Polen wieder in dem Fall, in welchem die verschiedenen Spulenuntergruppen des betrachteten Motors gemäß dem Schaltplan der Fig. 2 untereinander verbunden sind; der elektrische Winkel der magnetomotorischen Kräfte, die von zwei benachbarten Spulen, wie z.B. 1 und 2, erzeugt werden, beträgt in diesem Falle 20°, und die Fig. 12 zeigt, daß die resultierende magnetomotorische Kraft, die von allen Spulen, welche von der gleichen Phase R, S oder T versorgt werden, erzeugt wird, gleich Null ist.
Wenn die verschiedenen Spulenuntergruppen des betrachteten Motors in der in Fig. 3 dargestellten Weise untereinander verbunden sind, d.h., daß die drei Gesamtheiten der Spulenuntergruppen A-, B2 und
409885/0543
C3; B-, C2 und A3; C-, A2 und B3 in Reihe jeweils zwischen den drei Versorgungsklemmen R, S, T und andererseits der vierten neutralen Klemme N geschaltet sind, ist die Verteilung der Phasen in den verschiedenen Spulen, die in der Tabelle der Fig. 7 wiedergegeben ist, derart, daß die Wicklung des Motors im Betrieb 4p-2m * 2 Pole darstellt. In dem entsprechenden Zeigerdiagramm, das in Fig. 13 dargestellt ist, weisen die magnetomotorischen Kräfte, die von benachbarten Spulen, wie z.B. 1 und 2 erzeugt werden, nur eine Phasenverschiebung von (360 χ 1):36 =10° auf. Man erkennt leicht, daß die resultierenden magnetomotorischen Kräfte die jeweils von den drei Spulengesamtheiten, welche jeweils von den drei Phasen R, T und S versorgt werden, erzeugt werden, jeweils einen Richtungswinkel von +5°, -115° und +125° aufweisen und daß sie die gleichen Amplituden besitzen, so daß sie noch ein dreiphasiges symmetrisches System bilden. Man kann leicht zeigen, daß in diesem Fall der Wicklungsfaktor einen Wert von ungefähr 0,707 besitzt.
In dem Falle dagegen, in welchem die verschiedenen Spulenuntergruppen des betrachteten Motors in der in Fig. 4 dargestellten Weise untereinander verbunden sind, d.h., daß die drei Gesamtheiten der Untergruppen A-, B- und C-; A2/ B2 und C2; A3, B3 und C3 in Reihe jeweils zwischen drei Versorgungsklemmen R, S, T und andererseits der vierten neutralen Klemme N geschaltet sind, ist die Verteilung der Phasen zwischen den verschiedenen Spulen, die in der in Fig. 8 wiedergegebenen Tabelle dargestellt ist, dann derart, daß die Wicklung des dargestellten Motors im Betrieb 4p + 2m = 14 Rie aufweist. Die Fig. 14, die das entsprechende Zeigerdiagramm wiedergibt, in welchem die durch zwei benachbarte Spulen, wie z.B. 1 und 2, erzeugten magnetomotorischen Kräfte unter sich einen elektrischen Winkel von (360 χ 7) :36 » 70° bilden, zeigt, daß die resultierenden magnetomotorischen Kräfte der drei Spulengesamtheiten, die jeweils mit den Phasen R, S, T versorgt werden, jeweils einen Richtungswinkel von -85°, +155° und +35° bilden und daß sie die gleiche Amplitude haben, so daß sie ein dreiphasiges symmetrisches System bilden. Der Wicklungsfaktor hat
409885/0543
ungefähr einen Wert von 0,707. Die Fig. 1 bis 4 zeigen, daß man der mit Drehstrom versorgten Wicklung des erfindungsgemaßen Elektromotors 2, 4, 6 oder 14 Pole verleihen kann, gemäß dem Verbindungsschema der neun Klemmenpaare U1 bis Z3, ihrer neun Spulenuntergruppen A1, A2, A3, B-, B2, B3, C-, C2, C3, wobei man jedes Mal ein dreiphasiges symmetrisches System der resultierenden magnetomotorischen Kräfte erhält; der erfindungsgemäße Motor weist daher vier verschiedene Drehzahlen auf, entsprechend jeweils den vier verschiedenen Zahlen von Polen seiner Wicklung, wobei diese Drehzahlen z.B. 428 Umdrehungen pro Minute, 1000 U/min, 1500 ü/min und 30OO U/min betragen; die Vertauschung der verschiedenen Klemmenpaare gemäß den Schaltverbindungen der Fig. 1 bis wird mit Hilfe von bekannten Schaltern erreicht, die nicht dargestellt worden sind.
