DE406371C

DE406371C - Machine for the conversion or for the simultaneous generation of alternating currents of different frequencies with fields of different number of poles, which are expediently combined on an inductor, and induced windings assigned to these fields, possibly combined into a common winding

Info

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

Description

Maschine zur Umformung oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz mit zweckmäßig auf einem Induktor vereinigten Feldern verschiedener Polzahl und diesen Feldern zugeordneten, gegebenenfalls zu einer gemeinsamen Wicklung zusammengefaßten induzierten Wicklungen. Zur Umformung oder gleichzeitigen Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Frequenz ist bereits eine Maschine angegeben worden, welche sich als eine Vereinigung zweier synchroner Maschinen oder zweier asynchroner Maschinen oder einer synchronen und einer asynchronen Maschine mit Feldern verschiedener Polzahl darstellt. Für die induzierten Arbeitswicklungen ist dabei vorgesehen, daß diejenige für die kleine Polzahl aus Gruppen von zwei um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl enfernter, in Reihe liegender Leiter besteht, während die für die hohe Polzahl bei ungeradem Polzahlverhältnis (2 n -!-i) : i aus Gruppen von 2 ni-i, bei geradem Polzahlverhältnis 2 n : i aber aus Gruppen von 2 # 2 n um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernter, in Reihe geschalteter Leiter aufgebaut ist. Diese Arbeitswicklungen können gegebenenfalls auch zu einer gemeinsamen Wicklung zusammengefaßt werden.Machine for the conversion or for the simultaneous generation of alternating currents different frequencies with fields of different fields expediently combined on an inductor Number of poles and assigned to these fields, possibly to a common winding pooled induced windings. For reshaping or simultaneous generation a machine has already been specified for alternating currents of different frequencies which turns out to be a union of two synchronous machines or two asynchronous ones Machines or a synchronous and an asynchronous machine with fields of different Represents the number of poles. For the induced work windings it is provided that the one for the small number of poles from groups of two around an even number of poles of the field with a high number of poles, there are conductors lying in series, while the for the high number of poles with an odd number of poles ratio (2 n -! - i): i from groups of 2 ni-i, with an even pole number ratio 2 n: i but from groups of 2 # 2 n um Conductors connected in series are separated by one pole pitch of the field with a high number of poles is constructed. These work developments can possibly also become a joint Winding are summarized.

Allgemein gilt nun bei elektrischen Maschinen, daß jeder einzelne Leiter gleichwertig ist einem anderen Leiter, der entweder um eine gerade Zahl von Polteilungen entfernt liegt und im gleichen Sinne geschaltet oder um eine ungerade Zahl von Polteilungen entfernt liegt und im entgegengesetzten Sinne geschaltet ist. Erfindungsgemäß kann daher die bisher für die einzelnen Arbeitswicklungen angegebene Wicklungsanordnung dahin abgeändert werden, daß die einzelnen Leiter durch Leiter ersetzt werden, die ihnen in diesem Sinne gleichwertig sind. Auf diese Weise erhält man neue Wicklungsanordnungen, die gegebenenfalls vorteilhaft an Stelle der bisher angegebenen Wicklungsanordnung Verwendung finden können.In general, it applies to electrical machines that each individual Head is equivalent to another head by either an even number of Pole pitches is distant and switched in the same sense or around an odd one Number of pole pitches is away and is connected in the opposite sense. According to the invention, therefore, the previously specified for the individual work developments Winding arrangement can be modified so that the individual conductors by conductors which are equivalent to them in this sense. That way it gets one new winding arrangements, which may be advantageous in place of the previous one specified winding arrangement can be used.

In der Zeichnung sind einige derartige Fälle veranschaulicht.Some such cases are illustrated in the drawing.

