DE406371C

DE406371C - Maschine zur Umformung oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselstroemen verschiedener Frequenz mit zweckmaessig auf einem Induktor vereinigten Feldern verschiedenerPolzahl und diesen Feldern zugeordneten, gegebenenfalls zu einer gemeinsamen Wicklung zusamengefassten induzierten Wicklungen

Info

Publication number: DE406371C
Application number: DEB98198D
Authority: DE
Original assignee: Bergmann Elektricitaets Werke AG
Current assignee: Bergmann Elektricitaets Werke AG
Publication date: 1924-11-21

Description

Maschine zur Umformung oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz mit zweckmäßig auf einem Induktor vereinigten Feldern verschiedener Polzahl und diesen Feldern zugeordneten, gegebenenfalls zu einer gemeinsamen Wicklung zusammengefaßten induzierten Wicklungen. Zur Umformung oder gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz ist bereits eine Maschine angegeben worden, welche sich als eine Vereinigung zweier synchroner Maschinen oder zweier asynchroner Maschinen oder einer synchronen und einer asynchronen Maschine mit Feldern verschiedener Polzahl darstellt. Für die induzierten Arbeitswicklungen ist dabei vorgesehen, daß diejenige für die kleine Polzahl aus Gruppen von zwei um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl enfernter, in Reihe liegender Leiter besteht, während die für die hohe Polzahl bei ungeradem Polzahlverhältnis (2 n -!-i) : i aus Gruppen von 2 ni-i, bei geradem Polzahlverhältnis 2 n : i aber aus Gruppen von 2 # 2 n um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernter, in Reihe geschalteter Leiter aufgebaut ist. Diese Arbeitswicklungen können gegebenenfalls auch zu einer gemeinsamen Wicklung zusammengefaßt werden.
Allgemein gilt nun bei elektrischen Maschinen, daß jeder einzelne Leiter gleichwertig ist einem anderen Leiter, der entweder um eine gerade Zahl von Polteilungen entfernt liegt und im gleichen Sinne geschaltet oder um eine ungerade Zahl von Polteilungen entfernt liegt und im entgegengesetzten Sinne geschaltet ist. Erfindungsgemäß kann daher die bisher für die einzelnen Arbeitswicklungen angegebene Wicklungsanordnung dahin abgeändert werden, daß die einzelnen Leiter durch Leiter ersetzt werden, die ihnen in diesem Sinne gleichwertig sind. Auf diese Weise erhält man neue Wicklungsanordnungen, die gegebenenfalls vorteilhaft an Stelle der bisher angegebenen Wicklungsanordnung Verwendung finden können.
In der Zeichnung sind einige derartige Fälle veranschaulicht.
Abb. i zunächst zeigt die Wicklungsanordnung für eine Maschine, deren Feld hoher Polzahl vier Pole und deren Feld geringer Polzahl zwei Pole aufweist. Das Polzahlverhältnis ist danach 2 : i. Nach der bisherigen Ausführung müssen demgemäß bei der Wicklung hoher Frequenz vier um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernte Leiter in Reihe liegen, und man erhält so eine Wicklungsanordnung entsprechend Abb. ia, bei der die Leiter i und 3 einerseits, die Leiter 2 und ,4 anderseits im gleichen Sinne hintereinandergeschaltet sind, i und 3 aber entgegengesetzt 2 und ¢. Jeder der Leiter 2, ,4 kann nun, ohne daß dadurch in elektrischer Beziehung etwas geändert wird, durch einen Leiter ersetzt werden, der um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl von ihm entfernt liegt und im entgegengesetzten Sinne geschaltet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine Anordnung entsprechend der Abb. ib, bei der mit dem Leiter i in