DE533483C

DE533483C - Winding for alternating current machines

Info

Publication number: DE533483C
Application number: DEA51872D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst-Wolfgang Krebs; Dr Arthur Mandl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1927-09-02
Filing date: 1927-09-02
Publication date: 1931-09-21

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 21. SEPTEMBER 1931ISSUED ON SEPTEMBER 21, 1931

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Vr 533483 KLASSE 21 d 2 GRUPPE Vr 533483 CLASS 21 d 2 GROUP

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)General Electricity Society in Berlin *)

Wicklung für Wechselstrommaschinen nach Patent 506Winding for AC machines according to patent 506 Zusatz zum Patent 506860**)Addition to patent 506860 **)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. September 1927 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 15. Dezember 1926.Patented in the German Empire on September 2, 1927 The main patent started on December 15, 1926.

In dem Patent 506 860 sind Spulen für Wechselstrommaschinen angegeben, von denen jede Windung aus mehreren voneinander isolierten Einzelleitern besteht, die am Anfang und Ende eines Wicklungsabschnittes parallel geschaltet sind. Die Spulen besitzen zur Verminderung der Wirbelstromverluste neben der bekannten Verschränkung sämtlicher Leiter in den Wickelköpfen noch eine oder zwei weitere Verdrillungen um 180 ° des die Spule bildenden zusammengesetzten Leiters. Die Wirbelstromverluste lassen sich in Spulen dieser Art mit nur einer Verdrillungsstelle dadurch besonders stark herabsetzen, daß man die Verdrillung des zusammengesetzten Leiters nach einer gewissen Anzahl ganzer oder halber Windungen legt, die in bestimmtem gesetzmäßigem Zusammenhange mit der Windungszahl der Lochspule steht.In the patent 506 860 there are indicated coils for alternating current machines, of which each turn consists of several individual conductors isolated from each other, which at the beginning and the end of a winding section are connected in parallel. The coils have to reduce the eddy current losses in addition to the known entanglement of all conductors in the end windings or one two further twists by 180 ° of the composite conductor forming the coil. The eddy current losses can be reduced in coils of this type with only one twisting point particularly greatly reduce the fact that the twisting of the compound Conductor lays after a certain number of full or half turns, which in a certain legal relationship with the number of turns of the perforated coil.

Bekanntlich (s. Abhandlung »Über zusätzliche Stromwärme« von Rudolf Richter im »Archiv für Elektrotechnik«, Band V,As is well known (see treatise "About additional electricity heat" by Rudolf Richter in the »Archives for Electrical Engineering«, Volume V,

S. 1) läßt sich die zusätzliche Stromwärme infolge Wirbelströme in einer Wicklung aus dem Widerstandsverhältnis k berechnen, weldies für Spulen mit unterteilten Leitern den Wert annimmt:S. 1), the additional current heat due to eddy currents in a winding can be calculated from the resistance ratio k , which assumes the value for coils with subdivided conductors:

Hierin ist:Herein is:

ψ (ξ') =ψ (ξ ') =

sinh 2 ξ + sin 2 ξ'
cosh 2 ξ' — cos 2 ξ'
sinh I' — sin ξ' sinh 2 ξ + sin 2 ξ '
cosh 2 ξ ' - cos 2 ξ'
sinh I '- sin ξ'

cosh ξ -f- cos ξ cosh ξ -f- cos ξ

Λξ,Λξ,

f — 2n\^U-L.f - 2n \ ^U -L.

ι — d ι ι - d ι

h ι + λ h ι + λ

•Α.• Α.

sinh bzw. cosh die Abkürzung für sinus hyperbolicus bzw. cosinus hyperbolicus, b die gesamte metallische Breite quer zur Nut in Zentimeter, d die Höhe aller Isolationszwischenlagen eines Leiters in Zentimeter,sinh or cosh the abbreviation for sinus hyperbolicus or cosinus hyperbolicus, b the total metallic width across the groove in centimeters, d the height of all insulation layers of a conductor in centimeters,

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventors:

Dipl.-Ing. Ernst- Wolf gang Krebs in Berlin-PankowDipl.-Ing. Ernst-Wolfgang Krebs in Berlin-Pankow

und Dr. Arthur Mandl in Berlin-Lankwit\. **) Früheres Zusatzpatent 526551 ^v and Dr. Arthur Mandl in Berlin-Lankwit \. **) Former additional patent 526551 ^v

α die Breite der Nut in Zentimeter, / die Frequenz des Wechselstromes in Sek.—¹, ρ der spezifische Widerstand des Leitermetalls in cgs-Einheiten, λ das Verhältnis·. der Leiterlänge außerhalb zu der innerhalb der Nut, h die Höhe eines zusammengesetzten Leiters einschließlich Isolationszwischenlagen in Zentimeter, H_n und H₀ die örtlichen Mittelwerte der magnetischen Feldstärken an ίο den Außenkanten des Leiters, H₁ Feldstärkenzuwachs längs der Höhe eines Leiters.α the width of the groove in centimeters, / the frequency of the alternating current in sec. - ¹ , ρ the specific resistance of the conductor metal in cgs units, λ the ratio ·. the conductor length outside to that inside the groove, h the height of a composite conductor including insulation layers in centimeters, H _n and H ₀ the local mean values of the magnetic field strengths at ίο the outer edges of the conductor, H ₁ field strength increase along the height of a conductor.