Abb. i zunächst zeigt die Wicklungsanordnung für eine Maschine, deren Feld hoher Polzahl vier Pole und deren Feld geringer Polzahl zwei Pole aufweist. Das Polzahlverhältnis ist danach 2 : i. Nach der bisherigen Ausführung müssen demgemäß bei der Wicklung hoher Frequenz vier um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernte Leiter in Reihe liegen, und man erhält so eine Wicklungsanordnung entsprechend Abb. ia, bei der die Leiter i und 3 einerseits, die Leiter 2 und ,4 anderseits im gleichen Sinne hintereinandergeschaltet sind, i und 3 aber entgegengesetzt 2 und ¢. Jeder der Leiter 2, ,4 kann nun, ohne daß dadurch in elektrischer Beziehung etwas geändert wird, durch einen Leiter ersetzt werden, der um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl von ihm entfernt liegt und im entgegengesetzten Sinne geschaltet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine Anordnung entsprechend der Abb. ib, bei der mit dem Leiter i in der gleichen Nut ein Leiter i' untergebracht ist, mit dem Leiter 3 in der gleichen Nut ein Leiter 3' und sämtliche Leiter im gleichen Sinne hintereinanderliegen. Auch für diese Wicklungsanordnung bleibt bestehen, daß sie zwar durch das Feld hoher Polzahl beein$ußt wird, dagegen nicht durch das Feld geringer Polzahl. Es tritt also, genau wie bei der Wicklung nach Abb. ia, an den Enden wohl eine Spannung hoher Frequenz auf, aber keine Spannung der niederen Frequenz. Die neue Wicklungsanordnung läßt sich im übrigen noch weiter vereinfachen, denn es ist ohne weiteres klar, daß die Ersetzung der beiden Leiter i, i' bzw. 3, 3' durch einen entsprechenden gemeinsamen Leiter keine weitere Änderung in elektrischer Beziehung herbeiführt, als daß die Spannung auf den halben Wert heruntergeht. Statt ,aus vier um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe liegenden Leitern kann demgemäß die Wicklung hoher Frequenz auch aus zwei um eine doppelte Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in. Reihe liegenden Leitern aufgebaut werden. Das gilt auch für andere Polzahlen und für andere gerade Polzahlverhältnisse. Allgemein soll für ein Polzahlverhältnis 2 n : r die Wicklung hoher Frequenz sich aus Gruppen von zwei um m # 2 n Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernten, gleichsinnig in Reihe geschalteten Leitern zusammensetzen, wobei m eine beliebige ungerade Zahl ist.Fig. I first shows the winding arrangement for a machine whose Field with a high number of poles has four poles and the field with a low number of poles has two poles. The number of poles is then 2: i. According to the previous version, accordingly in the case of high-frequency winding, four by one pole pitch of the field with a high number of poles distant conductors are in series, and thus a winding arrangement is obtained accordingly Fig. Ia, in which the conductors i and 3 on the one hand, the conductors 2 and 4 on the other hand im are connected in series in the same sense, i and 3 but opposite 2 and ¢. Each of the conductors 2, 4 can now, without thereby doing anything in electrical relation is changed, be replaced by a conductor that is one pole pitch of the field high number of poles away from it and is connected in the opposite sense. In this way there is an arrangement according to Fig. Ib, in which with the conductor i in the same groove a conductor i 'is housed with the conductor 3 in the same groove a conductor 3 'and all conductors lie one behind the other in the same sense. For this winding arrangement, too, the fact remains that it is higher due to the field The number of poles is influenced, but not by the field with a small number of poles. It kicks So, just like with the winding according to Fig. ia, there is probably a higher voltage at the ends Frequency on, but no voltage of the lower frequency. The new winding arrangement can also be further simplified, because it is immediately clear that the replacement of the two conductors i, i 'and 3, 3' by a corresponding common one Conductor brings about no further change in electrical relationship than that Voltage goes down to half the value. Instead of four by one pole pitch each of the field of high number of poles removed, in series conductors can accordingly High frequency winding also consists of two poles twice the pole pitch of the higher field Number of poles distant, in. Row lying conductors are built. This is also true for other pole numbers and for other even pole number ratios. In general, for a number of poles ratio 2 n: r, the winding should be of high frequency from groups of two pole pitches removed by m # 2 n of the field with a high number of poles, put together conductors connected in series in the same direction, where m is any is an odd number.

