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Einrichtung zur Regelung von Wechselstrom-Kollektormaschinen mit Nebenschluss-oder
Fremderregung.
Bei Wechselstrom-Kollektormaschinen mit Nebenschluss- oder Fremderregung genügt noch nicht, Ankerspannung und Erregerfeld ganz oder nahezu phasengleich zu machen, um der Maschine einen gleichen Charater, wie den einer Gleichstrommaschine mit derselben Schaltung,
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fremderregten Kollektormaschine und den übermässig grossen Lcerlaufstrom zu vermeiden.
Denselben Zweck kann man auch erreichen, durch Änderung der Phasenverschiebung zwischen Ankcrspannung und Feld, je nach der Belastung der Maschine, wie das Diagramm Fig. 1 zeigt, In diesem Diagramme bedeutet k die Klemmenspannung einer fremderregten Maschine, f das Feld, das um einen gewissen Winkel x von der Klemmenspannung abweicht, e die Gegenspannung des Ankers, die immer in Phase mit f ist. Die Resultierende aus der Klemmenspannung k und der Gegenspannung e ist gleichzeitig die Resultierende aus dem Ohm'schen Spannungs- abfalle wi im Anker und dem induktiven wli. Bei einer bestimmten Belastung ist dann der Ankerstrom i in Phase mit dem Felde. ;'.
Diese Übereinstimmung der Phase von Ankerstrom und Feld bleibt aber bestehen für jede Belastung, wenn der Phasenwinkel zwischen Klemmenspannung und Feld angemessen verändert wird. wie beispielsweise punktiert für die halbe Belastung der Maschine angedeutet ist. wobei e1 die bei der dann herrschenden Geschwindigkeit auftretende
Gegenspannung bedeutet. Man kann auf diese Weise unter günstigen Umständen die Änderung der Geschwindigkeit der Maschine mit der Belastung in zulässigen Grenzen halten. Im allgemeinen
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ist die Änderung der Geschwindigkeit mit der Belastung bedeutend.
Nach vorliegender Erfindung soll durch besondere Bemessung der Phasenverschiebung zwischen Klemmenspannung und Feld, bei sonst geeigneter Ausführung des Motors, die Geschwindigkeitsänderung der Maschine bei wechselnder Belastung beliebig verringert, sogar nach Bedarf mit der Belastung gesteigert werden kar-i, ohne notwendig die Erreger-Amplitude ändern zu müssen.
Wie nämlich das Diagramm Fig. : 3 zeigt, bei dem dieselben Bezeichnungen wie in Fig. l
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wenn man zwischen dem Ankerstrome i und der Gegenspannunge, entgegen dem sonst Angestrebten, eine gewisse Phasenverschiebung : :. eintreten lässt. Der Beweis dafür ist unmittelbar aus dem Diagramme zu entnehmen, da nach der Bedingung das Dreieck zwischen k und e gleichschenkelig
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(Durch die punktierte Ergänzung gilt das Diagramm gleichzeitig für einen Motor wie für einen Generator). Ersichtlich wird jeder Belastung ein anderer Phaaenwinkel a : entsprechen, wenn der Bedingung der Gleichheit von Klemmenspannung und Gegenspannung entsprochen werden soll. Dazu können die nachfolgenden beschriebenen Mittel Anwendung finden.
Fig. 3 zeigt schematisch eine derartige Einrichtung.
Ein als Motorgenerator dienender Synchronmotor oder Asynchronmotor a wird aus dem Netze gespeist und liefert von Anschlusspunkten p des Stators aus den Erregerstrom für die Kol1ektormaschine. Durch Verschieben der Anschlusspunkte lässt sich die Phase des Erregerstromes beliebig einstellen.
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'können. In diesem Falle wird man zweckmässig die induzierende Wicklung ruhend ausführen ; z. B. nach Art eines Gleichstromankers mit Kommutator, auf dem Bürsten als Zuführungskontakte verstellbar angeordnet sind, wodurch bei wenigen Kontakten eine allmähliche Verstellung der Wicklungsachse ermöglicht wird.
Die Änderung der Phase des Erregerstromes kann weiters durch eine Einrichtung nach Fig. 4 erzielt werden. Darin bedeuten i ! die Leitungen von einem Wechselstromgenerator an die der Anker a eines Motors angeschlossen ist ; dagegen eine Hilfsleitung, die von einer entsprechenden Hilfswicklung des Generators o gespeist wird. dal3 sie mit den Hauptleitungen ein Mehrphasensystem bildet. Der an die drei Leitungen angeschlossene verstellbare Transformator t hat eine mehrphasige Primärwicklung und eine einphasige (bei Mehrphasenmaschinen eine entsprechend mehrphasige) Sekundärwicklung. Von dieser letzteren wird die Erregerwicklung f des Motors gespeist.
