DE1488021A1 - Anordnung zur Verminderung der Oberwelligkeit bei Gleichstrommaschinen mit geblechtem Staender - Google Patents

Description

• Anordnung, zur Verminderuny der Oberwelligkeit bei Gleichstrommaschinen mit geblechtem Ständer bei det Speisuntg von Gleichstrommaschinen über Gleichrichter nus dem Wechselstromnetz, besonders aus einem Einphasenbahnnetz, nacht sich die Oberwelligkeit des gleichgerichteten Stromes störend bemerkbar. Bannraotoren haben in der Rerrel Reihenschlußerregung d.h. der wellige Gleichstrom (Mischstrom) durchfließt sowohl den iinker als auch die Erregerwicklung und verursacht in dieser entsprechende Flußschwankungen. Diese haben in den von dem Bürsten kurzgeschlossenen Ankers,)ulen zusätzliche transformatorische Spannunen zur Tolge, unter denen die Stromwendung, das Eetriebsverhalten und die Ausnutzung der Maschine leiden. Da nian diese Spannungen mit einfacrien Mitteln nicht beseitizen kann, ist man gezwunrren, mit der Ausnutzung der Maschine zurückzugehen, wodurch sie verteuert wird.
• Zur Dämpfung der Oberwelligkeit nei Gleichstrommotoren ist es grundsätzlich bekccannt, direkt auf die Hauptpole eine Kurzschlußwicklun aufzubrinren. Der Gleichstromanteil des Erreger-Flusses kann durcii diese Kurzschlußwicklung unrgehindert hindurontreten, jeder Oberwellenanteil im Erregerstrom verursacht aber in nein so gebildeten Kurzschlu2kreis eine entsprechende Gegeindurchflutung, die eine Feldbilnung der Oberströme verhindert. Auf Grund ihrer Lage beeinflu3t die Kurzschlußwicklung aber sowohl das Hauptfeld als auch das Stromwendefeld und dämpft beide. Dies ist nachteilig für nie Sti-from#m.,erLduil.,#.

  Für eine P#ate Ausnutzun # u-#ii-i 7ute StUrcinwenaung wäre es vjüriEcne.yi.9-

  wert, die Feldschwarikungen in (ter IL-#Irre!,-ere.1-hse (Län!7.sachse) mög-

  liehst i-anz zu beseitigen, während nan sie in der Queracr-,se cher

  in Kauf riel--men kann, vorausgesetzt, daß der Wendepol#creis wei-t-

  gehenü entdämpft ist.

  Ourch die Er-findun#-# werden die störer.rier, #'lut3sc#tiviani#2uii.,e.,- in -,#er

  U-A-ngsachse einer GLeichstromr.ri-,-ischiiie --,eblee;item S-äncler und

  init Erre 'erInuten, (iere.'ti Eri-e.#--,erfela z.-3. in-folire Spe--*2-LII-I#Ir füLt,

  Mischstrom oder inT)iilsk.-esteuerteri Gleichstroin starken Schwarikun,#--ei.

  unterlie#zt und auf deren Hauptpolen eine zur Zrreger»micxlurig

  gleichachsige Kurzschlußv,#icklui",!:r untergebracht ist, auf tesonder#,

  einfache Weise beseitigt. Gemäß der t#rfin(lunr-, besteht die Furz-

  schlußwicKlun aus den als elektrische Leiter ausgeführten @lutenverscillußkeilen der Erregernuten und zugehörigen Stirnverbindungen und ist isoliert so angeordnet, daß die Hauptpole völlit, zedämpft, die Wendepole dagegen völlig ungedämpft sind. Diese Anordnunrg hat den Vorteil, daß ohne Mehrbedarf an Raum oder an äußeren, mit zusätzlichen Verlusten behafteten Mitteln das Hauptfeld völlig geglättet werden kann. Dadurch werden die vom Hiauptpolfeld in den von den Bürsten kurzfreschlogenen Ankerwindungen erzeugten Spaniiungeri - sogenannte transforma bzigctie Spannungen - klein gehalten. Das Wendefeld wird iagegen von der @emä'i der Erfindung aussgebildeten Kurzscnlußwickliinr nicht vedämpft. Dies ist ein Vorteil, da nan zur Erzielung guter Stromvendebedinrygundeenii bestrebt ist, ein däympfunigsfreies Wendepolfeld zu besitzen. ndamit dieses allen möglichen Schwankungen des Stromes tiriverzözert folgen kann.
• Die verbleibenden kleinen Feldschwankungen dienen zur Deckunr der Spannuisabfälle, die von den in der Kurzschlußwicklung fliegendeni Strömen verursacnt werden. Da die überströme eine verhältnismä##ij nohe ?requenz aufweisen, (bei eiii")hasirrer Speisunc,