. Nach Abb. 2 läßt sich eine entsprechende Änderung der Wicklungsanordnung auch für die Wicklung hoher Frequenz bei ungeradem Polzahlverhältnis treffen. Die Maschine besitzt dort für das Feld hoher Polzahl sechs Pole und für das Feld geringer Polzahl zwei Pole, so daß das Polzahlverhältnis 3 : i beträgt. In diesem Falle muß nach der bisherigen Ausführung die Wicklung aus Gruppen von drei um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernten, in Reihe liegenden Leitern bestehen.; Eine derartige Leitergruppe ist in Abb. 2a wiedergegeben. Die drei Leiter 1, 2, 3 liegen danach in Reihe, und zwar derart, daß die Leiter 1, 3 im gleichen Sinne geschaltet sind und Leiter 2 im entgegengesetzten Sinne geschaltet ist. Es ist nun ohne weiteres möglich, den Leiter 2 entsprechend der Abb.2b durch einen um drei Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernten, seinerseits im entgegengesetzten Sinne geschalteten Leiter zu ersetzen, ohne daß dadurch in elektrischer Hinsicht etwas geändert wird. So erhält man eine Leitergruppe mit drei Leitern 1, g, 5, die je um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl voneinander entfernt liegen und alle im gleichen Sinne hintereinandergeschaltet sind. Der Leiter 5 ist in dieser- Schaltung dem Leiter 2 in der Schaltung nach Abb. 2a vollkommen gleichwertig. Wie die Leitergruppe der Abb.2a wird danach auch die Leitergruppe der Abb. 2b nur durch das Feld hoher Polzahl beeinflußt, dagegen nicht durch das Feld geringer 'Polzahl, so daß an ihren Enden nur eine Spannung der hohen Frequenz auftritt, aber keine Spannung der geringen Frequenz. Bei vier Polen des Feldes geringer Polzahl und zwölf Polen des Feldes hoher Polzahl können statt dessen drei Leiter verwendet werden, deren Entfernung je vier Polteilungen des Feldes hoher Polzahl ausmacht. Allgemein gilt bei einem Polzahlverhältnis (2 n + i ) : i, daß sich die Wicklung hoher Frequenz aus (2 n + i um je 2 m Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernter, gleichsinnig in Reihe geschalteter Leiter zusammensetzt, wobei m eine ganze Zahl ist.. According to Fig. 2, a corresponding change in the winding arrangement can be seen also apply for high frequency windings with an odd number of poles ratio. the The machine there has six poles for the field with a high number of poles and fewer for the field Number of poles two poles, so that the number of poles ratio is 3: i. In this case it must according to the previous version, the winding from groups of three around one pole pitch each of the field with a high number of poles, there are conductors arranged in series .; One such a group of leaders is shown in Fig. 2a. The three conductors 1, 2, 3 lie then in series, in such a way that the conductors 1, 3 switched in the same sense and conductor 2 is connected in the opposite sense. It is now without further ado possible, the conductor 2 according to Fig.2b by a three pole pitch of the Field of high number of poles removed, in turn switched in the opposite sense To replace conductors without changing anything in electrical terms. So you get a ladder group with three ladders 1, g, 5, each around a straight line The number of poles of the field with a high number of poles are separated from each other and all im are connected in series in the same sense. The conductor 5 is in this circuit completely equivalent to conductor 2 in the circuit according to Fig. 2a. Like the leader group In Fig.2a, the group of conductors in Fig. 2b only becomes higher due to the field Pole number influenced, on the other hand, not by the field lower 'number of poles, so that at their Ends only a voltage of high frequency occurs, but no voltage of low frequency Frequency. With four poles of the field with a low number of poles and twelve poles of the field high number of poles, three conductors can be used instead, their removal each makes up four pole pitches of the field with a high number of poles. Generally applies to one Number of poles ratio (2 n + i): i, that the high frequency winding consists of (2 n + i by 2 m pole pitches of the field with a high number of poles further away, in the same direction in Series of switched conductors, where m is an integer.

Bei ungeradem Polzahlverhältnis kann die Wicklungsanordnung aber auch noch in anderer Weise getroffen werden, wie dies in der Abb. 5 für ein Polzahlverhältnis 5 : i dargestellt ist. Nach der bisherigen Ausführung setzt sich in diesem Falle die Wicklung hoher Frequenz aus Gruppen von fünf um je eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernter, in Reihe geschalteter Leiter zusammen. Eine solche Gruppe besteht beispielsweise entsprechend der Abb. 3a aus den Leitern 1, 2, 3, 4, 5. Indem nun die Leiter 2, 3, 5 durch elektrisch gleichartige Leiter ersetzt werden, entsteht eine Wicklungsanordnung nach Abb. 3b. Die aus den Leitern 1; 4, 7, 10, 13 gebildete Leitergruppe dieser Abbildung ist der aus den Leitern 1, 2, 3, 4, 5 bestehenden Leitergruppe der Abb.3a ohne weiteres elektrisch gleichwertig. Auch die Leitergruppe der Abb.3b wird daher lediglich durch das Feld hoher Polzahl beeinflußt, nicht dagegen durch das Feld geringer Polzahl, so daß sie an Stelle der Leitergruppe der Abb. 3a für den Aufbau der Wicklung hoher Frequenz benutzt werden kann. Es können daher ganz allgemein bei einem Polzahlverhältnis (2n+i): i, (2n+i) Leiter in abwechselndem Sinne hintereinandergeschaltet werden, die je um (2m+l) Polteilungen des Feldes hoher Polzahl entfernt liegen, wobei m wieder irgendeine ganze Zahl, außer n, sein kann.If the number of poles is odd, the winding arrangement can also can be made in another way, as shown in Fig. 5 for a number of poles ratio 5: i is shown. In this case, according to the previous description the high frequency winding of groups of five around one pole pitch of the field high number of poles distant, series-connected conductors. Such a group consists for example according to Fig. 3a of the conductors 1, 2, 3, 4, 5. By now the conductors 2, 3, 5 are replaced by electrically identical conductors, arises a winding arrangement according to Fig. 3b. Those from the ladders 1; 4, 7, 10, 13 educated The ladder group in this figure is the ladder group consisting of ladders 1, 2, 3, 4, 5 Conductor group of Fig.3a is electrically equivalent without further ado. Also the leader group Fig.3b is therefore only influenced by the field with a high number of poles, not against it through the field with a small number of poles, so that instead of the group of conductors in Fig. 3a can be used to build the high frequency winding. It can therefore in general with a number of poles ratio (2n + i): i, (2n + i) conductors in alternating Senses are connected in series, each by (2m + l) pole divisions of the field with a high number of poles, where m is again any whole number except n can.

Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der neuen Wicklungsanordnung besteht bei solchen Maschinen, die eine gemeinsame Arbeitswicklung aufweisen, indem ein Teil der Z'Vicklung für die hohe Frequenz gleichzeitig als Wicklung für die niedere Frequenz benutzt wird. Abb.4 zeigt den Aufbau einer bereits vorgeschlagenen Wicklung dieser Art für ein Polzahlverhältnis 3 : i, entsprechend sechs Polen des Feldes hoher Polzahl und zwei Polen des Feldes geringer Polzahl. Die Wicklung setzt sich danach aus sechs Leitern 1, 2, 3, 4, 5, 6 zusammen, die je um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl voneinander entfernt liegen. Der Strom hoher Frequenz hat die Anschlußpunkte Al, A2, der Strom niederer Frequenz die Anschlujpunkte B1, B2. In bezug auf den Strom hoher Frequenz liegen also die Leiter 4, 3 einerseits und die Leiter 6, 1 anderseits parallel, ebenso die Leiter 2, 5, und die so gebildeten Parallelstromkreise sind ihrerseits in Reihe geschaltet. Auch in bezug auf den Strom niederer Frequenz sind zwei parallele Zweige vorhanden, von denen der eine aus den Leitern 1, 3 und der andere aus den Leitern 6, 4 besteht. Ist bei gleichem Polzahlverhältnis die Zahl der Pole eine andere, weist beispielsweise das .Feld hoher Polzahl zwölf und das Feld geringer Polzahl vier Pole auf, so erhöht sich auch die Anzahl der Leiter entsprechend, und :es sind so für den angenommenen Fall an Stelle der sechs Leiter der Abb.4 zwölf Leiter vorhanden, die wieder je um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernt liegen. An sich wäre es natürlich möglich, die elektrisch gleichwertigen Leiter, also den ersten und siebenten, den zweiten und achten usw. gleichsinnig in Reihe zu schalten, und diese Leiterpaare selbst dann im übrigen genau in der gleichen Weise zu verbinden, wie dies nach der Abb. 4. mit den einzelnen Leitern 1, 2 usw. geschieht. Das würde jedoch eine sehr umständliche Wicklungsanordnung ergeben. ' In Abb. 5 ist daher eine andere Wicklungsanordnung vorgeschlagen, durch die elektrisch das gleiche Ergebnis erzielt werden kann. A1 und 4,2 sind dabei wieder die Anschlußpunkte des Stromes hoher Frequenz, Bi und B.# die Anschlußpunkte des Stromes niederer Frequenz. Den Stromzweigen 6-1 bzw. ,1-3 der Abb. 4. entsprechen alsdann die Stromzweige r-.1-5-8 bzw. 2-11-10-y. den Leitern 2 und 5 der Abb. 1 die Leiterpaare 6-3 und 9-12. An die Stelle der Gruppen aus drei um eine Polteilung des Feldes hoher Polzahl entfernter, in Reihe liegender Leiter treten also gewissermaßen nunmehr einfach Gruppen von drei um je vier Polteilungen entfernter, gleichsinnig in Reihe geschalteter Leiter. Derartige Leitergruppen, von denen beispielsweise eine durch die Leitern i, 5, 9 gebildet wird, werden aber, wie bereits weiter oben im Anschluß an die Abb. 2 gezeigt wurde, durch das Feld geringer Polzahl nicht beeinflußt, und es tritt an ihnen lediglich eine Spannung der hohen Frequenz auf. Die Stromzweige 1o-7-8-5 bzw. 12-2-1-q. des Stromes niederer Frequenz erfüllen ohne weiteres die Bedingung des Hauptpatentes, daß nämlich Gruppen von zwei um eine gerade Zahl von Polen des Feldes hoher Polzahl entfernter in Reihe liegender Leiter vorhanden sind. Eine NVicklung, entsprechend Abb.S, ist also in der Tat als gemeinsame Arbeitswicklung für beide Frequenzen brauchbar. Sie ist jedoch infolge ihrer symmetrischen Ausbildung, der geringen Zahl von Verbindungen und deren Verteilung auf die beiden Seiten der Maschine wickeltechnisch wesentlich günstiger als die @Vicklung der Abb. q..A particularly advantageous application of the new winding arrangement is in those machines that have a common working winding, in that part of the Z 'winding for the high frequency is used at the same time as the winding for the low frequency. Fig. 4 shows the structure of an already proposed winding of this type for a pole number ratio 3: i, corresponding to six poles of the field with a high number of poles and two poles of the field with a low number of poles. The winding is then composed of six conductors 1, 2, 3, 4, 5, 6, each of which is one pole pitch of the field with a high number of poles apart. The high-frequency current has the connection points A1, A2, and the low-frequency current has the connection points B1, B2. With regard to the current of high frequency, the conductors 4, 3 on the one hand and the conductors 6, 1 on the other hand are parallel, as are the conductors 2, 5, and the parallel circuits thus formed are in turn connected in series. With regard to the lower frequency current, too, there are two parallel branches, one of which consists of conductors 1, 3 and the other of conductors 6, 4. If the number of poles is different with the same number of poles ratio, for example the high number of poles field has twelve and the low number of poles field has four poles, the number of conductors increases accordingly, and: this is the case for the assumed case instead of the There are six conductors in Fig. 4 and there are twelve conductors, each of which is one pole pitch apart from the field with a high number of poles. It would of course be possible to connect the electrically equivalent conductors, i.e. the first and seventh, second and eighth, etc. 4. happens with the individual conductors 1, 2, etc. However, this would result in a very cumbersome winding arrangement. In Fig. 5, a different winding arrangement is proposed by means of which the same result can be achieved electrically. A1 and 4,2 are again the connection points of the current of high frequency, Bi and B. # the connection points of the current of lower frequency. The branches r-.1-5-8 and 2-11-10-y then correspond to the branches 6-1 and, 1-3 of Fig. 4. the conductors 2 and 5 of Fig. 1, the conductor pairs 6-3 and 9-12. In place of the groups of three conductors lying in a row and separated by one pole division of the field with a high number of poles, there are now, as it were, simply groups of three conductors connected in series in the same direction, each separated by four pole divisions. Such conductor groups, of which for example one is formed by the conductors i, 5, 9, are, however, as already shown above in connection with Fig. 2, not influenced by the field with a small number of poles, and only one occurs on them High frequency voltage. The branches 1o-7-8-5 and 12-2-1-q. of the current of lower frequency easily meet the condition of the main patent, namely that there are groups of two conductors lying in series, separated by an even number of poles of the field of high number of poles. A winding, as shown in Fig. S, can indeed be used as a common working winding for both frequencies. However, due to its symmetrical design, the small number of connections and their distribution on both sides of the machine, it is much more favorable in terms of winding technology than the winding in Fig. Q ..

