CH90627A - Maschine zur Frequenzumformung und zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz. - Google Patents

Description

      Maschine    zur     Frequenzumformung    und zur gleichzeitigen Erzeugung von  Wechselströmen verschiedener Frequenz.    Das Hauptpatent betrifft eine Maschine,  um gleichzeitig zwei Wechselströme verschie  dener Frequenz zu     erzeugen    oder einen  Wechselstrom von gegebener Frequenz in  einen solchen von anderer Frequenz     umzu-          formen-Es        wurden    zunächst zwei unabhängige  Arbeitswicklungen vorgesehen.

   Nach     vorlie=          gender    zusätzlicher Erfindung sind nun diese       Wichlungen    _ bei     ungeradem    Verhältnis der  Frequenzen vereinigt, indem ein Teil der  Wicklung für die hohe Frequenz zugleich die  Wicklung für die niedere Frequenz bildet.  



  In der Zeichnung sind verschiedene Aus  führungsbeispiele solcher vereinigter Wick  lungen veranschaulicht, und     zwar    für die  Polzahlen 6, 2. Die voll ausgezogenen Pfeile  geben eine momentane Richtung des Stromes  hoher Frequenz an; die gestrichelten Pfeile  entsprechen dagegen dem Strom niedriger  Frequenz.  



  Nach den     Fig:    1 und 2 besitzt die Wick  lung sechs Stäbe in zwei Gruppen 1-2-3,    4-5-6, deren jede aus drei um eine Pol  teilung des Feldes hoher Polzahl entfernten  Stäben aufgebaut ist und die um eine Pol=  teilurig des Feldes geringer Polzahl gegen  einander verschoben sind. Dabei ist der An  fang des ersten Stabes 1 mit dem Anfang  des sechsten Stabes 6 und. der Anfang des  dritten Stabes 3 mit dem Anfang des vierten  Stabes 4 verbunden.

   Zwischen den Punkten       .11    und As einerseits, den     Punkten        A2    und  A4     anderseits    tritt eine     Einphasenspannung     hoher Frequenz auf.     Zugleich    bilden die  Punkte     Bi,        B2    an den Verbindungsstellen der  Stäbe 1, 2 und der Stäbe 4, 5 Anschluss  punkte für einen Einphasenstrom niederer  Frequenz, da jeder der     Stromwege    1-5 und  2-4 sich aus in Reihe liegenden Stäben zu-.       sammensetzt,    die um eine gerade Zähl von  Polen des Feldes- hoher - Polzahl entfernt  liegen.

   Der Verlauf des Stromes hoher Fre  quenz ist in     Fig.    1, der Verlauf des Stromes  niederer Frequenz in     Fig.    2 durch Pfeile. an  gedeutet.      Bei dieser Wicklung ist es noch un  günstig, dass die     Anschlusspunkte    A1,<I>A2, As,</I>       A4    für den Strom hoher Frequenz verschie  denes Potential haben, also nicht ohne wei  teres parallelgeschaltet werden können. Man  kann - dem aber leicht abhelfen, indem man  unter Aufrechterhaltung der sonstigen An  ordnung in - der einen     Stabgruppe    den vom  Strom. niederer Frequenz freien Stab etwas  anders     anschliesst,'wie    dies     Fig.    3 zeigt.

   Dort  ist- das Ende des Stabes 6 mit dem Anfang  des Stabes 4 verbunden. Der Strom hoher  Frequenz fliesst alsdann -von A1 über die  Stäbe 1, 2, 3 nach A3 und über die Stäbe  5,-4, 6 nach A4, während A2 nicht mehr An  schlusspunkt ist. Da nunmehr die Punkte As  und A4 gleiches Potential besitzen, können  sie zu -einem gemeinsamen     Anschlusspunkt          A3,4    entsprechend     Fig.    4 vereinigt werden.  



  Für die praktische Ausführung wird man  die zu einer     Gruppe    1-2-3, 4-5-6 ge  hörigen Stäbe aus wickeltechnischen Grün  den im allgemeinen nicht unmittelbar hinter  einanderschalten, sondern solche Stäbe, die  um eine Polteilung des Feldes geringer Pol  zahl     auseinanderliegen,    zu einer Windung zu  sammenfassen und wird ferner mehrere Stäbe  in einer     Nut-übereinanderlegen.    Eine derart  vervollständigte einphasige Wicklung ist in  der     Fig.    5 wiedergegeben. A1 und     Aa,    4 sind  wieder die     Anschlusspunkte--    des Stromes  hoher Frequenz,     Bi,    B2. -die     Anschluss_punkte     niederer Frequenz.  



