DE3225253C2 - Polumschaltbare Dreiphasenwicklung für gebrochene Polpaarzahlverhältnisse - Google Patents

Abstract

Bei der gewünschten Polpaarzahlkombination p ↓1/p ↓2 werden von den einzelnen Strängen der Erstpolpaarzahl p ↓1 jeweils diejenigen Spulen weggelassen, die im Spulenseitenstern für die Zweitpolpaarzahl p ↓2 einander überlappende Wicklungszonen bilden; die verbleibenden Spulen jedes Stranges für 2p ↓1 werden symmetrisch längs des Umfangs verteilt und gemäß (Formel) auf die in Dreifachstern/Dreifachstern geschaltete Grundwicklung und dazu parallel oder in Reihe angeschlossene Nullwicklungszweige N ↓1 für die Erstpolpaarzahl p ↓1 aufgeteilt, wobei zumindest ein Großteil der weggelassenen Spulen als zusätzliche Nullzweige für die zweite Polpaarzahl p ↓2 ausgebildet werden.

Description

beträgt, mit η = 1, 2, 3 ... (Fig. 1-12).

2. Polumschaltbare Dreiphasenwicklung für gebrochene Polpaarzahlverhältnisse p_t: p₂ mit in beiden Polzahlstufen wirksamen, je zu einem Drittel allen drei Wicklungssträngen zugeordneten und in Dreifachstern/ Dreifachstern geschalteten Grundwicklungszweigen sowie nur in einer Polzahlstufe wirksamen NuIl-

wicklungszweigen, von denen die für die Zweitpolpaarzahl p₂ wirksamen Nullwicklungszweigc N₂ aus bei der Erstpolpaarzahl p_x unberücksichtigt gelassenen Spulenseiten gebildet und für die Erstpolpaarzahl />, die Wicklungsspulen in gleichphasige Wicklungszweige je Strang aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß für beliebige gebrochene Polpaarzahlverhältnisse mit einer durch drei teilbaren Erstpolpaarzahl />, bei der Aufteilung der Spulen auf die einzelnen Wicklungszweige diejenigen Spulen in jedem Strang unberücksich-

tigt gelassen werden, die im Spulenseitenstem für die Zweitpolpaarzahl p₂ einander überlappende Wicklungszonen bilden würden und die übrigen Spulen jedes Stranges für die Erstpolpaarzahl p, symmetrisch längs des Umfangs des Spulenseitensterns verteilt gruppiert sind und daß mindestens ein Teil dieser unberücksichtigt gebliebenen Spulen als Nullwicklungszweige N₂ bei der nicht durch drei teilbaren Zweitpolpaarzahl p₂ vorgesehen sind, wobei der Anteil xder bei der Erstpolpaarzahl p, zu berücksichtigenden Spulen

beträgt, mit η 1, 2, 3 ... (Fig. 13-18).

3. Polumschaltbare Dreiphasenwicklung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine derartig verschachtelte Wicklungsanordnung, daß die Oberschichtspulenseiten in allen geradzahlig numerierten Nuten in der einen (positiven) und in allen ungeradzahlig numerierten Nuten in der entgegengesetzten (negativen) Richtung stromdurchflossen sind (Fig. 7 bis 12).

Die Erfindung betrifft eine polumschaltbare Dreiphasenwicklung für gebrochene Polpaarzahlverhältnisse Pi: p₂ mit in beiden Polzahlstufen wirksamen, je zu einem Drittel allen drei Wicklungssträngen zugeordneten

so und in Dreifachstern/Dreifachstern geschalteten Grundwicklungszweigen sowie nur in einer Polzahlstufe wirksamen Nullwicklungszweigen, von denen die für die Zweitpolpaarzahl p₂ wirksamen Nullwicklungszweige N₂ aus der Erstpolpaarzahl p, unberücksichtigt gelassenen Spulenseiten gebildet und für die Erstpolpaarzahl p, die Wicklungsspulen in gleichphasige Wicklungszweige je Strang aufgeteilt sind. Bei solchen, aus der DE-AS 28 42 286 bekannten Dreiphasenwicklungen lassen sich nur Polpaarzahlverhält-

nisse />,: p₂ = (3 m± 1): 3 η erreichen, wobei m und η ganze Zahlen 1,2,3... bedeuten. Die Erstpolpaarzahl p, ist dabei nicht durch drei teilbar, die Zweitpolpaarzahl p₂ dagegen stets durch drei teilbar. Für die nicht durch drei teilbare Erstpolpaarzahl p_x = 3 m ± 1 ist bei jedem Wicklungsstrang stets eine längs des Umfanges symmetrisch gruppierte und regulär in erstpolzahlabhängige gleichphasige Wicklungszweige aufteilbare Verteilung der Spulen vorgesehen. Bei der durch drei teilbaren Zweitpolpaarzahl p₂ = 3n werden die den einzelnen Wicklungs-