Im folgenden wird nunmehr eine elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung betrachtet, die sich von der vorhergehenden beschriebenen Maschine nur dadurch unterscheidet, daß ihre Spulen in unterschiedlicher Weise in Untergruppen aufgeteilt sind; die neun Untergruppen A1 bis C3 sind nunmehr jeweils durch die Reihenschaltung der Spulen mit folgenden Nummern gebildet:
A1 : 1 , 2, 3; Λ · 11 ,1 2 ,1 9} A3: 21 ,28 ,29;
B1 :35 ,36, 7; B2: 9 ,1 6 ,1 7; B3: 25 ,26 ,27;
C1 :33 , 4, 5; C2: 13 ,1 4 ,1 5; C3: 23 ,24 ,31;
Darüber hinaus sind drei zusätzliche Untergruppen A4, B4 und C4 jeweils durch die Reihenschaltung von Spulen mit den folgenden Nummern gebildet:
A4:1O,2O,3O; B4: 8, 18, 34; C4: 6, 22, 32.
Um 2p - 4 Pole auf der mit Drehstrom gespeisten Wicklung dieses Elektromotors zu bilden, sind, wie in Fig. 15 gezeigt, die drei Gesamtheiten von Untergruppen A-, A2, A3 und A4; B-, B2, B3 und B4; C1, C2, C3 und C4 parallel jeweils zwischen einerseits den
409885/0543
Versorgungsklemmen S, T, R und andererseits den Klemmen T, R, S geschaltet; so werden vier Dreiecke gebildet, die parallel zwischen den drei Versorgunqsklemmen R, S und T verbunden sind.
Um dagegen 2m = 6 Pole auf der Wicklung des betrachteten Motors zu bilden, sind, wie in Fig. 16 gezeigt, die Untergruppen A-, B1 und C1 im Dreieck jeweils mit drei Hilfsklemmen 8, γ, α, die Untergruppen A2, B2 und C2 jeweils zwischen einerseits den Versorgungsklemmen T, R, S und andererseits den Klemmen 0, γ, α und die Untergruppen A3, B3 und C3 jeweils zwischen einerseits den Versorgungsklemmen S, T, R und andererseits den Klemmen γ, α, β verbunden.
Um von dem Verbindungsschema für sechs Pole der Fig. 16 zu dem Verbindungsschema für vier Pole der Fig. 15 zu kommen, genügt es, gleichzeitig die Klemme R mit den Klemmen a und o, die Klemme S mit den Klemmen b und β und die Klemme T mit den Klemmen c und γ
u verbinden, was durch Verwendung von zwei Dreipolschaltern r-j-s,.-^ und r-—S9~t2 erreicnt werden kann.
Wie man dem Zeigerdiagramm der Fig. 11 entnehmen kann, bilden die resultierenden magnetomotorischen Kräfte, die z.B. von den ' drei Untergruppen A-, A2, A3 mit jeweils nur drei in Reihe geschalteten Spulen erzeugt werden, ein dreiphasiges symmetrisches System. Dies gilt in gleichem Maße für die resultierenden magnetomotorischen Kräfte der beiden anderen Gesamtheiten von Untergruppen B.J , B2 und B3; C-, C2 und C3. Andererseits erkennt man, daß der Wicklungsfaktor in diesem Fall ungefähr einen Wert von 0,910 aufweist. Das durch den so aufgebauten Elektromotor erzeugte Drehmoment ist übrigens proportional zum Quadrat der Drehzahl, die selbst zwei Werte im Verhältnis von 3:2, z.B. 1500 U/min und 1000 U/min annehmen kann, die bei diesen Drehzahlen erhaltenen Leitungen stehen unterdessen in einem Verhältnis von (3:2)3 = 3,4.
