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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine sich drehende elektrische Maschine mit vier
Polen und einer Ankerwicklung eines zugehörigen dreiphasigen Schaltkreises,
die mit drei parallelen Wicklungskreisen für jede Phase versehen ist und
als zweilagige Wicklung in mehreren in einem Statorkern vorhandenen
Schlitzen angebracht ist.
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Beispielsweise
ist in der japanischen Patentoffenlegung 9-205750 eine sich drehende
elektrische Maschine offenbart, bei der ein Spannungsungleichgewicht
zwischen Wicklungskreisen dadurch verbessert ist, dass jede einen
Wicklungskreis bildende Spule im Fall von 72 Statorschlitzen speziell angeordnet
ist.
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Wenn
die einen jeden Wicklungskreis bildenden Spulen mit einem Spulenende
verbunden sind und wenn nicht alle Wicklungsteilungen konstant sein können, wird
eine spezifizierte Spule ausgetauscht, wie es beispielsweise in
der Zeitschrift mit der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-6683 angegeben
ist.
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Herkömmlicherweise
ist z. B. für
eine sich drehende elektrische Maschine mit drei Phasen, vier Polen
und 72 Statorschlitzen eine Spulenanordnung mit kleinem Spannungsungleichgewicht
zwischen drei Wicklungskreisen vorgeschlagen, jedoch ist die Schlitzanzahl
auf 72 beschränkt.
Daher ist es, entsprechend dem zunehmenden Leistungsvermögen eines
Generators, erforderlich, wenn die Anzahl der Schlitze auf weniger
als 72 verringert wird, eine geeignete Spulenanordnung für die Schlitzanzahl
zu finden.
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Das
Dokument GB-A-1231574, von dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht,
offenbart eine sich drehende elektrische Maschine mit dreiphasigem
Anschluss mit einer Wicklung dreier paralleler Kreise (Schaltkreise)
für jede
Phase, die in insgesamt 54 Statorschlitzen angebracht sind. Das
Dokument nennt Modifizierungen hinsichtlich verschiedener Polanzahlen,
einschließlich
einer solchen mit einer vierpoligen Wicklung. Es schlägt auch
eine bestimmte Entsprechung der Spulen der Kreise zu jedem Schlitz in
einem Schlitz-Vektordiagramm vor, und es berechnet aus diesem Differenzen
elektromagnetischer Kräfte
zwischen den Kreisen. Jedoch offenbart es nicht, wie die drei Kreise
auf vier Pole zu verteilen wären.
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GB-A-1251134
offenbart eine vierpolige, sich drehende Maschine mit drei Phasen,
die pro Phase über
drei parallele Wicklungskreise in insgesamt 72 Schlitzen verfügt, wobei
zwei der vier Pole in jeder Phase durch sechs Spulen einer der drei
Wicklungskreise gebildet sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine sich drehende elektrische Vierpol-Maschine mit Dreiphasen-Sternschaltung
mit 54 Statorschlitzen und drei parallelen Wicklungskreisen für jede Phase
zu schaffen, bei der, während
ein Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen (Wicklungsschaltkreisen)
der jeweiligen Phasen klein ist, die Spulen der Kreise so platziert
sind, dass die Randkonstruktion der Ankerwicklung nicht kompliziert
wird.
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Diese
Aufgabe ist durch eine Maschine gelöst, wie sie im Anspruch 1 dargelegt
ist. Die abhängigen
Ansprüche
betreffen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung verfügt
eine Maschine mit dreiphasigem Kreis und 54 Statorschlitzen über vier
Pole P1, P2, P3, P4, die wie folgt in jeder Phase aus einem ersten
bis dritten Wicklungskreis bestehen:
Pol 1: dem ersten Wicklungskreis,
der mit allen fünf oberen
Spulen und unteren Spulen versehen ist;
Pol 2: dem ersten Wicklungskreis,
der mit der dritten oberen Spule und einer unteren obere ausgehend von
einer Wicklungsachse des Pols P2 versehen ist, und dem dritten Wicklungskreis,
der mit den ersten, zweiten und vierten oberen Spulen und unteren
Spulen ausgehend von der Wicklungsachse des Pols P2 versehen ist,
Pol
3: dem zweiten Wicklungskreis, der mit allen fünf oberen Spulen und unteren
Spulen versehen ist; und
Pol 4: dem zweiten Wicklungskreis,
der mit einer dritten oberen Spule und einer unteren Spule ausgehend
von einer Wicklungsachse des Pols P4 versehen ist, und dem dritten
Wicklungskreis, der ausgehend von der Wicklungsachse des Pols P2
mit den ersten, zweiten und vierten oberen Spulen und unteren Spulen
versehen ist.
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Da
jeder Wicklungskreis mit nicht mehr als drei Polen versehen ist,
ist es nicht erforderlich, wenn der Wicklungskreis jeder Phase auf
die obige Weise aufgebaut ist, die Anzahl der Überkreuzungen zu erhöhen, und
das Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen kann
auf ungefähr
1,5% eingestellt werden. Dadurch ist das Spannungsungleichgewicht
zwischen Wicklungskreisen jeder Phase klein, und die Randkonstruktion
der Ankerwicklung wird nicht kompliziert.
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Die
sich drehende elektrische Maschine, wie ein Generator, verfügt über einen
Stator und einen Rotor, wobei der Statorkern aus dünnen Platten
in mehrschichtiger Anordnung aufgebaut ist und an der Innenumfangsseite
des Stators mehrere Schlitze vorhanden sind, um die Ankerwicklung
aufzuwickeln. Im Generator sollte, da es wünschenswert ist, dass der Signalverlauf
der induzierten Spannung einer vollständigen Sinuswellenform entspricht,
die Verteilung der Magnetflussdichte im Luftspalt sinusförmig sein. Wenn
die Ankerwicklung mit einer konzentrierten Wicklung versehen ist,
wird die Verteilung der Magnetflussdichte eine Rechteckwelle, und
diese ist von einer Sinusverteilung ziemlich verschieden. Demgemäß sollte
die Ankerwicklung mit einer verteilten Wicklung versehen sein.
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Eine
Wicklung, bei der die Wicklungsteilung einer Polteilung entspricht,
wird als Wicklung mit voller Teilung bezeichnet, während eine
Wicklung, bei der die Wicklungsteilung kleiner als die Polteilung
ist, als Wicklung mit nicht vollständiger Teilung bezeichnet wird.
Im Allgemeinen ist ein Generator mit einer Wicklung mit nicht vollständiger Teilung
versehen, um die Verteilung der Magnetflussdichte noch mehr an einen
Sinusverlauf zu bringen.
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Im
Fall eines Turbinengenerators wird bei einem Wärmekraftwerk-Generator meistens
eine Dipolmaschine verwendet, jedoch wird bei einem Atomkraftwerk-Generator eine Vierpol-Maschine
verwendet. Im Allgemeinen verfügt
eine Ankerwicklung eines Turbinengenerators über eine Y-Schaltung, und die
Anzahl der Wicklungskreise für
jede Phase entspricht einem Divisor der Anzahl der Pole.
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Dies,
da dann, wenn die Anzahl der Wicklungskreise jeder Phase einem Divisor
der Anzahl der Pole entspricht, es möglich wird, da alle einen Wicklungskreis
bildenden Spulen mit völlig
derselben elektrischen Anordnung versehen werden können, dafür zu sorgen,
dass die induzierte Spannung zwischen den Wicklungskreisen ausgeglichen
ist.
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Übrigens
kann, wenn die Anzahl der Wicklungskreise für jede Phase drei ist, der
Aufbau des Generators im Vergleich zu einem Schaltkreis mit vier Linien
vereinfacht werden. Jedoch besteht bei einer Vierpol-Maschine, da
die Anzahl der Wicklungskreise der Ankerwicklung keinen Divisor
der Anzahl der Pole bildet, die Tendenz, dass die induzierten Spannungen
der drei Wicklungskreise unausgeglichen sind. Demgemäß ist es
dann, wenn bei einer Vierpol-Maschine die Anzahl der Wicklungskreise
jeder Phase drei ist, erforderlich, dass das Spannungsungleichgewicht
zwischen den Wicklungskreisen klein wird.
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In
den letzten Jahren besteht der Trend, dass die Leistung eines einzelnen
Generators zunimmt, und wenn die Leistung eines Generators groß wird, sollte,
da der Leistungsfaktor beinahe derselbe ist, das Produkt aus der
Spannung und dem Strom des Generators erhöht werden. Jedoch ist die Anschlussspannung
des Generators beschränkt,
da für
die Spule der Ankerwicklung eine druckdichte Isolierung zu verwenden
ist. In diesem Fall wird die Anschlussspannung dadurch unten gehalten,
dass die Anzahl der Statorschlitze verringert wird, und der Ankerstrom
ist hoch. Das heißt,
dass dann, wenn die Anzahl der Schlitze verringert wird, die Anzahl
der oberen Spulen und der unteren Spulen, die einen Wicklungskreis
bilden, kleiner wird und dass die Anschlussspannung begrenzt ist,
wobei es möglich wird,
den Querschnitt der Spulen groß zu
machen und den Ankerstrom groß zu
machen, da die Schlitzbreite entsprechend der Abnahme der Anzahl
der Schlitze breit gemacht werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht einer Spulenanordnung der Ankerwicklung einer Phase
einer sich drehenden elektrische Maschine, die als eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist.
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2 ist
die Kontur einer Konstruktionsansicht eines Turbinengenerators als
einer Ausführungsform
der Erfindung.
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3A, 3B ist
ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Aufbaus von vier Wicklungskreisen
für drei
Phasen.
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4A, 4B ist
ein schematisches Diagramm des Aufbaus von vier Wicklungskreisen
für drei
Phasen als einer Ausführungsform
der Erfindung.
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5 ist
ein Plan einer herkömmlichen
Spulenanordnung einer Ankerwicklung pro Phase mit drei Wicklungskreisen
für drei
Phasen und vier Pole.
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6 ist
ein Statorschlitz-Querschnitt als einer Ausführungsform der Erfindung.