strängen der Erstpolpaarzahl p, = 3 m ± 1 zugehörenden Spulen hinsichtlich ihrer Phasenlage bei der Zweitpolzahl 2 p₂ lückenlos und überlappungsfrei auf den gesamten Umfang des Spulenseitensterns aufgefächert, anhand dessen die einzelnen Wicklungsspulen bzw. Spulengruppen sektorweise den verschiedenen Grund- und Nullwicklungszweigen zugeordnet werden. Aufgrund der dreizonigen Wicklungskonfiguration bei p, = 3 η ergeben sich bei diesen bekannten Wicklun-

gen für die durch drei teilbare Polpaarzahl vollsymmetrische Durchflutungsverläufe nur bei Durchmesserspulen für diese Polzahlstufe. Bei anderen Spulenschrittweiten, d. h. gesehnten Spulen, werden fürp₂ = 3 η im allgemeinen nur einachsig symmetrische Durchflutungspolygone bzw. bei Dreizonenwicklungen oder bei strangvcrschachtelten Wicklungen mit 2 π/3 breiter Wicklungszonenerstreckung für die nicht durch drei teilbare Frstpol-

paarzahl nur dreiachsig periodische Görgespolygone bei p₂ = 3 η erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorteilhafte Dreifachstern/Dreifachsternschaltung der Grundwicklungszweige auch bei beliebigen, gebrochenen Polpaarzahl Verhältnissen zu ermöglichen, bei denen keine der beiden Polpaarzahlen durch drei teilbar ist. Daneben soll bei Polzahlkombinationen mit einer durch drei teilbaren Polpaarzahl auch bei Verwendung gesehnter Spulen mit beliebigen Spulenschrittweiten ein jeweils symmetrischer und gleichmäßiger Durchflutungsver!auf erzielt werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei gebrochenen Polpaarzahlverhältnissen, bei denen keine der Polpaarzahlen durch drei teilbar ist, durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Dabei tunn von der einen oder anderen Polpaarzahl als Erstpolpaarzahl ausgegangen werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei den übrigen gebrochenen Polpaarzahlverhältnissen, bei denen eine Polpaarzahl durch drei teilbar ist, durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 2.

Die Aufteilung der aus Grund- und Nullwicklungszweigen zusammengesetzten Wicklungsstränge für die Erstpolpaarzahl pi kann in weiten Bereichen variieren. Die bei der Erstpolpaarzahl weggelassenen Spulen werden zumindest teilweise als zusätzliche Nullwicklungszweige N₂ für die Zweitpolpaarzahl p₂ ausgebildet.

Durch Parallel- und/oder Reihenschaltung der dabei im allgemeinen in beiden Polpaarzahlstufen vorhandenen Nullzweige an die Grundwicklung, gegebenenfalls in Verbindung mit einer in beiden Polzahlstufen unabhängig voneinander durchführbaren Strangverschachtelung der Wicklungszonen kann die Wicklung nach der Erfindung vielfältigen Anforderungen an das Betriebsverhalten der Maschine angepaßt werden.

Eine besonders günstige Durchflutungssymmetrie in beiden Polpaarzahlstufen läßt sich durch derart verschachtelte Wicklungsanordnungen erreichen, bei denen die Oberschichtspulenseiten in allen geradzahligen Nuten positiv und in allen ungeradzahligen Nuten negativ stromdurchflossen sind.

Bei gebrochenen Polpaarzahlverhältnissen mit nicht durch drei teilbaren Polpaarzahlen p\ und p₂ ergeben sich, je nachdem, von welcher der beiden Polpaarzahlen als Erstpolpaarzahl ausgegangen wird, verschiedenartige Lösungen für Dreiphasenwicklungen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Man kann dabei jeweils von in bekannter Weise symmetrisch gruppierten Sechszonen- oder Dreizonenwicklungen oder von strangverschachtelten Wicklungsanordnungen ausgehen. Nullwicklungszweige, die in Reihenschaltung zur Grundwicklung angeordnet sind, können in ihrer Phasenlage dabei von der Phasenlage der Grundwicklungszweige abweichen.

Bei gebrochenen Polpaarzahlverhältnissen, bei denen eine der Polpaarzahlen durch drei teilbar ist, wird im Gegensatz zu den bekannten Dreiphasenwicklungen mit in Dreifachstem/Dreifachstem geschalteter Grundwicklung nicht von einer symmetrischen Wicklungsverteilung für die nicht durch drei teilbare Polpaarzahl, sondem gemäß der Erfindung stets von einer solchen für die durch drei teilbare Erstpolpaarzahl ausgegangen.

