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Ständerwicklung für rotierende elektrische Maschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Ständerwicklung für rotierende elektrische Maschinen, die
aus zwei getrennten, in die Ständernuten übereinander eingelegten Wicklungen aus
identischen Spulengruppen besteht.
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Bei einem bekannten Elektromotor dient eine Wicklungsausbildung dieser
Art dazu, eine Polumschaltung im Verhältnis 1: 2 zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber eine rotierende elektrische
Maschine zu schaffen, bei der zu Lehrzwecken die effektive Spulenweite der Ständerwicklung
als Ganzes abgeändert werden kann, ohne Änderung in den festen Spulenweiten der
getrennten Wicklungen. Wenn man die Auswirkungen von Spulenweitenänderungen studieren
will, so muß diese Änderung natürlich an allen Stellen gleich sein. Die bekannte
Maschine ist für diese Aufgabe nicht zu verwenden, weil sich dort die Spulenweite
beim Umschalten ungleichmäßig ändert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Ständerwicklung der eingangs
genannten Art in der Weise gelöst, daß alle Spulenenden der einen Wicklung an eine
Klemmleiste herausgeführt und untereinander und mit den Enden der Phasenspulengruppen
der anderen, nicht umgruppierbaren Wicklung derart zusammenschaltbar sind, daß die
effektive Spulenweite der gesamten Wicklung veränderbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß durch Umschalten
der Verbindungen die effektive Spulenweite der Ständerwicklung, als Ganzes betrachtet,
variiert werden kann, ohne daß hierzu die feste Spulenweite der einzelnen Wicklungen
geändert zu werden braucht. Dies ist insbesondere für Demonstrations- und Lehrzwecke
wichtig.
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Die Ständerwicklungen können entweder als einschichtige oder zweischichtige
Wicklungen ausgeführt werden, wobei diese beiden Arten auch gemischt vorkommen können.
Wenn z. B. gewünscht wird, die effektive Spulenweite des Stators um zwei Nuten zu
erhöhen, so werden zwei einschichtige Wicklungen fester Spulenweite vorgesehen und
alle Spulenenden einer der beiden Wicklungen an die Klemmleiste herangeführt. Wird
gewünscht, die effektive Spulenweite um eine Nut zu verändern, so wird als umgruppierbare
Wicklung eine zweischichtige Wicklung vorgesehen. In diesem Fall kann die Spulenweite
dann von 0 bis 100% verändert werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Stromrichtung in den Spulen der Städerwicklung bei einem ersten Ausführungsbeispiel,
F i g. 2 die Schaltung der Spulen zur Erzielung der Stromrichtung gemäß der F i
g. 1, F i g. 3 die Stromrichtung in den Spulen der Ständerwicklung bei einer anderen
Schaltung, F i g. 4 die Stromrichtung in den Spulen der Ständerwicklung bei einem
zweiten Ausführungsbeispiel, F i g. 5 und 6 die Stromrichtung in den Spulen der
Ständerwicklung bei einem dritten Ausführungsbeispiel bei unterschiedlicher Schaltung.
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Jedes der gezeigten Ausführungsbeispiele bezieht sich auf einen dreiphasigen,
zweipoligen Ständer mit zwölf Nuten. Die Nuten in den Figuren sind mit den Bezugszeichen
1 bis 12 versehen. Ein in die Papierebene hineinfließender Strom gilt als positiv
und ein in entgegengesetzter Richtung fließender Strom als negativ. Die in den Figuren
benutzten Symbole für die augenblickliche Stromrichtung in den Wicklungen sind in
F i g. 1 gezeigt.
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In dem in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt
der Stator 13 zwei einschichtige Wicklungen M und N mit einer festen
Spulenweite von 1 bis 7 Nuten, d. h., jede Spule reicht über sechs Nuten. In den
Figuren sind die Spulen der beiden Wicklungen mit M 1 bis M 6 bzw. N 1 bis
N 6 be-
zeichnet. Die Spulenanschlüsse der einen Wicklung M sind fest miteinander
verbunden und an die drei Phasen A, B und C der Netzspannung angeschlossen,
so daß bei einem positiven Strom der Phase A durch die Spulenteile in den Nuten
1 und 2 und entsprechendem negativen Strom durch die
Spulenteile
in den Nuten 7 und 8 die Spulenteile der Nuten 3 und 4 positiven Strom der Phase
B und die Nuten 5 und 6 positiven Strom der Phase C führen.