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7 ist
ein Spulenanordnungsplan pro Phase und Pol der Ankerwicklung eines
Vergleichsbeispiels.
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8 ist
eine Ansicht einer Spulenanordnung einer Ankerwicklung einer dreiphasigen,
sich drehenden elektrischen Vierpol-Maschine als einer Ausführungsform
der Erfindung.
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9 ist
ein Verbindungsdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Ansicht einer Spulenanordnung der Ankerwicklung pro Phase der
sich drehenden elektrischen Maschine, wobei eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist.
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11 ist
ein Verbindungsdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Ansicht einer Spulenanordnung der Ankerwicklung pro Phase der
sich drehenden elektrischen Maschine, wobei eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist.
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13 ist
ein Verbindungsdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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14 ist
eine Ansicht einer Spulenanordnung der Ankerwicklung der dreiphasigen,
sich drehenden elektrischen Vierpol-Maschine, wobei eine Ausführungs form
der Erfindung dargestellt ist.
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15 ist
eine Ansicht einer Spulenanordnung der Ankerwicklung pro Phase der
sich drehenden elektrischen Maschine, wobei eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist.
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16 ist
ein Verbindungsdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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17 ist
eine Ansicht einer Spulenanordnung der Ankerwicklung pro Phase der
sich drehenden elektrischen Maschine, wobei eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist.
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18 ist
ein Verbindungsdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nun
wird eine Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung einer Zeichnung wie folgt detailliert
beschrieben.
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In
der 1 ist eine Spulenanordnung einer Ankerwicklung
einer Phase als eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, in der 2 ist die Kontur
des Aufbaus eines Turbinengenerators dargestellt, in den 3A, 3B ist
ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Y-Schaltung von vier Wicklungskreisen
dargestellt, in den 4A, 4B ist
ein schematisches Diagramm der Y-Schaltung
mit vier Wicklungskreisen dargestellt, in der 5 ist eine
Spulenanordnung dreier Wicklungskreise mit 72 Schlitzen als Bezugsbeispiel
dargestellt, in der 6 ist ein Statorschlitz-Querschnitt
dargestellt, und in der 7 ist eine Spulenanordnung pro
Phase um einen zugehörigen
Pol dargestellt.
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Wie
es in der 2 dargestellt ist, ist der Turbinengenerator
mit einem Rotor 74 und einem Stator 73 versehen,
wobei der Rotor 74 mit einem massiven Kern versehen ist
und der Statorkern 76 mit mehrschichtigen, dünnen Platten
versehen ist, wobei an der Innenumfangsseite des Stators 73 mehrere Schlitze
vorhanden sind, um eine Ankerwicklung 75 anzubringen. Wie
oben angegeben, wird im Fall eines Turbinengenerators bei Wärmekraftwerks-Generatoren
meis tens eine Dipolmaschine verwendet, während für Atomkraftwerk-Generatoren
häufig
eine Vierpol-Maschine verwendet wird. Im Allgemeinen verfügt die Ankerwicklung
eines Turbinengenerators über
eine Y-Schaltung, und die Anzahl der Wicklungskreise pro Phase entspricht
einem Divisor der Anzahl der Pole. Dies, da es dann, wenn die Anzahl der
Wicklungskreise jeder Phase einem Divisor der Anzahl der Pole entspricht,
es möglich
wird, die alle Wicklungskreise bildenden Spulen elektrisch völlig gleich
aufzubauen, wodurch es möglich
wird, dass die induzierten Spannungen zwischen allen Wicklungskreisen
ausgeglichen sind. Zum Beispiel kann im Fall einer Vierpol-Maschine
die Anzahl der Wicklungskreise 4, 2 oder 1 betragen.
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Übrigens
kann, wenn die Anzahl der Wicklungskreise pro Phase 3 ist, der Aufbau
des Generators einfacher als bei vier Wicklungskreisen sein, und die
Anzahl der Wicklungskreise kann 3 sein. Der Grund, der es ermöglicht,
den Aufbau eines Generators vernünftiger
zu machen, wenn die Anzahl der Wicklungskreise jeder Phase 3 ist,
wird unter Verwendung der 3A, 3B sowie
der 4A, 4B erläutert.
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Wenn
die Anzahl der Wicklungskreise der Ankerwicklung des Turbinengenerators 86 den
Wert 4 hat, wie es in den 3A, 3B dargestellt
ist, sind jeweils sechs, also insgesamt zwölf Zuleitungen 89–94 an
den beiden Enden einer bewegten Seite (der Turbinenseite) und einer
nicht bewegten Seite (der Seite des Kollektorrings) vorhanden, wodurch auch
eine Durchführung 88 und
ein Anschlusskasten 87 auf beiden Seiten vorhanden sind.
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Andererseits
liegen, wenn drei Wicklungskreise für die Wicklung jeder Phase
vorhanden sind, sechs Zuleitungen 89–94 vor, wie es in
den 4A, 4B dargestellt ist, und eine
Durchführung 88 und ein
Anschlusskasten 87 sind nur auf einer Seite des Turbinengenerators 86 vorhanden.
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Übrigens
ist es, wenn die Anzahl der Wicklungskreise jeder Phase drei beträgt, dies
für einen vernünftigen
Aufbau der Generatorabmessungen und für den erforderlichen Platz
der Generatoraufstellung effektiv. Jedoch wird, wie oben angegeben, wenn
die Anzahl der Wicklungskreise der Ankerwicklung kein Divisor der
Polanzahl ist, wenn eine Vierpol-Maschine vorliegt, induzierte Spannungen
in den drei Wicklungskreisen nicht ausgeglichen, und es fließt ein Umlaufstrom
durch den Wicklungskreis. Demgemäß ist es,
wenn bei einer Vierpol-Maschine für jede Phase drei Wicklungskreise
verwendet werden, erforder lich, dass das Spannungsungleichgewicht
zwischen den Wicklungskreisen klein wird.
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Daher
ist in der 5 eine Spulenanordnung ein Bezugsbeispiel
dafür dargestellt,
dass das Spannungsungleichgewicht zwischen den jeweiligen Wicklungskreisen
klein wird. Die 5 zeigt einen Fall mit 72 Statorschlitzen.
In der 5 geben die Nummern 1 bis 72 in
einem quadratischen Rahmen Schlitznummern an, und die Nummern 1 bis 72 laufen
fortlaufend und in der Umfangsrichtung als 2, 3, ..., 71, 72, 1, 2,
...
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Außerdem sind,
wie es in der 6 dargestellt ist, eine Spule 78 (eine
obere Spule) und eine Spule 79 (eine untere Spule) der
Ankerwicklung mit zweischichtigem Aufbau in einem am Statorkern 76 vorhandenen
Schlitz 95 angebracht, wobei eine Befestigung mit einem
Keil 77 vorliegt. Die Ankerwicklung 78, 79 bildet
einen zweischichtigen Aufbau, wobei eine am Innendurchmesser (Keil 77)
des Stators angeordnete Spule als obere Spule 78 bezeichnet wird
und eine an der Außenseite
des Stators angeordnete Spule als untere Spule 79 bezeichnet
wird.
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Da
es wünschenswert
ist, dass der Verlauf der induzierten Spannung des Generators so
lange wie möglich
nahezu einem Sinusverlauf entspricht, ist die Ankerwicklung im Allgemeinen
als Wicklung mit nicht vollständiger
Teilung einer verteilten Wicklung vorhanden.
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Der
Grund besteht darin, dass die fünfte
und die siebte Harmonische klein werden, wenn das Verhältnis β der Polteilung
zur Wicklungsteilung 5/6 entspricht. Bei 72 Schlitzen wird,
da für
die Polteilung (Anzahl der Schlitze)/(Anzahl der Pole) = 72/4 =
18 gilt, die Wicklungsteilung τ =
15 (in der 5 z. B. τ = 32 – 17 = 15). Bei drei Phasen,
vier Polen und 72 Schlitzen, ist, da für die Schlitzanzahl Nspp jedes Pols
jeder Phase (Schlitzanzahl)/(Phasenanzahl × Polanzahl) = 72/(3 × 4) = 6
gilt, der Pol P1 einer Phase (z. B. der Phase U) mit einer oberen
Spule der Schlitze 71, 72 sowie 1 bis 4 und
einer unteren Spule der Schlitze 14 bis 19 aufgebaut,
der Pol P2 ist mit einer oberen Spule der Schlitze 17 bis 22 und
einer unteren Spule der Schlitze 32 bis 37 aufgebaut,
der Pol P3 ist mit einer oberen Spule der Schlitze 35 bis 40 und
einer unteren Spule der Schlitze 50 bis 55 aufgebaut,
und der Pol P4 ist mit einer oberen Spule der Schlitze 53 bis 58 und
einer unteren Spule der Schlitze 68 bis 72 aufgebaut.
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Dabei
wird, wie es in der 7 dargestellt ist, die Mittelachse
der oberen Spule der Schlitze 71, 72 sowie 1 bis 4 und
der unteren Spule 79 der Schlitze 14 bis 19 als
Wicklungsachse des Pols P1 für
die Phase U bezeichnet.
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Andererseits
bestehen, wenn für
die Anzahl der oberen Spulen 78 und der unteren Spulen 79,
die die drei Wicklungskreise jeder Phase bilden, (Anzahl der Schlitze)/(Phasenanzahl × Wicklungskreisanzahl)
= 72/(3 × 3)
= 8 gilt, die drei Wicklungskreise 96 bis 98 jeweils
aus den oberen Spulen 78 und den unteren Spulen 79.
