DE2506573B1

DE2506573B1 - Polumschaltbare drehstromwicklung

Info

Publication number: DE2506573B1
Application number: DE19752506573
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Auinger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1975-02-17
Filing date: 1975-02-17
Publication date: 1976-10-21
Also published as: IT1055201B; JPS52144712A; GB1534341A; CH607428A5; US4127787A; SE7601716L; FR2301124A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehstromwicklung für eine genutete elektrische Maschine, die für ein Polpaarzahlverhältnis

Pi : Pi — 3 m : 2 η

umschaltbar ist, wobei p\ : pz ein echter Bruch ist, mit einem /η-fachen von Drei als Zähler und einem Λ-fachen von Zwei als geradzahligen Nenner, mit einer aus neun Grundwicklungszweigen mit jeweils gleich vielen in Reihe geschalteten Wicklungsspulen gebildeten Grundwicklung, die drei Anschlußpunkte für jede der beiden Polpaarzahlen aufweist, wobei die drei Anschlußpunkte für die Polpaarzahl pi = 2 η jeweils mit drei Enden der Grundwicklungszweige verbunden sind.
Polumschaltbare Drehstromwicklungen sind insbesondere zur stufenweisen Drehzahländerung bei Käfigläufer-Asynchronmotoren vorgesehen, wobei bei einer aus der Zeitschrift »Revue Generale de l'Electricite«, 82 (1973), 5, insbesondere S. 323 bis 329, bekannten polumschaltbaren Drehstromwicklung der eingangs

ίο genannten Art mit nur sechs Anschlußenden eine 6/4polige Drehstromwicklung behandelt ist, die einen Spezialfall für sogenannte phasenmodulierte Wicklungen mit üblicherweise mehr als sechs Anschlußenden darstellt. Die besagte polumschaltbare 6/4polige Drehstrom wicklung hat einen in Dreifach-Sternschaltung mit getrennten Mittelpunkten geschalteten ersten Wicklungsteil, der bei beiden Polzahlen wirksam, d. h. stromdurchflossen ist, und einen an die zusammengefaßten Enden des ersten Wicklungsteiles angeschlossenen zweiten Wicklungsteil, der nur im 6poligen Betrieb stromdurchflossen ist. Zu der erwähnten 8/6poligen Drehstromwicklung sind keine Details angegeben. Bei der 6/4poligen Wicklung gilt die bekannte Regel, daß sich die Wicklungsstränge 4poliger Wicklungen grundsätzlich nicht in drei gleichartig ausgebildete Parallelzweige unterteilen lassen, so daß die bekannte polumschaltbare Drehstromwicklung nach R. G. E. im 4poligen Betrieb ein stark oberwellenhaltiges Drehfeld mit Subharmonischen

und geradzahligen Oberwellen erzeugen, die das Betriefosverfaalien der Drefastrommascninen ungünstig beeinflussen. So erzeugen Suhharmoniscfae und geradzahlige Feldharmonische besonders bei Asynchronmaschinen mit relativ kleinem Luftspalt parasitäre Effekte, wie z. B. Geräusche, Schwingungen, Oberwellenmomente oder Wellenspannungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine polumschaltbare Drehstromwicklung mit nur sechs Anschlußpunkten und mit einer einfachen Schalteinrichtung entsprechend der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine voneinander unabhängige Anpassung der effektiven Windungszahlen beider an sich beliebigen Polzahlkombinationen im Rahmen des genannten Polzahlverhältnisses sowie die Verwendung einfacher und möglichst gleicher Wicklungsspulen für die gesamte Wicklung ermöglicht und eine mindestens weitgehende Symmetrie der Wicklung und damit eine möglichst vollständige Unterdrückuag geradzahliger und subnarmonischer Feldoberwelten erreicht wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung durch eine solche Verteilung der Wicklungsspulen auf die mit gleicher Teilung angeordneten Nuten, daß entweder

1. jeweils drei bei pi = 2n demselben Wicklungsstrang zugehörige und gleichphasig induzierte Spulenseiten in drei von vier im pi = 2 /2-polpaarigen Nutenstern als richtungsgleiche Zahlen erscheinende Nuten angeordnet sind oder

2. daß bei in jeder Nutschicht angeordneten mindestens zwei Spulenseiten von jeweils drei solchen bei pi = 2 η demselben Wicklungsstrang zugehörigen und gleichphasig induzierten Spulenseiten zwei in einer gemeinsamen Nut untergebracht und die dritte in einer im pi = 2 72-polpaarigen Nutenstern

als richtungsgleicher Strahl erscheinenden zweiten Nut angeordnet sind und daß diese Spulenseiten für die andere Polpaarzahl p\ = 3 jeweils verschiedenen Wicklungssträngen zugehören.

Die unter 2. genannte Lösungsmöglichkeit benötigt eine nur halb so große Nutenzahl. Sie führt allerdings bei der durch drei teilbaren Polpaarzahl zu 180° elektrisch breiten Wicklungszonen mit entsprechend niedrigen Wicklungsfaktoren.

In den grundwicklungsfreien Nutschichten können jeweils gesonderte Spulenseiten angeordnet sein, die drei weiteren derart geschalteten Wicklungszweigen (Nullwicklungszweigen) angehören, daß sich bei der Polpaarzahl p\ = 3 m die in ihnen induzierten Spannungen zu Null ergänzen. Die Nullwicklungszweige sind somit bei der durch drei teilbaren Polpaarzahl pi nach außen wirkungslos. Bei der anderen Polpaarzahl bilden sie in jedem Wicklungsstrang einen zu den übrigen gleichphasig induzierten drei Grundwicklungszweigen gleichwertigen vierten Wicklungszweig.

Sofern die den Nullwicklungszweigen zugehörigen Wicklungsspulen wie bei den Grundwicklungszweigen angeführt sind, können ihre Anfänge miteinander und ihre Enden mit den jeweiligen Anschlußpunkten für die Polpaarzahl pi = 2n verbunden sein; nachfolgend als »Parallelschaltung« bezeichnet. Die Anfänge der Nullwicklungszweige können aber auch jeweils unmittelbar mit den drei jeweils zu einem Anschlußpunkt zusammengefaßten Enden der Grundwicklungszweige verbunden sein und die Enden der Nullwicklungszweige die Anschlußpunkte für die Polpaarzahl pi = 2n bilden; nachfolgend als »Reihenschaltung« bezeichnet. Zweckmäßigerweise werden hierfür die Spulen der Nullwicklungszweige mit verringerter Windungszahl und entsprechend vergrößertem Leiterquerschnitt ausgeführt.

Bei Ganzlochwicklungen mit einer Schrittweite, die der durch drei teilbaren Polteilung entspricht, sind die Drehfelder beider Polzahlen frei von störenden geradzahligen Harmonischen und/oder Subharmonischen. Bei einer anderen Schrittweite ergeben sich geradzahlige Feldharmonische nur bei pi — 3 m.

Bei der Drehstromwicklung nach der Erfindung sind infolge der mehrfachen Parallelzweige die Spulenwindungszahlen größer als bei den PAM-Wicklungen, so daß entsprechend den ausführbaren ganzzahligen Spulenwindungszahlen eine feinstufigere Spannungsanpassung möglich ist bzw. eine Anwendbarkeit auch bei Maschinen mit höheren Leistungen gegeben ist.

Insbesondere bei Maschinen mit höheren Nutenzahlen je Pol und Strang kann durch unterschiedliche Gruppierung der jeweils einem Wicklungsstrang zugehörigen Spulen, d. h. durch strangverschachtelte Anordnung, eine große Variation hinsichtlich des Zonen- bzw. Wicklungsfaktors, des Induktionsverhältnisses und des Oberwellenstreuf aktors erreicht werden.

Weiterhin können die Wicklungen in ihrer Spulenweite geändert werden, was aber zum Auftreten von geradzahligen Harmonischen bei der durch drei teilbaren Polzahl führt.

Eine Wicklungsausbildung mit teilkonzentrischen Spulen ermöglicht verschiedene Leiterzahlen in den äußeren und inneren Spulen, ohne dadurch die Phasenlage der gesamten Spulenspannung zu verändern. Dies ist bei Zonengruppierungen möglich, bei denen mindestens jeweils zwei demselben Wicklungszweig zugehörige Spulenseiten nebeneinanderliegen, die man zu einer Spulengruppe zusammenfassen kann. Auf diese Weise können bei Spulengruppen mit einem mittleren Durchmesserschritt für die durch drei teilbare Polpaarzahl die einzelnen Spulen abwechselnd mit unterschiedlichen Leiterzahlen je Schicht ausgeführt werden, z.B. 4, 5 Leiter je Nut Je nachdem, ob die effektive Windungszahl der höheren oder niederen Polpaarzahl vergrößert sein soll, erhalten die inneren oder die äußeren Spulen die größere Windungszahl, wobei die Unterschiede zwischen den Windungszahlen beider Spulen auch größer als »Eins« sein können. Der Unterschied »Eins« erlaubt die üblichen »halben« Windungen, z. B. 4,5 Windungen nach obigem Beispiel. Mit Spulen gleicher Weite lassen sich ansonsten nur bei einem von der Polteilung pi = 3 m abweichenden Spulenschritt unterschiedliche Leiterzahlen ausführen.