Einige Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert. Es zeigen für eine 10/8polige Dreiphasenwicklung für NZ = 120 Nuten (1. Beispiel)

Fig. 1 bis 3 Nutensterne mit der Phasenlage der einzelnen als Ausgangsbasis dienenden lOpoligen Wicklungsstränge bei der zweiten Polzahlstufe 2p₂ = 8, Fig. 4 die Phasenlage bei Ip₂ = 8 der bei Ip_x = 10 weggelassenen Spulen,

Fig. 5 das vollständige Wicklungsschaltbild der Dreiphasenwicklung nach Fig. 1 bis 4 in zwei Ausführungsbeispielcn,

Fig. 6 die räumliche Spulenverteilung für je einen Strang U\o, U% und

Tabelle I Wicklungsfaktoren, Oberwellenstreufaktoren und Luftspaltflußdichteverhältnissen für verschiedene Spulenschrittweiten;
für eine andere Wicklungsvariante für die gleiche Nutenzahl und Polzahlkombination (2. Beispiel)

F i g. 7 bis 10 lOpolige Nutensterne für die hier als Ausgangsbasis dienenden 8poligen Wicklungssiränge sowie die bei 2 p, = 10 weggelassenen Spulen,

Fig. 11 das vollständige WickJungsschaltbild der Dreiphasenwicklung nach Fig. 7 bis 10, Fig. 12 die zugehörige räumliche Spulenverteilung für je einen Strang Ug, U\_a und

Tabelle II entsprechende technische Daten für diese Wicklung;
für eine 12/lOpoIige Dreiphasenwicklung für 90 Nuten (3. Beispiel)

Fig. 13 bis 16 lOpolige Nutensterne für die 12poligen Wicklungsstränge und für die bei 2P₁ = 12 weggelassenen Spulen, Fig. 17 die vollständige Schaltung dieser Dreiphasenwicklung,

Fig. 18 die zugehörige räumliche Spulenanordnung für je einen Strang U\₂, {/,o und

Tabelle III entsprechende technische Kenndaten hierzu.

Als Ausgangsbasis für das 1. Beispiel einer 10/8poligen Dreiphasenwicklung für NZ = 120 Nuten dient eine konventionelle 2/7, = lOpolige Sechszonenwicklung mit jeweils

_ NZ _ 120 _ „

"" 6p, 6-5

nebeneinanderliegenden Spulenseiteu je Pol und Strang, die von Pol zu Pol entgegengesetzt stromdurchflossen sind (+, - Vorzeichen) vgl. Fig. 6, obere Zeile (U₁₀).

In den Fig. 1 bis 3 ist die jeweilige Phasenlage aller die Stränge U_w, V_w, W_m bildenden Spulen für die Zweitpolzahl 2/j₂ = 8 dargestellt.

Die bei der Erstpolzahl 2 p, = 10 vorhandene Zonenbreite 60° el verringert sich bei der Zweitpolzahl gemäß

dem Polzahlverhältnis 8/10 auf/ = 60° ■ — = 48° el. Dabei folgen die einzelnen Wicklungszonen im Abstand 180°·— = 144° el bzw. 144°-180°= -36° el aufeinander. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 1 Tür die beiden ersten

Bei der zweiten Variante sind sie mit η»_λ.₃ = - w_sp ausgeführt und bilden die gestrichelt angedeuteten, in Reihe

Wicklungszonen eingetragen, die aus den Spulen 1, 2, 3 und 4 (Zonenachse I) bzw. -13, -14, -15 und -16 (Zonenachse II) gebildet sind.

Ausgehend von dieser konventionellen Sechszonenwicklung bei Ip₁ = 10 sind die Zonenbreiten bei Ip₁ = 8 größer als ihr Winkelabstand, so daß sich jeweils Überlappungsbereiche von Ü = 12°ergeben, was einer Nut entspricht.

Die Phasenlage dieser insgesamt zehn Überlappungszonen je Strang ist bei jedem der drei Stränge unterschiedlich, wie es aus den F i g. 1 bis 3, z. B. für die Spulen 1,-16 (Strang U₁₀) bzw. 60, -45 (Strang V₁₀) sowie 92, -77 (Strang W₁₀) ersichtlich ist.
Damit die für eine Dreifachstern/Dreifachsternschaltung notwendige Aufteilung in neun Wicklungszweige,

ι ο von denen jeweils drei Wicklungszweige ein gleichwertiges symmetrisches Dreiphasensystem für die Zweitpolzahl 2p₂ = 8 bilden sollen, möglich wird, werden entsprechend der Erfindung für den Ip_x = lOpoligen Betrieb alle in den Fi g. 1 bis 3 jeweils durch einen Kreis gekennzeichneten Spulen weggelassen, die bei Ip₂ = 8 zu Überlappungszonen führen würden. Somit umfaßt dann jede Wicklungszone statt der konventionellen vier Spulen erfindungsgemäß nur drei Spulen. Die bei der Erstpolzahl 2 p, = 10 jeweils weggelassenen zehn Spulen, nämlich die Spulen 4, -16,28, -40,52, -64,76, -88,100, -112 vom Strang U_i0 bzw. 12, -24,36, -48,60, -72,84, -96, 108, -120 vom Strang V_xo bzw. -8,20, -32,44, -56,68, -80,92, -104 und 116 vom Strang W_w weisen insgesamt gemäß Fig. 4 für die Zweitpolzahl Ip₇ = 8 die gleiche Phasenlage wie die »reduzierten« Stränge U\₀, V_t0, ^ww nach Fig. 1 bis 3 auf. Wie es in Fig. 1 bis 4 angegeben ist, lassen sich die jeweils 30strahligen symmetrischen Sterne im Verhältnis φ : φ = 9 : 1 auf Grundwicklungs- (%&?> ME, HOHL) und Nullzweige ( ) aufteilen.

Das in Fig. 5 gezeigte vollständige Schaltbild dieser Wicklung enthält zwei Varianten. An die in Dreifachstern/Dreifachstern geschaltete Grundwicklung G sind nur bei 2p_x = 10 wirksame W₁ -Nullzweige in Reihe geschaltet, deren Spulen nur ein Drittel der Windungszahl der Spulen der Grundwicklung aufweisen, d. h.

w,v ι = - w_sp. Die Grundwicklung G und die Nullzweige N_x sind gemäß den F i g. 1 bis 3 aus den Spulen der redu-

zierten Stränge i/io, V\o, ^io gebildet. Die fur 2p_x = 10 weggelassenen und in Fig. 4 gezeigten Spulen werden in gleicher Weise aufgeteilt und als zusätzlicher, nur für Ip₁ = 8 wirksamer paralleler N_2x -Nullzweig mit w_N2 = w_sp an die Grundwicklung G angeschlossen. Bei der ersten Variante s^;nd die Spulen -32, -72, -112 weggelassen.

geschalteten N₂₂-Nullzweige für die Zweitpolzahl Ip₂ - 8.

Die erste Variante ergibt bei der Zweitpolzahl Ip₂ = 8 eine wirksame Strangwindungszahl m>₈ ι = 9 w_sp und die

zweite Variante eine wirksame Strangwindungszahl w_8i2 = 9- w_sp. Für beide Varianten beträgt bei der Erstpolzahl

Ip_x = 10 die wirksame Strangwindungszahl »ίο= 10 w_sp(w_sp bedeutet dabei die Spulenwindungszahl bei den drei Grundwicklungszweigen bzw. bei den dazu parallelgeschalteten N₂-Nullzweigen).

in Reihe zu den Grundwicklungszweigen liegen bei beiden Varianten die N₁ -Nullzweige für die Erstpoizahl wp_x = 10 bzw. die jV₂₂-NulIzweige für die Zweitpolzahl 2p₂ = 12, welche jeweils Spulen mit w_ip/3 Windungszahlen aufweisen.

Die räumliche Spulenverteilung in den Nuten 1 bis 120 ist fur jeweils einen Wicklungsstrang U₁₀ und t/₈ fur beide Polzahlen in F i g. 6 gezeigt. Für den Strang t/₈ ist auch die Zugehörigkeit der Wicklungszweige der Stränge £/,₀, V₁₀ und W_x0 bei der Erstpolzahl wp, = 10 angegeben. Mit Kreisen (O) sind dabei die bei 2p_x = 10 weggelassenen und zu den /V₂i-Nullzweigen für2/>₂ = 8 in F ig. 5 gehörigen Spulenseiten gemäß F ig. 4 gekennzeichnet. Die

bei i/g für die Nut 72 gestrichelt angedeutete zum Nullzweig N₁₂ gehörende Spule (-7? ist nur bei der zweiten

Variante vorhanden.

Die beiden anderen Stränge V_x0, W₁₀ bzw. V_%, W_g sind gegeneinander und gegenüber t/₁₀ bzw. i/_g um jeweils ein Drittel des Umfanges versetzt und in gleicher Weise aufgebaut.

Die sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Spulenschrittweite ergebenden Wicklungsfaktoren ^₀, & "^nd Oberwellenstreufaktoren σ_ο10, a_o% sowie die Luftspaltflußdichteverhältnisse B₁₀ZBg für beide Varianten sind in der Tabelle I zusammengestellt.