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In
der 5 bestehen die vier Pole (P1, P2, P3, P4) wie
folgt aus den drei Wicklungskreisen 96 bis 98:
Pol
P1: dem Wicklungskreis 96, der mit sechs (allen) oberen
Spulen und unteren Spulen versehen ist
Pol P2: dem Wicklungskreis 97,
der mit sechs (allen) oberen Spulen und unteren Spulen versehen
ist;
Pol P3: dem Wicklungskreis 97, der mit den oberen Spulen
des Schlitzes 37 und des Schlitzes 39 sowie den
unteren Spulen des Schlitzes 51 und des Schlitzes 53 versehen
ist, und dem Wicklungskreis 98, der mit den anderen vier
oberen Spulen und unteren Spulen versehen ist; und
Pol P4:
dem Wicklungskreis 96, der mit den oberen Spulen des Schlitzes 55 und
des Schlitzes 57 sowie den unteren Spulen des Schlitzes 69 und
des Schlitzes 71 versehen ist, und dem Wicklungskreis 98,
der mit den anderen vier oberen Spulen und unteren Spulen versehen
ist.
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Hierbei
beträgt
bei einer Vierpol-Maschine mit 72 Schlitzen der elektrische Winkel
für 1 Schlitzteilung
360°/(Schlitzanzahl/Pollogarithmus)
= 360°/(72/2)
= 10°.
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Beispielsweise
wird die induzierte Spannung der Spule des Schlitzes 1 als
Standard wie folgt erhalten: V .1 =
V1 < 0°
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Die
induzierte Spannung der Spule des Schlitzes 2 wird die
Folgende: V .2 = V1 < –10°
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Die
induzierte Spannung der Spule des Schlitzes 3 wird die
Folgende: V .3 = V1 < –20°
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Die
induzierte Spannung der Spule des Schlitzes n wird die Folgende: V .n = V1 < –{(n – 1) × 10}°
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Die
induzierte Spannung der drei Wicklungskreise 96 bis 98 ist
durch die Vektorsumme aus der induzierten Spannung einer jeden Wicklungskreis
bildenden oberen Spule und der unteren Spule gegeben, wobei die
induzierte Spannung der Spule des Schlitzes 1 wie folgt
in einen Standard gewandelt wird: V1 =
V1 < 0°
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In
der 5 ist die induzierte Spannung V96 des
Wicklungskreises 96 durch die Summe der induzierten Spannungen
der oberen Spulen der Schlitze 71, 72, 1 bis 4, 55, 57 und
der unteren Spulen der Schlitze 14 bis 19, 69, 71 gegeben.
Das heißt,
dass ihr Wert der Folgende ist: V .96 = V .71 + V .72 + V .1 + V .2 + V .3 + V .4 – V .14 – V .15 – V .16 – V .17 – V .18 – V .19 – V .55 – V .57 + V .69 + V .71 = 14,784V1 < 10°
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Wenn
auf dieselbe Weise gerechnet wird, ist die induzierte Spannung des
Wicklungskreises 97 die folgende: V .97 = 14,784V1 < 10°
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Die
induzierte Spannung des Wicklungskreises 98 wird die Folgende: V .98 = 14,762V1 < 10°
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Das
heißt,
dass die induzierten Spannungen der Wicklungskreise 96 und 97 gleich
sind und diejenige des Wicklungskreises 98 kleiner als
diejenige der Wicklungskreise 96 und 97 ist, wobei
jedoch das Spannungsungleichgewicht ungefähr 0,15% beträgt, und
es kann vernachlässigbar
klein sein.
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Jedoch
ist es, da die in der 5 dargestellte Spulenanordnung
auf 72 Schlitze beschränkt
ist, erforderlich, die Spulen so anzuordnen, dass sie für die Anzahl
der Schlitze geeignet sind, wenn die Anzahl der Statorschlitze anders
ist.
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Wie
oben angegeben, besteht in den letzten Jahren der Trend, dass die
Einzelleistung von Generatoren zunimmt, wozu das Produkt aus der
Spannung und dem Strom des Generators erhöht werden sollte, da der Leistungsfaktor
beinahe derselbe ist, wenn die Generatorleistung groß gemacht
wird. Jedoch ist die Anschlussspannung des Generators durch die
Standhaltespannung der Isolierung beschränkt, die für die Spule der Ankerwicklung
zu verwenden ist. In diesem Fall wird die Anschlussspannung dadurch
unten gehalten, dass die Anzahl der Statorschlitze verringert wird
und der Ankerstrom erhöht
wird.
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Das
heißt,
dass es, um die Generatorleistung größer zu machen, wünschenswert
ist, die Anzahl der Statorschlitze unter 72 zu verringern, wobei
eine Spuleanordnung mit einem unkomplizierten Anschluss auf einem
solchen Niveau aufgefunden werden sollte, dass das Spannungsungleichgewicht
kein Problem bildet.
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In
der 1 ist ein Ankerwicklungs-Verbindungsdiagramm für 54 Schlitze
als eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, und in der 8 ist eine
Anordnung für
die Spule jeder Phase bei 54 Schlitzen und einer Dreiphasen-Wicklung dargestellt. Die 1 veranschaulicht
eine Phase (z. B. die Phase U), wobei die anderen zwei Phasen (Phase
V und Phase W) dadurch erhalten werden können, dass die in der 1 dargestellte
Verbindung so aufgebaut wird, dass eine wechselseitige räumliche
Trennung entsprechend einem elektrischen Winkel von 120° erfolgt.
Die Nummern 1 bis 54 geben hier Schlitznummern
an, und die Nummern 1 bis 54 in einem quadratischen
Rahmen geben Schlitznummern an, wobei sie aufeinanderfolgend ausgehend
von 1 in der Umfangsrichtung als 2, 3,
..., 53, 54, 1, 2, ... angeordnet sind.
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Bei
einer sich drehenden elektrische Maschine mit drei Phasen, vier
Polen und 54 Schlitzen zeigt die 8 eine Anordnung
der Spule jeder Phase der Ankerwicklung, wobei für das Verhältnis β der Polteilung zur Wicklungsteilung
= 11/13,5 = 0,815 gilt. Wie oben angegeben, ist es wünschenswert,
dass die Welligkeit der induzierten Spannung des Generators so nahe
wie möglich
an einer Sinuswelle liegt, und das Verhältnis β der Polteilung zur Wicklungsteilung kann
5/6 = 0,833 betragen.
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Jedoch
beträgt
im Fall von 54 Statorschlitzen bei einer Vierpol-Maschine die Polteilung
(Anzahl der Statorschlitze)/(Anzahl der Pole) = 54/4 = 13,5, so dass β = 11/13,5
= 0, 815 gilt, wenn die Wicklungsteilung 11 beträgt, und
es gilt β =
12/13,5 = 0,889, wenn die Wicklungsteilung 12 beträgt, weswegen
für β nicht =
5/6 = 0, 833 gelten kann. Daher erfolgt dies in der 8 für β = 0,815.
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Wie
es in der 8 dargestellt ist, beträgt im Fall
eines dreiphasigen Schaltkreises mit vier Polen und 54 Schlitzen
die Anzahl Nspp der Pole pro Phase (Anzahl der Schlitze)/(Anzahl
der Phasen × Anzahl der
Pole) = 54/(3 × 4)
= 4,5. Daher bilden, wenn die Rotationsrichtung des Rotors zu den
Schlitzen 1, 2, ..., 53, 54, 1,
... geht und die fünf
oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 eine Spule 80 der
Phase U bilden, die vier oberen Spulen der Schlitze 6 bis 9 die
Spule 85 der Phase W, die fünf oberen Spulen der Schlitze 10 bis 14 bilden
eine Spule 82 der Phase V, die vier oberen Spulen der Schlitze 15–18 bilden
eine Spule 81 der Phase U, die fünf oberen Spulen der Schlitze 19–23 bilden
eine Spule 84 der Phase W, die vier oberen Spulen der Schlitze 24 bis 27 bilden
eine Spule 83 der Phase V, die fünf oberen Spulen der Schlitze 28 bis 72 bilden
eine Spule 80 der Phase U, die vier oberen Spulen der Schlitze 33 bis 36 bilden
eine Spule 85 der Phase W, die fünf oberen Spulen der Schlitze 87 bis 91 bilden
eine Spule 82 der Phase V, die vier oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 bilden eine
Spule 81 der Phase U, die fünf oberen Spulen der Schlitze 46 bis 50 bilden
eine Spule 84 der Phase W, und die vier oberen Spulen der
Schlitze 51 bis 54 bilden eine Spule 83 der
Phase V.
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Andererseits
bilden, wenn die Wicklungsteilung der unteren Spulen 11 beträgt, die
fünf unteren Spulen
der Schlitze 12 bis 16 eine Spule 81 der
Phase U, die vier unteren Spulen der Schlitze 17 bis 20 bilden
eine Spule 84 der Phase W, die fünf unteren Spulen der Schlitze 21 bis 25 bilden
eine Spule 83 der Phase V, die vier unteren Spulen der
Schlitzen 26 bis 23 bilden eine Spule 80 der
Phase U, die fünf
unteren Spulen der Schlitze 30 bis 34 bilden eine
Spule 85 der Phase W, die vier unteren Spulen der Schlitze 35 bis 38 bilden
eine Spule 82 der Phase V, die fünf unteren Spulen der Schlitze 39 bis 43 bilden
eine Spule 81 der Phase U, die vier unteren Spulen der Schlitze 44 bis 47 bilden
eine Spule 84 der Phase W, die fünf unteren Spulen der Schlitze 48 bis 52 bilden eine
Spule 83 der Phase V, die vier unteren Spulen der Schlitze 53, 54, 1, 2,
bilden eine Spule 80 der Phase U, die fünf unteren Spulen der Schlitze 3 bis 7 bilden
eine Spule 85 einer Phase und die vier unteren Spulen der
Schlitze 8 bis 11 bilden eine Spule 82 der Phase
V.
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Wie
oben angegeben, ist für
die Phase U der Pol P1 durch die oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 und
die unteren Spulen der Schlitze 12–16 gebildet, der
Pol P2 ist durch die oberen Spulen der Schlitze 15 bis 18 und
die unteren Spulen der Schlitze 26 bis 29 gebildet,
der Pol P3 ist durch die oberen Spu len der Schlitze 28 bis 32 und
die unteren Spulen der Schlitze 39 bis 43 gebildet,
und der Pol P4 ist durch die oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 und
die unteren Spulen der Schlitze 53, 54, 1, 2,
gebildet.