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Die Wicklung N besitzt Anschlüsse, die an eine Klemmleiste herangeführt
sind, so daß die Spulen N1 bis N6 in jeder gewünschten Weise gruppiert werden können,
um die effektive Spulenweite der Statorwicklung 13 als Ganzes zu variieren. Wie
in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist, können die Spulen der Wicklungen N so miteinander
verbunden sein, daß die Wicklung N gegenüber der Wicklung M elektrisch
um zwei Nuten verschoben wird. Bei einem positiven Strom der Phase A in den Spulenteilen
der Spulen M1 und M2 in den Nuten 1 und 2 fließt in den Spulenteilen der anderen
Wicklung N in diesen Nuten ein positiver Strom der Phase B. Dies hat zur Folge,
daß eine zweischichtige Wicklung mit 662/3% Spulenweite nachgebildet wird, wobei
die Spulen über vier Nuten reichen, z. B. über die Nuten 1 bis 5.
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In einer abgeänderten Schaltung der Anschlüsse der Wicklung N gemäß
F i g. 3 fließt der Strom in den Spulenteilen jeder Nut in gleicher Phase und Richtung
wie der Strom in der anderen Wicklung derselben Nut. Dies hat zur Folge, daß bei
der Serienschaltung der Wicklungen M und N eine zweischichtige Wicklung mit 100
% Spulenweite nachgebildet wird.
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Die vorstehend angegebenen Schaltungen zeigen, wie Spulenweiten von
1 bis 7 oder von 1 bis 5 Nuten nachgebildet werden können. Es besteht natürlich
auch die Möglichkeit, durch eine andere Schaltung eine effektive Spulenweite von
1 bis 3 Nuten herzustellen. Mit zwei einschichtigen Wicklungen M und
N
ist es somit möglich, die Spulenweite jeweils um zwei Nuten zu verändern.
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Bei dem in der F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich,
die effektive Spulenweite um Beträge von nur einer Nut zu verändern. Eine einschichtige,
fest gruppierte Wicklung M besitzt wiederum eine feste Weite von 1 bis 7 Nuten,
während eine weitere zweischichtige umgruppierbare Wicklung P aus den Spulen P 1
bis P12 besteht, die in beiden Schichten über sechs Nuten reichen.
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Die Schaltung kann nun derart erfolgen, daß alle Ströme in einer Statornut
in derselben Richtung und Phase fließen, so daß eine zweischichtige Wicklung mit
einer Spulenweite von 1001/o nachgebildet wird. Es ist jedoch durch Umschalten der
Verbindungen der zwischichtigen Wicklung P möglich, die effektive Spulenweite der
Statorwicklung als Ganzes um Beträge von einer Nut zu variieren.
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In dem dritten Ausführungsbeispiel (F i g. 5 und 6) ist die nicht
umgruppierbare Wicklung M der vorhergehenden Ausführungen durch eine zweischichtige
Wicklung Q ersetzt, die aus den Spulen Q 1 bis Q 12
mit einer
Spulenweite von 1 bis 7 Nuten besteht. Die Spulen der umgruppierbaren Wicklung P
können wie zuvor geschaltet werden, um eine Weite von 100% zu erreichen. Durch Umschaltung
kann aber die effektive Spulenweite der Ständerwicklung als Ganzes wieder um Beträge
von einer Nut verändert werden, um zweischichtige Wicklungen verschiedener Weite
nachzubilden.
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In F i g. 5 ist gezeigt, daß ein elektrisches Verschieben der Spulen
der Wicklung P in einer Richtung um eine Nut durch Umschalten eine effektive Spulenweite
von 1 bis 6 Nuten, d. h. von 831/s % ergibt; eine Verschiebung in derselben Richtung
um drei Nuten, wie in F i g. 6 gezeigt, ergibt eine effektive Spulenweite von 1
bis 4 Nuten, d. h. von 50 %.
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In den beschriebenen Beispielen von zweipoligen Wicklungen weist jede
umgruppierbare Wicklung der Einfachheit halber die gleiche Spulenweite wie die nicht
umgruppierbare Wicklung auf. Es ist jedoch auch möglich, der Spulenweite der umgruppierbaren
Wicklungen einen anderen Wert zu geben, z. B. 50 % oder 66,6°/o gegenüber der nicht
umgruppierbaren Wicklung. Ebenso kann die Erfindung auf Maschinen mit anderer Polzahl
angewendet werden.