der gleichen Nut ein Leiter i' untergebracht ist, mit dem Leiter 3 in der gleichen Nut ein Leiter 3' und sämtliche Leiter im gleichen Sinne hintereinanderliegen. Auch für diese Wicklungsanordnung bleibt bestehen, daß sie zwar durch das Feld hoher Polzahl beein$ußt wird, dagegen nicht durch das Feld geringer Polzahl. Es tritt also, genau wie bei der Wicklung nach Abb. ia, an den Enden wohl eine Spannung hoher Frequenz auf, aber keine Spannung der niederen Frequenz. Die neue Wicklungsanordnung läßt sich im übrigen noch weiter vereinfachen, denn es ist ohne weiteres klar, daß die Ersetzung der beiden Leiter i, i' bzw. 3, 3' durch einen entsprechenden gemeinsamen Leiter keine weitere Änderung in elektrischer Beziehung herbeiführt, als daß die Spannung auf den halben Wert heruntergeht. Statt ,aus vier um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe liegenden Leitern kann demgemäß die Wicklung hoher Frequenz auch aus zwei um eine doppelte Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in. Reihe liegenden Leitern aufgebaut werden. Das gilt auch für andere Polzahlen und für andere gerade Polzahlverhältnisse. Allgemein soll für ein Polzahlverhältnis 2 n : r die Wicklung hoher Frequenz sich aus Gruppen von zwei um m # 2 n Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernten, gleichsinnig in Reihe geschalteten Leitern zusammensetzen, wobei m eine beliebige ungerade Zahl ist.
. Nach Abb. 2 läßt sich eine entsprechende Änderung der Wicklungsanordnung auch für die Wicklung hoher Frequenz bei ungeradem Polzahlverhältnis treffen. Die Maschine besitzt dort für das Feld hoher Polzahl sechs Pole und für das Feld geringer Polzahl zwei Pole, so daß das Polzahlverhältnis 3 : i beträgt. In diesem Falle muß nach der bisherigen Ausführung die Wicklung aus Gruppen von drei um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe liegenden Leitern bestehen.; Eine derartige Leitergruppe ist in Abb. 2a wiedergegeben. Die drei Leiter 1, 2, 3 liegen danach in Reihe, und zwar derart, daß die Leiter 1, 3 im gleichen Sinne geschaltet sind und Leiter 2 im entgegengesetzten Sinne geschaltet ist. Es ist nun ohne weiteres möglich, den Leiter 2 entsprechend der Abb.2b durch einen um drei Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernten, seinerseits im entgegengesetzten Sinne geschalteten Leiter zu ersetzen, ohne daß dadurch in elektrischer Hinsicht etwas geändert wird. So erhält man eine Leitergruppe mit drei Leitern 1, g, 5, die je um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl voneinander entfernt liegen und alle im gleichen Sinne hintereinandergeschaltet sind. Der Leiter 5 ist in dieser- Schaltung dem Leiter 2 in der Schaltung nach Abb. 2a vollkommen gleichwertig. Wie die Leitergruppe der Abb.2a wird danach auch die Leitergruppe der Abb. 2b nur durch das Feld hoher Polzahl beeinflußt, dagegen nicht durch das Feld geringer 'Polzahl, so daß an ihren Enden nur eine Spannung der hohen Frequenz auftritt, aber keine Spannung der geringen Frequenz. Bei vier Polen des Feldes geringer Polzahl und zwölf Polen des Feldes hoher Polzahl können statt dessen drei Leiter verwendet werden, deren Entfernung je vier Polteilungen des Feldes hoher Polzahl ausmacht. Allgemein gilt bei einem Polzahlverhältnis (2 n + i ) : i, daß sich die Wicklung hoher Frequenz aus (2 n + i um je 2 m Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernter, gleichsinnig in Reihe geschalteter Leiter zusammensetzt, wobei m eine ganze Zahl ist.