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Außerdem fließt, da der
Pol P4 und der Pol P3 sowie der Pol P2 und der Pol P4 jeweils über dieselbe
Polarität
verfügen,
während
der Pol P1 und der Pol P2 eine andere Polarität aufweisen, wenn die Richtung
eines in den oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 fließenden Stroms
als positiv definiert wird, der Strom, der in den unteren Spulen
der Schlitze 12 bis 16 fließen soll, in der Gegenrichtung
zum Strom, wie er in den oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 fließt, so dass
er negativ ist, und in ähnlicher
Weise wird der Strom der oberen Spulen der Schlitze 15 bis 18 negativ,
der Strom durch die unteren Spulen der Schlitze 26 bis 29 wird
positiv, der Strom durch die oberen Spulen der Schlitze 28 bis 32 wird
positiv, der Strom durch die unteren Spulen der Schlitze 39 bis 43 wird negativ,
der Strom durch die oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 wird
negativ und der Strom durch die unteren Spulen der Schlitze 53, 54, 1, 2,
wird positiv. In der 8 ist die Spule, bei der der
Strom für die
Phase U in der positiven Richtung fließt, die Spule 80,
und die Spule, durch die ein negativer Strom fließt, ist
die Spule 81. (In ähnlicher
Weise ist die Spule, durch die für
die Phase V ein positiver Strom fließt, die Spule 82,
und die Spule, durch die ein negativer Strom fließt, ist
die Spule 83, während
die Spule, durch die für
die Phase W ein positiver Strom fließt, die Spule 84 ist,
und die Spule, durch ein negativer Strom fließt, die Spule 85 ist.)
-
Andererseits
gilt bei 54 Schlitzen, drei Phasen und drei Wicklungskreisen pro
Phase für
die Anzahl Nspc pro Wicklungskreis (Anzahl der Schlitze)/(Anzahl
der Phasen × Anzahl
der Wicklungskreise) = 54/(3 × 3)
= 6.
-
Der
eine Wicklungskreis besteht aus sechs oberen Spulen und sechs unteren
Spulen, und alle Wicklungskreise sind über mindestens zwei Pole hinweg
vorhanden. Wenn ein Wicklungskreis über viele Pole hinweg vorhanden
ist, nimmt die Anzahl der Überschneidungsleitungen
weiter zu. Daher sollte ein Wicklungskreis über drei oder mehr Pole vermieden
werden, damit die Randkonstruktion nicht kompliziert wird.
-
In
den Spulen 80, 81 für die Phase U in der 8 zeigt
die 1 eine Anordnung der drei Wicklungskreise 96 bis 98.
Als typisch sind die Polzentren des Pols P1, des Pols P2, des Pols
P3 und des Pols P4 dargestellt. Auf der rechten Seite des Pols 1,
des Pols 2, des Pols 3, des Pols 4 ist, durch einen Kreis umrandet,
eine Anordnung zur oberen Spule 78 dargestellt, und auf
der linken Seite ist eine Anordnung der unteren Spule 79 dargestellt.
In der 1 besteht der Wicklungskreis 96 aus den
oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 und 16 und
den unteren Spulen der Schlitze 12 bis 16 und 28,
der Wicklungskreis 97 besteht aus den oberen Spulen der
Schlitze 28 bis 32 und 43 sowie den unteren
Spulen der Schlitze 39 bis 43 und 1,
und der Wicklungskreis 98 besteht aus den oberen Spulen
der Schlitze 15, 17, 18, 42, 94 und 45 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 26, 27, 29, 53, 54, 2.
Das heißt,
dass die vier Pole (P1, P2, P2, P4) wie folgt aus den Wicklungskreisen 96 bis 98 bestehen:
Pol
P1: dem Wicklungskreis 96 mit fünf (allen) oberen Spulen und
unteren Spulen;
Pol P2: dem Wicklungskreis 96 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an der dritten Stelle entfernt
von der Wicklungsachse des Pols P2 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit
anderen drei oberen Spulen und unteren Spulen;
Pol P3: dem
Wicklungskreis 97 mit fünf
(allen) oberen Spulen und unteren Spulen; und
Pol P4: dem Wicklungskreis 97 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an der dritten Stelle ausgehend
von der Wicklungsachse des Pols P4 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit
anderen drei oberen Spulen und unteren Spulen.
-
Daher
sind die Wicklungskreise 96 bis 98 über die
zwei Pole hinweg vorhanden, und die Anordnung des Wicklungskreises 96 ist
elektrisch völlig dieselbe
wie die des Wicklungskreises 97, und nur der Wicklungskreis 98 weist
eine andere Anordnung als die beiden anderen auf.
-
Da
die Wicklungskreise 96 bis 98 parallel geschaltet
sind, ist es wünschenswert,
dass alle induzierten Spannungen derselben ausgeglichen sind, wenn
dies möglich
ist. Nun wird die induzierte Spannung der Wicklungskreise 96 bis 98 berechnet.
Bei einer Vierpol-Maschine mit 54 Schlitzen wird der elektrische
Winkel für
eine Schlitzteilung der Folgende: 360°/(Anzahl
der Schlitze/Pollogarithmus) = 360°/(54/2) = 13,33°.
-
Nun
sei die induzierte Spannung der Spule des Schlitzes 1 als
Standard wie folgt angegeben: V .1 =
V1 < 0°
-
Dann
wird die induzierte Spannung der Spule des Schlitzes 2 die
Folgende: V .2 = V1 < –13,33°
-
Dann
wird die induzierte Spannung der Spule des Schlitzes 3 wird
die Folgende: V .3 = V1 < –26,67°
-
Dann
wird die induzierte Spannung der Spule des Schlitzes n wird die
Folgende: V .n = V1 < –{(n – 1) × 13,33}°
-
Daher
wird die induzierte Spannung V96 des Wicklungskreises 96 die
Folgende: V .96 = V .1 + V .2 + V .3 + V .4 + V .5 – V .12 – V .13 – V .14 – V .15 – V .16 – V .16 + V .28 = 11,039V1 < –10°
-
Die
induzierte Spannung V97 des Wicklungskreises 97 wird
die Folgende: V .97 = V .28 + V .29 + V .30 + V .31 + V .32 – V .39 – V .40 – V .41 - V .42 – V .43 – V .43 + V1 = 11,039V1 < –10°
-
Die
induzierte Spannung V98 des Wicklungskreises 98 wird
die Folgende: V .98 = –V .15 – V .17 – V .18 + V .26 + V .27 + V .29 – V .42 – V .44 – V .45 + V .53 + V .54 + V .2 = 10,875V1 < –10°
-
Die
induzierten Spannungen der Wicklungskreise 96 und 97 sind
einander gleich, und die induzierte Spannung des Wicklungskreises 98 ist
nur um 0,164 V1 kleiner als die der Wicklungskreise 96 und 97.
-
Demgemäß sind,
wenn die Spulen so angeordnet werden, wie es in der 1 dargestellt
ist, alle Wicklungskreise über
drei oder mehr Pole hinweg angeordnet, und die Anzahl der einander
schneidenden Leitungen kann minimal sein. Außerdem können, da die Phasen der induzierten
Spannungen der drei Wicklungskreise gleich sind, und da zwei der
drei Wicklungskreise elektrisch völlig auf dieselbe Weise aufgebaut
sind, dieselben einfach hergestellt werden und das Spannungsungleichgewicht
zwischen den Wicklungskreisen kann sehr klein sein wie 0,164/11,039 × 100 =
1,49%.
-
In
der 9 ist ein Beispiel für ein Verbindungsdiagramm auf
Grundlage der Spulenanordnung der 1 dargestellt.
Wenn in der 9 eine Zuleitung 90 auf
der Seite des Neutralpunkts angeordnet ist, ist eine Zuleitung 89 auf
der Seite des Ausgangsanschlusses angeordnet. Demgemäß ist der Wicklungskreis 96 von
der Leitung 99 in der Abfolge der oberen Spule des Schlitzes 3 (durch
eine durchgezogene Linie in der Figur dargestellt, und nachfolgend ähnlich dargestellt),
der unteren Spule des Schlitzes 15 (durch eine gestrichelte
Linie in der Figur dargestellt, und nachfolgend ähnlich dargestellt), der oberen
Spule des Schlitzes 4, der unteren Spule des Schlitzes 16,
der oberen Spule des Schlitzes 5, die Leitung 101,
der oberen Spule des Schlitzes 16, der unteren Spule des
Schlitzes 28, der Leitung 102, der unteren Spule
des Schlitzes 12, der oberen Spule des Schlitzes 1,
der unteren Spule des Schlitzes 13, der oberen Spule des
Schlitzes 2, der unteren Spule des Schlitzes 14 und
der Leitung 100 angeordnet.
-
Andererseits
ist der Wicklungskreis 97 ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der oberen Spule des Schlitzes 30, der unteren
Spule des Schlitzes 42, der oberen Spule des Schlitzes 31,
der unteren Spule des Schlitzes 43, der oberen Spule des Schlitzes 32,
der Leitung 103, der oberen Spule des Schlitzes 43,
der unteren Spule des Schlitzes 1, der Leitung 104,
der unteren Spule des Schlitzes 39, der oberen Spule des
Schlitzes 28, der unteren Spule des Schlitzes 40,
der oberen Spule des Schlitzes 29, der unteren Spule des
Schlitzes 41 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Der
Wicklungskreis 98 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der unteren Spule des Schlitzes 54, der oberen
Spule des Schlitzes 42 der unteren Spule des Schlitzes 53,
der Leitung 105, der oberen Spule des Schlitzes 18,
der unteren Spule des Schlitzes 29, der oberen Spule des
Schlitzes 17, der unteren Spule des Schlitzes 27,
der oberen Spule ds Schlitzes 15, der unteren Spule des
Schlitzes 26, der Leitung 106, der oberen Spule
des Schlitzes 45, der unteren Spule des Schlitzes 2,
der oberen Spule des Schlitzes 44 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Bei
einer Verbindung auf diese Weise wird, auf der Seite der Leitungen 101 bis 106,
die gesamte Teilung zum Verbinden der oberen Spule und der unteren
Spule 12 (z. B. die obere Spule des Schlitzes 1 und
die untere Spule des Schlitzes 13), und seitens der Leitungen 89, 90,
mit Ausnahme eines speziel len Punkts, wird die Teilung zum Verbinden
der oberen Spule und der unteren Spule 11 (z. B. die obere
Spule des Schlitzes 1 und die untere Spule des Schlitzes 12).