Wenn man, ausgehend von einer Zweischichtwicklung, jede zweite Spule wegläßt, z. B. die innere oder äußere Spule einer zweifach teilkonzentrischen Spulengruppe, und dafür die verbleibenden Spulen mit doppelter Windungszahl ausführt, ergibt sich eine Einschichtwicklung, die zwar etwas größere Oberwellenfelder als eine Zweischichtwicklung aufweist, dafür aber besonders einfach im Aufbau ist

Jede Wicklungsausführung mit wicklungsloser Nullzweigzone (Grundwicklung allein) bedingt eine Bewicklung von nur drei Viertel des bei gleichmäßiger Nutung zur Verfügung stehenden bewickelbaren Nutenquerschnitts. Um eine ungünstige Teilbewicklung von Nuten zu vermeiden und zwecks besserer Ausnutzung des

• magnetischen Kreises kann die Nutform und -größe an die jeweilige Spulenseitenbelegung angepaßt sein. Dabei ist die Aufteilung der Wicklungszonen bei der Polpaarzahl pi = 2 π auf die einzelnen Pole nicht symmetrisch, was zu Feldoberwellen mit durch zwei gebrochener Ordnungszahl sowie zu geradzahligen Harmonischen führt Eine Verschlechterung des Oberwellengehaltes tritt allerdings nur bei der geradzahligen Polpaarzahl pi = 2 η auf. Die Feldform bei p\ = 3 m bleibt davon unbeeinflußt.
Zweischichtwicklungen nach der Erfindung mit Nullwicklungszweigen entsprechen bei unverschachtelter Zonengruppierung hinsichtlich ihrer bei p> = 2 η vorhandenen Oberwellenstreufaktoren denen normaler Drehstromwicklungen. Mittels Strangverschachtelung läßt sich ein in relativ weiten Grenzen anpaßbares günstiges effektives Windungszahlverhältnis bzw. eine günstige Flußdichterelation erreichen. Es kann jedoch dadurch ein vergrößerter Oberwellenanteil auftreten. Da solche Oberwellenfelder das Betriebsverhalten beispielsweise einer Asynchronmaschine ungünstig beeinflussen, ist man insbesondere bei großen Maschinen an deren Beseitigung oder Verringerung interessiert. Durch Anordnung zweier gegeneinander verschobener und/oder unterschiedlich ausgebildeter Teilwicklungen, deren Wicklungszweige jeweils in Reihe geschaltet sind, kann man die Oberwellenfelder auf die gleiche Größe wie bei optimal gesehnten Zweischichtwicklungen verringern. Um aufwendige Vierschichtwicklungen zu umgehen, können Zweischichtwicklungen mit nebeinanderliegenden, hälftig unterteilten Spulen verwendet werden. In an sich bekannter Weise können auch einzelne Spulen zusammengefaßt werden, wodurch sich einfach herstellbare sogenannte zonenüberlappte Zweischichtwicklungen ergeben (DT-OS 22 21115).

Auch auf die bei obigen Darlegungen vorausgesetzte Gleichachsigkeit aller parallelgeschalteten Wicklungszweige kann gegebenenfalls verzichtet werden, wenn die dann bei den drei parallelgeschalteten Grundwick-

lungszweigen auftretenden Ausgleichsströme hingenommen werden können. In diesem Fall kann man z. B. 6/4polige Drehstromwicklungen als Bruchlochwicklungen ausführen.

6/4polige Halblochwicklungen sind auch bei gleichachsigen, also ausgleichsstromfreien Wicklungszweigen möglich, wenn man, wie bereits erwähnt, in jeder Nutschicht mindestens zwei Spulenseiten anordnet. Diese Maßnahme erlaubt Maschinen mit relativ geringer Nutenzahl, allerdings unter Verwendung von 180°-Wicklungszonen mit entsprechend kleinem Wicklungsfaktor, bei der durch drei teilbaren Polpaarzahl Px = 3 m.

Bei einer Wicklung mit Nullwicklungszweigen in »Parallelschaltung« zu den Grundwicklungszweigen sind die Windungszahlen für beide Polpaarzahlen gleich, so daß bei stark voneinander abweichenden Polpaarzahlen große Unterschiede in den betreffenden Luftspaltinduktionen unvermeidlich sind. Um die Unterschiede in den Luftspaltinduktionen bei beiden Polzahlen zu mindern, kann der Nullwicklungszweig in »Reihenschaltung« zu den Grundwicklungszweigen liegen, was prinzipiell für jedes Polpaarzahlverhältnis möglich ist. Diese »Reihenschaltung« ist im Sinne eines erwünschten Angleichs der Luftspaltinduktion dann empfehlenswert, wenn p2 > piist.

Bei manchen polumschaltbaren Antrieben ist eine quadratische Momentcharakteristik erwünscht, mit entsprechend großem Unterschied in der Leistungsaufnahme bei beiden Polzahlen. In solchen Fällen kann man die für die größere Polzahl in »Reihenschaltung« Hegenden Nullwicklungszweige erheblich stärker belasten und damit eine erhöhte resultierende Windungszahl erreichen. Verwendet man z. B. für die Nullwicklungszweige die gleichen Spulen wie für die Grundwicklungszweige, dann ist bei der kleinen Drehzahlstufe insbesamt die doppelte Windungszahl wirksam, und die Spulen der Nullwicklungszweige führen gegenüber den Grundwicklungsspulen den dreifachen Strom.

Es ist auch möglich, in an sich bekannter Weise für eine der beiden Polpaarzahlen eine niedrigere Speisespannung anzulegen, insbesondere durch Vorschaltdrosseln oder induktive Spannungsteiler. An Stelle von Nullwicklungszweigen, die nur bei der Polpaarzahl Pi = In stromführend sind, kann auch eine gesonderte Zusatzwicklung für die andere Polpaarzahl p\ — 3 m vorgesehen sein. Es kann auch eine gleichmäßig verteilte angeordnete Zweitwicklung für eine der beiden Polpaarzahlen angeordnet werden, die fest mit den Anschlußklemmen der betreffenden Polpaarzahl verbunden ist.

Mehrere in der Zeichnung dargestellte und in Tabellen zusammengefaßte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend an Hand von Schaltbildern, Zonenplänen, Nuten- bzw. Spulenseitensternen, Wicklungsanordnungen und Durchflutungspolygonen näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein allgemeines Schaltbild der Wicklungszweige mit den Schaltungsvarianten für die Nullwicklungszweige,

F i g. 2a bis 2e als theoretische Erläuterung die Lage der Wicklungszonen und Wicklungsstränge im Nutenstern für eine 4/6polige Umschaltung, die sich für die in Tabelle I angegebenen ausführbaren Polzahlverhältnisse verallgemeinern läßt,

F i g. 3a bis 31 strangverschachtelte und

F i g. 4a bis 4h unverschachtelte 6/4polig umschaltbare Drehstromzweischichtwicklungen für 36 Nuten, jeweils mit »parallelen« Nullwicklungszweigen und unterschiedlichen Schrittweiten, deren Gegenüberstellung Tabelle II enthält,

F i g. 5a bis 5f Durchflutungspolygone und angepaßte Nutformen für nullwicklungszweiglose Drehstromwicklungen gemäß F i g. 3 und 4,

F i g. 6a bis 6e und

F i g. 7a und 7b nebst Tabelle III verschiedene oberwellenarme 6/4poIige Wicklungen für N = 36 Nuten,

F ig. 8a bis 8k und

F i g. 8«, 8ß Durchflutungspolygone für die in Tabelle IV zusammengestellten strangverschachtelten Windungsvarianten einer 6/4poligen Zweischichtwicklungen für N = 72 Nuten,

F i g. 9a eine der F i g. 8d entsprechende Ausführungsform mit teilkonzentrischen Spulengruppen,

F i g. 9b bis 9h daraus hergeleitete Einschichtwicklungen mit und ohne Nullwicklungszweige,
Fig. 10a und

Fig. 1 Oa bis η nebst Tabelle V die Systematik der Verschachtelungsmöglichkeiten bei p\ = 3 m mit gegenseitig versetzten Elementargruppierungen,

Fig. 11a bis 11g eine 8/6polige in N =36 Nuten verteilte Zweischichtwicklung mit in »Reihe geschalteten« Nullzweigspulen und Tabelle VI Ausführungsmöglichkeiten von 18:4/2 (mit /2 = 2... 8)-polig umschaltbaren Wicklungen für ^V = 108 Nuten,

F i g. 12a bis 12g eine 6/4polige Halblochwicklung für N— 18 Nuten mit 180° breiten Wicklungszonen bei

Fig. 13a, 13b m Verbindung mit Tabelle ViI eine 6/4polige Bruchlochwicklung für N = 54 Nuten mit ungleichachsigen Parallelzweigen und Tabelle VIII eine Zusammenstellung über die verschiedenen Variationsmöglichkeiten und Eigenschaften der erfindungsgemäßen polumschaltbaren Wicklung.

Zur besseren Übersicht und zur Vermeidung von Wiederholungen sind die Definitionen der einleitend und nachfolgend verwendeten Begriffe zusammengestellt:

Wicklungszweige sind jeweils aus gleich vielen in Reihe geschalteten Spulen gebildet.

Wicklungsstrang einer jeden Phase setzt sich aus mehreren Wicklungszweigen zusammen.

Nutenstern gibt die Phasenlage der einzelnen Nuten in elektrischen Winkelgraden an; er gilt jeweils für eine zugeordnete Polzahl.

Spulenseitenstern hat die gleiche Bezifferung wie der Nutenstern; er bezieht sich aber jeweils auf die in einer Nutschicht liegenden Spulenseiten.

Wicklungszonen sind mit Spulenseiten des gleichen Stranges bzw. Wicklungszweiges belegte Abschnitte (d. h. Umfangsbereiche in der Maschine, Sektoren im Spulenseitenstern).

Zonenachse ist die Symmetrielinie einer Wicklungszone.

In F i g. 1 ist an Hand eines Prinzipschaltbildes die grundsätzliche Schaltungsanordnung der Drehstromwicklung nach der Erfindung gezeigt. Darin wird die sogenannte Grundwicklung G, die in jedem Fall vorhanden ist, aus den insgesamt neun voll ausgezogenen Grundwicklungszweigen gebildet, von denen jeder jeweils aus einer gleichen Anzahl von nicht näher dargestellten, in Reihe geschalteten Wicklungsspulen zusammengesetzt ist.

