DE696881C - Wicklungsanordnung fuer einen aus zwei Wechselstromgeneratoren hoher Drehzahl bestehenden Maschinensatz zur Erzeugung einer durch UEberlagerung zweier periodisch abweichenden Spannungen gleicher Amplitude gebildeten mehrphasigen resultierenden Spannung - Google Patents

Description

Um Generatoren sehr hoher Drehzahl, insbesondere Turbogeneratoren, zur Erzeugung mehrphasiger Wechselströme normaler Frequenz verwenden zu können, wurde angeregt, periodisch abweichende Spannungen gleicher Amplitude von zwei solchen Generatoren zu überlagern und die dadurch entstehenden resultierenden Spannungen, welche sich in Umgrenzungskurven- einordnen, mit Hilfe einer Gruppe von Entladungsstrecken auf eine Ausgangsspannung zu bringen, welche die für den Verbraucherkreis erforderliche Netzfrequenz besitzt. Um mehrphasige resultierende Spannungen auf diese Weise zu bilden, wurde des weiteren vorgeschlagen, jeden Phasenstrang mindestens eines der beiden Generatoren in eine Anzahl von Teilsträngen zu unterteilen, die der Zahl der gewünschten Phasen der resultierenden Span-

ao nung entspricht, und paarweise je zwei den beiden Generatoren angehörige Teilstränge derart in Reihe zu schalten, daß die beiden überlagerten Spannungskomponenten in jedem Teilstrangpaar gegenüber einem anderen Paar eine bestimmte "Phasenverschiebung aufweisen, damit die gewünschte Phasenverschiebung der resultierenden Spannungen in Erscheinung tritt.

Hiernach verwendet man beispielsweise, wie Abb. 1 zeigt, für die Erzeugung einer zweiphasigen resultierenden Spannung zwei Einphasengeneratoren, deren Phasenstränge in zwei Teilstränge a_u h_t bzw. a₂, b₂ aufgeteilt sind, und schaltet den einen Teilstrang der ersten Maschine mit einem Teilstrang der zweiten Maschine gleichsinnig, den anderen Teilstrang der ersten Maschine aber mit dem anderen Teilstrang der zweiten Maschine in umgekehrter Richtung in Reihe, so daß die Wellen der beiden Spannungskomponenten des einen Teilstrangpaares gegenüber dem anderen um i8o° verschoben sind und sich daraus zwei resultierende Spannungen ergeben, die nur eine Phasenverschiebung von 90⁰

gegeneinander aufweisen, also einen Zweiphasenstrom erzeugen, der den Anoden des Umrichters zugeführt wird. An der Wirkung wird auch nichts geändert, wenn man in^ diesem Fall die beiden Teilstränge nur eines der beiden Generatoren entsprechend Abb. 2, z. B. des Generators 2, zu einem einzigen Strang doppelten Querschnitts vereinigt.

In ähnlicher Gesetzmäßigkeit kann man eine resultierende dreiphasige Ausgangsspannung erhalten, wenn die Phasenstränge von zwei Drehstromgeneratoren hoher Drehzahl in drei Teilstränge unterteilt werden und je Phase jeder Teilstrang des ersten Generators mit einem Teilstrang solcher Phase des zweiten Generators in Reihe geschaltet wird, daß die resultierenden Spannungen die gewollte Phasenverschiebung aufweisen. Eine dreiphasige resultierende Ausgangsspannung erao hält man, wenn jeder der drei Teilstränge jeder Phase des einen Drehstromgenerators abwechselnd mit einem Teilstrang jeder der drei Phasen des anderen Drehstromgenerators in Reihe geschaltet wird; denn die gegenseitige Verschiebung der resultierenden Ausgangsspannung um 120⁰ setzt voraus, daß die eine Komponente in der Phase unverändert bleibt, während die andere um 120⁰ und um 240⁰ verschoben werden muß. Dementsprechend gestaltet sich die Schaltung nach Abb. 3. Jeder Phasenstrang des Generators 1 ist in drei Teilstränge U₁, b_t und C₁ aufgespalten, ebenso jeder Phasenstrang des Generators 2 in drei Teilstränge a₂, Z?₂ und C₂. Der " 35 Teilstrang % der Phase o° ist mit dem Teilstrang a₂ der Phase o°, der Teilstrang b_t der Phase o° mit dem Teilstrang b₂ der Phase I2O° und der Teilstrang C₁ der Phase o° mit dem Teilstrang C₂ der Phase 240⁰ in Reihe geschaltet. An den Enden I_a, 1I₆ und III,. herrscht somit eine dreiphasige resultierende Ausgangsspannung. Ebenso sind die Teilstränge O₁, b_x und C₁ der Phase 120⁰ und der Phase 240⁰ des Generators 1 mit je einem Teilstrang der drei Phasen des zweiten Generators 2 in Reihe verbunden. Man erhält auf diese Weise für jede Phase drei in der Schwebung gleiche Strangpaare mit den Enden I_a, I₆, I₁, bzw. II_fl, H₆, II_C bzw. IH₀, IH₆, III_C. Diese sind jedoch in der Trägerphase verschieden, können also nicht unmittelbar parallel geschaltet werden, sondern sind zu getrennten Anoden des Umrichters zu führen, in welchem sie sich zu dem Dreiphasenstrom des Netzes zusammenschließen.