  - Den sechs Stäben 1- 6 der     Fig.    4 ent  sprechen die Stäbe 1-6 der     Fig.    5 und die  .diametral     daut        liegenden    Stäbe 1'-6'; es  besteht- jedoch der- Unterschied, dass die sechs  Stäbe 1-6 in     Fig.    5 nicht um eine, -sondern       Tim    zwei Polteilungen des Feldes hoher Pol  zahl voneinander entfernt sind. Die sechs  Nuten sind durch die Buchstaben a-- f be  zeichnet. -     r     



  Wenn der Strom hoher Frequenz ein Dreh  strom, der Strom niederer Frequenz ein ein  phasiger     Strom    sein .soll, wie dies praktisch  besonders in Betracht kommt, kann man eine       Ausführung    entsprechend     Fig.    6 und 7     ver.     wenden.

   Die     Arbeitswicklung    besteht darnach    aus drei einphasigen Wicklungen     1-2-3-          4-5-6,    7-8-9-l0-11-12, -13--14  <B>15--16-17-18</B> gemäss     Fig.    4, die     .um    je  <B>600,</B> bezogen auf das Feld .hoher     PöhlzabI,     gegeneinander verschoben sind und -deren An  schlusspunkte je nach der     Zugehörigkeit    zu  den verschiedenen Phasenwicklungen mit       -B"1-B"2,        A"'1-A"'2.-A"@g1        4-B"'1-B     



  bezeichnet sind. In     Fig:    6 sind dabei die drei  Wicklungen 1-2-3-4-5-6,. 7-8-9  10-11-12, 13 -14-1:5-16-17 --18 - für  



  -den Strom hoher Frequenz, abgesehen     -von     den Stellen B, getrennt und die zusammen  gehörigen     Anschlusspunkte        A'1-A'3,    4, X',     -          A"s,        a;        A'''1-A"'s;    4 stehen lediglich Tiber die       Niederspannungswicklungen    eines Transforma  tors T miteinander in Verbindung, an dessen  Klemmen<I>x,</I>     -Y,   <I>z</I> hochgespannter Drehstrom  der hohen Frequenz' abgenommen werden  kann.

   Um die richtige Phasenverschiebung  von 120   elektrisch für den Drehstrom zu  erhalten; ist im Transformator die Nieder  spannungswicklung -zwischen den     Ansehluss-          punkten    A"1 und     A"3,4    in entgegengesetztem  Sinne geschaltet wie die beiden andern Nie  derspannungswicklungen: Von den Anschluss  punkten     B'1-B'2,        B"1-B"2.,        B"i-B"'2    für  den Strom niederer Frequenz stehen     B'2    und       B"1-,    sowie B"2 und B"'1 unmittelbar mit  einander in Verbindung, so     däss    die drei Teil  wicklungen für die, niedere Frequenz in Reihe  geschaltet sind.

   An den     Anschlusspunkten    B     'i     und B"'2 lässt sich alsdann der Einphasen  strom niederer Frequenz abnehmen. -Der  Stromverlauf ist für den einphasigen Wechsel  strom durch die obere     Pfeilenreihe,    für den  Drehstrom durch die untere     Pfeilenreihe    zum  Ausdruck gebracht,, für den letzteren unter  der Annahme, dass die mittlere Phase gerade  den Höchststrom führt.  



  Im Unterschied von     Fig:    6 sind nach     Fig.    7  die     Anschlusspunkte        ',     <I>A"3; 4-A"'3, 4</I> unmittelbar miteinander ver  bunden. Die Wicklungen für die hohe Fre  quenz sind also in Dreieck geschaltet und  der Drehstrom hoher     Frequenz    lässt sich an  den Klemmen     u,-        v;        7v    abnehmen.

   Zwischen      die     Ansehlusspunkte        B'i-B'2,        B"i-B"2,          B"'1-B"'s    ist jetzt eine Niederspannungs  wicklung eines Transformators T geschaltet  und eine unmittelbare     Verbindung    besteht  nicht. Mit Rücksicht auf die bestehende  Phasenverschiebung zwischen den einzelnen  Spannungen niederer Frequenz ist dabei den  drei Niederspannungswicklungen noch eine  Drosselspule t vorgeschaltet, deren drei Wick  lungen auf den Schenkeln eines     dr        eischeu-          keligen    Eisenkörpers untergebracht und so  magnetisch miteinander verkettet sind.

   Diese  Drosselspule wirkt im Sinne einer gleich  mässigen Verteilung des Einphasenstromes  auf die drei Niederspannungswicklungen und  gleicht so die Phasenunterschiede aus. Man  kann auch ihre drei Wicklungen in     Zickzack-          Schaltung    auf mehrere Schenkel verteilen,  statt sie nur je auf einen Schenkel anzu  ordnen.  