Ein anzuschließender
Punkt mit einer speziellen Teilung entspricht insgesamt drei Stellen
(neun Stellen im Dreiphasen-Schaltkreis) der oberen Spule des Schlitzes 16 und
der unteren Spule des Schlitzes 28, der oberen Spule des
Schlitzes 43 und der unteren Spule des Schlitzes 1 sowie
der oberen Spule des Schlitzes 17 und der unteren Spule
des Schlitzes 27.
-
Für das Anschlussverfahren
auf Grundlage der in der 1 dargestellten Spulenanordnung
besteht keine Einschränkung
nur auf die 9. Um jedoch die obere Spule
so lange wie möglich
mit konstanter Teilung mit der oberen Spule zu verbinden, ist es
wünschenswert,
dafür zu
sorgen, dass die Wicklungsteilung auf der Zuleitungsseite dem Standard "11" entspricht und sie
auf der Seite entgegengesetzt zur Zuleitungsseite, wie in der 9 dargestellt,
dem Standard "12" entspricht.
-
Bei
der Spulenanordnung der 1 sind alle drei Wicklungskreise über die
zwei Pole hinweg angeordnet und zwei der drei Wicklungskreise sind elektrisch
völlig
auf dieselbe Weise aufgebaut. In diesem Fall wird das Spannungsungleichgewicht
in der Spulenanordnung der 1 minimal,
und wenn drei Wicklungskreise mit elektrisch verschiedenen Aufbauten
angebracht werden können,
wird es möglich, dass
das Spannungsungleichgewicht kleiner als im Fall der 1 ist.
-
In
der 10 ist eine Spulenanordnung der drei Wicklungskreise
als andere Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, und zwar auf dieselbe Weise wie bei der 1 betreffend
eine Phase. In der 10 sind die Wicklungskreise 96 bis 98 auf
elektrisch andere Weise aufgebaut, und die sie bildenden Spulen
sind über
zwei Pole hinweg angeordnet. Der Wicklungskreis 96 besteht
aus den oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 und 30 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 12 bis 16 und 41,
der Wicklungskreis 97 besteht aus den oberen Spulen der
Schlitze 16, 18, 42 bis 45 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 26, 28, 52, 54, 1, 2,
und der Wicklungskreis 98 besteht aus den oberen Spulen
der Schlitze 15, 17, 28, 29, 31 und 30 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 27, 29, 39, 40, 42 und 43.
Das heißt,
dass vier Pole (P1, P2, P3, P4) wie folgt durch die Wicklungskreise 96 bis 98 gebildet
sind:
Pol P1: dem Wicklungskreis 96 mit fünf (allen)
oberen Spulen und unteren Spulen;
Pol P2: dem Wicklungskreis 97 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an erster und dritter Stelle
ausgehend von der Wicklungsachse des Pols 2 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an zweiter und vierter
Stelle ausgehend von der Wicklungsachse liegen;
Pol P3: dem
Wicklungskreis 97 mit einer oberen Spule und einer unteren
Spule, die an dritter Stelle ausgehend von der Wicklungsachse des
Pols P3 liegen, und dem Wicklungskreis 97 mit anderen Spulen;
und
Pol P4: dem Wicklungskreis 97 mit fünf (allen)
oberen Spulen und unteren Spulen.
-
Wenn
eine derartigen Spulenanordnung vorliegt, wird die induzierte Spannung
V96 im Wicklungskreis 96 die Folgende: @V96 = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 – V12 – V13 – V14 – V15 – V16 – V30 – V41 = 10,985V1 < –10°
-
Die
induzierte Spannung V97 des Wicklungskreises 97 wird
die Folgende: @V97 = –V16 – V18 + V26 + V28 – V42 – V43 – V44 – V45 + V53 + V54 + V1 + V2 = 10,981V1 < 10°
-
Die
induzierte Spannung V98 des Wicklungskreises 98 wird die
Folgende: @V98 = –V15 – V17 + V27 + V29 + V28 + V29 + V31 + V32 – V39 – V40 – V42 – V43 = 10,986V1 < –10°
-
Daher
wird das Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen
höchstens
das Folgende: (10,986 bis 10,981)/10,986 × 100 =
0,05%.
-
Demgemäß kann,
wenn die Spule gemäß der 10 aufgebaut
ist, die Anzahl der Leitungen die kleinste sein, da alle Wicklungskreise
nicht über die
drei oder mehr Pole hinweg angeordnet sind. Außerdem sind die Phasen der
induzierten Spannungen in den drei Wicklungskreisen gleich, und
das Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen kann
den kleinen Wert von 0,5% aufweisen, so dass es vernachlässigt werden
kann. Ferner wird dieses Spannungsungleichgewicht in einer Ankerwicklung
mit 54 Schlitzen, vier Polen und drei Wicklungskreisen pro Phase
minimal, wobei diese drei Wicklungskreise nicht über die drei oder mehr Pole
hinweg angeordnet sind und wobei β =
0,815 gilt.
-
Die 11 ist
ein Beispiel für
ein Verbindungsdiagramm auf Grundlage der in der 10 dargestellten
Spulenanordnung. Wenn in der 11 die
Zuleitung 90 auf der Seite des Neutralpunkts angeordnet
ist, ist die Zuleitung 89 auf der Seite des Ausgangsanschlusses
angeordnet. Demgemäß ist der
Wicklungskreis 96 von der Leitung 99 aus in der Abfolge
der oberen Spule des Schlitzes 4, der unteren Spule des
Schlitzes 14, der obere Spule des Schlitzes 3,
der unteren Spule des Schlitzes 13, der oberen Spule des
Schlitzes 2, der unteren Spule des Schlitzes 12,
der oberen Spule des Schlitzes 1, der Leitung 101,
der unteren Spule des Schlitzes 41, der oberen Spule des
Schlitzes 30, der Leitung 102, der unteren Spule
des Schlitzes 16, der oberen Spule des Schlitzes 5,
der unteren Spule des Schlitzes 15 und der Leitung 100 angeordnet.
Der Wicklungskreis 97 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der unteren Spule des Schlitzes 26, der Schlitzes Spule
des Schlitzes 16, der unteren Spule des Schlitzes 28,
der Leitung 103, der oberen Spule des Schlitzes 42,
der unteren Spule des Schlitzes 53, der oberen Spule des
Schlitzes 43, der unteren Spule des Schlitzes 54,
der oberen Spule des Schlitzes 44, der unteren Spule des
Schlitzes 1, der oberen Spule des Schlitzes 45,
der unteren Spule des Schlitzes 2, der Leitung 109,
der Schlitzes Spule des Schlitzes 18 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Der
Wicklungskreis 98 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der oberen Spule des Schlitzes 29, der unteren
Spule des Schlitzes 39, der oberen Spule des Schlitzes 28,
der Leitung 105, der oberen Spule des Schlitzes 15,
der unteren Spule des Schlitzes 27, der oberen Spule des
Schlitzes 17, der unteren Spule des Schlitzes 29,
der Leitung 106, der unteren Spule des Schlitzes 43,
der oberen Spule des Schlitzes 32, der unteren Spule des
Schlitzes 42, der oberen Spule des Schlitzes 31,
der unteren Spule des Schlitzes 40 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Wenn
ein Anschluss auf diese Weise besteht, nimmt, seitens der Leitungen 101 bis 106,
die Teilung zum Verbinden der oberen Spule und der unteren Spule
mit Ausnahme eines speziellen Punkts den Werts zehn ein (z. B. die
obere Spule des Schlitzes 2 und die untere Spule des Schlitzes 12),
und seitens der Zuleitung 89, 90 nimmt die Teilung
zum Verbinden der oberen Spule und der unteren Spule mit Ausnahme
eines speziellen Punkts den Wert elf ein (z. B. die obere Spule
des Schlitzes 1 und die untere Spule des Schlitzes 12).
-
Ein
mit einer speziellen Teilung anzuschließenden Punkt entspricht insgesamt vier
Stellen (12 Stellen im dreiphasigen Schaltkreis) der unteren Spule
des Schlitzes 40 und der oberen Spule des Schlitzes 31 seitens
der Leitungen 101 bis 106, der oberen Spule des
Schlitzes 15 und der unteren Spule des Schlitzes 27 seitens
der Zuleitung 89, 90, der oberen Spule des Schlitzes 16 und
der unteren Spule des Schlitzes 28 sowie der oberen Spule
des Schlitzes 17 und der unteren Spule des Schlitzes 29.
-
Die 11 ist
ein Beispiel für
ein Verbindungsdiagramm auf Grundlage der in der 10 dargestellten
Spulenanordnung. Um die mit einer speziellen Teilung anzuschließenden Punkte
so klein wie möglich
zu machen, ist es wünschenswert,
auf der Zuleitungsseite die Wicklungsteilung zum Standard "11" zu machen, und sie
auf der entgegengesetzten Seite zu dieser zum Standard "12" zu machen, wie dies
in der 11 dargestellt ist.
-
In
der 12 ist, auf dieselbe Weise wie bei der 1,
betreffend eine Phase, eine Spulenanordnung für drei Wicklungskreise gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. In der 12 sind,
auf dieselbe Weise wie in der 10, die
Wicklungskreise 96 bis 98 auf elektrisch verschiedene
Weise angeordnet, jedoch sind die sie aufbauenden Spulen nicht über drei
oder mehr Pole hinweg angeordnet. Der Wicklungskreis 96 besteht
aus den oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 und 30 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 12 bis 16 und 41,
der Wicklungskreis 97 besteht aus den oberen Spulen der
Schlitze 15, 18, 42 bis 45 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 26, 29, 53, 54, 1, 2,
und der Wicklungskreis 98 besteht aus den oberen Spulen
der Schlitze 16, 17, 28, 29, 31 und 32 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 27, 28, 39, 40, 42 und 43.