  aus einen 50 Hz-Netz hat die zweite überwelle 100 Hz), 4,enügen

  qc11011 -lußselwankun#Tlen, um die erforderlichen ipannungren

  zu erzeu#-eii, so Ja3 keine störende Rückwirkung dieser Fluß-

  schwankun-en auf die in der Strom-Nendung befindlichen Anker-

  spulen auftritt.

  )ie -,iu#-#--rebilaete iC-ir,-"schlulwicklun- besitzt

  veiterhin jen Vcrteil, lie und cLie -,ozi

  #,rliez"gr)ulerl der #iiaschine zu entlas-le.-,i. Denn

  ebenjalls zur Erree7erwicklun- zlei---".,achsi.-7,

  liegende Kurzschlußkreise dar, die versuchen, mit den transformatorisch in ihnen erzeugten Strömen vergleichmässigend auf das Feld einzuwirken. Diese Aufgabe wird nun von der Kurzschlußwicklung im Ständer Übernommen, so daß Bürsten und Ankerkurzschlußkreise nicht mehr durch die störenden, zusätzlichen Ströme belastet werden.
• Im folgenden sei die Erfindung an Hand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert: Fig. 1 zeigt den Anker 1 eines Mischstrom-Bahnmotors mit der Reihenschlußerregerwicklung 2 und der Kompensationswicklung 3. Der Motor wird über den Gleichrichter 4 und den mit Anzapfunpen versehenen Umspanner 5 aus dem Einphasen-Weenselstrom-Bahnnetz, z.B. mit 50 oder 16 2/3 Hz, gespeist. Die Drosselspule 6 dient zur teilweisen Glättung des vom Gleichrichter 4 gelieferten welligen Gleichstromes. Gleichachsig mit der

