DE913558C - Wechselstromwicklung - Google Patents

Description

• Wechselstromwicklung Beim Entwurf von Wechselstrommaschinen, beispielsweise zweipoligen Drehstromturbogeneratoren großer Leistung, ergibt sich bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen mit Rücksicht auf die praktisch ausführbaren Ständernutenzahlen eine Einschichtwicklung mit zwei parallelen Zweigen je Polpaar und Phase. Bei Verwendung einer Einschichtwicklung kommen jedoch große Zusatzverluste und eine kleine wärmeabführende Wickelkopfoberfläche zustande. Auch die Möglichkeit für eine Sehnung zur Anpassung an die magnetischen Verhältnisse sind gering. Hierzu treten Schwierigkeiten bei der Verteilung der Kurzschlußstromkräfte in den Stirnverbindungen und Ringleitungen.
• Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Wechselstromwicklung als in Stern geschaltete zweischichtige Wicklung mit mindestens vier parallel geschalteten Zweigen je Polpaar und Phase ausgeführt wird. Die Verwendung von mindestens vier parallel geschalteten Zweigen je Polpaar und Phase gibt die Möglichkeit, eine Zweischichtwicklung auszuführen; bei der Zweischichtwicklung können die Zusatzverluste wesentlich geringer als bei der Einschichtwicklung gehalten werden. Außerdem fällt die wärmeabführende Oberfläche der Wickelköpfe größer als bei dieser aus. Die Anordnung von zwei Schichten gestattet es weiterhin, durch Verschiebung der Ober-und Unterschicht die Sehnung den magnetischen Verhältnissen weitgehend anzupassen.
• Durch eine solche Sehnung kann eine gute Spannungskurve erreicht werden. Die gleichzeitige Verwendung einer Sternschaltung hat zur Folge, daß die Oberwellen mit durch 3 teilbarer Ordnundszahl in der Kurve der verketteten Leerlaufspannung nicht auftreten. Eine für ihre Bekämpfung sonst z. B. bei Dreieckschaltung erforderliche zusätzliche Sehnung ist daher nicht notwendig. Die parallelen Zweige werden so ausgeführt, daß die zugehörigen Vektoren der Grundwelle der elektromotorischen Kraft durch geeignete Kombination der in Reihe zu schaltenden Spulenseiten einander möglichst gleich in Größe und Richtung sind. Das gelingt im allgemeinen um so vollkommener, je größer die Nutenzahl q je Pol und Phase ist. Als praktisch brauchbarer kleinster Wert ist q = 4 anzusehen. Grundsätzlich ist das Verfahren jedoch für alle ganzzähligen Werte von q anwendbar. Bei den für große Turbogeneratoren in Betracht kommenden Werten von q läßt sich die Unsymmetrie der parallel geschalteten Zweige in derart kleinen Grenzen halten, daß dadurch bedingte Unterschiede in den Verlusten oder der Erwärmung gegenüber symmetrischen Wicklungen überhaupt nicht meßbar sind. Werden zwei zueinander nicht vollkommen symmetrische Zweige einer Ein- öder Mehrschichtwicklung durch Verbindung ihrer Anfänge und ihrer Enden parallel geschaltet, so enthält der entstehende Ausgleichsstrom im allgemeinen Oberwellen von allen ungeraden Ordnungszahlen. In diesem Ausgleichstrom lassen sich die Oberwellen mit durch 3 teilbarer Ordnungszahl bei den sterngeschalteten Drehstromwicklungen mit zwei unsymmetrischen Zweigen dadurch vermeiden, daß die beiden durch die unsymmetrischen parallelen Zweige gebildeten Nullpunkte nicht miteinander verbunden werden. Das kann beispielsweise dadurch erleichtert werden, daß die beiden Nullpunkte auf verschiedenen Maschinenseiten herausgeführt werden, um nicht zu viele Klemmen auf einer Maschinenseite zu erhalten. Unterbleibt die Verbindung der Nullpunkte der beiden Parallelzweige, so ergibt sich zusätzlich eine Schutzwirkung für den Generator, weil wegen der verhältnismäßig losen Kupplung der beiden Zweige im Falle eines Windungsschlusses der Fehlerstrom gering wird. Diese Schutzwirkung beschränkt sich nicht auf Wicklungen mit zwei parallelen Zweigen je Pol und Phase, sondern kann bei allen in Stern geschalteten Drehstromwicklungen mit zwei oder mehr parallelen Zweigen erreicht werden.
