DE957058C - Wechselstromwicklung fuer einphasigen 16 2/3-periodigen und fuer dreiphasigen 50-periodigen Strom - Google Patents

Wechselstromwicklung fuer einphasigen 16 2/3-periodigen und fuer dreiphasigen 50-periodigen Strom

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DE957058C
DE957058C DES39098A DES0039098A DE957058C DE 957058 C DE957058 C DE 957058C DE S39098 A DES39098 A DE S39098A DE S0039098 A DES0039098 A DE S0039098A DE 957058 C DE957058 C DE 957058C
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Germany
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coil
periodic
phase
coils
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DES39098A
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Inventor
Dr Josef Tittel
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00Dynamo-electric converters
    • H02K47/18AC/AC converters
    • H02K47/22Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion
    • H02K47/24Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion having windings for different numbers of poles

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

Description

  • Wechselstromwicklung für einphasigen 16 2/3- periodigen und für dreiphasigen 50-periodigen Strom Für Maschinenumformer, die dazu dienen, ein 16 @/3 periodiges Einphasen-Bahnstromnetz aus einem 5operiodigen Dreiphasen-Drehstromnetz zu speisen, ist es bereits bekannt, den 5operiodigen Drehstrommotor und den 16 2/3 periodigen Einphasengenerator in einer Maschine elektrisch zu vereinigen, derart, daß erstens das Polrad der Maschine in Überlagerung sowohl ein 2n-poliges Erregerfeld für 16 2/3 Hertz als auch ein 6n-poliges Erregerfeld für 5o Hertz erzeugt, und daß andererseits die Wechselstromwicklung im Ständer der Maschine ohne gegenseitige Störung 16 2/3 periodigen Einphasenstrom und 50 periodigen Drehstrom führen kann. Um letzteres zu erreichen, besteht bei einer bekannten Anordnung die Wechselstromwicklung im Ständer der Maschine für das 50 periodige System je Phase aus zwei parallel geschalteten Wicklungszweigen, wobei die Zweigmitten dieser Parallelschaltung für die Abnahme des 16 2/3 periodigen Einphasenstromes dienen. Es handelt sich also um eine Brückenschaltung, wobei die Parallelschaltpunkte der beiden Zweige zwei gegenüberliegende, für den 5operiodigen Stromanschluß dienende Eckpunkte der Brücke bilden, während die beiden Anzapfungen der Zweige die beiden anderen Eckpunkte der Brücke bilden und für den Anschluß des 16 2/3 periodigen Einphasenstromes dienen. Bei dieser bekannten Anordnung müssen einerseits die einzelnen Spulen der Brückenzweige eine Spulenweite von zwei Drittel der Polteilung des I6 2/3 periodigen Systems aufweisen, andererseits müssen zur Ausnutzung des Wickelraumes noch zusätzliche Spulenseiten bzw. zusätzliche Wicklungsstäbe angeordnet werden, die in das Stromsystem der übrigen Spulen durch Schaltverbindungen einzufügen sind. Die große Spulenweite wirkt sich aber insbesondere für die Ausbildung des Wickelkopfes sehr nachteilig aus, und die zusätzlich eingefügten Spulenseiten ergeben eine anomale, schwer herzustellende Wicklung.
  • Die Erfindung betrifft eine Wechselstromwicklung für 16 2/3 periodigen Einphasenstrom und für 5o periodigen Dreiphasenstrom, an der die geschilderten Nachteile vermieden sind, trotzdem auch hier für den Anschluß der beiden Stromsysteme von der Brückenschaltung Gebrauch gemacht ist. Erfindungsgemäß bestehen die für das 5o periodige System parallel geschalteten Wicklungszweige je aus der Hintereinanderschaltung von 3n Spulen, von denen 2n Spulen die Spulenweite für das 5o periodige Polsystem und n Spulen die Spulenweite für das 16 2/3 periodige Polsystem aufweisen (n eine beliebige ganze Zahl).
  • Fig. I der Zeichnung zeigt zunächst die bekannte Prinzipschaltung. Jede der drei Phasen I, 2 und 3 des 5o periodigen Systems besteht aus zwei parallel geschalteten Wicklungszweigen, die für die Phase I an den Punkten U und X miteinander verbunden und an die Zuleitungen 4 (bzw. 5 oder 6 für die beiden anderr. Phasen) der 5o-Hertz-Spannung angeschlossen sind. Die Mitten der beiden Wicklungszweige sind für die Phase I an die Ableitungen U1 und X1 bzw. für die Phase 2 an die Ableitungen V1 und Y1 und für die Phase 3 an die Ableitungen W1 und Z1 angeschlossen. Diese Ableitungen sind in Reihe geschaltet und speisen über die Ableitungen 7 das 16 2/3 periodige Bahnnetz.
  • Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun als Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem Wicklungsschema die neue-Ausbildung der für die Schaltung der Fig. I dienenden Wechselstromwicklung. Die Wicklung isst in insgesamt 90 Nuten untergebracht. Die Polzahl 2p ist für 16 2/3 Hertz = 2, für 5o Hertz = 6. Von den drei Phasen des 5o-Hertz-Systems sind die Wicklungen der Phase I vollausgezogen, die der Phase 2 sind strichliert und die der Phase 3 sind strichpunktiert dargestellt. Im unteren Teil des Wicklungsschemas sind die Anschlüsse UVW und XYZ bzw. U1V1W1 und X1Y1Z1 eingezeichnet. Diese Anschlüsse stimmen mit den Anschlußbezeichnungen der Fig.I überein.
  • Verfolgt man nun für die Phase I den Wicklungsverlauf zwischen den Anschlußpunkten U und X, so sieht man, daß dieser aus zwei parallel geschalteten Zweigen besteht, wobei der von U nach links abgehende Wicklungszweig zunächst die Nut 5 durchsetzt, hierauf über die obere Stirnverbindung in der Nut 5o verläuft. Aus der Verbindungslinie 8 ist zu ersehen, daß es sich dabei um eine Spule handeln kann, die aus mehreren hintereinandergeschalteten Windungen besteht. Hierauf gelangt dieser Wicklungszweig zu dem Punkt U1, an dem gemäß Fig. I das Einphasensystem angeschlossen ist. Die Spulenweite zwischen den Nuten 5 und 50 ist dabei gleich der Polteilung des 16 2/3 periodigen Systems. Es handelt sich also um eine weite Spule. Vom Punkt U1 durchschreitet der Wicklungszweig die Nut 35 und über den oberen Wickelkopf die Nut 2o, wobei durch die Verbindung g wieder veranschaulicht ist, daß es sich dabei um eine Spule mit mehreren hintereinandergeschalteten Windungen handelt. Diese in den Nuten 20 und 35 liegende Spule besitzt nur die enge Spulenweite für die Polteilung des 5o periodigen Systems. Hierauf gelangt der Wicklungszweig über die untere Verbindung I0 zu einer in den. Nuten 65 und 80 liegenden Spule, nach deren Durchschreitung der Endpunkt des einen Wicklungszweiges der Phase I bei X erreicht ist. Man sieht, daß der eben behandelte Wicklungszweig aus der Hintereinanderschaltung einer weiten und zwei engen Spulen besteht, wobei der Anschluß U1 für das Einphasensystem an der Übergangsstelle von der weiten zu den beiden engen Spulen liegt. Außerdem sieht man, daß die eine enge Spule mit der zugehörigen. weiten Spule des Zweiges bezüglich der Spulenachse konzentrisch angeordnet ist, da die weite Spule in den Nuten 5 und 5o, die enge Spule in den Nuten 2o und 35 liegt. Die zweite enge Spule ist jedoch außerhalb des Wickelraumes der zugehörigen weiten Spule angeordnet, und zwar ist sie mit der benachbarten weiten Spule des zweiten, Zweiges der Phase I korzentrisch angeordnet. Sie liegt dabei in den Nuten 65 und 8o. Diese zweite weite Spule liegt ebenfalls in den Nuten 5 und 50. Sie umfaßt jedoch den Wickelraum von der Nut 5o über die Nut 9o bis zur Nut 5, während die erste weite Spule den Wickelraum zwischen den Nuten, und 5o umfaßt.
  • In derselben Weise verläuft der zweite Parallelz-,veig der Phase i der Fig. i, wobei von U aus n nch rechts zunächst eine in den Nuten 35 und 2o untergebrachte enge Spule durchlaufen wird, hierauf eine zweite enge Spule in den Nuten 65 und 8o, die also im Raume des zweiten Pols des 162/speriodigen Systems liegt. Hierauf wird der Anschlußpunkt X1 (links unten gezeichnet) erreicht, an dem der Einphasenstrom abgenommen wird. Hierauf wird dann die in den Nuten 5 und 5o liegende weite Spule des zweiten Zweiges durchlaufen und schließlich der untere Parallelschaltpun:kt X für die beiden Zweige der Phase i erreicht.
  • In dem von der Phase i der Fig. 2 frei gelassenen Nutraum sind dann in derselben Weise die Phasen 2 und 3 des 5operiodigen Dreiphasensy stems untergebracht.
  • Aus der Darstellung der Fig. 2 ist zu ersehen, daß erstens von den insgesamt - erforderlichen Spulen der Wicklung zwei Drittel die enge Spulenweite des 6poligen 5o-Hertz-Systems aufweisen, während nur ein Drittel der Spulen die große Spulenweite der 16 2/3 periodigen Polteilung aufweisen muß. Ferner ist zu ersehen, daß der Aufbau der Wicklung vollständig gleichartig verläuft, so daß keine besonderen Schaltverbindungen für eingefügte Zwischenleiter wie bei der bekannten Anordnung erforderlich sind.