Jeweils drei Anfänge A der einzelnen mit Kreis, Dreieck und Quadrat gekennzeichneten Grundwick-

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lungszweige sind miteinander verbunden und bilden unmittelbar die drei Anschlußpunkte für den 2 pi = 6 /n-poligen Betrieb. Die genannten Symbole, die auch in den folgenden Ausführungsbeispielen immer wieder verwendet werden, kennzeichnen die Zuordnung der Wicklungszweige bzw. Wicklungsspulen zu den Wicklungssträngen bei p\ -Zm. Jeweils drei Enden E einzelner Grundwicklungszweige, die bei pi = 3 m verschiedenen Wicklungssträngen zugehören, sind ebenfalls miteinander verbunden und führen zu den drei Anschlußpunkten für den 2 pi = 4 n-poligen Betrieb. Auf diese Weise bilden bei jeder Polzahl jeweils drei parallel wirkende Grundwicklungszweige einen gemeinsamen Wicklungsstrang. Bei beiden Polzahlen liegt eine dreifache Sternschaltung vor, wobei die Anschlußpunkte der betreffenden Polzahl jeweils drei Grundwicklungszweige zusammenfassen, während die Anschlußpunkte der anderen Polzahl drei potentialgleiche Sternpunkte bilden, die voneinander getrennt bleiben können. Zur Polumschaltung müssen lediglich die einen Anschlußpunkte vom Netz abgetrennt und die der anderen Polzahl angeschlossen werden.

Die genannten Wicklungszweige der Grundwicklung füllen bei gleichmäßiger Nutzung nur drei Viertel des zur Verfügung stehenden bewickelbaren Nutquerschnittes. Die verbleibenden Nutschichten werden zweckmäßigerweise mit den Spulenseiten einer gesonderten sogenannten Nullzweigwicklung belegt, deren Wicklungszweige in F i g. 1 durch einen gestrichelten Kreis symbolisiert sind.

Die besagte Nullzweigwicklung N' oder N" besteht aus drei gestrichelt bzw. strichpunktiert dargestellten Nullwicklungszweigen, wobei normalerweise alternativ entweder nur die mit N' oder die mit N" bezeichneten vorhanden und mit der Grundwicklung in der nachstehend erläuterten Weise verbunden sind.

Die eine Möglichkeit ist die im weiteren Verlauf als »Parallelschaltung« bezeichnete Verbindung der gestrichelt dargestellten Nullwicklungszweige N', bei der die Anfänge Λ'miteinander unmittelbar zusammengeschaltet und die Enden E' einzeln mit den Anschlußpunkten der Grundwicklung für den 2 p2 = 4 /3-poligen Betrieb verbunden sind.

Die andere Möglichkeit ist die im weiteren Verlauf als »Reihenschaltung« bezeichnete Anordnung der strichpunktiert dargestellten Nullwicklungszweige N", bei der die Anfänge A" einzeln mit den jeweils zu Anschlußpunkten zusammengefaßten Enden der Grundwicklungszweige verbunden sind und die Enden E" die tatsächlichen Anschlußpunkte für den 2 pi = 4 npoligen Betrieb bilden.

Während im ersteren Fall die den Nullwicklungszweigen zugehörigen Wicklungsspulen mit gleicher Windungszahl, wie die der Grundwicklung ausgeführt werden müssen, sind diese mit Rücksicht auf eine gleichmäßige Strombelastung und eine unveränderte Felderregerkurve bei pi = 2 π für die »Reihenschaltung« mit einer etwa um den Faktor 3 verringerten Spulenwindungszahl bei entsprechend erhöhtem Leiterquerschnitt auszuführen.

Prinzipiell ist es auch möglich, bei den Nullzweigspulen eine Kombination von »Reihen-« und »Parallelschaltung« auszuführen, d. h. sowohl Nullwicklungszweige N' als auch N" vorzusehen, die hinsichtlich Spulenwindungszahl und Leiterquerschnitt einander angepaßt sein müssen.

Anhand einer 6/4poligen Umschaltung sind in F i g. 2a bis 2e die theoretischen Grundlagen der Erfindung erläutert. Wie in F i g. 2a angedeutet ist, liegen bei einer gleichmäßig über den Umfang verteilten 6poligen Drehstromwicklung die Zonenachsen I bis IV eines Wicklungsstranges im 4poligen Spulenseiten- bzw. Nutenstern richtungsgleich. Bei 6poligem Betrieb sind hingegen alle Winkel des Spulenseitensterns im Verhältnis 6/4 vergrößert, so daß die vier Zonenachsen I bis IV des betrachteten 4poligen Wicklungsstranges gemäß F i g. 2b ein rechtwinkeliges Kreuz bilden.

Die bei 2 P₂ = 4 nach F i g. 2c gleichmäßig über den Umfang verteilten Achsen U, V, W aller drei Wicklungsstränge einer 4poligen Drehstromwicklung kommen gemäß Fig.2d bei 6poligem Betrieb zur Deckung. Insgesamt bilden alle Spulenseiten bei 4poligem Betrieb einen vierfach und bei 6poligem Betrieb einen dreifach deckungsgleichen Stern. Die 60° elektrisch breiten Wicklungszonen einer normalen 4poligen Wicklung werden bei 6poligem Betrieb auf das l,5fache, d. h. auf 90° elektrisch, gespreizt.

Durch Parallelschaltung der vier bei 2 ρ = 4 je einem Pol zugeordneten Zonen (I bis IV) zu einem dreiphasigen Sternzweig läßt sich also 6polig ein symmetrisches Vierphasensystem erreichen, wie es aus der DT-PS 6 53 974 bekannt ist.

Eine Aufteilung jedes 4poligen Wicklungsstranges in vier gleichwertige Parallelzweige, von denen bei 6poligem Betrieb drei ein symmetrisches Dreiphasensystem bilden und der vierte den nach außen wirkungslosen Nullwicklungszweig darstellt (gestrichelter Kreis als Symbol), ist erfindungsgemäß an Hand des öpoligen Spulenseitensterns nach F i g. 2e vorzunehmen. Hierbei bilden jeweils bei 2 pi = 4 phasengleich induzierte Spulenseiten ein rechtwinkeliges Kreuz (vgl. F i g. 2b). Bei der erfindungsgemäßen Zuordnung nach Fig.2e liegt jeder dieser Strahlen in einem anderen mit Dreieck, Quadrat, Kreis und gestricheltem Kreis gekennzeichneten Sektor, der die Zugehörigkeit zu den einzelnen Wicklungszweigen angibt. Die in Fig.2e als benachbarte Strahlen aufscheinenden Spulenseiten sind natürlich räumlich meist nicht in unmittelbar nebeneinanderliegenden Nuten untergebracht, sondern können um eine, zwei oder mehrere Polteilungen voneinander entfernt liegen. Auf die verschiedenen Sektoren des 6poligen Spulenseitensterns (F i g. 2e) entfallen jeweils die gleiche Zahl von Spulenseiten, wenn die Winkel

φ = φ/3
Ψ

30° elektrisch und
90° elektrisch

betragen.

Eine derartige Aufteilung ist immer möglich, wenn die Zonengruppierung der 4poligen Wicklungsstränge bei jedem Pol gleich ist. Eine strangverschachtelte Gruppierung ist auf die Ausführbarkeit ohne Einfluß.
Beim Wicklungsentwurf braucht man die Unterteilung der 4poligen Wicklungsstränge in jeweils vier phasengleiche Wicklungsstränge an Hand des 6poligen Spulenseitensterns gemäß F i g. 2e nur einmal vorzunehmen. Die beiden anderen Stränge sind jeweils in der gleichen Weise ausgebildet und gegenseitig um ein Drittel des Umfanges versetzt angeordnet. Wie die F i g. 2c und 2d zeigen, kommen sie dann im öpoligen Spulenseitenstern völlig deckungsgleich zu liegen.
Analoges gilt für andere Polzahlverhältnisse,

Pi -Pz = 3 m:2 n,

wenn im allgemeinen m Φ η > 1 ist. Auch dann ergeben jeweils vier im P₂ = 2 Ji-polpaarigen Spulenseitenstern deckungsgleich liegende Strahlen im pi = 3 m-polpaa-

rigen Stern ein rechtwinkeliges Kreuz, die in gleicher Weise den einzelnen Zweigen der Grundwicklung und den Nullwicklungszweigen zugeordnet werden können. Die genannten Strahlen entsprechen Nuten bzw. den in ihnen untergebrachten Spulenseiten, die räumlich um genau ein Viertel des Umfanges voneinander entfernt liegen. Die insgesamt An Zonenachsen der geraden Polpaarzahl (entsprechend Fig.2a für η = 1) werden bei den durch drei teilbaren Polpaarzahlen zu einem symmetrischen 4/j-strahligen, d.h. einem aus η rechtwinkeligen Kreuzen bestehenden Stern aufgespreizt (Fig.2b für m = 1). Da für eine symmetrische Zuordnung zu den verschiedenen Sektoren gemäß F i g. 2e — die jeweils einem Wicklungszweig entsprechen — eine 4achsige Symmetrie ausreicht, sind bei höheren Polpaarzahlen /% = 2β, mit η > 1, auch Bruchlochwicklungen mit qi = z/n Nuten/Pol und Strang ausführbar. Beispiele dazu zeigen die weiter unten beschriebene F i g. 11, wo η = 2 ist und qi = 3/2 beträgt, sowie die Übersicht in Tabelle VI.

Eine systematische Zusammenstellung der ausführbaren Polzahlverhältnisse für erfindungsgemäße Drehstromwicklungen nach Patentanspruch 1 ist in Tabelle I gegeben.