Auch bei .der Verwendung zweier Drehstromgeneratoren zur Erzeugung einer drei-" phasigen resultierenden Ausgangsspannung können gewünschtenf alls bei einem der beiden Generatoren diejenigen Teilstränge, welche vom Nullpunkt ausgehen, zu einem gemeinsamen Strang größeren Querschnittes zusammengefaßt werden.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, 'die, der gewünschten Phasenzahl der resul-■".tierenden Spannung entstehende Zahl von ',T.eilsträngen, welche zu einem Phasenstrang gehören, bei jedem Generator in eine gemeinsame Nut zu legen, obgleich dort in bezug auf die aus den überlagerten beiden Kornponenten resultierenden Ströme in den einzelnen Nuten Phasenunterschiede bestehen. Die Zulässigkeit dieser gemeinsamen Einschließung der Teilstränge in eine Nut beruht auf der Erkenntnis, daß sich relativ zu den Wicklungen jedes Generators die Wirkung der beiden Wicklungen des anderen heraushebt, weil von den letzteren, wie am deutlichsten Abb. ι erkennen läßt, die eine mit, die andere gegengeschaltet ist. Es ergibt sich also der große Vorteil, daß bei der Wicklungsanordnung nach der Erfindung der Einfluß der resultierenden Ströme auf den Induktor praktisch ausscheidet und keine Oberwellen dadurch entstehen. Die Rückwirkung ist also bei dem Aggregat nach Abb. 1 nicht größer als bei einem normalen Einphasengenerator, bei Anwendung von zwei Drehstromgeneratoren nicht größer als bei einem normalen Drehstromgenerator; denn auch dort verhalten sich die ausgleichenden gegenseitigen Einflüsse ebenso.

Wicklungstechnisch läßt sich nun dieser Erfindungsgedanke besonders zweckmäßig dadurch verwirklichen, daß man in beiden Fällen, d. h. sowohl bei den Einphasengeneratoren nach Abb. 1 als auch bei Drehstromgeneratoren nach Abb. 3, die Teilstränge in einer Zweischichtwicklung zusammenfaßt. Im ersten Fall kann dieses entsprechend Abb. i_a da-100 durch geschehen, daß jede Schicht der Zweischichtwicklung aus einem Leiter oder einer Spulenseite besteht und in jeder Nut die eine Schicht dem einen Teilstrang a_± bzw. a₂, die andere dem anderen Teilstrang b_x bzw. b₂ angehört, wobei in aufeinanderfolgenden Nuten die Zugehörigkeit der beiden Schichten zu den beiden Teilsträngen wechselt. Dieses setzt aber eine Wicklung mit Diametralschritt und gerader Nutenzahl je Pol und Phase voraus.

Will man jedoch von dieser Beschränkung befreit sein, also eine Wicklung erhalten, welche für beliebigen Wickelschritt und beliebige Anzahl von Nuten je Pol und Phase ausführbar ist, so benutzt man für Einphasengeneratoren eine Zweischichtwicklung gemäß der Anordnung nach Abb. I₆. Hier besteht jede Schicht aus zwei übereinanderliegenden Leitern oder Spulenseiten, welche den beiden 120, Teilsträngen a_t und b_± bzw. a₂ und b₂ zugeteilt sind. Je Nut ist dann die Zugehörigkeit

der beiden Leiter oder Spulenseiten zu den beiden Teilsträngen in der einen Schicht gegenüber der anderen vertauscht. Wenn entsprechend Abb. 2 bei dem einen Generator die Teilstränge zu einem einzigen Strang doppelten Querschnitts vereinigt sind, werden die Teilstränge des anderen in gemeinsame Nuten gelegt, ohne daß" dadurch an der gegenseitigen Kompensation der Rückwirkung etwas geändert wird.