Im lOpoligen Betrieb ergeben sich bei der von Pol zu Pol gleichbleibenden Spulenverteilung nach Fig. 6 vollsymmetrische Durchflutungsverläufe mit sechs- bzw. zwölfeckigen Görgespolygonen. Im 8poligen Betrieb ergeben sich dagegen wegen derjeweils unterschiedlich verteilten vier bzw. fünf Spulen je Pol und Strang nach Fi g. 6 von Pol zum Pol geringfügig unterschiedliche Durchflutungsverläufe. Wie bei einer Bruchlochwicklung werden SGinit im 8poligen Betrieb neben geradzahligen auch subharmonische Oberwellen, d. h. unterlagerte 2- und 4polige Durchflutungswellen, angeregt.

Die aus den in bekannter Weise erstellbaren Durchflutungspolygonen errechneten und in Tabelle 1 angegebenen fiktiven Oberwellenstreufaktoren a_of gelten unter der Annahme durchwegs gleicher Zweigströme. In Wirklichkeit werden beim 8poligen Betrieb die subharmonischen und geradzahligen Oberwellen sowohl durch den Läuferkäfig als auch die Parallelzweige der Wicklung gedämpft, so daß sich ungleiche Zweigströme und damit günstigere Oberweilenstreufaktoren als die errechneten ergeben. Es sei in diesem Zusammenhang auf die Veröffentlichung »Symmetrie von Mehrphasenwicklungen mit unterschiedlich gruppierten Parallelzweigen oder Wicklungssträngen« in den Siemens-Forschungs- und Entwicklungs-Berichten, Band 6 (1977), Nr. 4, Seiten 211 bis 219 hingewiesen, wo dargelegt ist, daß ungleiche Zweigströme immer dann auftreten, wenn von einer

vollständigen Wicklung einzelne Zweige ausfallen oder weggelassen werden, ferner bei gemischten Reihen-Parallelschaltungen mit unterschiedlichen Spulendurchflutungen, z. B. bei polumschaltbaren Wicklungen mit

Nullzweigen in Reihenschaltung mit einer Nullzweigspulenwindungszahl w_N( —j ¥ - w_a.

Beim zweiten Beispiel einer Dreiphasenwicklung für ebenfalls NZ = 120 Nuten und gleicher Polzahlkombination wird umgekehrt von einer Ip_x = 8poligen strangverschachtelten Sechszonenwicklung mit

7 = Iß = ^ = 5 Nuten je Pol und Strang

<7n Iß ^ 6 pi 6 · 4

ausgegangen. Die Strangverschachtelung ist hierbei so vorgenommen, daß die oberschichtseitigen Spulenseiten in allen ungeradzahligen Nuten positiv und in allen geradzahligen Nuten negativ stromdurchflossen sind, vgl. Fig. 12. Um die zur regulären Wicklungsaufteilung erforderlichen überlappungsfreien Nutensterne für die Zweitpolzahl 2 P₂ = 10 zu erhalten, werden von jeder 8poligen Wicklungszone die beiden Randspulen weggelas- ι ο sen. Die Phasenlage der in den drei Strängen i/g, Vg und W₈ verbleibenden Spulen bei 2p₂ = 10 ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. Die in den genannten Strängen bei der Erstpolzahl Ip_x = 8 weggelassenen Spulen, nämlich die Spulen 7,-14,-22,29,37,-44,-52,59,67,-74,-81,89,97,-104,-112,119 vom Strang i/g bzw.-2.9,17,-24, -32,39,47, -54, -62,69,77, -84, -92,99,107, -114 vom Strang \\ bzw. -4, -12,19,27, -34, -42,49,57, -64, -72,79,87, -94, -102,109,117 vom Strang W_% ergeben gemäß Fig. 10 insgesamt die gleiche lOpolige Phasenlage wie die im Verhältnis 3 :5 reduzierten Stränge Ug, Vg und W_% gemäß den Fi g. 7 bis 9. Die Zuordnung zu den G-Grundwicklungs- und den 8poligenW,-Nullzweigen bei der Erstpolzahl 2 p_x = 8 läßt sich gemäß den Fig. 7 bis 9 mit G : N_x = φ : ψ = 90° : 30° = 3 : 1 vornehmen.