  • Bei der Darstellung der Fig. 2 sind die den einzelnen Wicklungsphasen des Drehstromsystems zugeordneten Wickelköpfe an der Stirnseite der Maschine in, drei Ebenen angeordnet, derart, daß die vollausgezogene Phase I mit den oberen Wickelköpfen am weitesten von dem aktiven Eisen der Maschine entfernt ist, mit dem unteren Wickelkopf diesem hingegen am nächsten kommt. Die strichlierten Leiter der Phase 2 sind sowohl oben als auch unten in einer mittleren Wickelkopfebene angeordnet, und die strichpunktierten. Leiter der Phase 3 sind oben mit ihren Wickelköpfen in unmittelbarer Nachbarschaft des Maschineneisens angeordnet, mit den unteren Wickelköpfen hingegen besitzen sie den größten Abstand von dem Eisen. Durch diese Verteilung der Wickelköpfe werden die ohmschen und induktiven Streuabfälle bei Belastung für die drei Phasen. vergleichmäßigt.
  • In Fig. 2 sind noch an den Nutleitern der Phase I in der oberen Reihe die Strompfeile für die 5o periodige Stromverteilung eingezeichnet, in der unteren Reihe für die 16 2/3 periodige Stromverteilung. Man sieht, daß diese Stromverteilungen einerseits ein 6poliges, andererseits ein 2poliges Feld ergeben.
  • Bei der Darstellung der Fig. 2 weist die Numerierung der Nuten eine höhere Ziffer auf, als für die Unterbringung der eingezeichneten Spulen erforderlich ist. Dies wurde zur Vereinfachung des Wicklungsschemas vorgenommen. In Wirklichkeit kann die Wicklung statt aus den. eingezeichneten zweifachen Spulen aus drei-, vier- oder fünffachen. Spulen bestehen, . die in nebeneinanderliegenden Nuten untergebracht sind, beispielsweise aus fünffachen Spulen., die aus fünf auf benachbarte Nuten aufgeteilten Teilspulenseiten bestehen.
  • Die Wicklung kann außerdem auch als Zweischichtwicklung ausgeführt werden. Bei dieser Ausbildung der Wicklung als Zweischichtwicklung kann man auch die Unterschicht der Wicklung im Sinne einer Verkürzung des Wicklungsschrittes in der Umfangsrichtung gegenüber der Oberschicht verschoben ausführen. Diese Sehnung der Wicklung ergibt den Vorteil einer besseren Angleichung der Amperewindungskurven. für das 16 2/3 periodige und. für das 5o periodige System an Sinuskurven. Die Versetzung der Oberschicht gegenüber der Unterschicht der Wicklung wird zweckmäßig derart durchgeführt, daß vorwiegend die fünfte und die siebente Oberwelle in der Ankerfelderregerkurve unterdrückt wird.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Wechselstromwicklung für einphasigen 16 2/3 periodigen und für dreiphasigen 50 periodigen Strom, an der die einzelnen. Phasen des 5o periodigen Systems aus zwei parallel geschalteten Wicklungszweigen bestehen, deren Zweigmitten für die Abnahme des 16 2/3 periodigen Einphasenstromes dienen (Brückenschaltung), dadurch gekennzeichnet, daß die für das 5o periodige System parallel geschalteten Wicklungszweige aus der Hintereinanderschaltung von 3n Spulen bestehen, von denen 2n Spulen die Spulenweite für das 5o periodige Polsystem und n Spulen die Spulenweite für das I6 2/3 periodige Polsystem aufweisen..
  2. 2. Wechselstromwicklung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an der durch den 16 2/3 periodigen Anschluß herbeigeführten Unterteilung des Wicklungszweiges der eine Teil aus 2n Spulen. mit der engen Spulenweite und der andere Teil aus n Spulen mit der großen Spulenweite besteht.
  3. 3. Wechselstromwicklung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Parallelschaltpunkten der Wicklungszweige für das 5o periodige System der eine Zweig mit einer weiten Spule, der andere Zweig mit zwei hintereinandergeschalteten engen Spulen beginnt.
  4. Wechselstromwicklung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei (bzw. 3n) Spulen eines Zweiges eine weite und eine enge Spule dieselbe Spulenachse aufweisen, während die zweite enge Spule im Wicklungsraum eines andern Wicklungszweiges, und zwar gleichachsig mit der weiten Spule dieses Zweiges, angeordnet ist.
  5. 5. Wechselstromwicklung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den drei Phasen des 5o periodigen Systems angehörigen Wicklungszweige mit ihren Spulenköpfen in drei Ebenen. angeordnet sind.
  6. 6. Wechselstromwicklung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung als Zweischichtwicklung ausgeführt ist.
  7. 7. Wechselstromwicklung nach Anspruch i oder 6, dadurch gekennzeichnet, d@aß die Oberschicht der Wicklung gegenüber der Unterschicht versetzt ist. B. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtversetzung so erfolgt, daß vorwiegend die fünfte und die siebente Oberwelle in der Ankerfelderregerkurve unterdrückt wird.
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