Im folgenden wird ein erfindungsgemäßer Elektromotor betrachtet,
409885/0543
der sich von den in Fig. 15 und 16 beschriebenen nur durch die Zusammensetzung der zusätzlichen Spulenuntergruppen A4, B., C4, welche die folgende ist:
A4: 20, 8, 32; B4: 18, 6, 30; C4: 22, 10, 34
dadurch unterscheidet, daß die die zusätzlichen Untergruppen bildenden Spulen dreimal weniger Wicklungen aufweisen und einen dreimal stärkeren Querschnitt haben als die Spulen der Hauptuntergruppen; andererseits sind gemäß der Fig. 17 die drei Gesamtheiten der Hauptuntergruppen A-, B3 und C2; A„, B- und C3; A3, B2 und C- jeweils in Sternen mit drei ersten Klemmen R, S, T verbunden, welche der Speisung der Wicklung zur Bildung von 2p = 4 Pole dienen, während die zusätzlichen Untergruppen A4, B4 und C4 jeweils zwischen einerseits die neutralen Punkte L, M, N der durch die entsprechenden Gesamtheiten der Hauptuntergruppen gebildeten Sterne und andererseits die drei zweiten Klemmen R1, S1 und T1, die der Versorgung der Wicklung zur Bildung von 2m = 6 Pole dienen, geschaltet sind.
Das in Fig. 18 wiedergegebene Zeigerdiagramm, das dem Betrieb dieses Elektromotors im Falle der Bildung von sechs Polen auf seiner Wicklung entspricht, zeigt, daß die resultierenden magnetomotorischen Kräfte der Spulen, die jeweils von den Phasen R, S, T versorgt werden, einen Richtungswinkel von -30°, -150° und +90° aufweisen und daß ihre Amplituden gleich sind, so daß sie ein dreiphasiges symmetrisches System bilden. Infolge des besonderen Aufbaues der Spulen der zusätzlichen Untergruppen A., B- und C ist
44 4
die Stromdichte in diesen die gleiche wie in den Spulenhauptuntergruppen. Man kann zeigen, daß der Wicklungsfaktor ungefähr einen Wert von 0,933 aufweist.
Unter Verwendung von zwei Dreipolschaltern (nicht gezeigt) kann man entweder die Klemmen R1, S1, T1 oder die Klemmen R, S, T mit Strom versorgen, um dem Elektromotor Drehzahlen zu erteilen, die im Verhältnis 3:2 stehen, aber denen im wesentlichen gleiche Drehmomente entsprechen.
409885/0543
Im folgenden wird ein Elektromotor gemäß der Erfindung betrachtet, der sich von den im Vorhergehenden beschriebenen nur durch die Aufteilung der 36 Spulen in Untergruppen sowie durch die Verbindungsschemen dieser Untergruppen unterscheidet,um seiner elektrischen Wicklung sechs oder acht Pole zu verleihen; insbesondere sind die verschiedenen Untergruppen jeweils durch die Reihenschaltung von Spulen mit den folgenden Nummern gebildet:
A1: 1 , 2 , 33 B2: 29, 24, 19; A3: 1 5, 1 0, 11;
B1: 5 ,36 ,31; C2: 27, 22, 23; B3: 1 3, 1 4, 9;
C18 3 ,34 , 35; 26, 25, 21; C3: 1 7, 1 2, 7;
Andererseits sind darüber hinaus drei zusätzliche Spulenuntergruppen A4, B4 und C4 jeweils durch die Reihenschaltung von Spulen mit den nachfolgenden Nummern gebildet:
A4: 6, 28, 20; B4: 18, 14, 32; C4: 30, 16, 8.
Gemäß der Fig. 19 sind die vier Gesamtheiten von Untergruppen A3, B2 und C-; A-, B3 und C2; A2, B1 und C3; A4, B4 und C4 außerdem jeweils in Sternen mit drei ersten Klemmen R, S, T verbunden, die zur Versorgung der Wicklung von 2p = 8 Pole dienen, und die neutralen Punkte der von den drei ersten Gesamtheiten von Untergruppen gebildeten Sterne sind mit drei zweiten Klemmen T1, R1, S', die zur Versorgung der Wicklung zur Bildung von 2m = 6 Pole dienen, verbunden.