Bei ungeradem Polzahlverhältnis kann die Wicklungsanordnung aber auch noch in anderer Weise getroffen werden, wie dies in der Abb. 5 für ein Polzahlverhältnis 5 : i dargestellt ist. Nach der bisherigen Ausführung setzt sich in diesem Falle die Wicklung hoher Frequenz aus Gruppen von fünf um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernter, in Reihe geschalteter Leiter zusammen. Eine solche Gruppe besteht beispielsweise entsprechend der Abb. 3a aus den Leitern 1, 2, 3, 4, 5. Indem nun die Leiter 2, 3, 5 durch elektrisch gleichartige Leiter ersetzt werden, entsteht eine Wicklungsanordnung nach Abb. 3b. Die aus den Leitern 1; 4, 7, 10, 13 gebildete Leitergruppe dieser Abbildung ist der aus den Leitern 1, 2, 3, 4, 5 bestehenden Leitergruppe der Abb.3a ohne weiteres elektrisch gleichwertig. Auch die Leitergruppe der Abb.3b wird daher lediglich durch das Feld hoher Polzahl beeinflußt, nicht dagegen durch das Feld geringer Polzahl, so daß sie an Stelle der Leitergruppe der Abb. 3a für den Aufbau der Wicklung hoher Frequenz benutzt werden kann. Es können daher ganz allgemein bei einem Polzahlverhältnis (2n+i): i, (2n+i) Leiter in abwechselndem Sinne hintereinandergeschaltet werden, die je um (2m+l) Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernt liegen, wobei m wieder irgendeine ganze Zahl, außer n, sein kann.
Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der neuen Wicklungsanordnung besteht bei solchen Maschinen, die eine gemeinsame Arbeitswicklung aufweisen, indem ein Teil der Z'Vicklung für die hohe Frequenz gleichzeitig als Wicklung für die niedere Frequenz benutzt wird. Abb.4 zeigt den Aufbau einer bereits vorgeschlagenen Wicklung dieser Art für ein Polzahlverhältnis 3 : i, entsprechend sechs Polen des Feldes hoher Polzahl und zwei Polen des Feldes geringer Polzahl. Die Wicklung setzt sich danach aus sechs Leitern 1, 2, 3, 4, 5, 6 zusammen, die je um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl voneinander entfernt liegen. Der Strom hoher Frequenz hat die Anschlußpunkte Al, A2, der Strom niederer Frequenz die Anschlujpunkte B1, B2. In bezug auf den Strom hoher Frequenz liegen also die Leiter 4, 3 einerseits und die Leiter 6, 1 anderseits parallel, ebenso die Leiter 2, 5, und die so gebildeten Parallelstromkreise sind ihrerseits in Reihe geschaltet. Auch in bezug auf den Strom niederer Frequenz sind zwei parallele Zweige vorhanden, von denen der eine aus den Leitern 1, 3 und der andere aus den Leitern 6, 4 besteht. Ist bei gleichem Polzahlverhältnis die Zahl der Pole eine andere, weist beispielsweise das .Feld hoher Polzahl zwölf und das Feld geringer Polzahl vier Pole auf, so erhöht sich auch die Anzahl der Leiter entsprechend, und :es sind so für den angenommenen Fall an Stelle der sechs Leiter der Abb.4 zwölf Leiter vorhanden, die wieder je um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernt liegen. An sich wäre es natürlich möglich, die elektrisch gleichwertigen Leiter, also den ersten und siebenten, den zweiten und achten usw. gleichsinnig in Reihe zu schalten, und diese Leiterpaare selbst dann im übrigen genau in der gleichen Weise zu verbinden, wie dies nach der Abb. 4. mit den einzelnen Leitern 1, 2 usw. geschieht. Das würde jedoch eine sehr umständliche Wicklungsanordnung ergeben. ' In Abb. 5 ist daher eine andere Wicklungsanordnung vorgeschlagen, durch die elektrisch das gleiche Ergebnis erzielt werden kann. A1 und 4,2 sind dabei wieder die Anschlußpunkte des Stromes hoher Frequenz, Bi und B.