Ein detailliertes Ausführungsbeispiel einer 6/4poligen Drehstromwicklung, bei der die Nullwicklungszweige in »Parallelschaltung« zur Grundwicklung angeordnet sind, ist in F i g. 3 wiedergegeben. Es handelt sich um eine in iV = 36 Nuten verteilte symmetrische Zweischichtwicklung mit durchwegs gleichen und mit einer Schrittweite von W = 6 ausgeführten Wicklungsspulen. In F i g. 3a ist die Schaltung schematisch dargestellt und zu den einzelnen Wicklungsspulen die entsprechende Nut angegeben, in der jeweils die linke Spulenseite (Oberschicht) liegt. Die Minuszeichen weisen immer auf Spulen mit entgegengesetzter Durchflutungsrichtung hin. Die Grundwicklungszweige sind mit Kreis, Quadrat und Dreieck, die Nullwicklungszweige mit gestricheltem Kreis symbolisiert. Die Anfänge der drei bei 2 p\ — 6 je einem Wicklungsstrang zugehörigen Wicklungszweige der Grundwicklung sind mit den Anschlußpunkten Ue, Ve bzw. We unmittelbar verbunden. Die Enden E der jeweils bei 2 pi — 4 phasengleich induzierten Grundwicklungs- und Nullwicklungszweige sind miteinander verbunden und zu je einem Anschlußpunkt Ua, V₄ bzw. W₄ geführt. Die drei Anfänge A 'der Nullwicklungszweige sind unmittelbar miteinander verbunden und nicht herausgeführt.

Die beim 4poligen Betrieb den Wicklungsstrang U₄ bildenden Wicklungsspulen sind gemäß F i g. 3b so angeordnet, daß sich doppelseitig strangverschachtelte WicMungszonen ergeben, wie es der unterhalb dargestellte Zonenplan zeigt.

F i g. 3c stellt den Spuienseitenstern für 4poiigen Betrieb dar, wobei nur die Oberschichtspulenseiten dieses einen an den AnscHußpunkt U$ führenden Wicklungsstranges eingezeichnet sind. Die in Fig.2b oberhalb der Wickhmgsspulen xmd auch im Spuienseitenstern Fig.3c durch die Symbole Kreis, Quadrat, Dreieck raid gestrichelten Kreis angedeutete Zuordnung zu den einzelnden Wicklungszweigen der Grund- und Nullzweigwicklung ist an Hand des öpoligen Spulenseitensterns (Fig.3d) vorgenommen. Von jeweils vier im 4poligen Betrieb gleichphasig induzierten Spulenseiten, siehe z. B. die Spulenseiten Nr. 2,20, —11, —29, die im öpoligen Spuienseitenstern zu einem rechtwinkeligen Strahlenkreuz aufgespreizt werden, sind drei, nämlich die Nr. 2, 20 und -29, bei 2pi = 6 jeweils verschiedenen Strängen zugehörigen Wicklungszweigen der Grundwicklung und die vierte, Spulenseite Nr. —11, einem Nullwicklungszweig zugeordnet.

Insgesamt bilden die einzelnen Spulenseiten in Fig.3d eine der Fig.2e entsprechende Zonenanordnung mit jeweils aus drei Strahlen bestehenden, also 90° elektrisch breiten Grundwicklungszonen, deren Zonenachsen Ue, Ve und We eingezeichnet sind. Die gewählte Darstellung mit + und — innerhalb der Zuordnungszeichen entsprechend einer positiven oder negativen Durchflutungsrichtung der betreffenden Spulenseiten führt dazu, daß nicht alle hinsichtlich der induzierten Spannungen einem gemeinsamen Sektor angehörigen Spulenseiten in F i g. 3d auch als mittelbar benachbarte Strahlen aufscheinen. So liegt z. B. der mittlere Strahl jedes Grundwicklungssektors jeweils diametral und hat »negative« Richtung. Die prinzipielle Darstellung nach F i g. 2e hat hingegen ohne Beachtung der räumlichen Spulenlage eine ausschließlich nach der Phasenlage der induzierten Spannungen gewölbte durchwegs positive Orientierung.

In gleicher Weise wie der in Fig.3b dargestellte Wicklungsstrang t/₄ sind auch die beiden anderen an den Anschlußpunkten V₄ und Wa angeschlossenen Wicklungsstränge ausgebildet und in je vier Wicklungszweige unterteilt, wobei deren räumliche Lage um jeweils ein Drittel des Umfanges, d.h. also 12 Nuten, gegenseitig versetzt ist.

F i g. 3e zeigt, der Deutlichkeit halber untereinander dargestellt, jeweils die sich beim 6poligen Betrieb ergebenden Wicklungsstränge der Grundwicklung, die gesamte Nullzweigwicklung und den Zonenplan. Wie man sieht, ist hierbei nicht nur die Zonenanordnung symmetrisch und von Pol zu Pol gleich. Es liegt auch bei beiden Polzahlen eine für alle Wicklungsstränge identische Spulengruppierung vor, so daß auch die Streureaktanzen der Wicklungsköpfe völlig symmetriert sind.

Der Nullwicklungszweig ist bei 6poligem Betrieb stromlos. Wie aus dem Spuienseitenstern Fig.3d ersichtlich ist, bilden die drei in Reihe geschalteten Wicklungsspulen jedes Nullwicklungszweiges einen symmetrischen 3strahligen Stern, d. h., die in ihnen induzierten Spulenspannungen ergänzen sich zu Null.

Im 6poligen Betrieb sind daher nur drei Viertel aller Wicklungsspulen, nämlich die Grundwicklung allein, stromdurchflossen. Dies führt zwar zu einer im umgekehrten Verhältnis relativ höheren Stromdichte, ist jedoch im allgemeinen thermisch zulässig, da ja bei der höheren Polzahl auch die Leistung und Stromaufnahme entsprechend kleiner ist. Eine ähnliche Situation ist im übrigen auch bei den bekannten Dahlander- oder PAM-Umsehaltungen in Doppelstern/Dreieckschaltung gegeben, wo zwar jeweils die gesamte Wicklung stromführend ist, aber auch dort in der Dreieckstufe, bezogen auf den jeweiligen Phasenstrom, eine im Verhältnis 2i\ß relativ höhere Stromdichte herrscht

Aus den Zonenplänen lassen sich unmittelbar die in Fig.3f und 3g dargestellten Burchfiutungspolygone nach G ο e r g e s für 4- und 6poligen Betrieb ermitteln. Diese Polygone stellen ein Polardiagramm der treppenförmigen Felderregerkurven dar. Letztere lassen sich daraus für beliebig wählbare Zeitpunkte in sehr einfacher Weise durch eine Projektion der den Nuten entsprechenden Polygonpunkte auf ein entsprechendes Raster gewinnen.

Das Georgespolygon vermittelt ein recht anschauli-

ches Bild über Art und auch Größe der auftretenden Feldoberwellen. Eine fehlende Polarsymmetrie zeigt z. B., daß geradzahlige Harmonische vorhanden sind; ein erst nach mehreren Umläufen geschlossenes Polygon deutet auf sogenannte Unterwellen (Subharmonische) hin. Neben solchen Oberwellendrehfeldern können auch Wechselfelder angeregt werden, wenn die Trägheitsmomente der den Nuten entsprechenden Polygonpunkte für zwei senkrecht aufeinanderstellende Schwerachsen unterschiedlich sind.

Die beiden Polygone nach Fig.3f und 3g sind sechsachsig symmetrisch, so daß nur ungeradzahlige Oberwellenfelder der Ordnung

v = 6Jt±l (k= 1,2,3...)

entstehen. Die gesamte Oberwelligkeit, die qualitativ als Abweichung von der Kreisform zum Ausdruck kommt, wird durch einen Oberwellenstreufaktor beschrieben, der gemäß

o - ■

aus dem polaren Trägheitsmoment Jp aller /V"-Punkte des Goerges-Polygons errechnet werden kann (Archiv Elektrotechnik, 29,1935, S. 599).

Dabei sind Rgund R\ die Trägheitshalbmesser für das Polygon und den Grundwellenkreis, welche

Rg =

R₁ =

ρ-π

bzw.

JV'■

ρ- π

betragen, wobei f den Grundwellenwicklungsfaktor und N die Nutenzahl bedeutet, und N' < N einzusetzen ist, wenn nicht alle Nutschichten stromführend sind. Im vorliegenden FaIlI ist 4polig die volle Nutenzahl N = 36; 6polig jedoch nur N' = 27 einzusetzen, nachdem hierbei ein Viertel der Spulen wirkungslos ist.

Die auf diese Weise errechneten Werte der Streufaktoren sind nebst zugehörigen Wicklungsfaktoren in Fig.3f und 6 eingetragen. Eine vergleichende Übersicht mit den nachfolgend beschriebenen weiteren Varianten für N = 36 Nuten ist in Tabelle II vorgenommen.

Die Spulenweite w = 6 entspricht dem Durchmesserschritt für die Polzahl 2 pi — 6. Durch Schrittverkürzung kann man das an sich recht günstige Induktionsverhältnis RJBt = 0,831 noch weiter an den Wert »Eins« angleichen. Wenn ein verkürzter Spulenschritt 1 bis 6 (w = 5) vorgesehen wird, ergeben sich Zonenpläne gemäß Fig.3h und 3i. Für 4poligen Betrieb gilt das Durchflutungspolygon nach F i g. 3k, welches zeigt, daß eine sehr günstige, ebenfalls nur ungerade Harmonische der Ordnung ν = 6 k ± 1 aufweisende verhältnismäßig oberwellenarme Feldform vorliegt. Hingegen treten entsprechend dem nur dreiachsig symmetrischen Durchflutungspolygon nach Fig.31 bei 6poligem Betrieb auch geradzahlige Harmonische mit Ordnungszahlen ν = 3 k ± 1 auf, nachdem sich die 6polige Zonenanordnung gemäß F i g. 3i wegen des verkürzten Spulenschrittes erst nach jedem Polpaar wiederholt.

Eine weitere 6/4polige Zweischichtwicklung für N = 36 Nuten ist in F i g. 4 dargestellt. Bei 4poliger Schaltung weist jeder Wicklungsstrang nach Fig.4a eine übliche symmetrische Sechszonenanordnung auf. Die Schrittweite w = 6 entspricht wiederum bei 6poligem Anschluß der von Durchmesserspulen bzw. für 4poligen Betrieb einer Zweidrittelsehnung. Sämtliehe Spulen haben auch hier die gleiche Windungszahl, und es ist ebenfalls eine »Parallelschaltung« der Nullwicklungszweige vorgesehen.