Die Tabelle der Fig. 20 gibt die Verteilung der Phasen R, S, T zwischen den 36 Spulen der Wicklung in dem Falle an, in welchem die letztere, versorgt über die Klemmen R, S, T (Fig. 19), im Betrieb acht Pole bildet. Das entsprechende Zeigerdiagramm, das in Fig. 21 wiedergegeben ist, zeigt, daß die resultierenden magnetomotorischen Kräfte der Spulen, die jeweils mit den Phasen R, S und T versorgt sind, jeweils einen Richtungswinkel von -20°, -140° und +100° haben, und daß sie gleiche Amplituden bilden, so daß sie ein dreiphasiges symmetrisches System bilden. Das Zeigerdiagramm der Fig. 22 ist dagegen dasjenige der Oberwelle entspre-
409885/0543
chend bei 6 Polen, wenn die elektrische Wicklung des betrachteten Motors im Betrieb acht Pole aufweist; dieses Zeigerdiagramm der Fig. 22 zeigt, daß unter diesen Bedingungen die resultierenden magnetomotorischen Kräfte der Spulen, die jeweils mit der gleichen Phase R, S oder T versorgt werden, alle gleich Null sind.
Auch in diesem Falle ermöglicht die Vertauschung der Versorgungsklemmen R, S, T (Fig. 19) mit den Versorgungsklemmen R1, S1, T1 mittels geeigneter Schalter, dem betreffenden Elektromotor zwei Drehzahlen im Verhältnis 3:2 zu erteilen, welchen jedoch im wesentlichen gleiche Drehmomente entsprechen. Der Wicklungsfaktor ist in diesem Falle ungefähr gleich 0,910.
Als Variante können die verschiedenen Untergruppen der Spulen des Motors, der den Fig. 19 bis 22 entspricht, gemäß dem Schaltplan der Fig. 17 miteinander verbunden werden; auch in diesem Falle werden acht Pole gebildet, wenn die Wicklung des Motors über die Klemmen R1, S1 und T1 versorgt wird, und nur sechs Pole, wenn sie über die Klemmen R, S und T versorgt wird. Die Querschnitte und die Zahlen der Wicklungen der Spulen, welche die zusätzlichen Untergruppen A4, B. und C4 bilden, müssen in diesem Falle so gewählt werden, daß die Stromdichte die gleiche in den Spulen dieser zusätzlichen Untergruppen und in denjenigen der Hauptuntergruppen ist.
Die im Vorhergehenden beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen der elektrischen Drehmaschine können zahlreiche Abänderungen erfahren, die alle in den Umfang der Erfindung fallen.
Alle Bedingungen, die oben im Falle einer Wicklung mit N = 36 Spulen entwickelt worden sind, können leicht auf eine Wicklung mit N-3 6p Spulen übertragen werden, wobei ρ eine beliebige ganze Zahl ist; hierfür muß in jeder der verschiedenen Spulenuntergruppen jede Spule der Nummer q im Falle einer Maschine mit einer Wicklung von N = 36 Spulen durch die in Reihe miteinander geschalteten Spulen der Nummern (q-1)«p+1 bis q-p ersetzt werden.