Selbstverständlich lassen sich im einzelnen Falle auch noch weitere Änderungen der Wicklungsanordnung treffen, auf die im einzelnen nicht eingegangen werden kann. Wesentlich ist nur, daß bei einer Wicklungsanordnung entsprechend der bisherigen Ausführung in den Leitergruppen einzelner Leiter durch andere um eine gerade oder ungerade Zahl von Polen entfernter Leiter ersetzt werden, und die Hintereinanderschaltung derart vorgenommen wird, daß die so gebildeten neuen Leitergruppen der bisherigen Ausführung in bezug auf beide Felder elektrisch gleichwertig sind, also wie diese nur von dem einen Felde beeinflußt werden.Of course, more can also be used in individual cases Make changes to the winding arrangement that are not discussed in detail can be. It is only essential that with a winding arrangement according to the previous execution in the leader groups of individual leaders by others by one odd or even number of poles distant conductors are replaced, and the series connection is made in such a way that the new leader groups formed in this way of the previous Execution in relation to both fields are electrically equivalent, so like this one can only be influenced by one field.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Machine for forming or for simultaneous Generation of alternating currents of different frequencies with expediently on an inductor combined fields with different numbers of poles and assigned to these fields, if necessary induced windings combined to form a common winding, of which that for the small number of poles from groups of two by an even number of poles of the Field with a high number of poles, while the for the high number of poles with an odd number of poles ratio (2 n -i-- i): i from groups of 2 n - [- i. and with an even number of poles ratio 2 n: i from groups of 2 - 2 n connected in series, each separated by one pole pitch of the field with a high number of poles Ladders is composed, characterized in that individual in the ladder groups Ladders are replaced by those which suit them in relation to those flowing through them Fields either immediately or after changing the switching direction electrically equivalent are.

2. Machine according to claim i, characterized in that the winding for the high frequency with an even number of poles ratio 2 n: i from groups of two µm m # 2 n pole pitches of the field with a high number of poles apart, in the same Directional switched conductors, where m is an odd number.

3rd machine according to claim i, characterized in that the winding for the high frequency with an odd number of poles ratio of (2 n + i): i from (2 n -j-- i) by 2 m pole pitches each of the field with a high number of poles distant from one another, connected in series in the same sense Ladders, where m is an integer. q .. Machine according to claim i, characterized characterized in that the winding for the high frequency with an odd number of poles ratio (2n + i): i from groups of (2 n -f - i) by j e (2 m -r-. I) pole divisions of the field high number of poles away from each other, connected in series in an alternating sense Ladders, where m is an integer other than n.