In gleicher Weise wie die Spulenseitensterne nach F i g. 7 bis 9 läßt sich auch der hierzu gleichphasige lOpolige Spulenseitenstern für die Gesamtheit aller bei der Erstpolzahl Ip_x = 8 entfallenden Spulen unterteilen. Die hier auf die Sektoren φ entfallenden Spulen werden für die ^-Nullzweige bei Ip₂ = 10 benutzt, und die auf die Sektoren ψ entfallenden Spulen werden weggelassen. Somit ergibt sich das in Fig. 11 gezeigte Schaltbild der vollständigen Wicklung. Die Grundwicklung ist in Dreifachstern/Dreifachstern geschaltet, zu der in Reihe die Nullzweige /V| und TV₂ aus Spulen mit jeweils w_NX = w_N2 = - w_sp Windungszahlen für beide Polzahlstufen angeschlossen sind.

Von den 120 Nuten sind insgesamt nur 108 mit Spulen belegt. Im Ip_x = 8poligen Betrieb sind davon die 54 Spulen der Grundwicklung G und 18 Spulen der N_x -Nullzweige stromführend, d. h. 72 Spulen von den insgesamt 108 vorhandenen, also nur 66,66% (bezogen auf 120 Nuten sogar nur 60%). Im Vergleich mit dem ersten Beispiel nach Fig. 1 bis 6 ergibt sich hierdurch zwar eine ungünstigere Maschinenausnutzung im 8poligen Betrieb, dafür wiederholt sich die Spulenseitenanordnung für jedes Polpaar in gleicher Weise, wie es in Fig. 12 fürjeweils einen Wicklungsstrang U% und £/,₀ dargestellt ist, so daß sich in beiden Polzahlstufen jeweils ein vollsymmetrischer Durchflutungsveriauf ergibt, der bei insgesamt sehr niedrigerem Oberwellengehalt frei von subharmonischen Oberwellen ist. Die bei Ip_x = 8 weggelassenen bzw. bei 2 P₂ = 10 zu den Nullzweigen N₂ gehörigen Spulenseiten sind in Fig. 12 durch Kreise gekennzeichnet. Im lOpoligen Betrieb sind - ebenso wie beim ersten Beispiel nach Fig. 1 bis 6 - insgesamt 90 Spulen (54 von der Grundwicklung und 36 von dem Nullzweig

N₂) stromführend. An Stelle der in Fig. 11 gezeigten Reihenschaltung bei den Spulen mit - w_sp für die nur bei 2p_x = 8 bzw. Ip₂ = 10 wirksamen Nullzweige ./V] bzw. N₂ können auch jeweils zwei parallele Nullzweige mit einer Spulenwindungszahl - w_sp vorgesehen werden (w_sp = Spulenwindungszahl der Grundwicklung).

In der Tabelle II sind in Abhängigkeit von verschiedenen Spulenschrittweiten die Wicklungsfaktoren, die aus den jeweiligen, in bekannter Weise ermittelbaren symmetrischen Görgespolygonen errechneten Oberwellenstreufaktoren σ_ο8, o₀w sowie die Luftspaltflußdichteverhältnisse 5₈/5₁₀ zusammengestellt.

Das 3. Beispiel nach den Fig. 13 bis 18 betrifft eine 10/12polige Dreiphasenwicklung für NZ = 90 Nuten, bei der im Gegensatz zu den aus der DE-PS 26 29 462 bekannten Wicklungen von einer 6zonigen Wicklungsverteilung für die durch drei teilbare Polzahlstufe 2p, = 12 ausgegangen wird. Dadurch ist unabhängig von der Spulenschrittweite in jedem Fall ein vollsymmetrischer 12poliger Durchflutungsveriauf erreicht, im Gegensatz zu den bekannten 12/10poligen Wicklungen, bei denen sich ein solcher nur bei Durchmesserspulen für die durch drei teilbare Polpaarzah! ergibt. Bei anderen Spulenschrittv/eiten erhält man normalerweise einachsige Görgespolygone und nur für die Sonderfalle einer Dreizonenwicklung bzw. einer durch Strangverschachtelung auf 2 n/l aufgefächerten Zonenbreite, bei der dort nicht durch drei teilbaren Ausgangspolpaarzahi 2 p, = 10 dreiachsig periodische Görgespolygone.

Die Dreiphasenwicklung weist für

Ip_x = 12, q_n = ^- = -^₇ = 2,5 Nuten je Pol und Strang
op_x 6 ■ 6

auf, die bei konventioneller Ausfuhrung aus Spulengruppen mit abwechselnd zwei und drei Spulen gebildet sind, vgl. Fig. 18, Strang U_n-

Damit für jeden i2poligen Strang Un, Vn, W_x2 bei Ip₂ = 10 überlappungsfreie Spulenseitensterne entsprechend den Fig. 13,14,15 erhalten werden, muß die Zahl der in der 12poligen Wicklungsstufe verwendeten Spulen im Verhältnis 3 : 5 reduziert werden, indem von jeder Wicklungszone eine Spule weggelassen wird, so daß 12polige Wicklungszonen mit abwechselnd zwei positiv und einer negativ durchflossenen Spule verbleiben. Diese reduzierten 12poligen Stränge lassen sich vollständig den neun Wicklungszweigen der in Dreifachstern/ Dreifachstern geschalteten G-Grundwicklung gemäß den Fig. 13, 14, 15 zuordnen.