• In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Wicklungsbild einer Zweistabschleifenwicklung für den Ständer eines zweipoligen Drehstromturbogenerators dargestellt. Eine Phase wurde stärker als die beiden anderen ausgezogen, um die Darstellung übersichtlich zu gestalten. Die dargestellte Zweischichtwicklung ist in 72 Nuten untergebracht, die in der Zeichnung mit den Ziffern I bis 72 versehen sind. Die Nutenzahl je Pol und Phase beträgt q = I2. Gemäß der Erfindung soll q ganzzahlig sein und mindestens 4 betragen. Die Anzahl der parallel geschalteten Zweige je Pol und Phase beträgt 2. Dementsprechend enthält jede der beiden Wicklungsschichten je Pol und Phase zwei Leitergruppen mit der Größe und Phase nach möglichst gleichen Spannungsvektoren. In der Oberschicht ist jeweils die eine Gruppe voll ausgezogen, während die andere Gruppe mit gestrichelten Linien dargestellt ist. In der Unterschicht sind beide Gruppen strichpunktiert eingezeichnet. Zur Erzielung einer Sehnung von 29/36 ist die Oberschicht gegen die Unterschicht um sieben Nutteilungen verschoben. Von den jeweils zwölf in einer Zone nebeneinander liegenden Leitern jeder Schicht bilden jeweils die Leiter I, 4, 6, 7, 9, I2 die Leitergruppe I, die Leiter 2, 3, 5, 8, Io und II die Leitergruppe II. Die beiden Gruppen sind also gleichachsig ineinandergeschachtelt. Durch Hintereinanderschalten von jeweils einer Gruppe I der Oberschicht mit einer Gruppe II der Unterschicht wird einer der beiden parallelen Wicklungszweige je Pol und Phase gebildet. In gleicher Weise wird jeweils durch Hintereinanderschalten einer Gruppe II der Oberschicht mit einer Gruppe I der Unterschicht der andere Wicklungszweig gebildet. Dadurch wird erreicht, daß die Spannungsvektoren der beiden Zweige einander in der Größe gleich und in der Phasenlage nur sehr wenig verschieden sind. Diese Anordnung ergibt für die vorliegende Nutenzahl und Sehnung die günstigste Lösung. Eine nahezu ebenso günstige Lösung würde sich ergeben, wenn der eine Wicklungszweig jeweils nur mit Leitern der Gruppe I, der andere Wicklungszweig nur aus Leitern der Gruppe II gebildet würde. In diesem Falle würden die Spannungsvektoren der beiden je Pol und Phase vorhandenen Wicklungszweige einander in der Phasenlage gleich und in der Größe nur sehr wenig, z. B. weniger als 0,5% verschieden sein. Diese letztere Ausführungsmöglichkeit besteht im allgemeinen nur bei geraden q-Werten. Die unmittelbar an die mit U1 bis Z1 und U2 bis Z2 bezeichneten Klemmen angeschlossenen parallel geschalteten Wicklungszweige gehören zu verschiedenen Polen. Von je Polpaar und Phase vorgesehenen vier parallelen Wicklungszweigen sind nur je zwei zu verschiedenen Polen gehörige an den Enden unmittelbar miteinander verbunden und an auf der gleichen Maschinenseite liegende Klemmen angeschlossen. Diese letztere Ausführungsmöglichkeit besteht nur bei geraden q-Werten. Die Anschlußklemmen nicht unmittelbar miteinander verbundener paralleler Wicklungszweige liegen auf verschiedenen Maschinenseiten, so daß im Ausgleichstrom die Oberwellen mit durch 3 teilbaren Ordnungszahlen unterdrückt werden und im Falle eines Windungschlusses der Fehlerstrom gering ausfällt. Wenn die zueinander nicht genau symmetrischen parallelen Wicklungszweige in Verwendung als Doppelwicklung auf verschiedene nicht miteinander verbundene Drehstromnetze oder Verbraucher arbeiten, tritt kein Ausgleichstrom auf.