Die in Fig.4a oberhalb der Spulen eingetragene Zuordnung zu den einzelnen Wicklungszweigen findet man an Hand der Spulenseitensterne. Von jeweils vier im 4poligen Betrieb phasengleich induzierten Spulenseiten, die in F i g. 4b als richtungsgleiche Strahlen, z. B. 1, 19, —10, —28 aufscheinen und im 6poligen Spulenseitenstern Fig.4c zu einem rechtwinkeligen Kreis auf gespreizt werden, sind drei Grundwicklungszweigen (Spulenseiten Nr. 1, 19, -28) und die vierte (Nr. -10) einem Nullwicklungszweig zugeordnet Insgesamt ergibt sich 6polig gemäß F i g. 4c wieder eine Anordnung mit 90° elektrisch breiten Grundwicklungs-, deren Symmetrieachsen eingezeichnet sind, und dazwischenliegenden 30° elektrisch breiten Nullzweigsektoren.

Die sich bei 6poligem Betrieb ergebenden, jeweils aus drei parallelgeschalteten Wicklungszweigen bestehenden Wicklungsstränge sind in F i g. 4d einschließlich der Nullwicklungszweige und des resultierenden Zonenplanes untereinander dargestellt. Von Pol zu Pol sind die Wicklungszone symmetrisch verteilt. Dagegen ist die Stirnseitengruppierung entsprechend der Spulenverteilung F i g. 4d bei 6poligem Betrieb ungleich, da in dem mit Kreis gekennzeichneten Wicklungsstrang jeweils Dreiergruppen nebeneinanderliegen, wogegen in den beiden anderen Wicklungssträngen Zweiergruppen mit Einzelspulen abwechseln, wie F i g. 4d deutlich erkennen läßt, was zu unterschiedlichen Streureaktanzen der drei Wicklungsstränge bei 6poligem Betrieb führt.

Entsprechend der unverschachtelten Zonenverteilung ist das 4polige Durchflutungspolygon nach F i g. 4e ein gleichseitiges Sechseck. Im 6poligen Betrieb ergibt sich nach F i g. 4f das gleiche Durchflutungspolygon wie bei der zuvor beschriebenen Wicklung (vgl. Fig.3g). Die sechsachsig symmetrischen Durchflutungspolygone nach F i g. 4e und 4f zeigen, daß in beiden Fällen nur ungeradzahlige Oberwellenfelder mit ν = 6 k ± 1 entstehen (k ganze Zahl), deren gesamter Anteil dem einer üblichen Drehstromwicklung mit ganzer oder Zweidrittelsehnung entspricht (vgl. Gegenüberstellung Tabelle H).

Diese Wicklung hat gegenüber der 4polig-strangverschachtelten Ausführung nach Fig.3 einen höheren Wicklungsfaktor §4 = 0,831 und dementsprechend eine niedrigere Flußdichterelation B^/Rs. Zwecks Anhebung dieses Verhältnisses können die Spulenweiten auf w = 5 (Schritt 1 bis 6) verringert werden. Bei den Zonenplänen ist dann gegenüber F i g. 4a und 4d jeweils die untere Schicht um eine Nut nach links verschoben, was nicht näher dargestellt ist. Es ergeben sich dann Durchflutungspolygone 4polig gemäß Fig.4a und 6polig gemäß F i g. 4h mit entsprechend geradzahligen Feldharmonischen im 6poligen Betrieb.

In Tabelle II sind 6/4polige Wicklungen nach F i g. 3 und 4 einander gegenübergestellt, wobei zum Vergleich auch die Wicklungs- und Oberwellenstreufaktoren üblicher Zweischichtwicklungen angegeben sind.

Wenn bei den 6/4poligen Wicklungen nach Fig.3 oder 4 die Nullwicklungszweigzonen jeweils unbewikkelt bleiben, so gilt jeweils bei 4poligem Betrieb bei einer Wicklung nach F i g. 3 das Durchflutungspolygon F i g. 5a, bei Schritt 1 bis 7 bzw. F i g. 5b bei Schritt 1 bis 6

und bei einer Wicklung nach F i g. 4 das Durchflutungspolygon F i g. 5c bei Spulenschritt 1 bis 7 bzw. F i g. 5d bei Schritt 1 bis 6. Durch Weglassen der Nullzweigspulen vergrößert sich die Feldoberwelligkeit im 4poligen Betrieb. Neben geradzahligen Oberwellen tritt auch eine 2polige Unterwelle auf. Im 6poligen Betrieb bleibt die Feldform davon unbeeinflußt, nachdem ja dabei auch vorhandene Nullwicklungszweige stromlos sind.

Eine unbewickelte Nullzweigzone bringt zwar immer eine Verschlechterung der Feldkurvenform bei der geradzahlig teilbaren Polpaarzahl pi = 2 n. Es ist aber dann die. ganze Wicklung (Grundwicklung allein) bei beiden Polzahlen in gleicher Weise stromführend. Um eine ungünstige Teilbewicklung zu vermeiden, wie sie sich bei durchgehend gleicher Nutform ergeben würde, ist es zweckmäßig, Form und Größe der Nuten an die jeweilige Spulenseitenbelegung anzupassen. Wie es in F i g. 5e, passend für die Varianten gemäß F i g. 5a und 5c und in F i g. 5f passend für F i g. 5b dargestellt ist, läßt sich dann bei durchwegs gleicher Zahnbreite zwischen benachbarten Nuten eine verbesserte Ausnutzung des magnetischen Kreises erreichen.

Wie bereits einleitend ausgeführt wurde, ist man insbesondere bei größeren Asynchronmotoren bestrebt, den Oberwellengehalt möglichst gering zu halten. In solchen Fällen läßt sich durch die Verwendung von zonenüberlappten Zweischichtwicklungen, Zweischichtwicklungen mit nebeneinanderliegenden Doppelspulen oder durch das Übereinanderlegen zweier Teilwicklungen (Vierschichtwicklung), die gegenseitig versetzt und deren Wicklungszweige in Reihe geschaltet sind, Abhilfe schaffen. Die Spulenanordnung einer oberwellenarmen 6/4poligen Wicklung in Ausführung als einfach zonenüberlappte Zweischichtwicklung für TV = 36 Nuten ist in Fig.6a gezeigt. Die zugehörigen Zonenpläne für die 4polige bzw. 6polige Schaltung sind in Fig.6b und 6c sowie die 4poligen und 6poligen Durchflutungspolygone in F i g. 6d und 6e dargestellt.

Eine Übersicht über verschiedene oberwellenarme 6/4polige Wicklungen für 36 Nuten ist in Tabelle HI gegeben. Die dazugehörigen, in Fig.7a und 7b gezeigten Durchflutungspolygone für 4- und 6poligen Betrieb lassen auf die verbesserte Feldform schließen. Die ausgewerteten Oberwellenstreufaktoren Oo in Prozent sind jeweils angegeben. Jede der über- bzw. nebeneinanderliegend angeordneten und um ein bis vier Nuten verschobenen Teilwicklungen ist dabei gemäß F i g. 4a unverschachtelt und mit Schritt 1 bis 7 ausgeführt.

Hiernach ergibt sich mit einer Verschiebung um zwei Nuten die insgesamt geringste Oberwelligkeit. Sie entspricht genau jenen Felderregerkurven, die sich bei zwei getrennten übereinanderliegenden Wicklungen, nämlich einer 7/9gesehnten 4poligen und einer 5/6gesehnten 6poligen Zweischichtwicklung ergeben würde. Der Fertigungsaufwand von oberwellenarmen Polumschaltwicklungen ist ähnlich hoch wie bei getrennten Wicklungen. Es läßt sich aber eine höhere Maschinenausnutzung erreichen. Bei getrennten Wicklungen steht für jede Polzahl nur die halbe Nutfläche zur Verfügung. Hier sind es 4polig die gesamten und 6polig drei Viertel der Nuten. Bezüglich einer günstigen Ausnutzung des magnetischen Kreises wäre ein Induktionsverhältnis von

BJB₆ —

' 4

τ = °'⁸¹⁷

wünschenswert, weil sich hierfür bei der Umschaltung die Joch- und Zahninduktion im gleichen Verhältnis ändern. Zum vorliegenden Wert BdBf, = 0,751 besteht ein Unterschied von 8%, der ausnutzungsmindernd angesehen werden muß. Als mögliche Ausnutzungssteigerung gegenüber zwei getrennten Wicklungen ergibt sich demnach:

4polig:

0,92

0,781

0,902 ' 0,5

= l,59fach

abweichende schlechterer wirksamer

B-Relation Wicklungsfaktor Kupferquerschnitt

6polig:

0,92

0,88 0,75

0,933 0,5

= UOfach.

Weitere Varianten oberwellenarmer Wicklungen ergeben sich, wenn von unterschiedlich aufgebauten Teilwicklungen, z. B. bei 2 ρ = 4 strangverschachtelten (F i g. 3) oder unverschachtelten Wicklungen (F i g. 4) und/oder geänderten Schrittweiten ausgegangen wird. Die in der letzten Zeile von Tabelle III gezeigte Variante mit einer Verschiebung um vier Nuten läßt sich z. B. alternativ auch mit Schritt 1 bis 6 und Verschiebung um drei Nuten ausführen.

Die Zahl der auf diese Weise erzielbaren oberwellenarmen polumschaltbaren Wicklungen nach der Erfindung nimmt mit der Zahl der Ständernuten zu, da dann von Haus aus eine entsprechende Vielfalt verschiedenartiger Teilwicklungen mittels unterschiedlicher Zonengruppierungen, d.h. Strangverschachtelung, gebildet werden kann.