Das heißt,
dass vier Pole (P1, P2, P3, P4) wie folgt durch die Wicklungskreise 96 bis 98 gebildet
sind:
Pol P1: dem Ankerwicklung 96 mit fünf (allen)
oberen Spulen und unteren Spulen;
Pol P2: dem Wicklungskreis 97 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an erster und vierter Stelle
ausgehend von einer Wicklungsachse des Pols P2 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an zweiter und dritter
Stelle ausgehend von dieser Wicklungsachse liegen;
Pol P3:
dem Wicklungskreis 96 mit einer oberen Spule und einer
unteren Spule, die an dritter Stelle ausgehend von der Wicklungsachse
des Pols P3 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit anderen
Spulen; und
Pol P4: dem Wicklungskreis 97 mit fünf (allen)
oberen Spulen und unteren Spulen.
-
Wenn
eine derartigen Spulenanordnung vorliegt, wird die induzierte Spannung
V96 im Wicklungskreis 96 die Folgende: @V96 = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 – V12 – V13 – V14 – V15 – V16 – V30 – V41 = 10,985V1 < –10°
-
Die
induzierte Spannung V97 des Wicklungskreises 97 wird
die Folgende: @V97 = –V15 – V18 + V26 + V29 – V42 – V43 – V44 – V45 + V53 + V54 + V1 + V2 = 11,008V1 < 10°
-
Die
induzierte Spannung V98 des Wicklungskreises 98 wird
die Folgende: @V98 = –V16 –V16 + V27 + V29 + V28 + V29 + V31 + V32 - V39 – V40 – V42 – V43 = 10,959V1 < –10°
-
Daher
wird das Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen
höchstens
das Folgende: (11,008 bis 10,959)/11,008 × 100 =
0,045%.
-
Demgemäß kann,
wenn die Spule gemäß der 12 aufgebaut
ist, die Anzahl der Leitungen die kleinste sein, da alle Wicklungskreise
nicht über die
drei oder mehr Pole hinweg angeordnet sind, was auf dieselbe Weise
wie bei den 1 und 10 gilt. Außerdem sind
die Phasen der induzierten Spannungen in den drei Wicklungskreisen
gleich, und das Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen
kann den kleinen Wert von 0,45 aufweisen.
-
Die 13 ist
ein Beispiel für
ein Verbindungsdiagramm auf Grundlage der in der 12 dargestellten
Spulenanordnung. Wenn in der 13 die
Zuleitung 90 auf der Seite des Neutralpunkts angeordnet
ist, wird die Zuleitung 89 auf der Seite des Ausgangsanschlusses
angeordnet. Demgemäß ist der
96 ausgehend von der Leitung 99 in der Abfolge der oberen
des Schlitzes Spule Wicklungskreis 4, der unteren Spule
des Schlitzes 14, der oberen Spule des Schlitzes 3,
der unteren Spule des Schlitzes 13, der oberen Spule des
Schlitzes 2, der unteren Spule des Schlitzes 12,
der oberen Spule des Schlitzes 1, der Leitung 101,
der unteren Spule des Schlitzes 41, der oberen Spule des
Schlitzes 30, der Leitung 102, der unteren Spule
des Schlitzes 16, der oberen Spule des Schlitzes 5,
der unteren Spule des Schlitzes 15 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Der
Wicklungskreis 97 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der unteren Spule des Schlitzes 54, der oberen
Spule des Schlitzes 44, der unteren Spule des Schlitzes 1,
der oberen Spule des Schlitzes 45, der unteren Spule des
Schlitzes 2, der Leitung 103, der oberen Spule
des Schlitzes 15, der unteren Spule des Schlitzes 26,
der oberen Spule des 18, der unteren Spule des Schlitzes 29,
der Leitung 104, der oberen Spule des Schlitzes 42,
der unteren Spule des Schlitzes 53, der oberen Spule des Schlitzes 43 und
der Leitung 100 angeordnet.
-
Der
Wicklungskreis 98 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der oberen Spule des Schlitzes 29, der unteren
Spule des Schlitzes 39, der oberen Spule des Schlitzes 28,
der Leitung 105, der oberen Spule des Schlitzes 16,
der unteren Spule des Schlitzes 27, der oberen Spule des
Schlitzes 17, der unteren Spule des Schlitzes 29,
der Leitung 106, der unteren Spule des Schlitzes 43,
der oberen Spule des Schlitzes 32, der unteren Spule des
Schlitzes 42, der oberen Spule des Schlitzes 31,
der unteren Spule des Schlitzes 90 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Wenn
eine Verbindung auf diese Weise vorliegt, erlangt, seitens der Leitungen 101 bis 106,
die Teilung zum Verbinden der oberen Spule und der unteren Spule
mit Ausnahme eines speziellen Punkts den Wert zehn (z. B. die obere
Spule des Schlitzes 2 und die untere Wicklungskreis des
Schlitzes 12), und seitens der Zuleitung 89, 90 erlangt
die gesamte Teilung zum Verbinden der oberen Spule und der unteren
Spule mit Ausnahme eines speziellen Punkts den Wert elf (z. B. die
obere Spule des Schlitzes 1 und die untere Ankerwicklung
des Schlitzes 12). Ein mit einer spezifizierten Teilung
anzuschließender
Punkt entspricht insgesamt zwei Stellen (sechs Stellen im dreiphasigen
Schaltkreis) der oberen Spule des Schlitzes 18 und der
unteren Spule des Schlitzes 16 sowie der oberen Spule des
Schlitzes 31 und der unteren Spule des Schlitzes 40.
-
Das
heißt,
dass bei der in der 12 dargestellten Spulenanordnung
das Spannungsungleichgewicht der drei Wicklungskreise (Ungleichgewicht von
0,45%) größer als
bei der in der 10 dargestellten Anordnung ist
(Ungleichgewicht von 0,05%), wobei jedoch ein Vorteil dahingehend
besteht, dass die Anzahl der mit einer spezifizierten Teilung anzuschließenden Punkte
1/2 ist.
-
Hierbei
ist die 13 ein Beispiel für ein Verbindungsdiagramm
auf Grundla ge der in der 12 dargestellten
Spulenanordnung.
-
Um
möglichst
wenig Punkte zu erzielen, die mit einer spezifizierten Teilung anzuschließen sind, ist
es wünschenswert,
dass die Wicklungsteilung auf der Zuleitungsseite auf den Standard "11" gebracht wird und
diejenige auf der Seite entgegengesetzt zur Zuleitungsseite auf
den Standard "10" gebracht wird, wie
es in der 13 dargestellt ist.
-
In
der 1 und den 7 bis 13 ist
es erläutert,
dass der Pol P1 aus den oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 und
den unteren Spulen der Schlitze 12 bis 16 besteht,
der Pol P2 aus den oberen Spulen der Schlitze 15 bis 18 und
den unteren Spulen der Schlitze 26 bis 29 besteht,
der Pol P3 aus den oberen Spulen der Schlitze 28 bis 32 und
den unteren Spulen der Schlitze 39 bis 43 besteht
und der Pol P4 aus den oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 und
den unteren Spulen der Schlitze 53, 54, 1, 2 besteht.
-
Jedoch
kann auch der Pol P1 durch die unteren Spulen der Schlitze 1 bis 5 und
die oberen Spulen der Schlitze 12 bis 16 gebildet
sein, der Pol P2 kann durch die unteren Spulen der Schlitze 15 bis 18 und die
oberen Spulen der Schlitze 26 bis 29 gebildet sein,
der Pol P3 kann durch die unteren Spulen der Schlitze 28 bis 32 und
die oberen Spulen der Schlitze 39 bis 43 gebildet
sein, und der Pol P4 kann durch die unteren Spulen der Schlitze 42 bis 45 und
die oberen Spulen der Schlitze 53, 54, 1, 2 gebildet
sein.
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Wie
oben angegeben, ist, für
eine elektrische Maschine mit drei Phasen, vier Polen und 54 Schlitzen,
da das Verhältnis β der Wicklungsteilung
zur Polteilung nicht 0,833 betragen kann, eine Spulenanordnung mit
drei Wicklungskreisen für
den Fall β = 0,815
in der 1 und den 8 bis 13 beschrieben.
Für den
Fall β =
0,889 in den 14 bis 18 wird
nun eine geeignete Anordnung der die drei Wicklungskreise bildenden
Spule beschrieben.
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In
der 14 ist ein Aufbau der Spule in jeder Phase der
Ankerwicklung für β = 0,889
für die sich
drehende elektrische Maschine mit drei Phasen, vier Polen und 54
Schlitzen dargestellt. Wenn die Drehrichtung des Rotors zum Schlitz 1, 2,
..., 71, 72, 1, ... verläuft, und
wenn die fünf
oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 eine Spule 80 für die Phase
U bilden, bilden die vier oberen Spulen der Schlitze 6 bis 9 auf dieselbe
Weise wie in der 8 eine Phase W, die fünf oberen
Spulen der Schlitze 10 bis 14 bilden eine Phase
V, die vier oberen Spulen der Schlitze 15 bis 18 bilden
eine Phase U, die fünf
oberen Spulen der Schlitze 19 bis 23 bilden eine
Phase W, die vier oberen Spulen der Schlitze 24 bis 27 bilden
eine Phase V, die fünf
oberen Spulen der Schlitze 28 bis 32 bilden eine
Phase U, die vier oberen Spulen der Schlitze 33 bis 36 bilden
eine Phase W, die fünf
oberen Spulen der Schlitze 37 bis 41 bilden eine
Phase V, die vier oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 bilden
eine Phase U, die fünf
oberen Spulen der Schlitze 46 bis 50 bilden eine
Phase W, und die vier oberen Spulen der Schlitze 51 bis 54 bilden
eine Phase V.