Durch Verstellen des Transformators kann ersichtlich jede beliebige Phase des Feldes eingestellt werden, was von Hand oder selbsttätig durch ein vom Ankerstrome abhängiges Relais erfolgen kann. An Stelle der besonderen Hilfsleitungen oder mehrerer Hilfsleitungen können natürlich auch die entsprechenden Leitungen in vollständigen Mehrphasennetzen dienen.
Durch eine auf dem drehbaren Transformator etwa angeordnete zweite Wicklung, mit deren Hilfe das Bürstenfeuer unterdrückt werden soll, die deshalb gegen die erste um annähernd 900 verschoben ist, wird die hier im Frage kommende Wirkung nicht verändert.
Die erforderliche Phasenverschiebung zwischen Ankerspannung und Erregerspannung lässt sich bei fester Erregerspannung auch durch einen vor den Anker geschalteten Motor-Generator erreichen, wenn dieser aus synchronen Maschinen besteht. Beim synchronen Generator verschiebt sich bekanntlich die Klemmenspannung gegen das Polrad mit der Belastung, aber nicht in einem für Kollektormotoren günstigen Sinne. Beim synchronen Motor tritt diese Verschiebung im entgegengesetzten Sinne ein und lässt sich durch Vorschalten von Drosselspulen noch vergrössern.
Die vorstehehd genannten Mittel zur Ausübung der Erfindung können nach Bedarf durch andere ersetzt werden.
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Device for regulating alternating current collector machines with shunt or
External excitation.
In the case of alternating current collector machines with shunt or external excitation, it is not sufficient to make the armature voltage and excitation field completely or almost in phase in order to give the machine the same character as that of a direct current machine with the same circuit.
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to avoid externally excited collector machine and the excessively large lcer current.
The same purpose can also be achieved by changing the phase shift between armature voltage and field, depending on the load on the machine, as shown in the diagram in Fig. 1. In this diagram, k denotes the terminal voltage of an externally excited machine, f the field which by a certain amount Angle x deviates from the terminal voltage, e the counter voltage of the armature, which is always in phase with f. The resultant from the terminal voltage k and the counter voltage e is at the same time the resultant from the ohmic voltage drop wi in the armature and the inductive wli. At a certain load, the armature current i is then in phase with the field. ; '.
This correspondence between the phase of the armature current and the field is maintained for every load if the phase angle between the terminal voltage and the field is changed appropriately. as indicated by dotted lines for half the load on the machine. where e1 is the speed that occurs at the then prevailing speed
Counter tension means. In this way, under favorable circumstances, the change in the speed of the machine with the load can be kept within permissible limits. In general
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the change in speed with load is significant.
According to the present invention, the change in speed of the machine with changing load should be reduced as required by special dimensioning of the phase shift between terminal voltage and field, with an otherwise suitable motor design, and even increased with the load as required kar-i without necessarily changing the exciter amplitude to have to.
As the diagram in Fig. 3 shows, in which the same designations as in Fig
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if there is a certain phase shift between the armature current i and the counter voltage, contrary to what is otherwise aimed for::. can enter. The proof for this can be taken directly from the diagram, since according to the condition the triangle between k and e is isosceles
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(Due to the dotted addition, the diagram applies to both a motor and a generator). Obviously, a different phase angle α: will correspond to each load if the condition of the equality of terminal voltage and counter voltage is to be met. The means described below can be used for this purpose.
Fig. 3 shows schematically such a device.
A synchronous motor or asynchronous motor a serving as a motor generator is fed from the network and supplies the excitation current for the collector machine from connection points p of the stator. The phase of the excitation current can be set as required by moving the connection points.
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'can. In this case, the inducing winding will expediently be carried out at rest; z. B. in the manner of a DC armature with a commutator, on which brushes are adjustable as feed contacts, whereby a gradual adjustment of the winding axis is made possible with a few contacts.
The change in the phase of the excitation current can also be achieved by a device according to FIG. In it i mean! the wires from an alternator to which the armature a of a motor is connected; on the other hand, an auxiliary line which is fed by a corresponding auxiliary winding of the generator o. that it forms a multi-phase system with the main lines. The adjustable transformer t connected to the three lines has a multi-phase primary winding and a single-phase secondary winding (in multi-phase machines a correspondingly multi-phase). The field winding f of the motor is fed from the latter.
By adjusting the transformer, any phase of the field can be set, which can be done manually or automatically using a relay dependent on the armature current. Instead of the special auxiliary lines or several auxiliary lines, the corresponding lines can of course also serve in complete multi-phase networks.
The effect in question here is not changed by a second winding arranged on the rotatable transformer, with the help of which the brush fire is to be suppressed, which is therefore displaced by approximately 900 from the first.
The required phase shift between the armature voltage and the excitation voltage can also be achieved with a fixed excitation voltage by a motor-generator connected upstream of the armature if this consists of synchronous machines. In the case of a synchronous generator, as is well known, the terminal voltage shifts against the pole wheel with the load, but not in a way that is favorable for collector motors. In the case of a synchronous motor, this shift occurs in the opposite direction and can be increased by connecting reactors.
The above-mentioned means for practicing the invention can be replaced by others as necessary.