Zur Erläuterung der mittels Strangverschachtelung erreichbaren, in weiten Grenzen relativ fein anpaßbaren effektiven Windungszahlen bzw. Flußdichterelation ist in Tabelle IV eine Übersicht für eine in N = 72 Nuten verteilte 6/4polig umschaltbare Wicklung angegeben. Unter a bis k ist eine Anzahl unterschiedlicher Zonengruppierungen für die 4polige Wicklungsanordnung aufgeführt, die alle bei der Polumschaltung nach der Erfindung in gemeinsame 6polige Gruppierungen α oder β überführt werden können.

Den Varianten a bis k entsprechen die in F i g. 8a bis 8k für 4poligen Betrieb und den Varianten <x, β die in F i g. 8x, 8ß für 6poligen Betrieb dargestellten Durchflutungspolygone. Dabei wurde jeweils eine Spulenweite w = 12 entsprechend dem Durchmesserschritt 1 bis 13 für die höhere Polpaarzahl unterstellt, worauf sich auch die angegebenen Zahlenwerte der Wicklungsfaktoren I4 und |β, die Oberwellenstreufaktoren σο und die Flußdichterelation BdB₆ beziehen. Ein weiterer Parameter ist, wie auch bei anderen Wicklungen, durch Änderung der Spulenweite gegeben. Dies führt allerdings zu einer verschlechterten öpoligen Felderregerkurve mit geradzahligen Harmonischen, was aber vielfach in Kauf genommen werden kann. Durch Änderung der Schrittweite um eine Nut läßt sich z. B. der 4polige Wicklungsfaktor und damit das Flußdichteverhältnis BtZB₆ um rund 5% vergrößern und verkleinern, je nachdem ob man die Schrittweite 1 bis 12 oder 1 bis 14 wählt.

Während die 4poligen Gruppierungen a bis g jeweils symmetrisch sind, sind die Gruppierungen h bis k unsymmetrisch. Wie in Tabelle IV durch Punkt und Kreis angedeutet ist, werden letztere dadurch erhalten,

609 543/299

daß man ζ. B. die ungeraden Nuten nach F i g. 3 und die geraden Nuten nach Fig.4 teilgruppiert und die Mittenachsen dieser für sich jeweils symmetrischen Teilgruppierungen um eine, drei oder fünf Nuten versetzt anordnet.

Bei den Zonengruppierungen nach den Varianten a und d der Tabelle IV liegen jeweils zwei Spulenseiten nebeneinander, die man zu einer teilkonzentrischen Spulengruppe mit Spulenschritt 1 bis 14, 2 bis 13 zusammenfassen kann (Zweischichtwicklung mit zweifach KO-SpuIen). F i g. 9a zeigt eine der Gruppierung d entsprechende 4polige Wicklungsausführung, die aus derartigen Spulengruppen aufgebaut ist. Eine analoge Wicklung läßt sich auch aus Variante A der Tabelle IV herleiten. Dabei können beide Spulen auch mit unterschiedlichen Windungszahlen ausgeführt sein, ohne daß sich dadurch die Phasenlage der induzierten Spulenspannungen ändert. Je nachdem ob die effektive Windungszahl der höheren oder niedrigeren Polzahl vergrößert werden soll, wird man die inneren oder äußeren Spulen mit höherer Windungszahl ausführen. Wenn man die Windungszahl einer der beiden Spulen zu Null werden läßt und dafür die der anderen verdoppelt, ergibt sich eine Einschichtwicklung, wie es in F i g. 9b für einen Spulenschritt 1 bis 14 dargestellt ist. In gleicher Weise ist es möglich, ausgehend von F i g. 9a, jeweils die äußeren Spulen wegzulassen und eine Einschichtwicklung mit Schritt 1 bis 12 auszuführen.

In F i g. 9c bis 9h sind die Durchflutungspolygone der in dieser Weise aus Fig.9a ableitbaren 6/4polige Einschichtwicklungen für 4- und 6poligen Betrieb in Ausführung mit und ohne bewickelter Nullzweigzone dargestellt. Dabei gelten jeweils für Schritt 1 bis 14 oder 1 bis 12 die Fig.9c und 9d für 4poligen Betrieb mit vorhandenen Nullzweigspulen.

Aus den F i g. 9e und 9f geht die vergrößerte Oberwelligkeit der 4poligen Feldkurve hervor, wenn man die Nullzweigzonen unbewickelt ausführt. Die mit Kreis gekennzeichneten Polygonpunkte bedeuten dabei von durchflutungsfreien Nuten herrührende Doppelpunkte. Solche sind auch bei den 6poligen Durchflutungspolygonen F i g. 9g und 9h wegen der dort immer stromlosen Nullzweigzone vorhanden.

Wie in Tabelle IV, letzte Zeile (Variante ß), und dem zugehörigen Durchflutungspolygon F i g. 8/? angedeutet ist, gibt es auch bezüglich der Zonengruppierung bei der durch drei teilbaren Polpaarzahl Variationsmöglichkeiten. Der dem genannten Beispiel entsprechende 6polige Zonenplan ist in Fig. 10a dargestellt. Er zeichnet sich durch eine verschachtelte Zonenanordnung aus, bei der die Nullwicklungszweigzonen in Elementarsektoren halber Breite ψ = 15° und die übrigen Bereiche in Φ'= 60° breiten Mittelsektoren, die beidseitig von je φ" = 15° breiten Sektoren flankiert werden, unterteilt sind. Dieses Beispiel stellt nur eine von vielen Möglichkeiten der Erfindung dar. Die Anordnung nach Fig. 10a läßt sich aus der in Fig.2e dargestellten Grundanordnung herleiten, indem man jeweils zwölf Elementarsektoren halber Breite, also mit (30/2)° = 15°, vorsieht und zwei solcher Elementargruppierungen um 45° verschoben anordnet. Mit der gleichen Elementargruppierung läßt sich eine weitere Variante erreichen, indem man die Verschiebungswinkel 75° wählt. Hierbei ist allerdings der Wicklungsfaktor mit |3m=0,722 bereits relativ klein.

Allgemein kann man die Elementarsektoren mit (30/Ä/ elektrischer Breite ausführen und, wie es in Tabelle V für k = 3 angedeutet ist, aus jeweils & solcher Elementargruppierungen unterschiedlich verschachtelte Zonenanordnungen für die durch drei teilbare Polpaarzahl herleiten. Der in Tabelle V oben dargestellten Elementargruppierung entspricht die Anordnung nach F i g. 2e. Drei benachbarte Elementarsektoren mit (30/k)° elektrischer Breite gehören jeweils der gleichen Grundwicklungszone an, deren Zonenverteilungsfaktor somit

ξ_ζ = i- (cos 0° + 2 · cos 30°) = 0,9107

beträgt. Der vierte ist jeweils der Nullzweigzone zugeordnet. Durch gegenseitig versetzte Anordnung von jeweils drei solcher Elementargruppierungen ergeben sich die einzelnen Varianten <x bis η. Mit größer werdender gegenseitiger Verschiebung der Elementargruppierungen wird der Wicklungsfaktor f immer schlechter. Die Verschiebungsfaktoren f ν infolge der Verschiebungswinkel zwischen den einzelnen Elementargruppierungen sind ebenfalls angegeben. Die F i g. 10« bis 10?j zeigen die mit den einzelnen Varianten erreichten Durchflutungspolygone, wenn eine zweischichtige Wicklungsanordnung mit Durchmesserschritt für die durch drei teilbare Polpaarzahl p\ — 3 m vorliegt. Derartige Gruppierungen setzen eine hinreichend hohe Nutenzahl/Pol voraus. Während die Gruppierung nach F i g. 2e bei der durch drei teilbaren Polpaarzahl mit N/2 p\ = 6 Nuten je Pol ausführbar ist, benötigt die Gruppierung nach Fig. 10a N/2p\ = 12 Nuten je Pol, und die Varianten oc bis η nach Tabelle V erfordern mindestens N/lp\ = 18 Nuten/Pol. Allgemein sind bei der Polpaarzahl pi = 3 für eine Jt-fach unterteilte Elementargruppierung mindestens N/2 pi = k - 6 Nuten je Pol erforderlich.

Während die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele durchwegs 6/4polig umschaltbare Wicklungen waren, werden im folgenden Beispiele für andere Polzahlverhältnisse gebracht.

In F i g. 1 la bis 1 Ig ist eine 8/6poIige Bruchlochwicklung für N = 36 Nuten, d. h. mit q%= 1,5 Nuten pro Pol und Strang bei 8poliger bzw. q\ = 2 bei öpoliger Schaltung, behandelt. Je drei Anfänge A der Grundwicklungszweige sind gemäß Fig. 11a mit den drei Anschlußpunkten für den 2p\ — 6poligen Betrieb verbunden. Drei Enden E der einzelnen Grundwicklungszweige sind jeweils mit einem Anfang A'der drei Nullwicklungszweige verbunden, deren Enden E' die drei Anschlußpunkte für den 2pi — 4poligen Betrieb bilden. Es liegt also hier eine »Reihenschaltung« der Nullwicklungszweige zur Grundwicklung vor.

Fig. 11b zeigt einen vollständigen Wicklungsstrang für 8poligen Betrieb, der aus gleichphasig induzierten parallelwirkenden drei Grundwicklungszweigen und einem dazu in Reihe geschalteten, ebenfalls gleichphasig induzierten Nullwicklungszweig besteht. Die Zuordnung der Wicklungsspulen zu den einzelnen Wicklungszweigen, die bei 2 ρ = 6 verschiedenen Strängen zugehören, ist wieder mit den Symbolen Kreis, Quadrat, Dreieck gekennzeichnet. Der gestrichelte Kreis kennzeichnet die Nullwicklungszweigspulen, die entsprechend der »Reihenschaltung« mit auf ein Drittel verringerter Windungszahl und dreifachem Leiterquerschnitt ausgeführt sind.