GemäßFig. 16 können die beijedem Strang der Erstpolzahl 2p, = 12 weggelassenen Spulen in analoger Weise wieFig. 13 bis 15 unterteilt und als nur bei Ip₂ = lOpoligem Betrieb wirksame parallele Nullzweige N₇ betrie-

10

20 25 30 35 40

ben werden. Eine vollständige Schaltung einer solchen Wicklung mit durchwegs identischen Spulen ist in F i g. 17 angegeben. Die wirksamen Strangwindungszahlen sind in beiden Polzahlstufen gleich und betragen

Für die Stränge U_X2 und CZ₁₀ ist in F i g. 18 die räumliche Spulenseitenverteilung angegeben. Im übrigen gilt das bereits zu den Fig. 6 und 12 Gesagte auch hier.

In Tabelle II sind wiederum für verschiedene Spulenschrittweiten die Wicklungsfaktoren, Oberwellenstreufaktoren und Luftspaltflußdichteverhältnisse zusammengestellt.

Die Oberwellenstreufaktoren sind dabei aus den Görgespolygonen errechnet, die in beiden Polzahlstufen eine dreiachsig symmetrische Gestalt haben, was für 2p₂ = 10 von der dreizonigen Wicklungsverteilung nach F i g. 13 bis 16 und für 2 p_x = 12 von der Halblochwicklung herrührt. Bei einer Ganzlochwicklung würden sich sechsachsige Görgespolygone ergeben.

In der anhand der ersten beiden Beispiele erläuterten Weise lassen sich Dreiphasenwicklungen für beliebige, gebrochene Polpaarzahlverhältnisse mit nicht durch drei teilbaren Polpaarzahlen ausführen, wobei man jeweils von einer symmetrischen Wicklungsverteilung sowohl yon der einen als auch der anderen Polpaarzahi ausgehen kann. Bei Polzahlkombinationen mit einer durch drei teilbaren Polpaarzahl (3. Beispiel) dient diese als Ausgangspolpaarzahl p_x, und man sieht eine symmetrische Wicklungsverteilung für die durch drei teilbare Polpaarzahl vor.

Der Anteil χ der bei der Ausgangspolpaarzahl p\ zu berücksichtigenden Spulen ergibt sich aus der Forderung nach einem überlappungsfreien Spulenseitenstern für jeden Ip_x -poligen Wicklungsstrang bei der Zweitpolpaarzahl p₂ gemäß:

χ π/3

— ■ 2 ρ_χ = 2 π bzw. n

2π

notwendige Auffächerung auf die
gesamte Peripherie

Zahl der Wicklungszonen
^L Änderung der Zonenbreite
Ursprüngliche Zonenbreite bei 2p_x
^L zu berücksichtigender Anteil

d. h. χ = —- bzw. —-. Die restlichen Spulen werden bei Ip_x weggelassen und zumindest teilweise als NuII- p2 p2

zweige N₂ für die Zweitpolpaarzahl verwendet.

Im ersten Beispiel betrug/?₂ = 4 und damit das Aufteilungsverhältnis χ — 3/4, im 2. und 3. Ausführungsbeispiel war P₁ = 5, und das dortige Aufteilungsverhältnis betrug χ = 3/5.

Die Zuordnung der bei der Ursprungspolpaarzahl verbleibenden Spulen (Anteil x) zu den drei Wicklungszweigen der in Y³ZY³ geschalteten Grundwicklung sowie zu den bei P₂ unwirksamen Nullzweigen N_x erfolgt analog zu DE-PS 26 29 462 bzw. DE-PS 28 42 286 gemäß

G +N

45 50 55 60

worin t ein ganzzahliger Teiler von 2p_x ist und G ein Vielfaches von drei ist.

Beim ersten Ausführungsbeispiel war 2p_x = 10, und es betrug G : N_x = φ : ψ = 9 : 1; eine Aufteilung mit G: N_x =6:4 wäre ebenfalls möglich gewesen. Beim zweiten Beispiel war 2 p_x = 8, und das Aufteilungsverhältnis betrug G: N_x =6 :2. Beim dritten Beispiel beträgt 2/», = 12 und der verbleibende Wicklungsteil wird vollständig der Grundwicklung G zugeordnet, d. h. N_x = 0.