  Das durch die Schaltungen der     Fig.    6  und 7 erzielbare Ergebnis kann man aber  noch einfacher und vorteilhafter mit einer  Anordnung nach     Fig.    8 erreichen. Die drei  einphasigen Wicklungen 1-2-3=4--b-6,  7-8-9-10-11-12, 13-14-15-16-17  -18 sind auch dort wieder um 60   des Fel  des hoher Polzahl verschoben und im wesent  lichen entsprechend der     Fig.\    1 und 2 aus  geführt. Ein Unterschied besteht lediglich in  sofern, als die freien, nicht vom Einphasen  strom durchflossenen Stäbe 3-9-15, 6-12  -18 jeweils halbiert und die beiden Hälften  parallel geschaltet sind, während zugleich  die freien Enden dieser Stäbe 3-9-15,  6-12-18 die     Anschlusspunkte     



  A"'1,     A'2-A"2-A"'2    für den Strom hoher  



  Frequenz bilden. Für den Einphasenstrom  sind die drei     Anschlusspunkte        B'1-B"i-B"'i     über eine Drosselspule zu einem einzigen       Anschlusspunkt        Bi    vereinigt und ebenso die       Aiischlusspunkte        B'2-B"2-B"'2   <I>zu</I> einem  Punkt B2. Die Drosselspulen- entsprechen.  dabei der Drosselspule     t    in     Fig.    7 und sind  in gleicher Weise aufgebaut, jedoch ist es  zweckmässig, beide Drosselspulen auf einem  gemeinsamen Eisengestell anzubringen.

   Jeder  der     Anschlusspunkte        Bi,    B2 des Einphasen-         systems    ist gleichzeitig auch     Verkettungs-          punkt    des     DZehrphasensystems    und die Wick  lung der     Fig.    8 bildet so     drehstromseitig    ein       Sechsphasensystein    in Sternschaltung.

   Der  besseren Übersicht halber ist dieses in. der       Fig.    9 nochmals     schematisch-veränschaülicht.     Es sind dort an Stelle der in     Fig.    8 ge  zeichneten Stäbe nur Spulen eingetragen,  während sonst an der Schaltung nichts     ge=     ändert ist.  



  Zwischen den Punkten<I>A"1,</I>     A'2,    A"'2 und  anderseits zwischen den Punkten     A'i,    A"2  der     Fig.8    und 9 tritt     eineDreiphasenspannung'     auf. Für jedes dieser Systeme besteht dabei eine  sternförmige Verkettung mit zwei . Stern  punkten     Bi,   <I>Bi,</I> so dass jeder der - beiden  parallelen Wicklungszweige der einzelnen  Phasen- gewissermassen für sich verkettet ist.

    Man kann darnach ohne weiteres an den .bei  den verschiedenen     Anschlusspunktgruppen    ver  schiedene Ströme abnehmen, unter     Umstän-      den auch die eine Gruppe ganz unbelastet  lassen, und es kann daher auch die eine  Gruppe vollkommen wegfallen, wie dies     Fig.10     zeigt.

   Es sind dort die Stäbe 2-3-4;     7-          11-12,    14-15-16 fortgelassen, während  die übrigen Stäbe ihre Schaltung gegenüber       Fig.    8 nichtverändert haben.     Bi    und B2 sind  dabei nach wie vor die     Anschlusspunkte    für  das     Einphasensystem,    während     A''1,        A'2,        -          A"'2    nunmehr die     Anschlusspunkte    für das       Drehstroinsystem-    bilden: Der Drehstrom  hoher Frequenz     'muss    jetzt     aber    gleichfalls .

    die Drosselspulen durchfliessen. Die hierdurch  erzeugten     Amperewindungen    heben sich je  doch auf, wenn man; wie früher bei     Fig.    8  bereits angegeben, die beiden Drosselspulen  auf einem gemeinsamen Eisenkern anbringt,  und sind alsdann ohne Einfluss auf die Wir  kung der Drosselspulen.  



  Statt einzelner Stäbe kann man Spulen  benutzen, die mehrere Stäbe umfassen. Statt  nach     Fig.    8-10 die halben Stäbe parallel zu  schalten, kann man alsdann die     betreffenden     Spulen mit halber     Windungszahl    -und dop  peltem     Querschnitt.    ausführen. Die     zweiten          Spulenseiten    kommen im Falle der     Fig.   <B>10</B>   gerade an die Stellen zu liegen, an denen      Stäbe weggefallen - sind; die vollständige  W     idklun,g,    füllt also doch wieder alle Nuten  aus, so:     da;ss    keif) Raum verloren geht..  