# die Anschlußpunkte des Stromes niederer Frequenz. Den Stromzweigen 6-1 bzw. ,1-3 der Abb. 4. entsprechen alsdann die Stromzweige r-.1-5-8 bzw. 2-11-10-y. den Leitern 2 und 5 der Abb. 1 die Leiterpaare 6-3 und 9-12. An die Stelle der Gruppen aus drei um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernter, in Reihe liegender Leiter treten also gewissermaßen nunmehr einfach Gruppen von drei um je vier Polteilungen entfernter, gleichsinnig in Reihe geschalteter Leiter. Derartige Leitergruppen, von denen beispielsweise eine durch die Leitern i, 5, 9 gebildet wird, werden aber, wie bereits weiter oben im Anschluß an die Abb. 2 gezeigt wurde, durch das Feld geringer Polzahl nicht beeinflußt, und es tritt an ihnen lediglich eine Spannung der hohen Frequenz auf. Die Stromzweige 1o-7-8-5 bzw. 12-2-1-q. des Stromes niederer Frequenz erfüllen ohne weiteres die Bedingung des Hauptpatentes, daß nämlich Gruppen von zwei um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl entfernter in Reihe liegender Leiter vorhanden sind. Eine NVicklung, entsprechend Abb.S, ist also in der Tat als gemeinsame Arbeitswicklung für beide Frequenzen brauchbar. Sie ist jedoch infolge ihrer symmetrischen Ausbildung, der geringen Zahl von Verbindungen und deren Verteilung auf die beiden Seiten der Maschine wickeltechnisch wesentlich günstiger als die @Vicklung der Abb. q..
Selbstverständlich lassen sich im einzelnen Falle auch noch weitere Änderungen der Wicklungsanordnung treffen, auf die im einzelnen nicht eingegangen werden kann. Wesentlich ist nur, daß bei einer Wicklungsanordnung entsprechend der bisherigen Ausführung in den Leitergruppen einzelner Leiter durch andere um eine gerade oder ungerade Zahl von Polen entfernter Leiter ersetzt werden, und die Hintereinanderschaltung derart vorgenommen wird, daß die so gebildeten neuen Leitergruppen der bisherigen Ausführung in bezug auf beide Felder elektrisch gleichwertig sind, also wie diese nur von dem einen Felde beeinflußt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Maschine zur Umformung oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz mit zweckmäßig auf einem Induktor vereinigten Feldern verschiedener Polzahl und diesen Feldern zugeordneten, gegebenenfalls zu einer gemeinsamen 'NVicklung zusammengefaßten, induzierten Wicklungen, von denen die für die kleinePolzahl aus Gruppen von zwei um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe liegenden Leitern besteht, während die für die hohe Polzahl bei ungeradem Polzahlverhältnis (2 n -i-- i) : i aus Gruppen von 2 n -[- i . und bei geradem Polzahlverhältnis 2 n : i aus Gruppen von 2 - 2 n um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe geschalteten Leitern zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitergruppen einzelne Leiter durch solche ersetzt werden, welche ihnen in bezug auf die sie durchflutenden Felder entweder unmittelbar oder nach Änderung des Schaltsinnes elektrisch gleichwertig sind.
2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung für die hohe Frequenz bei geradem Polzahlverhältnis 2 n : i aus Gruppen von zwei um m # 2 n Polteilungen des Feldes hoher Polzahl voneinander entfernten, im gleichen Richtungssinn geschalteten Leitern besteht, wobei m eine ungerade Zahl ist.
3. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung für die hohe Frequenz bei ungeradem Polzahlverhältnis von (2 n + i) : i aus (2 n -j-- i) um je 2 m Polteilungen des Feldes hoher Polzahl voneinander entfernten, im gleichen Sinne in Reihe geschalteten Leitern besteht, wobei m eine ganze Zahl ist. q.. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung für die hohe Frequenz bei ungeradem Polzahlverhältnis (2n+ i) : i aus Gruppen von (2 n -f - i) um j e (2 m -r-. i) Polteilungen des Feldes hoher Polzahl voneinander entfernten, im abwechselnden Sinne in Reihe geschalteten Leitern besteht, wobei m eine ganze Zahl, außer n, ist.