Durch wahlweise Parallel- oder Reihenschaltung der u. a. bei beiden Pclzahlstufen vorhandenen Nullzwcigc N_x und N₂ läßt sich die polumschaltbare Dreiphasenwicklung nach der Erfindung vielfältig abwandeln und anpassen. Neben den besonders einfachen Schaltungen auf nur sechs Klemmen bei in Y³ZY³ geschalteter Grundwicklung können daher auch - insbesondere für Fälle mit großer Polzahlspreizung - analog zu DE-PS 26 29 462 Schaltungsvarianten mit in A/A³ oder YIA³ geschalteter Grundwicklung ausgeführt werden.

Weitere vielfältige Variationsmöglichkeiten sind durch Strangverschachtelung der Wicklungszonen gegeben, was unabhängig voneinander bei beiden Polzahlstufen möglich ist. Hinsichtlich derDurchflutungssymmetrie in beiden Polzahlstufen besonders günstig erweisen sich dabei solche Verschachtelungen, bei denen die Oberschichtspulenseiten in allen geradzahlig numerierten Nuten positiv und in allen ungeradzahlig numerierten Nuten negativ Stromdurchflossen sind, siehe das 2. Beispiel (Fig. 7 bis 12).

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Tabelle I

(10/8polig, NZ = 120) Fig. 5

	_ ;8	1-15	1-14	- no
1-17	1-16	0,9440	0,9689	1-13
0,8464	0,9029	0,008	0,014	0,9773
0,021	0,009	0,8533	0,8412	0,021
0,8533	0,8600	0,038	0,063	0,8179
0,049	0,051	1,017	0,977	0,069
1,134	1,070	0,8430	0,8291	0,941
0,8430	0,8477	0,055	0,063	0,8062
0,062	0,049	1,042	0,998	0,066
1,162	1,095		0,962

2 P₁ = 10 für beide Varianten

Variante 1 Wm : W₁ = 10 : 9

Variante 2 W₁₀ : W₈ = 10 : 9 1/3

*) llktivc Werte (lur gleiche Zweigströme).

Tabelle II

(8/lOpolig, NZ = 120) Fig.

Spulenschritt

1-12

1-13

1-14

1-15

2 Ρί =8	0,8609 0,0111	0,8962 0,0088	= ΓΙ2 + —	0,9218 0,0111	0,9372 0,0057
σ,, ι ο	0,8952 0,0169 0,9617	0,9029 0,0089 0,9927	1-9	0,8952 0,0169 1,030	0,8721 0,0112 1,075
Tabelle III (12/lOpolig, NZ =	90) Fig. 17		0,9909 0,0176
	Spulenschritt	0,8186 0,041 0,991		^ _ £v
	1-10	Blatt Zeichnungen		1-8
Ipx = 12 in	0,9476 0,042		0.9909 0.0176
	0,8312 0,102 1,053		0,7811 0.108 0,946
	Hierzu 12

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Polumschaltbare Dreiphasenwicklung fur gebrochene Polpaarzahlverhältnisse /;,: P₂ mit in beiden PoI-zahlstufen wirksamen, je zu einem Drittel allen drei Wicklungssträngen zugeordneten und in Dreifachstem/ Dreifachstern geschalteten Grundwicklungszweigen sowie nur in einer Polzahlstufe wirksamen Nullwicklungszweigen, von denen die für die Zweitpolpaarzahl p₂ wirksamen Nullwicklungszweige N₂ aus bei der Erstpolpaarzahl p, unberücksichtigt gelassenen Spulenseiten gebildet und für die Erstpolpaarzahl p, die Wicklungsspulen in gleichphasige Wicklungszweige je Strang aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß für beliebige gebrochene Verhältnisse von nicht durch drei teilbaren Erst- und Zweitpolpaarzahlcn

ίο P₁, p₂ für die jeweilige Erstpolpaarzahl />, bei der Aufteilung der Spulen auf die einzelnen Wicklungszweige diejenigen Spulen in jedem Strang unberücksichtigt bleiben, die im Spulenseitenstem für die Zweitpolpaarzahl p₂ einander überlappende Wicklungszonen ergeben würden, und die übrigen Spulen jedes Stranges Tür die Erstpolpaarzahl />, symmetrisch längs des Umfangs des Spulenseitensterns verteilt gruppiert sind und daß mindestens ein Teil der für die Erstpolpaarzahl p, unberücksichtigt gelassenen Spulen als wirksame

Nullwicklungszweige N₂ für die Zweitpolpaarzahl p₂ vorgesehen sind, wobei der Anteil jeder bei der Erstpolpaarzahl P₁ zu berücksichtigenden Spulen