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Andererseits
bilden, da die Wicklungsteilung der unteren Spule 12 beträgt, die
fünf unteren
Spulen der Schlitze 13 bis 17 eine Phase U, die
vier unteren Spulen der Schlitze 18 bis 21 bilden
eine Phase W, die fünf
unteren Spulen der Schlitze 22, 26 bilden eine
Phase V, die vier unteren Spulen der Schlitze 27 bis 30 bilden
eine Phase U, die fünf
unteren Spulen der Schlitze 31 bis 35 bilden eine
Phase W, die vier unteren Spulen der Schlitze 36 bis 39 bilden
eine Phase V, die fünf
unteren Spulen der Schlitze 40 bis 99 bilden eine
Phase U, die vier unteren Spulen der Schlitze 45 bis 48 bilden
eine Phase W, die fünf
unteren Spulen der Schlitze 49 bis 53 bilden eine
Phase V, die vier unteren Spulen der Schlitze 54, 1, 2, 3 bilden
eine Phase U, die fünf
unteren Spulen der Schlitze 4 bis 8 bilden eine
Phase W, und die vier unteren Spulen der Schlitze 9 bis 12 bilden
eine Phase V.
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Wie
oben angegeben, besteht, in der Phase U, der eine Pol P1 aus den
oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 sowie den unteren
Spulen der Schlitze 13 bis 16, der eine Pol P2
besteht aus den oberen Spulen der Schlitze 15 bis 18 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 27 bis 30, der
eine Pol P3 besteht aus den oberen Spulen der Schlitze 28 bis 32 und
den unteren Spulen der Schlitze 40 bis 44, und
der eine Pol P4 besteht aus den oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 54, 1, 2, 3.
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Außerdem ist,
da der Pol P4 und der Pol P3 sowie der Pol P2 und der Pol P4 jeweils
dieselbe Polarität
zeigen, und da der Pol P1 und der Pol P2 verschiedenen Polarität zeigen,
wenn die Richtung eines Stroms, der in den oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 fließt, als
positiv definiert wird, der Strom, der in den unteren Spulen der
Schlitze 13 bis 17 fließen muss, negativ, der Strom
durch die oberen Spulen der Schlitze 15 bis 18 wird
negativ, der Strom durch die unteren Spulen der Schlitze 27 bis 30 wird
positiv, der Strom durch die oberen Spulen der Schlitze 28 bis 32 wird
positiv, der Strom durch die unteren Spulen der Schlitze 40 bis 44 wird
negativ, der Strom durch die oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 wird negativ,
und der Strom durch die unteren Spulen der Schlitze 54, 1, 2, 3 wird
positiv. In der 14 ist die Spule, durch die
in der Phase U ein Strom in positiver Richtung fließt, eine
Spule 80, und die Spule, durch die ein negativer Strom
fließt,
ist eine Spule 81.
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(In ähnlicher
Weise ist die Spule, durch die in der Phase V ein positiver Strom
fließt,
eine Spule 82, und die Spule, durch die ein negativer Strom
fließt,
ist eine Spule 83, und die Spule, durch die in der Phase W
ein positiver Strom fließt,
ist eine Spule 84, und die Spule, durch die ein negativer
Strom fließt,
ist eine Spule 85.)
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Die 15 zeigt
eine Anordnung der drei Wicklungskreise 96 bis 98 bei
den Spulen 80, 81 für die Phase U in der 14.
In der 15 ist der sich drehende 96 durch
die oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 und 15 sowie
die unteren Spulen der Schlitze 13 bis 17 und 30 gebildet,
der Wicklungskreis 97 ist durch die oberen Spulen der Schlitze 28 bis 32 und 42 sowie
die unteren Spulen der Schlitze 40 bis 44 und 3 gebildet,
und der Wicklungskreis 98 ist durch die oberen Spulen der
Schlitze 16 bis 18 und 43 bis 45 sowie
die unteren Spulen der Schlitze 27 bis 29, 54, 1 und 2 gebildet.
Das heißt,
dass durch die Wicklungskreise 96 bis 98 vier
Pole (P1, P2, P3, P4) wie folgt gebildet sind:
Pol P1: dem
Wicklungskreis 96 mit fünf
(allen) oberen Spulen und unteren Spulen;
Pol P2: dem Wicklungskreis 96 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an vierter Stelle
ausgehend von einer Wicklungsachse des Pols 2 liegen, und
dem Wicklungskreis 98 mit anderen drei oberen Spulen und
unteren Spulen;
Pol P3: dem Wicklungskreis 97 mit
fünf (allen)
oberen Spulen und unteren Spulen; und
Pol P4: dem Wicklungskreis 97 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an vierter Stelle
entfernt von einer Wicklungsachse des Pols P4 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit
anderen drei oberen Spulen und unteren Spulen.
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Daher
sind die Wicklungskreise 96 bis 98 über die
zwei Pole hinweg vorhanden, und der Aufbau des Wicklungskreises 96 ist
elektrisch völlig
derselbe wie derjenige des Wicklungskreises 97, und nur
der Wicklungskreis 98 hat einen anderen Aufbau als die
beiden anderen.
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Wenn
eine derartigen Spulenanordnung vorliegt, wird die induzierte Spannung
V96 im Wicklungskreis 96 die Folgende: @V96 = V1 +
V2 + V3 + V4 + V5 – V13 – V14 – V15 – V16 – V17 – V18 + V30 = 11,293V1 < –16,7°
-
Die
induzierte Spannung V97 des Wicklungskreises 97 wird
die Folgende: @V97 = –V28 + V29 + V30 + V31 + V32 – V40 – V41 – V42 + V43 – V44 – V42 + V3 = 11,293V1 < –16,7°
-
Die
induzierte Spannung V98 des Wicklungskreises 98 wird
die Folgende: @V98 = –V16 – V17 – V18 + V27 + V28 + V29 – V43 – V44 – V45 + V54 + V1 + V2 = 11,289V1 < –16,7°
-
Die
indizierten Spannungen der Wicklungskreise 96 und 97 sind
einander gleich, und diejenige des Wicklungskreises 98 wird
nur um 0,04V1 kleiner als diejenigen der
Wicklungskreise 96 und 97.
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Demgemäß ist es,
wenn die Spule so aufgebaut ist wie in der 15, da
alle Wicklungskreise nicht über
drei Pole oder mehr hinweg angeordnet sind, nicht erforderlich,
die Leitungsanzahl unnötig
zu erhöhen.
Außerdem,
da nämlich
zwei der drei Wicklungskreise elektrisch völlig auf dieselbe Weise aufgebaut
sind, ist die Herstellung einfach, und die Phasen der induzierten
Spannungen der drei Wicklungskreise gleich sind, kann das Spannungsungleichgewicht
zwischen den Wicklungskreisen sehr klein sein, so dass es vernachlässigbar
ist, wie 0,004/11,039 × 100
= 0,04%.
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Die 16 ist
ein Beispiel für
ein Verbindungsdiagramm auf Grundlage der in der 15 dargestellten
Spulenanordnung.
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In
der 16 ist, wenn die Zuleitung 90 auf der
Seite des neutralen Punkts angeordnet ist, die Zuleitung 89 auf
der Seite des Ausgangsanschlusses anzuordnen. Demgemäß ist der
Wicklungskreis 96 ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der oberen Spule des Schlitzes 3, der unteren
Spule des Schlitzes 14, der oberen Spule des Schlitzes 2,
der unteren Spule des Schlitzes 13, der oberen Spule des
Schlitzes 1, der Leitung 101, der oberen Spule des
Schlitzes 15, der Leitung 107, der unteren Spule des
Schlitzes 30, der Leitung 102, der unteren Spule des
Schlitzes 17, der oberen Spule des Schlitzes 5, der
unteren Spule des Schlitzes 16, der oberen Spule des Schlitzes 4,
der unteren Spule des Schlitzes 15, und der Leitung 100 angeordnet.
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Andererseits
ist der Wicklungskreis 97 ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der unteren Spule des Schlitzes 3, der Leitung 103,
der unteren Spule des Schlitzes 44, der oberen Spule des
Schlitzes 32, der unteren Spule des Schlitzes 43,
der oberen Spule des Schlitzes 31, der unteren Spule des Schlitzes 42,
der oberen Spule des Schlitzes 30, der unteren Spule des
Schlitzes 41, der oberen Spule des Schlitzes 29,
der unteren Spule des Schlitzes 40, der oberen Spule des
Schlitzes 28, der Leitung 104, der oberen Spule
des Schlitzes 42 und der Leitung 100 angeordnet.
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Der
Wicklungskreis 98 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der unteren Spule des Schlitzes 27, der oberen
Spule des Schlitzes 16, der unteren Spule des Schlitzes 28,
der Leitung 105, der oberen Spule des Schlitzes 44,
der unteren Spule des Schlitzes 2, der oberen Spule des
Schlitzes 45, der Leitung 108, der unteren Spule
des Schlitzes 54, der oberen Spule des Schlitzes 43,
der unteren Spule des Schlitzes 1, der Leitung 106,
der oberen Spule des Schlitzes 17, der unteren Spule des
Schlitzes 29, der oberen Spule des Schlitzes 18 und
der Leitung 100 angeordnet.
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Wenn
eine Verbindung auf diese Weise vorliegt, erlangt, obwohl die Leitungen 107 und 108 erforderlich
werden, seitens der Leitungen 101 bis 107 die
Teilung zum Verbinden der oberen Spule und der unteren Spule den
Wert 11 (z. B. die obere Spule des Schlitzes 2 und die
untere Spule des Schlitzes 13), und seitens der Zuleitung 89, 90 erlangt
die gesamte Teilung zum Anschließen der oberen Spule und der unteren
Spule mit Ausnahme eines speziellen Punkts den Wert 12 (z. B. die
obere Spule des Schlitzes 1 und die untere Spule des Schlitzes 13).
Demgemäß existiert
kein Punkt, der mit einer speziellen Teilung zu verbinden wäre, und
der Anschluss des Spulenendes wird nicht kompliziert.
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Hierbei
ist die 16 ein Beispiel eines Verbindungsdiagramms
auf Grundlage der in der 15 dargestellten
Spulenanordnung.