  Im- Falle     von.Dreiphaserrstrom    kann auch  eine     Verschiebung,    der Phasenwicklungen um  120       _    des- Feldes- hoher Polzahl in Frage  kommen, jedoch hat der angenommene kleinere       Verschiebungswinkel    vor) 60   bei einphasigem  Strom niederer Frequenz den Vorteil, dass  die an den verschiedenen Phasenwicklungen  zu entnehmenden Ströme niederer Frequenz  weniger in, der -Phase gegeneinander ver  schoben sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Maschine zur Frequenzumformung und zur gleichzeitigen- Erzeugung von Wechselströ- men verschiedener Frequenz nach Patentan spruch des Hauptpatentes, für ungerades Pol- zahlverbältnis (2n+1):1 und dadurch ge kennzeichnet, dass ein Teil der Wicklung für die hohe Frequenz- zugleich die Wicklring für die niedere Frequenz bildet.

   UNTERANSPRüCHE 1. 'Maschine nach :Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung für die - hohe Frequenz aus Gruppen von (2n--1) um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe ge schalteten Leitern zusammengesetzt ist.

   2. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ' gekennzeichnet, dass von zwei um eine Polteilung des Feldes kleiner Polzahl gegeneinander verschobenen Gruppen von (2n+1)-Leitern je eine Teilgruppe von 2n Leitern abgezapft ist und jede Teil gruppe noch an. der Mitte angezapft ist, so -dass von Mitte zu Mitte der Teil gruppen - 2n Leiter hintereinanderliegen, welche ihrerseits .paarweise um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl entfernt sind. 3. Maschine nach.

   Unteransprüchen 1 und 2, . dadurch gekennzeichnet; dass Enden der beiden Leitergruppen die Anschlusspunkte des Stromes hoher Frequenz, die Mitten der Teilgruppen. .die ,Anschlässpunkte des Stromes niederer Frequenz bilden. _ 4. Maschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dä.ss die beiden Leiter gruppen parallelgeschaltet sind. 5. Maschine nach Unteranspruch 1 mit n-phasigem Strom hoher-und einphasigem Strom niederer Frequenz,' dadurch ge kennzeichnet, dass rr-Phasen*icklungen in der Umfangsicbtung gegeneinander ver schoben sind. 6.

   Maschine nach Unteranspruch 5, -dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungs winkel für die n-Phasenwicklungen be zogen auf. das Feld hoher Polzahl kleiner als EMI0004.0036 sind. 7. Maschine nach Unteranspruch 5; dadurch gekennzeichnet, dass für den Strom der einen Frequenz 2n-Anschlusspunkte frei herausgeführt sind, während für den Strom der andern Frequenz weniger als 2n -herausgeführt sied.

   8:.Maschine nach Unteranspruch 7,. dadurch -gekennzeichnet; dass die Teile der n-Pha- . senwieklungen, aus denen die Wieklun g- für den einphasigen Strom niederer Fre quenz gebildet wird, durch Verbindung der zi)gehög-igen Anschlusspunkte hinter einandergeschaltet . sind und die -Wick lungen für den mehrphasigen Strom hoher Frequenz im übrigen getrennt :sind. 9.

   Maschine nach Unteranspruch. 7, dadürch- gekennzeichnet, dass die n-Wicklungen für den mehrphasigen Strom hoher Pre- quenz verkettet sind; während die darin befindlichen Stromwege für Strom vollkommen getrennt sind. 10.

   Maschine nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei frei herausge führte Anschlusspunkte jeder Phasen wicklung über je eine Transformator wicklung miteinander verbunden.-:sind. 11. M,aschirre nach Unteransprüchen, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die n-Trans- formatorwicklungen zusammen auf einem Transformator, angebracht sind und ihnen zum Ausgleich der. Phasenverschiebung zwecks Abnahme des Stromes niederer Frequenz eine Drosselspule vorgeschaltet ist, welche die n-Stromkreise magnetisch - verkettet: 12.

   Maschine nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusanimengehZ5ri- gen Einphasenanschlusspunkte der n-Pha- senwicklung unter Einfügung von Drossel spulen miteinander zu einem einzigen A .nschlusspunkt verbunden sind und die zwei so entstehenden Anschlusspunkte gleichzeitig Verkettungspunkte für das Mehrphasensystem sind.

   13.- Maschine nach Unteranspruch. 4, dadurch gekennzeichnet,-däss der nicht vom Strom niederer Frequenz durchflossene Teil der Leitergruppen den doppelten Strom hoher Frequenz führt und seine freien Enden die Anschlusspunkte für den Strom hoher Frequenz bilden.. -