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Einschichtig Wechselstromwicklung.
Die bisher bekannten einschichtigen Wechselstromwieklungen haben sämtlich einen Aufbau, bei dem die Polzahl, für die die Wicklung bestimmt ist, aus der Anordnung der Spulen ohne weiteres zu erkennen ist, da das Verhältnis der Spulenzahl zur Polpaarzahl stets ganzzahlig ist. Durch die Erfindung wird eine neue Wicklung gegeben, die sich von den bekannten Wicklungen dadurch unterscheidet, dass I das Verhältnis der Spulenzahl zur Zahl der Polpaare eine gebrochene Zahl ist. Dies hat verschiedene, am Ende der Beschreibung angegebene Vorteile. Die neue Wicklung kann man sich etwa dadurch entstanden denken, dass eine vorhandene Wicklung auf eine andere Polzahl umgeändert worden ist. Als Beispiel hiefür ist in der Zeichnung eine 12polige Drehstromwicklung mit zwei Nuten pro Pol und Phase dargestellt, die in eine 14polige Wicklung umgeändcrt wird.
In Fig. 1 ist das bekannte Schema der 12poligen Wicklung einer Dreiphasenmaschine mit 72 Nuten dargestellt, in dem die Zugehörigkeit der einzelnen Doppelspulen zu den verschiedenen Phasen U-X, V-Y und W-Z durch die Strichart ausgedrückt ist. Auf eine Polteilung entfaltet Nuten (2 Nuten je Phase). Die in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile entsprechen nicht dem Stromverlauf, sondern demWieklungszuge von den Phasenanfängen U, V, W zu den entsprechenden Phasenenden X, Y, Z. Die wirkliche Stromverteilung und die von ihr erzeugten Pole 1 bis 12 zeigt Fig. 1 a für den herausgegriffenen Augenblick, in dem die voll ausgezogene Phase U-X den positiven Höchstwert des Stromes, die beiden gestrichelten Phasen V-Y und W-Z den halben negativen Höchststrom führen.
Wenn man nun zur Änderung der Wicklung in eine 14polige die 72 Nuten auf 14 Polteilungen verteilt, so entfallen auf eine Polteilung 72 : 14 = 5y ? Nuten.
Diese sind möglichst gleichmässig auf die drei Phasen zu verteilen, so dass im Idealfall in jeder Polteilung die drei Phasen durch gleiche, um % der Polteilung gegeneinander versetzte Nutengruppen vertreten sind. Eine solche Aufteilung erleichtert das Nutenschema nach Fig. 2. Darin werden die 14 Polteilungen zu einer"Ersatzpolteilung"übereinander projiziert. Der einen Phase werden dann hauptsächlich die in das linke Drittel dieser Ersatzpolteilung fallenden Nuten zugewiesen, einer zweiten Phase hauptsächlich die des mittleren Drittels, der dritten Phase die übrigen, wovon man aber wegen der Zusammengehörigkeit der Spulenseiten stellenweise abweichen muss.
In Fig. 2 sind die 14 Polteilungen untereinander gesetzt, u. zw. in derselben Reihenfolge, wie sie am Maschinenumfang nebeneinander liegen. Die eingetragenen Nutenziffern bezeichnen die Lage der betreffenden Nuten innerhalb der Polteilung. Sieben aufeinanderfolgende kleine Quadrate bilden eine Nutteilung. Die Nutenziffern sind in das erste Siebentel jeder Nutenteilung eingeschrieben. Die erste Polteilung enthält also die Nuten 1 bis 5 vollständig und 1/7 der Nut 6. In die zweite Polteilung fallen
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ihrer Polteilung wieder genau in die Lage der Nut 1. Von da ab wiederholt sich das Schema.
In der untersten Zeile erscheinen alle 14 Polteilungen zu der Ersatzpolteilung ineinandergeschachtelt.
Darin sind sämtliche Nuten in der Lage eingetragen, die sie in den einzelnen Polteilungen haben. Genau an dieselbe Stelle der Ersatzpolteilung fallende Nuten sind übereinandergeschrieben, wie z. B. die schon erwähnten Nuten 1 und 37.
Man trachtet nun möglichst viele der im linken Drittel der Ersatzpolteilung liegenden Nuten der
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Soweit nur diese Bedingungen hinsichtlich Schaltungsrichtung und Phasenzugehörigkeit hiebei erfüllt werden, kann die Verbindung der einzelnen Spulen einer Phase willkürlich nach den verschiedensten Gesichtspunkten, wie etwa nach den Rücksichten der kürzesten Verbindung usw., gewählt werden.
Die Schaltung nach Fig. 3 und 4 ist keineswegs die einzig mögliche Lösung. Vielmehr ergeben sich mehrere verschiedene Wieklungsschemen, aus denen die dem jeweilig vorliegenden Falle mit Rücksicht auf die Form der Felderregungskurve und auf die Lage der miteinander zu verbindenden Spulen, sowie auf die Widerstände der einzelnen Phasenstränge, am besten entsprechende Wicklung gewählt werden kann.
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Durch die neue Wicklung werden erhebliche Vorteile erreicht. Zunächst gibt sie, wie bereits angedeutet, eine einfache Möglichkeit an die Hand, die Polzahl einer vorhandenen Wicklung ohne jede
Neuwieklung dadurch zu ändern, dass nur die Verbindungen der einzelnen Spulen untereinander unter- 'broches und durch der neuen Polzahl entsprechende neue Verbindungen ersetzt werden.