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Wie
es in der 16 dargestellt ist, kann die Wicklungsteilung
nicht kon stant sein, wenn sie nicht auf der Zuleitungsseite auf
den Standardwert "12" und auf der Seite
entgegengesetzt zu dieser auf den Standardwert "11" gebracht
wird.
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In
der 17 ist eine Spulenanordnung der drei Wicklungskreise
als anderer Ausführungsform der
Erfindung auf dieselbe Weise wie in der 1 für eine Phase
dargestellt. In der 17 sind die Wicklungskreise 96 bis 98 auf
elektrisch andere Weise angeordnet, jedoch sind die dieselben bildenden
Spulen nicht über
fünf Pole
oder mehr angeordnet. Der Wicklungskreis 96 besteht aus
den oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 und 30 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 13 bis 17 und 42,
der Wicklungskreis 97 besteht aus den oberen Spulen der
Schlitze 15 bis 18 und 42, 95 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 27 bis 30, 54 und 3,
und der Wicklungskreis 98 besteht aus den oberen Spulen
der Schlitze 28, 29, 31, 32, 43 und 44 sowie
den unteren Spulen der Schlitze 40, 41, 43, 44, 1 und 2.
Das heißt,
dass durch die Wicklungskreise 96 bis 98 vier
Pole (P1, P2, P3, P4) wie folgt gebildet sind:
Pol P1: dem
Wicklungskreis 96 mit fünf
(allen) oberen Spulen und unteren Spulen;
Pol P2: dem Wicklungskreis 97 mit
fünf (allen)
oberen Spulen und unteren Spulen;
Pol P3: dem Wicklungskreis 96 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an dritter Stelle
ausgehend von einer Wicklungsachse des Pols P3 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit
anderen Spulen; und
Pol P4: dem Wicklungskreis 97 mit
einer oberen Spule und einer unteren Spule, die an erster und dritter Stelle
ausgehend von einer Wicklungsachse des Pols P4 liegen, und dem Wicklungskreis 98 mit
oberen Spulen und unteren Spulen, die an der zweiten und dritten
Stelle ausgehend von der Wicklungsachse des Pols P4 liegen.
-
Wenn
eine derartigen Spulenanordnung vorliegt, wird die induzierte Spannung
V96 im Wicklungskreis 96 die Folgende: @V96 = V1 +
V2 + V3 + V4 + V5 – V13 – V14 – V15 – V16 – V17 + V30 – V42 = 11,293V1 < –16,7°
-
Die
induzierte Spannung V97 des Wicklungskreises 97 wird
die Folgende: @V97 = –V15 – V16 – V17 – V18 + V27 + V28 + V29 + V30 – V42 – V45 + V54 + V3 = 11,316V1 < –16,7°
-
Die
induzierte Spannung V98 des Wicklungskreises 98 wird
die Folgende: @V98 = –V28 + V29 + V31 + V32 – V40 – V41 – V43 – V44 – V43 – V44 + V1 + V2 = 11,266V1 < –16,7°
-
Daher
wird das Spannungsungleichgewicht zwischen Wicklungskreisen höchstens
das Folgende: (11,316 bis 11,266)/11,316 × 100 =
0,44
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Demgemäß kann,
wenn die Spule gemäß der 17 aufgebaut
ist, da alle Wicklungskreise nicht über drei oder mehr Pole hinweg
angeordnet sind, die Leitungsanzahl minimal sein. Außerdem kann,
da die Phasen der induzierten Spannungen der drei Wicklungskreise
gleich sind, das Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen
sehr klein sein, wie 0,99%.
-
Die 18 ist
ein Beispiel für
ein Verbindungsdiagramm auf Grundlage der in der 17 dargestellten
Spulenanordnung. Wenn in der 18 die
Zuleitung 90 auf der Seite des Neutralpunkts angeordnet
ist, ist die Zuleitung 89 auf der Seite des Ausgangsanschlusses
anzuordnen. Demgemäß ist der
Wicklungskreis 96 ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der oberen Spule des Schlitzes 3, der unteren
Spule des Schlitzes 14, der oberen unteren 2,
der unteren Spule des Schlitzes 13, der oberen Spule des
Schlitzes 1, der Leitung 101, der unteren Spule
des Schlitzes 42, der oberen Spule des Schlitzes 30,
der Leitung 102, der unteren Spule des Schlitzes 17,
der oberen Spule des Schlitzes 5, der unteren Spule des
Schlitzes 16, der oberen Spule des Schlitzes 4,
der unteren Spule des Schlitzes 15 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Der
Wicklungskreis 97 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der unteren Spule des Schlitzes 28, der oberen
Spule des Schlitzes 17, der unteren Spule des Schlitzes 29,
der oberen Spule des Schlitzes 18, der unteren Spule des
Schlitzes 30, der Leitung 103, der oberen Spule
des Schlitzes 42, der unteren Spule des Schlitzes 54,
der oberen Spule des Schlitzes 45, der unteren Spule des
Schlitzes 3, der Leitung 104, der oberen Spule
des Schlitzes 15, der unteren Spule des Schlitzes 27,
der oberen Spule des Schlitzes 16 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Der
Wicklungskreis 98 ist ausgehend von der Leitung 99 in
der Abfolge der oberen Spule des Schlitzes 29, der unteren
Spule des Schlitzes 40, der oberen Spule des Schlitzes 28,
der Leitung 105, der oberen Spule des Schlitzes 43, der
unteren Spule des Schlitzes 1, der oberen Spule des Schlitzes 44, der
unteren Spule des Schlitzes 2, der Leitung 106, der
oberen Spule des Schlitzes 44, der unteren Spule des Schlitzes 2,
der Leitung 106, der unteren Spule des Schlitzes 44,
der oberen Spule des Schlitzes 32, der unteren Spule des
Schlitzes 43, der oberen Spule des Schlitzes 31,
der unteren Spule des Schlitzes 41 und der Leitung 100 angeordnet.
-
Wenn
eine Verbindung auf diese Weise besteht, erlangt, seitens der Leitungen 101 bis 106,
die Teilung zum Anschließen
der oberen Spule und der unteren Spule mit Ausnahme eines speziellen
Punkts den Wert 11 (z. B. die obere Spule des Schlitzes 2 und
die untere Spule des Schlitzes 13), und seitens der Zuleitung 89, 90 erlangt
die gesamte Teilung zum Anschließen der oberen Spule und der
unteren Spule den Wert 12 (z. B. die obere Spule des Schlitzes 1 und
die untere Spule des Schlitzes 13). Ein mit eine speziellen
Teilung anzuschließender
Punkt entspricht insgesamt drei Stellen (neun Stellen im Dreiphasen-Schaltkreis)
der oberen Spule des Schlitzes 31 und der unteren Spule
des Schlitzes 41, der oberen Spule des Schlitzes 44 und
der unteren Spule des Schlitzes 1 sowie der oberen Spule
des Schlitzes 45 und der unteren Spule des Schlitzes 54.
-
Hierbei
ist die 18 ein Beispiel für ein Verbindungsdiagramm
auf Grundlage der in der 17 dargestellten
Spulenanordnung. Wie es in der 17 dargestellt
ist, ist es, um dafür
zu sorgen, dass ein Punkt mit einem spezifizierten Minimum der Wicklungsteilung
angeschlossen wird, wünschenswert,
die Wicklungsteilung auf der Zuleitungsseite auf den Standardwert
(12) zu bringen und sie auf der Seite entgegengesetzt zu
dieser auf den Standardwert "11" zu bringen, wie
es in der 17 dargestellt ist.
-
In
den 14 bis 18 ist
es erläutert, dass
der Pol P1 durch die oberen Spulen der Schlitze 1 bis 5 sowie
die unteren Spule 13 bis 17 gebildet ist, der
Pol P2 durch die oberen Spulen der Schlitze 15 bis 18 sowie
die unteren Spulen der Schlitze 27 bis 30 gebildet
ist, der Pol P3 durch die oberen Spulen der Schlitze 28 bis 32 sowie
die unteren Spulen der Schlitze 40 bis 44 gebildet
ist, und der Pol P4 durch die oberen Spulen der Schlitze 42 bis 45 sowie
die unteren Spulen der Schlitze 54 und 1 bis 3 gebildet ist.
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Jedoch
kann auch der Pol P1 durch die unteren Spulen der Schlitze 1 bis 5 sowie
die oberen Spulen der Schlitze 13 bis 17 gebildet
sein, der Pol P2 kann durch die unteren Spulen der Schlitze 15 bis 18 sowie
die oberen Spulen der Schlitze 27 bis 30 gebildet
sein, der Pol P3 kann durch die unteren Spulen der Schlitze 28 bis 32 sowie
die oberen Spulen der Schlitze 40 bis 44 gebildet
sein, und der Pol P4 kann durch die unteren Spulen der Schlitze 42 bis 45 sowie die
oberen Spulen der Schlitze 54 und 1 bis 3 gebildet
sein.
-
Gemäß der obigen
Ausführungsform
ist es, da die Wicklungskreise nicht über drei oder mehr Pole hinweg
angeordnet sind, nicht erforderlich, die Anzahl der Leitungen zu
erhöhen,
und die Randkonstruktion der Ankerwicklung kann vereinfacht werden.
-
Außerdem kann
das Spannungsungleichgewicht zwischen den Wicklungskreisen sehr
klein sein. Im Ergebnis kann ein partieller Temperaturanstieg der
Ankerwicklung durch einen umlaufenden Strom beschränkt werden,
und es kann verhindert werden, dass die Generatorkosten ansteigen.
-
Gemäß der Erfindung
kann das Spannungsungleichgewicht zwischen drei Wicklungskreisen
jeder Phase kleiner sein, und es kann verhindert werden, dass die
Randkonstruktion der Ankerwicklung kompliziert wird.
-
Bei
der obigen Ausführungsform
ist es, da die Erfindung bei einer Ankerwicklung einer sich drehenden
elektrische Maschine mit drei Phasen, drei Wicklungskreisen und
vier Polen angewandt ist, wirkungsvoll, wenn die Ankerwicklung von
18 (9n, n = 2) Schlitzen minimal bis zu 63 (9n, n = 7) Schlitzen
maximal verfügt.