Bei einer Spule mit gegebenen Abmessungen läßt sich durch die Verdrillung nur derIn the case of a coil with given dimensions, only the

TT TTTT TT

Wert beeinflussen, während φ (ξ) und ψ (f) festliegen. Die kleinsten Wirbel-Influence the value while φ (ξ) and ψ (f) are fixed. The smallest eddy

TT JTTT JT

Stromverluste sind zu erwarten, wenn ■ ^₂ ⁰ ein Minimum wird.Current losses are to be expected when ■ ^ ₂ ⁰ becomes a minimum.

Wenn die Verdrillungsstelle des unterteilten Leiters im Spulenkopfe sich auf der Seite der Schaltverbindungen befindet, also eine gerade Anzahl Leiter vor der Verdrillungsstelle liegen, ergeben sich für die Mittelwerte der Randfeldstärken nachfolgende Beziehun-When the twisted point of the split conductor in the coil head is on its side the switching connections is located, i.e. an even number of conductors in front of the twisting point the following relationships result for the mean values of the edge field strengths

Es bezeichne ζ die Windungszahl der "Lochspule, welche positiv bzw. negativ einzusetzen ist, je nachdem der Spulenanfang in der untersten, Lage derjenigen Spulenseite liegt, die in der oberen Hälfte einer Nut untergebracht ist bzw. in der obersten Lage der anderen Spulenseite, die in der unteren Hälfte einer anderen Nut untergebracht ist. χ ist die Leiterzahl vor der Verdrillungsstelle vom Spulenanfang an gerechnet, p bedeutet die Ordnungszahl der Windung vom Wicklungsanfang an gerechnet.It denotes ζ the number of turns of the "perforated coil, which is to be used positively or negatively, depending on whether the coil start is in the lowest position of that side of the coil that is accommodated in the upper half of a groove or in the uppermost position of the other side of the coil is housed in the lower half of another slot. χ the number of conductors in front of the twisting point is calculated from the start of the coil, p means the ordinal number of the turn calculated from the start of the winding.

X 2 X 2 p=zp = z

H₀=-H ₀ = -

X 2 X 2

—I)J—I) J

p=zp = z

X *2 X * 2 ζ-τζ-τ

somitConsequently

Hi — 16 *■ Hi - 16 * ■

Bildet man von diesem Ausdruck die erste Ableitung nach χ und setzt sie gleich Null, so erhält man die Bedingung für die Leiter-If one forms the first derivative of this expression according to χ and sets it to zero, one obtains the condition for the ladder-

zahl x₃ hinter der zu verdrillen ist, um ein Minimum der Wirbelstromverluste zu erreichen. number x ₃ behind which is to be twisted in order to achieve a minimum of eddy current losses.

(H_n Hg\( H _n Hg \

χ³ χχ ³ χ

dxdx

mithin % = therefore % =

Im anderen Falle, bei welchem die Verdrillungsstelle des unterteilten Leiters im Spulenkopfe sich nicht auf der Schaltseite befindet, liegt eine ungerade Leiterzahl vor der Verdrillungsstelle. Die entsprechenden Werte sind dann folgende;In the other case, in which the twisting point the subdivided conductor in the coil head is not on the switching side, there is an odd number of conductors in front of the twisting point. The corresponding values are then the following;

H_n —. H _n -.

2Z2Z

X + XX + X

P=ZP = Z

P = XP = X

x'² x ' ² + ι + ι z — z - ii

^Κο~^ζ ^Κο ~ ^ ζ

somitConsequently

4*4 *

Die Wirbelstromverluste werden hier ein Minimum, wennThe eddy current losses are a minimum here, if

EP₁ EP ₁

also für χ = γ2ζ^ζ —^z — ι.so for χ = γ2ζ ^ζ - ^ z - ι.

In dieser Formel ist unter der Wurzel stets der absolute Wert zu nehmen, so daß also die Gleichung lautet:In this formula, the absolute value is always to be taken under the root, so that the equation is:

X = Y\2Z² 42 l| . X = Y \ 2Z ² 42 l | .

Diese Bedingungen für die Leiterzahl χ lassen sich praktisch nicht genau erfüllen, weil χ immer eine ganze Zahl sein muß. Man kann deshalb dem theoretischen Minimum nur nahekommen, indem man für die Leiterzahl vor der Verdrillungsstelle im ersten Falle diejenigen geraden Zahlen und im zweiten Falle diejenigen ungeraden Zahlen wählt, die den theoretischen Werten von χ nach oben oder unten benachbart sind. Es läßt sich zeigen, daß in Spulen, die nach dieser Vorschrift verdrillt sind, bei genügend feiner Unterteilung der Einzelleiter in den meisten praktischen Fällen die Wirbelstromverluste fast verschwinden. In practice, these conditions for the number of conductors χ cannot be met precisely because χ must always be an integer. One can therefore only come close to the theoretical minimum by choosing those even numbers for the number of conductors in front of the twisting point in the first case and those odd numbers in the second case that are adjacent to the theoretical values of χ upwards or downwards. It can be shown that in coils which are twisted according to this specification, the eddy current losses almost disappear in most practical cases if the individual conductors are subdivided sufficiently.

Claims

Claim:

Winding for alternating current machines according to patent 506860 with only one additional twisting point per coil, characterized in that this is located behind the start of the coil after a number of conductors which corresponds to one of the two even numbers adjacent to the value Y 2 · z ^z or one of the two to the value] / 12 z ^2-4 z -1 | neighboring odd numbers is the same, where ζ means the number of turns of a perforated coil.

Berlin, printed in the NEICHSBRUCKEREi