Für Drehstromgeneratoren verwendet man eine Zweischichtwicklung, wie sie Abb. 3_S zeigt. Hierbei enthält jede Schicht drei übereinanderliegende Leiter oder Spulenseiten, welche den drei Teilphasensträngen O₁, b_x, C₁ bzw. a₂, b₂, C₂ zugeordnet sind/ und je Nut ist die Zugehörigkeit der drei Leiter oder Spulenseiten zu den drei Teilphasensträngen in der einen Schicht gegenüber der anderen vertauscht. Werden die vom Nullpunkt ausgehenden Teilstränge des einen Drehstromgenerators zu einem Teilstrang größeren Querschnitts vereinigt, so werden die Teilstränge des anderen Generators in die gleiche Nut gelegt und als Zweischichtwicklung ausgeführt. Es ist auch möglich, eine dreiphasige resultierende Ausgangsspannung durch zwei Drehstromgeneratoren zu erhalten, wenn der eine Teilstrang jeder Phase des einen Generators mit einem der drei Teilphasenstränge des anderen Generators in umgekehrter Richtung geschaltet wird. Dann gehen nur zwei Teilstränge des einen Generators vom Nullpunkt aus, die zu einem Teilstrang größeren Querschnitts vereinigt werden können, während in die gleiche Nut der getrennt bleibende dritte Teilstrang geringeren Querschnitts gelegt wird. Beide dieser Teilstränge abweichenden Querschnitts lassen sich dann auch als Zweischichtwicklung ausführen.

Die Tatsache, daß sich die Ströme in den in einer Nut liegenden Teilphasensträngen zwischen den beiden Generatoren zu Null ergänzen, würde auch bei jeder anderenPhasenzahl der resultierenden Spannungen in Erscheinung treten, wenn die Zahl der Teilstränge entsprechend gewählt und sinngemäß jeder Teilstrang der einen Maschine mit einem der anderen in Reihe geschaltet wird.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Wicklungsanordnung für einen aus zwei Wechselstromgeneratoren hoher Drehzahl bestehenden Maschinensatz zur Erzeugung einer durch Überlagerung zweier periodisch abweichenden Spannungen gleicher Amplitude gebildeten mehrphasigen resultierenden Spannung durch Reihenschaltung von je zwei den beiden Maschinen zugehörigen Teilsträngen, in welche jeder- Phasenstrang mindestens eines Generators entsprechend der gewünschten Phasenzahl der resultierenden Spannung aufgeteilt ist, um durch Generatoren hoher Drehzahl mit Hilfe von Entladungsstrecken mehrphasige Ausgangsspannungen normaler Frequenz hervorzurufen, dadurch gekennzeichnet, daß die der gewünschten Phasenzahl der resultierenden Spannung entsprechende Zahl vorf*Teilsträngen in gemeinsamen Nuten liegen.
2. 2. Wicklungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die je Phase in Teilstränge unterteilte Wicklung als Zweischichtwicklung ausgeführt ist.
3. 3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer zweiphasigen resultierenden Spannung durch zwei Einphasengeneratoren jede Schicht der Zweischichtwicklung aus einem Leiter oder einer Spulenseite besteht und in jeder Nut die eine Schicht 'dem einen Teilstrang (G₁ bzw. (J₂); die andere dem anderen Teil- , strang (b_t bzw. b₂) angehört, wobei in aufeinanderfolgenden Nuten die Zugehörigkeit der beiden Schichten zu den beiden Teilsträngen wechselt (Abb. i_a).
4. 4. Wicklungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer -zweiphasigen 'resultierenden Spannung durch zwei Einphasengeneratoren jede Schicht der Zweischichtwicklung aus zwei übereinanderliegenden Leitern oder Spulenseiten besteht, welche den beiden Teilsträngen (O₁ und b₁ bzw. a₂ und b₂) angehören, und daß je Nut die Zugehörigkeit der beiden Leiter oder Spulenseiten zu den beiden Teilsträngen in der einen Schicht gegenüber der anderen vertauscht ist (Abb. I₆).
5. 5. Wicklungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer dreiphasigen resultierenden Spannung durch zwei Drehstromgeneratoren jede Schicht der Zweischichtwicklung aus drei übereinanderliegenden Leitern oder Spulenseiten besteht, welche den drei Teilphasensträngen (a₁₍ b_u C₁ bzw. a₂y b₂, C₂) angehören, und daß je Nut die Zugehörigkeit der drei Leiter oder Spulenseiten zu den drei Teilphasensträngen in der einen Schicht gegenüber der anderen vertauscht ist (Abb. 3 a).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen