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Wicklung für Zweiphasenwechselstrommaschinen zur Umschaltung der Polzahl
im Verhältnis- 2 : 3. Die meisten Wicklungen für Mehrphasenmotoren, die für mehrere
Polzahlen geeignet sind, zeigen für die eine oder andere Polzahl oder auch für beide
sehr schlechte und ungleichmäßige Verteilung der Mehrphasenströme am Umfänge, was
zu starker Ausbildung von Oberfeldern und wegen der hiermit verbundenen starken
magnetischen Streuung zu schlechtem Lauf des Motors führt. Für eine Umschaltung
der Pole im Verhältnis r : 2 und auch 3 : q. sind einige Wicklungen bekannt geworden,
die leidlich gute magnetische Verhältnisse besitzen. Für andere Polverhältnisse
ist dies jedoch bisher noch nicht gelungen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Wicklung für Zweiphasenstrom, die
durch Umschaltung einiger Wicklungsenden für zwei verschiedene Polzahlen, die im
Verhältnis 2 : 3 stehen, ganz vollkommene magnetische Verhältnisse ergibt, genau
so vollkommen wie eine ganz normale Zweiphasenwicklung.
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Der Erfindung gemäß wird bei einer Mehrphasenspulenwicklung für vierpolige
Anordnung abwechselnd immer eine Spule an jede Phase angeschlossen, für die sechspolige
Anordnung dagegen immer zwei aufeinanderfolgende Spulen. In ihrer einfachsten Form,
die auch zugleich elektrisch Lind magnetisch sehr -günstige Verhältnisse gibt, besteht
die Wicklung aus Spulen, deren Seiten aus einem und zwei Stäben bestehen, so daß
im ganzen für jede Spule drei. Leiter, also il/, Windungen -vorhanden sind. Diese
Spulen sind in zwei Sätzen so angeordnet, daß in jedem Satz die Spulen in gleicher
Anordnung unmittelbar :nebeneinanderliegen, also so daß auf die Einstabseite der
einen Spule die Zweistabseite der nächsten Spule folgt. In dem Schema der Fig. x
ist der eine Satz durch stark ausgezogene Linien kenntlich gemacht, der andere durch
schwache Linien. Wie nun weiter aus dieser Figur hervorgeht, überdecken sich beide
Spulensätze so, daß je zwei Spulen beider Sätze symmetrisch übereinandergeschoben
sind und aufeinanderfolgende Spulenseiten des einen Satzes in der Spulenöffnung
des anderen Satzes liegen.
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Fig. F zeigt im besonderen die Schaltung zur Erzeugung von vier Polen,
Fig. 2 die Schaltung zur Erzeugung von sechs Polen. Ein Vielfaches dieser Polzahlen
läßt sich durch beliebiges Aneinanderreihen gleichartiger Schemas erzielen. Das
Wicklungsbild selbst ist in beiden Figuren genau das gleiche, nur die Schaltverbindungen
der Spulenenden sind geändert. Man kann demgemäß durch richtige Anordnung einfacher
Schalter oder Umschalter oder auch einer Schaltwalze mit Leichtigkeit von der einen
auf die andere Schaltverbindung übergehen und dadurch den Motor steuern. Zur Verdeutlichung
sind die verschiedenen Phasenwicklungen mit verschiedenen Buchstaben an den Wicklungsenden
bezeichnet, und zwar in der Schaltung für große Geschwindigkeit bei vier Polen mit
großen Buchstaben A, B, in =der Schaltung für kleine Geschwindigkeit bei sechs Polen
mit kleinen Buchstaben a, b. Außerdem sind die Stromrichtungen am Umfange
durch Pfeile eingetragen, und zwar die Ströme jeder Phase für.
sich
auf einer besonderen Zeile. Man erkennt hieraus ohne weiteres, daß durch Einleiten
von Zweiphasenstrom in die Wicklungen j e nach der Schaltung eine ganz reguläre
vier- oder sechspolige Stromverteilung hervorgerufen wird, so daß der Motor für
beide Geschwindigkeiten gleich gut arbeitet, wie jeder normale Zweiphasenmotor.
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Es ist natürlich gleichgültig, ob man die Spulen,. wie in Fig. i und
2 gezeichnet, mit Gabelverbindungen ausrüstet, oder ob man anstatt dessen Bogenverbindungen
nimmt. Es muß nur die in diesen Figuren dargestellte Aufeinanderfolge der Leiter
eingehalten werden.
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Die Wicklung nach Fig. i und 2 enthält, obgleich eine vollkommene
Stromverteilung vorhanden ist, in jeder Spule nur drei Leiter, also x1/2 Windungen.
Sie ist daher für eine Stabwicklung ohne weiteres brauchbar. Um sie auch für Spulenwicklungen
mit mehreren Leitern in jeder Nut brauchbar zu machen, kann man zu jeder Spule noch
eine letzte halbe Windung hinzufügen, wofür man natürlich besondere Nuten vorsehen
muß. Die vollkommene Symmetrie der Stromverteilung wird hierdurch für die sechspolige
Schaltung allerdings etwas gestört, jedoch bleibt die Wicklung für viele Zwecke
doch noch brauchbar. Wünscht man eine Stabwicklung mit mehr Leitern zu erhalten,
als es durch Anwendung des Wicklungsschemas nach Fig. i und 2 ohne weiteres erzielbar
ist, so kann man jeder Spule auch eine oder mehrere ganze Windungen hinzufügen,
so daß man Spulen mit 21/2, 3i/2 usw. Windungen erhält. Die Symmetrie der Stromverteilung
ist alsdann größer als in dem eben geschilderten Falle der Spulenwicklung, wenn
sie auch nicht ganz vollkommen bleibt. Eine derartige Wicklung mit 21/2 Windungen
pro Spule ist in Fig. 3 dargestellt. Die Buchstaben an den Spulenenden dieser Figur
haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. i und 2, die Pfeile stellen die entsprechenden
Stromrichtungen für vier und sechs Pole dar.
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Die bei den zuletzt beschriebenen unsymmetrischen Wicklungen auftretenden
Ober- und Unterfelder bewirken natürlich eine zusätzliche Streuung des Motors in
der sechspoligen Schaltung. Wenn man jedoch Kurzschluß-Käfigrotoren als Sekundärteil
der Motoren verwendet, so wird durch deren allseitigen Kurzschluß jede Unregelmäßigkeit
des Drehfeldes zum größten Teil abgedämpft, so daß im wesentlichen nur das mit richtiger
Geschwindigkeit rotierende Hauptdrehfeld übrigbleibt, wodurch der Lauf des Motors
wesentlich verbessert wird. Die Verbindung der zweiphasigen Wicklung mit den Außenleitungen
kann, wie üi Fig. i und 2 gezeigt, in offener Sternschaltung erfolgen.. Man kann
jedoch die Sternschaltung auch durch Verbindung der Nullpunkte beider Phasen schließen;
ferner kann man auch Viereckschaltung oder verkettete Zweiphasenwicklung anwenden.
Schließlich ist es auch ohne Schwierigkeiten möglich, die Wicklungszweige zur Speisung
aus Dreiphasennetzen in Scottscher Schaltung zu verbinden.