An Hand der in Fig. lic und Hd dargestellten Nutensterne für die beiden Polzahlen ist zu ersehen, daß die bei 8poligem Betrieb gleichphasig induzierten Oberschicht-Spulenseiten t, 10, 19 und 28 bei der anderen Polpaarzahl hinsichtlich ihrer Phasenlage zu

einem rechtwinkeligen Kreuz ausgefächert sind. Jede der genannten Spulenseiten ist einem anderen Wicklungszweig zugeordnet. F i g. 11 e zeigt die drei Wicklungsstränge bei 6poligem Betrieb sowie den dabei nach außen hin wirkungslosen Nullzweig, die der besseren Übersicht halber untereinander dargestellt sind.

Jeder Wicklungszweig enthält bei 2 ρ = 8 je drei verschiedenphasig induzierte Wicklungsspulen (Fig. lic). Bei öpoligem Anschluß bilden, wie Fig. lld zeigt, die mit den genannten Symbolen gekennzeichneten Grundwicklungszweige ein symmetrisches Dreiphasensystem mit einer Zonenanordnung gemäß F i g. 2e. Die in den Nullwicklungszweigen induzierten Spannungen ergänzen sich zu Null. Die jeweils unterhalb der Spulen eingezeichneten Zonenpläne gemäß Fig. 11b und He geben die Stromrichtung in den einzelnen Spulenseiten jeder Nut an.

Die daraus ermittelten Goerges-Polygone nach Fig. Hf und 11g zeigen, daß trotz der im 8poligen Betrieb auftretenden geradzahligen Oberwellen der Oberwellengehalt insgesamt niedrig ist.

Für die in Fig. 11a dargestellte »Reihen«-Schaltung ergibt sich ein Luftspaltinduktionsverhältnis B₆ZB₈ = 0,94.

An Stelle der »Reihenschaltung« des Nullwicklungszweiges kann dieser mit gleichen Spulen wie bei den Grundwicklungszweigen ausgeführt und »parallel geschaltet« werden, wenn auf die Angleichung der Luftspaltinduktion weniger Wert gelegt wird. In diesem Fall beträgt das Luftspaltinduktionsverhältnis B₆ZBg = 0,71. Die Feldform selbst (Goerges-Polgon) bleibt dabei unverändert.

Weitere Ausführungsbeispiele mit 18/4 π (π = 2... 8), d.h. 18/8-, 12-, 16-, 20-, 24-, 28- oder 32polig umschaltbaren Wicklungen für N = 108 Nuten sind in Tabelle VI dargestellt. Es sind dabei jeweils nur die Oberschichtspulenseiten eines Wicklungsstranges für die durch 2 η teilbare Polpaarzahl mit der jeweiligen Spulenseitenzuordnung zu den einzelnen mit Quadrat, Kreis und Dreieck gekennzeichneten Wicklungszweigen eingezeichnet. Die hier nicht gesondert gekennzeichneten Spulenseiten sind jeweils dem Nullwicklungszweig zugeordnet. Die 18polige Zonenanordnung entspricht in allen Fällen der F i g. 2e. Die Gruppierungen bei der geradzahlig teilbaren Polpaarzahl sind zum Teil strangverschachtelt, teilweise als Bruchlochwicklung mit von Pol zu Pol unterscheidlicher Zahl von Spulenseiten ausgeführt. Nähere Angaben hierzu sind jeweils in der rechten Rubrik der Tabelle VI gemacht.

Gegenüber den in Tabelle I angegebenen Ausführbarkeitsbedingungen, die allen bisherigen Beispielen zugrunde liegen, gibt es auch eine Möglichkeit, die zu wesentlich kleineren Nutenzahlen führt. Gemäß Patentanspruch 2 werden hierbei zur Schaffung 4fach phasengleicher Strahlen im P₂ = 2 n-polpaarigen Spulenseitenstern hälftig aufgespaltene Spulen verwendet und eine Zonengruppierung mit 180° elektrisch breiten Wicklungszonen gemäß Fig. 12a bei p\ = 3 m vorgenommen. Hiernach sind Bruchlochwicklungen mit q = z/(2 · n) bei pz = 2 η ausführbar. Als Beispiel ist in F i g. 12b bis 12g eine 6/4polige umschaltbare Wicklung für W= 18 Nuten dargestellt.

Durch Aufteilung jeder Spule in zwei Hälften ist eine doppelte Zahl von Wicklungselementen vorhanden, und man hat bereits bei N = 18 Nuten die für eine Vierfach-Parallelschaltung erforderliche Zahl phasengleich induzierter Spulen erreicht. Fig. 12b zeigt einen 4poligen Wicklungsstrang samt Zonenplan, Fig. 12c den 4poligen Spulenseitenstern, Fig. 12d den 6poligen Nutenstern, Fig. 12e den 6poligen Zonenplan und die Fig. 12f und 12g die entsprechenden Durchflutungspolygone. Die in Fig. 12b angegebene Spulenzuordnung ist an Hand des 6poligen Nutensternes (Fig. 12d) so vorgenommen, daß sich 180° breite Wicklungszonen nach Fig. 12a ergeben. Jeder Wicklungszweig besteht aus nur drei Halbspulen. Der öpolige Wicklungsfaktor |₆ ist also relativ niedrig; er beträgt hier zwei Drittel. Bei größeren Nutenzahlen kann er zwischen zwei Drittel und 2/jt liegen. Da in jeder Schicht die Spulenseiten zweier Halbspulen untergebracht sind, ist der Herstellungsaufwand einer solchen Wicklung vergleichbar mit dem für oberwellenarme Wicklungen.

Eine Zonenanordnung nach Fig. 12a mit 180° elektrischer Zonenbreite bei p\ = 3 m läßt sich auch unter Verwendung üblicher Zweischicht-, gegebenenfalls auch Einschichtwicklungen ausführen. Voraussetzung ist nur, daß eine hinreichende Anzahl phasengleich induzierter Wicklungsspulen zur Verfügung steht. Analog zu der in F i g. 12b bis 12g erläuterten 6/4poligen Wicklung für N = 18 Nuten läßt sich z. B. eine 12/8polige Zweischichtwicklung mit ungeteilten Wicklungsspulen für N = 36 Nuten dadurch erreichen, daß man die in F i g. 12b jeweils mit dem links stehenden Symbol angedeutete Zuordnung für die in der ersten Umfangshälfte, Nuten 1 ...18, und eine entsprechend dem rechten Symbol für die in der zweiten Hälfte, Nuten 19...36 untergebrachten Spulen vorsieht. Bei einer derart ausgebildeten Wicklung wiederholt sich die Zonenanordnung bei pi = 3 m erst nach zwei, gegebenenfalls nach mehreren Polpaaren, was zu einer Verschlechterung der Felderregerkurve und zum Auftreten subharmonischer Feldwellen führt, ähnlich wie es bei Wicklungen mit unbewickelter Nullzweigzone für p2 = 2/2 der Fall ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Wicklung sind für die Polzahl 2 p2 = 4 nach Tabelle I Ganzlochwicklungen erforderlich. Bei Ausbildung als 4polige Halblochwicklungen müssen die Spulenzahlen verdoppelt und die Wicklungszonen nach F i g. 12a mit 180° - statt 90° -Breite (F i g. 2e) wie bei einer Ganzlochwicklung ausgeführt werden. Eine andere Möglichkeit für verringerte Nutenzahlen besteht darin, daß man Gruppierungen ähnlich F i g. 2e, jedoch mit φ Φ 3φ wählt. Hierfür lassen sich aber die einzelnen parallelen Wicklungszweige hinsichtlich Größe und Phasenlage der in ihnen induzierten Spannungen nicht völlig gleich ausführen.

Ein Beispiel einer solchen 6/4poligen Wicklung für N = 54 Nuten zeigen Fig. 13 und Tabelle VII. Dabei sind in Fig. 13a die Gruppierung der Oberschicht-Spulenseiten bei 2 pi = 4 für einen Wicklungsstrang, in Fig. 13b die Lage der 6poligen Zonenachsen und in Tabelle VII die Zonenanordnungen sowie die Phasenlagen der Parallelzweige für 2 pi = 4 in zwei Varianten a) mit φ= 100°, φ=20° bzw. b) mit φ = 120°, φ = 0° dargestellt. Die in F i g. 13a mit Fußnote gekennzeichnete Doppelzuordnung zum Nullwicklungszweig oder zu einem der bei 2p2 = 6 den drei verschiedenen Wicklungsträgern zugehörigen Grundwicklungszweigen bezieht sich wahlweise auf Variante a) oder b). Wie die Zonenpläne und das Phasendiagramm in Tabelle VII zeigen, sind die bei 2 P₂ — 4 parallelen Grundwicklungszweige nicht phasenrein, so daß Ausgleichsströme in Kauf genommen werden müssen. Dies ist bei Zonenanordnungen ähnlich F i g. 2e mit φ Φ 3ψ bzw. 90° < φ < 120° elektrisch grundsätzlich immer der Fall. Der Nullwicklungszweig muß hierbei, falls

überhaupt vorhanden, mit Spulen verringerter Windungszahl und entsprechend erhöhtem Leiterquerschnitt ausgeführt und in »Reihenschaltung« angeschlossen werden.

In Tabelle VIII ist eine Zusammenstellung der an Hand der Beispiele beschriebenen verschiedenen Ausführungs- und Variationsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Wicklungen mit ihren speziellen Eigenschaften enthalten.

In allen Ausführungsfällen sind von den sechs Anschlußpunkten jeweils nur drei an das Netz zu schalten, wogegen ein bei den bekannten PAM- und Dahlander-Schaltungen erforderliches Kurzschließen der übrigen drei Anschlußpunkte entfällt, so daß nur eine einfache dreipolige Umschalteinrichtung notwendig ist.

Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Wicklung ist für Pumpspeichermaschinen großer Leistung gegeben, bei denen bisher wegen Fehlens geeigneter polumschaltbarer Drehstromwicklungen getrennte Wicklungen notwendig waren (siehe BBC-Mitteilungen, 7/74, S. 327 bis 331). Für die hierfür benötigten relativ geringen Polzahlunterschiede bei generatorischem und motorischem Betrieb, z.B. 16/12-, 18/16-, 20/18-, 24/18polig, bietet sich die erfindungsgemäße Drehstromwicklung in besonders vorteilhafter Weise an. Die bei der durch drei teilbaren Polpaarzahl mit Durchmesserschritt ausgeführten Spulen sind für die andere Polzahl praktisch optimal gesehnt, so daß sich ein minimaler Oberwellengehalt ergibt, ohne daß besondere Maßnahmen, wie sie im Zusammenhang mit den oberwellenarmen 6/4poligen Wicklungsvarianten erläutert wurden, notwendig sind.

Bei Verwendung in polumschaltbaren Asynchronmaschinen kann ein wesentlich größerer Leistungsbereich als bei den bekannten PAM-Wicklungen überdeckt werden; zum einen wegen der günstigeren Wicklungssymmetrie und der davon herrührenden geringeren Feldoberwelligkeit. Zum anderen wird wegen der höheren Zahl paralleler Wicklungszweige und den Möglichkeiten der Strangverschachtelung eine erheblich feinstufigere Anpassung der Magnetisierung entsprechend den erzielbaren Stufensprüngen der effektiven Windungszahlen erreicht

Die Erfindung ist sowohl für Drehstromwicklungen im Ständer und/oder Läufer bei rotierenden Maschinen als auch bei linearen oder sektorförmigen Wanderfeldmaschinen mit gleichen Vorteilen anwendbar.

Hierzu 30 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehstromwicklung für eine genutete elektrische Maschine, die für ein Polpaarzahlverhältnis

Pi · Pi = 3 m : 2 η

umschaltbar ist, wobei p\: pi ein echter Bruch ist, mit einem 777-fachen von Drei als Zähler und einem /j-fachen von Zwei als geradzahligen Nenner mit einer aus neun Grundwicklungszweigen mit jeweils gleich vielen in Reihe geschalteten Wicklungsspulen gebildeten Grundwicklung, die drei Anschlußpunkte für jede der beiden Polpaarzahlen aufweist, wobei die drei Anschlußpunkte für die Polpaarzahl pi = 3 m jeweils mit drei Anfängen der Grundwicklungszweige und die drei Anschlußpunkte für die Polpaarzahl pi = 2 η jeweils mit drei Enden der Grundwicklungszweige verbunden sind, gekennzeichnet durch eine solche Verteilung der Wicklungsspulen auf die mit gleicher Teilung angeordneten Nuten, daß jeweils drei bei pi = 2 η demselben Wicklungsstrang zugehörige und gleichphasig induzierte Spulenzeiten in drei von vier im pi = 2 77-polpaarigen Nutenstern als richtungsgleiehe Strahlen erscheinenden Nuten angeordnet sind und daß diese Spulenseiten für die andere Polpaarzahl p\ = 3 m jeweils verschiedenen Wicklungssträngen zugehören (F i g. 3).

2. Drehstromwicklung für eine genutete elektrisehe Maschine, die für ein Polpaarzahlverhältnis

Pi -Pi = 3 Λ7:2n

umschaltbar ist, wobei pi: pi ein echter Bruch ist, mit einem 777-fachen von Drei als Zähler und einem 77-fachen von Zwei als geradzahligen Nenner, mit einer aus neun Grundwicklungszweigen mit jeweils gleich vielen in Reihe geschalteten Wicklungsspulen gebildeten Grundwicklung, die drei Anschlußpunkte für jede der beiden Polpaarzahlen aufweist, wobei die drei Anschlußpunkte für die Polpaarzahl pi = 3 777 jeweils mit drei Anfängen der Grundwicklungszweige und die drei Anschlußpunkte für die Polpaarzahl pz = 2 77 jeweils mit drei Enden der Grundwicklungszweige verbunden sind, gekennzeichnet durch eine solche Verteilung der Wicklungsspulen auf die mit gleicher Teilung angeordneten Nuten, daß bei in jeder Nutschicht angeordneten mindestens zwei Spulenseiten von jeweils drei solchen bei pi — ln demselben Wicklungsstrang zugehörigen und gleichphasig induzierten Spulenseiten zwei in einer gemeinsamen Nut untergebracht und die dritte in einer im pi = 2 77-polpaarigen Nutenstern als richtungsgleicher Strahl erscheinenden zweiten Nut angeordnet sind und daß diese Spulenseiten für die andere Polpaarzahl pi = 3 777 jeweils verschiedenen Wicklungssträngen angehören (F ig. 12).

3. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den grundwicklungsfreien Nutschichten jeweils gesonderte Spulenseiten angeordnet sind, die drei weiteren derart geschalteten Wicklungszweigen (Nullwicklungszweigen) zugehören, daß sie bei der Polpaarzahl p\ = 3 τη in ihnen induzierten Spannungen sich zu Null ergänzen ()

4. Wicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Null- und Grundwicklungszweige aus Spulen gleicher Windungszahl und gleichen Leiterquerschnitts bestehen (F i g. 3).

5. Wicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen der Nullwicklungszweige eine kleinere Windungszahl und einen größeren Leiterquerschnitt als die Spulen der Grundwicklungszweige aufweisen (F i g. 11).

6. Wicklung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spulen der Nullwicklungszweige hinsichtlich Windungszahl und Leiterquerschnitt von denen der Grundwicklungszweige um den Faktor Drei unterscheiden (F i g. 11).

7. Wicklung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfänge der Nullwicklungszweige miteinander und die Enden der Nullwicklungszweige mit den jeweiligen zu Anschlußpunkten für die Polpaarzahl pz = 2 77 zusammengefaßten Enden der Grundwicklungszweige verbunden sind (Parallelschaltung, F i g. 1 und 3).

8. Wicklung nach Anspruch 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfänge der Nullwicklungszweige jeweils unmittelbar mit den drei jeweils zu einem Anschlußpunkt zusammengefaßten Enden der Grundwicklungszweige verbunden sind und die Enden der Nullwicklungszweige die Anschlußpunkte für die Polpaarzahl pi = 2 π bilden (Reihenschaltung, Fig. 1 und 11).

9. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im p\ — 3 777-polpaarigen Spulenseitenstern die von den bei pi = 3 777 jeweils einen Strang bildenden Grundwicklungszweigen belegten Sektoren (Grundwicklungszonen) eine Gesamtbreite von ψ=90° elektrisch und die jeweils dazwischenliegenden Sektoren (Nullzweigzonen) eine Gesamtbreite von ψ=30° elektrisch aufweisen (F i g. 2e, 3d, Tabelle VI).

10. Wicklung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundwicklungs- und Nullzweigzonen ineinander verschachtelt sind (F i g. 10a, Tabelle V).

11. Wicklung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die pi = 3 777-polpaarige Gruppierung des Spulenseitensterns aus Tc= 1,2... gegenseitig versetzten Elementargruppierungen zusammengesetzt ist, wobei eine jede Elementargruppierung aus zwölf in regelmäßigen Abständen aufeinanderfolgenden Elementarsektoren mit einer Breite von

(30\°
-r-\ elektrisch gebildet ist, von denen drei

benachbarte Elementarsektoren jeweils der gleichen Grundwicklungszone und der vierte Elementarsektor jeweils der Nullzweigzone angehört (Fig. 10a, Tabelle V).

12. Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest gedachter vollständiger Bewicklung die bei der Polpaarzahl pz = 2 η jeweils einem Wicklungsstrang zugehörigen Spulenseiten der Grund- und Nullwicklungszweige von Pol zu Pol in der gleichen Weise strangverschachtelt angeordnet sind (Tabelle IV).

13. Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Wicklungsspulen mindestens angenähert mit einem Durchmesserschritt für die durch drei teilbare Polpaarzahl ausgeführt sind (F i g. 3,4 und 11).

14. Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wick-

ORIGINAL INSPECTED

lungsspulen zu teilkonzentrischen Spulengruppen zusammengefaßt sind (F i g. 9a).

15. Wicklung nach Anspruch 14 für eine Zweischichtwicklung mit einheitlicher Nutfüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen innerhalb einer teilkonzentrischen Spulengruppe unterschiedlich gewählt sind.

16. Wicklung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Einschichtwicklung die eine Hälfte der teilkonzentrischen Spulen weggelassen und dafür die andere Hälfte der teilkonzentrischen Spulen mit doppelter Windungszahl ausgeführt ist (F i g. 9b).

17. Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei in den Nuten neben- oder übereinander angeordneten und/oder gegenseitig versetzt liegender und/oder in unterschiedlicher Weise ausgebildeter Teilwicklungen besteht, deren Wicklungszweige jeweils in Reihe geschaltet sind (Tabelle III).

18. Wicklung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Wicklungsspulen der beiden Teilwicklungen zusammengefaßt sind, so daß sich zonenüberlappte Zweischichtwicklungen ergeben (F ig. 6).

19. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im p\ = 3 m-polpaarigen Spulenseitenstern die Grundwicklungszonen 180° elektrisch und die dazwischenliegenden Nullzweigzonen 60° elektrisch breit bemessen sind (F i g. 12).

20. Wicklung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei einheitlicher Nutform die Nullzweigzone wicklungslos ausgeführt ist und die betreffenden Nuten leer oder nur teilweise mit Spulenseiten der Grundwicklung belegt sind.

21. Wicklung nach Anspruch 1, 2 oder 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die NuUzweigzone wicklungslos ausgeführt und die Nutform hinsichtlich ihres bewickelbaren Querschnitts an die jeweilige Spulenseitenbelegung angepaßt ist (Fig.5e,f).

22. Wicklung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnbreite zwischen jeweils benachbarten Nuten wenigstens annähernd gleich bemessen ist (F i g. 5e, f).

23. Wicklung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichmäßig verteilt angeordnete Zweitwicklung für eine der beiden Polpaarzahlen angeordnet ist, die fest mit den entsprechenden AnscMußpunktea der polumschaltbar«!! Wicklung verbunden ist.