Auch für die Neuherstellung einer Wicklung bieten sich wesentliche Vorteile. Wie aus dem be- schriebenen Beispiel zu ersehen ist, lässt sich eine Bruchlochwieklung, d. i. eine Wicklung, bei der die
Zahl der Nuten pro Pol und Phase keine ganze Zahl ist (hier 51/7 Nuten pro Pol und Phase), auf die neue Art aus nur zwei verschiedenen Arten von Spulen bilden, während nach Art der bisherigen Wicklung für diese Wicklung eine erheblich grössere Anzahl von untereinander verschiedenen Spulen notwendig gewesen wäre. Dies ist für die Herstellung und für die Reservehaltung von Spulen von grosser Bedeutung.
Weiter wird durch die neue Wieklungsanordnung die Form der Spannungskurve der Sinusform wesentlich genähert und von den Einflüssen der Nutenoberschwingungen befreit. Auch lässt sich mit vorhandenen Nutensehnitten und vorhandenen Spulen leicht eine Maschine für abnormal Drehzahlen - herstellen.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Einsehichtige Wechselstromwieklung aus Spulen, deren Spulenbreite kleiner als zwei Polteilungen ist, für elektrische Maschinen, bei denen die Nutenzahl pro Pol und Phase grösser als 1 ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der gesamten Spulenzahl zur Zahl der Polpaare keine ganze Zahl ist.
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Single layer alternating current winding.
The previously known single-layer AC waves all have a structure in which the number of poles for which the winding is intended can be easily recognized from the arrangement of the coils, since the ratio of the number of coils to the number of pole pairs is always an integer. The invention provides a new winding which differs from the known windings in that I, the ratio of the number of coils to the number of pole pairs, is a fractional number. This has various advantages which are indicated at the end of the description. The new winding can be thought of as originating from the fact that an existing winding has been changed to a different number of poles. As an example of this, the drawing shows a 12-pole three-phase winding with two slots per pole and phase, which is converted into a 14-pole winding.
In Fig. 1 the known scheme of the 12-pole winding of a three-phase machine with 72 slots is shown, in which the affiliation of the individual double coils to the various phases U-X, V-Y and W-Z is expressed by the line type. Grooves unfold on one pole pitch (2 grooves per phase). The arrows drawn in Fig. 1 do not correspond to the current profile, but to the movement from the phase beginnings U, V, W to the corresponding phase ends X, Y, Z. Fig. 1a shows the actual current distribution and the poles 1 to 12 generated by it the single moment when the fully extended phase UX carries the positive maximum value of the current, the two dashed phases VY and WZ carry half the negative maximum current.
If you now distribute the 72 slots over 14 pole pitches to change the winding to a 14-pole one, one pole pitch 72: 14 = 5y? Grooves.
These are to be distributed as evenly as possible over the three phases, so that in the ideal case, the three phases in each pole pitch are represented by the same groups of slots offset by% of the pole pitch. Such a division facilitates the groove scheme according to FIG. 2. In it, the 14 pole pitches are projected one above the other to form an "equivalent pole pitch". One phase is then mainly assigned the slots falling in the left third of this equivalent pole pitch, a second phase mainly those of the middle third, and the third phase the others, from which one has to deviate in some places because of the cohesion of the coil sides.
In Fig. 2, the 14 pole pitches are set one below the other, u. in the same order as they are next to each other on the circumference of the machine. The registered slot numbers indicate the position of the relevant slots within the pole pitch. Seven successive small squares form a groove division. The groove numbers are written in the first seventh of each groove pitch. The first pole pitch therefore contains the slots 1 to 5 completely and 1/7 of the slot 6. The second pole pitch includes
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their pole pitch again exactly in the position of slot 1. From then on the scheme is repeated.
In the bottom line, all 14 pole pitches appear nested to form the replacement pole pitch.
All the slots in the position that they have in the individual pole pitches are entered in it. Grooves falling exactly at the same point of the substitute pole pitch are written on top of one another, e.g. B. the already mentioned grooves 1 and 37.
One now seeks as many of the slots as possible in the left third of the replacement pole pitch
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As long as only these conditions with regard to circuit direction and phase affiliation are met, the connection of the individual coils of a phase can be chosen arbitrarily according to the most varied of aspects, such as the consideration of the shortest connection etc.
The circuit according to FIGS. 3 and 4 is by no means the only possible solution. Rather, there are several different weighing schemes from which the most appropriate winding can be selected for the case at hand, taking into account the shape of the field excitation curve and the position of the coils to be connected, as well as the resistances of the individual phase strands.
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The new winding achieves considerable advantages. First of all, as already indicated, it provides an easy way to determine the number of poles of an existing winding without any
To change the new weight by only interrupting the connections between the individual coils and replacing them with new connections corresponding to the new number of poles.
There are also significant advantages for the production of a new winding. As can be seen from the example described, a fracture hole shape, d. i. a winding in which the
The number of slots per pole and phase is not a whole number (here 51/7 slots per pole and phase), in the new way from only two different types of coils, while according to the type of previous winding for this winding, a considerably larger number of different coils would have been necessary. This is of great importance for the production and for the reserve of spools.
Furthermore, the shape of the voltage curve is substantially approximated to the sinusoidal shape by the new weighing arrangement and freed from the influences of the groove harmonics. A machine for abnormal speeds can also easily be produced with the existing groove threads and existing coils.
PATENT CLAIMS:
1. Einsehichtige AC power from coils whose coil width is less than two pole pitches for electrical machines in which the number of slots per pole and phase is greater than 1, characterized in that the ratio of the total number of coils to the number of pole pairs is not an integer.