409885/0543

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    / 1)!Elektrische Rotationsmaschine, insbesondere Elektromotor, für mehrere Drehzahlen mit wenigstens einer Wicklung, die mit Drehstrom versorgt wird, eine Anzahl N von mit 1 bis N numerierten Spulen aufweist und in welcher die Enden von mindestens einigen Spulen auf Klemmen herausgeführt sind, die in zwei verschiedenen Weisen zur Bildung von jeweils 2p und 2n Polen mit Strom versorgt werden können (wobei η und ρ zwei verschiedene ganze Zahlen sind) und in welcher die verschiedenen Spulen in Reihe geschaltet sind zur Bildung von drei ersten Gruppen mit jeweils drei Spulenuntergruppen, insbesondere A., A2/ A-; B1, B2, B3; C1, C2, C3, wobei diese Spulenuntergruppen derart gebildet werden, daß die jeweils durch die drei ersten Gruppen erzeugten elektromotorischen Kräfte ein dreiphasiges wenigestens ungefähr symmetrisches System bilden, wenn die ersten Gruppen zur Bildung von 2p Polen versorgt werden, und daß die jeweils durch drei zweite Gruppen, welche jeweils die drei Spulenuntergruppen A1, B3, C2; A2, B1, C3; A3, B2, C1 umfassen, erzeugten elektromotorischen Kräfte ebenfalls ein dreiphasiges, wenigstens ungefähr symmetrisches System bilden, wenn die zweiten Gruppen zur Bildung von 2n Polen versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen Phasen- und Amplitudengleichheit gegeben ist und zwar einerseits jeweils zwischen den durch die verschiedenen Untergruppen jeder der ersten Gruppen, die zur Bildung von 2p Polen versorgt werden, erzeugten elektromotorischen Kräfte und andererseits jeweils zwischen den durch die verschiedenen Untergruppen der zweiten Gruppen, die zur Bildung von 2n Polen versorgt werden, erzeugten elektromotorischen Kräfte.
  2. 2) Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergruppen der verschiedenen ersten Gruppen, insbesondere A1, A2, A3; B1, B2, B3; C1, C2, C3 zur Bildung von 2p Polen parallel zwischen einerseits jeweils die Klemmen S, T, R und andererseits jeweils die Klemmen T, R, S geschaltet sind, während zur
    ΑΠ9885/0543
    Bildung von 2n Polen die Untergruppen A-, B1 und C- im Dreieck jeweils mit drei Hilfsklemmen β, γ, α verbunden sind, die Untergruppen A2, B2 und C2 zwischen einerseits jeweils die Klemmen T, R, S und andererseits jeweils die Klemmen β, γ, α geschaltet sind und die Untergruppen A3, B3 und C3 zwischen einerseits jeweils die Klemmen S, T, R und andererseits jeweils die Klemmen γ, α, β geschaltet sind.
  3. 3) Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Untergruppen A4, B4 und C4, die jeweils durch die Reihenschaltung von Spulen, die von denen die Untergruppen der ersten und zweiten Gruppen bildenden Spulen verschieden sind, gebildet werden, jeweils zwischen einerseits die Klemmen β, γ, α und andererseits die Klemmen T, R und S mittels entsprechender Schalter geschaltet sind, die zur Bildung von 2p Polen geschlossen sind und zur Bildung von 2n Polen geöffnet sind.
  4. 4) Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei zweiten Gruppen, die jeweils durch die Untergruppen A1 , B3, C2; A2, B1, C3; A3, B3, C1 gebildet sind, jeweils in Sternen mit drei ersten Klemmen R, S, T verbunden sind, die der Versorgung der Wicklung zur Bildung von 2p Polen dienen und daß die neutralen Punkte der so gebildeten drei Sterne mit drei zweiten Klemmen R1, S1, T1 verbunden sind, die der Versorgung der Wicklung zur Bildung von 2n Polen dienen (Fig. 23).
  5. 5) Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Untergruppen A4, B4 und C4, die von Spulen gebildet werden, die von denen die Untergruppen der ersten und zweiten Gruppen bildenden Spulen verschieden sind, jeweils zwischen die neutralen Punkte der drei durch die Untergruppen der drei zweiten Gruppen gebildeten Sterne einerseits und die drei zweiten Klemmen R1, S1, T1 andererseits eingefügt sind.
    '»"9885/0543
  6. 6) Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Untergruppen A4, B. und C4, die von Spulen gebildet werden, die von den die Untergruppen der ersten und zweiten Gruppen bildenden Spulen verschieden sind, ebenfalls jeweils in Sternform mit drei ersten Klemmen R, S, T verbunden sind.