  iahe Kurzschluß-Dämpferwick-

  Reihenschlußerregerwicklung

  lung 7 um jeden Hauptpol anFebracht, die die Oberwellen im Mischstrom nahezu vollständig kurzschließt, so daß sieh in der Erregerwicklung fast ein Gleichstromfeld ausbildet.
• Diese Wirkungsweise der Kurzschluß-Dämpferwicklung 7 wird durch die Fig. 2 erläutert. Die Kurve i zeigt den zeitlichen 1 Verlauf des vom Gleichrichter 4 gelieferten und durch die Drosselspule 6 etwas geglätteten Stroms. Weuen der engen Kopplung der Reihenschlußerregerwicklung 2 und der Kurzschluß-Dämpferwicklung, 7 entsteht in der Kurzschluß-Dämpferwicklung 7 der Strom i2 (auf die Windungszahl der Reihenschlußerregerwicklunz 2 bezogen), der im wesentlichen dem Strom #1 entgegengerichtet ist und somit einen Teil des Stromes #1 aufhebt, der als Strom #1a gestrichelt gezeichnet ist. Die Summe der beiden Ströme #1 und #2 ergibt den Strom #e, der als wirksamer Erregerstrom in den Hauptpolen das Feld bestimmt. Er ist schon weitgehend geglättet. Der Unterschied zwischen dem wirksamen Erregerstrom ie und dem reinen Gleichstromglied #g entspricht dem Erregerstrom #p, der die gerin2en Flußschwankungen in den Hauptpolen bewirkt, die für die Deckung der kleinen Spannungsabfälle in den Kurzschlußwicklungen benötigt werden. Wie man ohne weiteres erkennt,ist die Verbesserung des zeitlichen Feldverlaufs beträchtlich. Die Fig. 3 und 4 zeigen noch einmal den Feldverlauf in der Maschine,und zwar zeigt Fig. 3 den Feldverlauf ohne und Fig. 4 mit Kurzschluß-Dämpferwicklung. Die in der Fig. 4 zur besseren Veranschaulichung etwas übertrieben dargestellte wielligkeit ist in wirklichkeit so gering, daß die transformatorischen Spannungen in den von den Bürsten kurzgeschlossenen Ankerspulen nahezu vernachlässigt werden können. Viegen des geglätteten Erregerfeldes wird auch die Ankerspannung U M der Maschine nahezu einer Gleichspannung entsprechen, siehe Fig. 5. Ler Unterschied zwischen der vom Gleichrichter gelieferten Spannung U GL und U M muß von der Glättun-sspule 6, gegebenenfalls unter Mitwirkung des Ankerkreises, aufgenommen werden, wenn dieser ohne Kompensationswicklung ausgeführt wird, so daß seine Induktivität voll wirksam wird.
• Die konstruktive Ausbildung der Kurzschlußwicklung ist in der Fig. 6 dargestellt. Sie zeigt eine Teilansicht des Blechpaketes eines Mischstrom-Bahnmotors, der einen nach Art eines Wechselstrombahnmotors geblechten Ständer besitzt. Die beiden Erreger-

  : sind durch Eutenverschlußkeile 9 aus

  g

  -,iuten i# einer lolteilun-

  Kupfer verschlossen, die mit den Stirnve.-bindungen 10 eine Kurz-

  schlußwindung bilden. Die Kupferkeile sind isoliert eingesetzt, damit der wiendepolkreis ungedämpft bleibt.
• Die Kurzschlußwicklung um die Hauptpole macht sich auch beim sogenannten Bügelspringgen des Stromabnehmers vorteilhaft bemerkbar. Sie versucht das Feld zu halten, wenn die Verbindunz zurr, Fahraraht kurzzeitig zerreißt. Die Motorspannung sinkt daher nicht so weit ab, so daß bei Wiederkehr der Fahrdrahtspannung eine kleinere Differenzspannung, vorhanden ist, als wenn das Feld bei Fehlen der Kurzschlußwicklung völlige verschwunaen wäre. Die Strombeanspruchunge des Motors und des Stromabnehmers werden daduren gerinpger.
• Die Erfindung ist nicht auf Bahnmotoren beschränkt, die mit weelligem Mischstrom gespeist werden. Sia kann mit cgleichem Erfilg überall da verwendet werden, wo durcn das Speipen von Lrre-,erwicklun-en mit welligem Gleichstrom störende f#I - transformatorische Spannungen in den von Bürsten Kcurzeschlossenen Spulen erzeugt werden.
• Dies gilt daher auch in gleichem Maße für die sogenannte Impulssteuerung von Gleichstrommaschinen über gesteuerte Stromrichter und Kondensatoren aus einem Gleichstromnetz. Die hierbei auftretenden FeldschwankunFen werden durch die Kurzschlußwicklung ebenfalls wirksam verhindert.

Claims (1)

1. Patentanspruch Anordnung zur Verminderung der Oberwelligkeit bei Gleichstrom» maschinen mit geblechtem Ständer und mit Erregernuten, deren Erregerfeld z.B. infolge Speisung mit Mischstrom oder impulsgesteuertem Gleichstrom starken Schwankungen unterliegt und auf deren Hauptpolen eine zur Erregerwicklung gleichachsige Kurzschlußwicklung untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die #turzschlußwicklung (7) aus den als elektrische Leiter ausgeführten Nutenverschlußkeilen (9) der Erregernuten (8) und zugehörigen Stirnverbindungen (10) besteht und isoliert so angeordnet ist, daß die Hauptpole völlig gedämpft, die Wendepole dagegen völlig ungedämpft sind.