Claims (9)

1. ' PATEN TANSPI;ÜCIIE: i. Wechselstromwicklung, insbesondere für Turbogeneratoren; dadurch gekennzeichnet, daß sie als in Stern geschaltete, zweischichtige Schleifenwicklung mit mindestens vier parallel geschalteten Zweigen je Polpaar und Phase ausgeführt ist.
2. 2. Wechselstromwicklung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklungsschicht je Pol und Phase mindestens zwei Leitergruppen mit der Größe und Phase nach etwa gleichen Spannungen enthält.
3. 3. Wechselstromwicklung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Leiter jeder einzelnen Gruppe hintereinandergeschaltet sind und einen der parallelen Wicklungszweige bilden.
4. 4. Wechselstromwicklung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Gruppen ineinandergeschachtelt und in jeder Wicklungsschicht derart um die Wicklungsstrangachse verteilt sind, daß die Gruppenspannungen etwa phasengleich sind und im Betrag um weniger als o,5 % abweichen.
5. 5. Wechselstromwicklung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Leitern verschiedener Wicklungsschichten zusammengesetzten Wicklungsstränge innerhalb jeder Wicklungsschicht gleichachsig ineinandergeschachtelt sind.
6. 6. Wechselstromwicklung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenzahl je Pol und Phase ganzzahlig ist und mindestens 4 beträgt.
7. 7. Wechselstromwicklung nach Anspruch 4 bis 6 mit zwei Leitergruppen je Pol und Phase, dadurch gekennzeichnet, daß von zwölf in einer Wicklungsschicht nebeneinanderliegenden Leitern die Leiter 1, 4, 6, 7, 9 und I2 der einen und die Leiter 2, 3, 5, 8, Io und II der anderen Gruppe angehören.
8. 8. Zweischichtige Wechselstromwicklung nach Anspruch 4 bis 7 mit zwei Leitergruppen je Pol und Phase, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Leiter der zwei Gruppen in den beiden Schichten untereinander vertauscht ist.
9. 9. Wechselstromwicklung nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung durch Versetzen der Schichten gesehnt ist. Io Zweischichtige Wechselstromwicklung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur gleichen Phase und verschiedenen Polen gehörenden Ober- und Unterschichten um sieben Nutteilungen gegeneinander verschoben sind. II. Wechselstromwicklung nach Anspruch I bis Io, gekennzeichnet durch zu verschiedenen Polen gehörige parallel geschaltete Wicklungszweige. I2. Wechselstromwicklung nach Anspruch I bis II, dadurch gekennzeichnet, daß je Polpaar und Phase vier parallele Wicklungszweige vorgesehen sind, von denen nur je zwei, insbesondere zu verschiedenen Polen gehörige, an den Enden unmittelbar miteinander verbunden und, sofern die Nutenzahl je Pol und Phase gerade ist, an auf der gleichen Maschinenseite liegende Klemmen angeschlossen sind. I3. In Stern geschaltete Wechselstromwicklung mit mindestens zwei parallelen Zweigen je Phase, nach Anspruch I bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Nullpunkte nicht miteinander verbunden werden, die von einander nicht genau symmetrischen parallelen Wicklungszweigen gebildet werden. I4. Wechselstromwicklung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen nicht unmittelbar miteinander verbundener paralleler Wicklungszweige auf verschiedenen Maschinenseiten liegen. I5. Wechselstromwicklung mit mindestens zwei parallelen Zweigen je Phase, nach Anspruch i bis 1q., dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander nicht genau symmetrischen parallelen Wicklungszweige in Verwendung als Doppelwicklung auf verschiedene nicht miteinander verbundene Verbraucher oder Netze arbeiten. i'6. Wechselstromwicklung nach Anspruch 2 bis 7 und 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei großer Nutenzahl je Pol eine Phase die einpoligen Wicklungswege nur aus Leitern gleicher Gruppen gebildet werden.