    in9885/0543
DE19732332769 1972-06-27 1973-06-27 Für zwei Drehzahlen polumschaltbare Zweischicht-Drehstromwicklung für einen elektrischen Motor Withdrawn DE2332769B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7223189A FR2191323B1 (de) 1972-06-27 1972-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2332769A1 true DE2332769A1 (de) 1975-01-30
DE2332769B2 DE2332769B2 (de) 1980-07-31

Family

ID=9100892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19732332769 Withdrawn DE2332769B2 (de) 1972-06-27 1973-06-27 Für zwei Drehzahlen polumschaltbare Zweischicht-Drehstromwicklung für einen elektrischen Motor

Country Status (5)

Country Link
CH (1) CH590579A5 (de)
DE (1) DE2332769B2 (de)
FR (1) FR2191323B1 (de)
GB (1) GB1441161A (de)
IT (1) IT989492B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE2925798A1 (de) * 1979-06-26 1981-02-05 Od Polt Institut Polumschaltbare dreistraengige zweischichtenwicklung eines elektromotors mit zwei drehzahlstufen

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2506573B1 (de) * 1975-02-17 1976-10-21 Siemens Ag Polumschaltbare drehstromwicklung
US4772842A (en) * 1986-03-25 1988-09-20 Siemens Aktiengesellschaft Drive arrangement with a three-phase motor
DE3814244A1 (de) * 1987-07-23 1989-02-16 Siemens Ag Schaltungs- und wicklungsanordnung fuer eine mehrphasige elektrische drehfeldmaschine
AT402244B (de) * 1989-12-22 1997-03-25 Elin Energieversorgung Aussenpol-wechselstrommaschine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB922009A (en) * 1959-12-09 1963-03-27 Ass Elect Ind Improvements in dynamo-electric machines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE2925798A1 (de) * 1979-06-26 1981-02-05 Od Polt Institut Polumschaltbare dreistraengige zweischichtenwicklung eines elektromotors mit zwei drehzahlstufen

Also Published As

Publication number Publication date
DE2332769B2 (de) 1980-07-31
IT989492B (it) 1975-05-20
GB1441161A (en) 1976-06-30
FR2191323B1 (de) 1978-03-03
FR2191323A1 (de) 1974-02-01
CH590579A5 (de) 1977-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2439443A1 (de) Verfahren zur bestimmung der wicklungsanordnung bei elektrischen induktionsmaschinen mit mehreren wahlweise umschaltbaren drehzahlen
DE2332769A1 (de) Elektromotor mit mehreren drehzahlen
DE3040471C2 (de) Polumschaltbare Dreiphasenwicklung nach dem Umgruppierungsprinzip
DE656277C (de) Polumschaltbare Zweischichtwicklung fuer das Polzahlverhaeltnis 2:3
DE512975C (de) Polumschaltung im Verhaeltnis 6:8 an einer 6 n-poligen Dreiphasenwicklung
DE1290242B (de) Elektrische Maschine mit veraenderlichem magnetischem Widerstand
DE670277C (de) Polumschaltbare Zweischichtwicklung fuer das Polzahlverhaeltnis 3:4
DE649068C (de) Laeufer fuer polumschaltbare Synchronmaschinen
AT229962B (de) Induktionsmaschine änderbarer Drehzahl
DE616768C (de) Im geradzahligen Verhaeltnis 2n:1 polumschaltbare, fuer die hoechste Polzahl ausgefuehrte, sechsphasig aufgeschnittene Dreiphasen-Zweischichtwicklung
DE508979C (de) Dreiphasenwicklung, an der durch Polumschaltung aus einer 6n-poligen Wicklung eine 2n-polige hergestellt ist
DE2503886A1 (de) Elektromotor mit mehreren drehzahlen
DE630598C (de) Gleichstrominfluenzmaschine
DE122369C (de)
DE1488263C (de) Polumschaltbar elektrische Dreipha sen Wechselstrommaschine
DE180696C (de)
AT220226B (de) Induktionsmaschine
DE272433C (de)
DE220490C (de)
DE268695C (de)
AT131470B (de) Wechselstrommotor für wirtschaftlichen Betrieb bei niedrigen Belastungen.
DE3029843C2 (de) Polumschaltbare Dreiphasenwicklung
DE893210C (de) Ein- und mehrphasige Frequenz- und Phasenwandlergruppe
DE1438566C (de) Umlaufende elektrische, polamplitudenmodulierte Maschine mit einer Dreiphasenwicklung
DE106680C (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8239 Disposal/non-payment of the annual fee